CN116427942A - 一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了隧洞工程盾构法施工领域内的一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法，包括优化始发导台、加强反力架支撑、盾构机分体始发吊装、异形延伸钢环安装、异形区域填充、负环半环拼装、调整盾尾间隙、顺利斜向始发步骤。本发明能够在核电站厂区内场地环境受限情况下，隧洞工程盾构机与工作井端墙呈斜角状态下始发顺利完成。
Description
技术领域
本发明属于隧洞工程盾构法施工技术领域，特别指在核电站厂区内场地环境受限情况下，隧洞工程盾构机与工作井端墙呈斜角状态下始发的一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法。
背景技术
现有技术中，隧道盾构法施工已逐渐应用于核电领域，但基于核电项目管理模式下，厂房、廊道、虹吸井、排水隧洞以及闸门井等整体布局环环相扣，很多相邻工作面需同步开展作业，导致排水隧洞线路设计受到地上、地下建构筑物的影响以及虹吸井井位限制，使得盾构法施工存在线路轴线与工作井端墙呈斜角状态下始发的特殊情况。盾构斜角始发不同于正常始发，由于掌子面切口为斜角，在始发掘进过程中产生反力以及侧向位移难以控制，使其在掘进过程中稳定性差，对反力架、始发基座、导向控制等方面的设计与施工均提出了极高要求，故需要采取措施使盾构能以90°交角始发。
某项目核电站排水项目，以虹吸井作为隧洞盾构法施工的始发井，由于周围已规划厂房及廊道等区域，因此其在设计阶段就存在始发井空间狭小、盾构线路轴线与工作井端墙呈72.12°斜角等不利因素，与轨道交通工程地铁车站作始发井不同，该项目盾构机的后配套台车无法下井拼装调试、盾构机掘进轴线与掌子面无法100%接触、反力架顶部横梁受力无法直接作用在主体结构上、井下垂直运输空间受限，这些问题累计起来使得盾构机斜向始发愈发困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法，能够解决上述盾构机斜向始发所引起的一系列问题，使得盾构斜向始发顺利完成。
为实现上述目的，本发明了如下技术方案：一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，优化始发导台；根据盾构机盾体的外弧长、盾体下导轨的尺寸规格，以及盾构机重量，绘制始发导台横断面图，计算两条始发导台的间距、导台的配筋，并在始发井底板施工时同步完成始发导台作业；
S2，加强反力架支撑；根据隧洞设计起始里程，对管片负环进行排版设计，从而确定反力架的支撑位置，并根据盾构机掘进最大推力对反力架规格型号、斜撑底撑的规格型号进行验算；
S3，盾构机分体始发吊装；根据始发井作业空间以及地面作业空间，对盾构机分体始发进行场地布置，将与始发井口大小相适应的掘进设备通过龙门吊吊装下井，并与地面后配套台车用延长管线进行连接、组装调试；
S4，异形延伸钢环安装；根据结构预埋钢环图纸进行异形延伸钢环的设计与加工，在异形延伸钢环顶部预留灌料孔，进场后现场先进行试拼装，确认合格后方可进行异形延伸钢环安装作业；
S5，异形区域填充；异形延伸钢环安装完成后，先拼装1环负环，将盾构机的刀盘顶进至异形延伸钢环，使刀盘前异形区域形成一个密闭空间，再通过异形延伸钢环顶部的预留灌料孔，将豆粒石填充至异形区域；
S6，负环半环拼装；异形区域填充完成后，刀盘进行试转，测试并调整刀盘压力后，进行盾构试掘进，再完成负环管片拼装；
S7，调整盾尾间隙；异形延伸钢环安装完成后，需调试盾构机主驱动千斤顶，结合隧洞轴线坡度、始发导台坡度、异形钢环轴线坡度，在盾构掘进、负环半环拼装的同时，调整盾构机盾尾间隙；
S8，顺利斜向始发；在负环拼装时同步将盾尾间隙调整到合适的位置，即可进入正环管片掘进拼装，掘进的同时将产生的渣土通过龙门吊将渣土倒入渣土池中，将管片吊装下井沿掘进设备推进的方向在盾构隧道的内侧壁处进行拼装，顺利完成盾构斜向始发。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤S1中，所述始发井底板施工作业的具体实施步骤为：
S11，清理始发井；
S12，浇筑结构底板；
S13，铺设盾体导轨；
S14，划分结构底板开槽区域并对始发井底板进行开槽；
S15，在反力架及支撑位置预埋锚固钢板。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤S2中，所述反力架和底撑设置在结构底板的开槽处，所述反力架在井下工作面移交至盾构施工时进行安装。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤S3中，所述地面作业空间包括龙门吊轨道区域、延长管线存放区域、盾构机分体吊装区域和盾构机分体后配套台车区域，所述盾构机分体吊装区域远离始发井的一侧依次设置有管片存放区域和渣土池，所述盾构机分体吊装区域、管片存放区域和渣土池同侧留有人行通道，所述掘进设备包括管片拼装机、螺旋输送机。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤S6中，所述负环管片采用通缝半环拼装，顶部管片与反力架之间采用4根钢支撑进行传力支顶。
本发明使用时，通过采用钢筋混凝土导台始发技术，与结构底板充分连接，使得盾构机重力能够较好的传到底板上；通过对结构底板开槽，反力架底撑能够直接顶在结构底板上、斜撑锚固在底板上，使得盾构掘进的反作用力有效地传递到结构底板上；通过采用盾构机分体始发，试掘进阶段仅下井盾构机盾体、管片拼装机与螺旋输送机，满足初步的掘进出渣，其余设备待隧洞掘进满足后配套台车空间时再进行吊装调试；通过采用异形延伸钢环的方法，将盾构机与工作井斜角端墙包裹住，同时在刀盘前异形区域注满豆粒石，以降低刀盘掘进时受力不均匀，减少盾构机盾体扭转偏位；根据盾构始发轴线与坡度，调整盾构初始阶段盾尾间隙，便于盾构掘进阶段调整掘进姿态控制以及降低试掘进阶段管片拼装破损情况；通过负环半环拼装，增加井下垂直运输作业空间，提高盾构掘进出渣效率。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本方法能够有效的将盾构自身的重力、掘进的反作用力传递到结构底板上，降低刀盘掘进时受力不均，减少盾构机斜向始发盾体扭转偏位，有利于盾构试掘进阶段轴线与管片拼装质量控制，提高盾构掘进效率，有着良好的安全保障。
附图说明
图1为本发明所提供的一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法流程图。
图2为本发明所提供的始发井底板施工作业流程图。
图3为本发明优选实施例始发导台的横断面图。
图4为本发明优选实施例盾构斜向始发纵断面布置图。
图5为本发明优选实施例盾构分体始发平面布置图。
图6为本发明优选实施例盾构斜向始发立体结构示意图。
其中，1管片，2盾构机，201盾构机盾体，3结构底板，301开槽处，4始发导台，5反力架，6钢支撑，7管片负环，8结构底板开槽区域，9刀盘前异形区域，10盾构机分体吊装区域，11管片存放区域，12人行通道，13渣土池，14盾构机分体后配套台车区域，15龙门吊轨道区域，16延长管线存放区域，17龙门吊，18门子架。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法的流程图，包括以下步骤：
S1，优化始发导台4；结合图3所示，根据盾构机盾体201的外弧长、盾体下导轨的尺寸规格，以及盾构机2重量，绘制始发导台4横断面图，计算两条始发导台4的间距、导台的配筋，并在始发井底板施工时同步完成始发导台4作业；
请参阅图2，在本发明一具体实施例中，始发井底板施工作业的具体实施步骤为：
S11，清理始发井；
S12，浇筑结构底板3；
S13，铺设双排43号导轨作为盾体导轨，为防止轨道断裂，在导轨两侧设置轨道压板进行加强；
S14，划分结构底板开槽区域8并对始发井底板进行开槽；
S15，在反力架5及支撑位置预埋锚固钢板；
S2，加强反力架5支撑；结合图4所示，根据隧洞设计起始里程，对管片负环7进行排版设计，从而确定反力架5的支撑位置，并根据盾构机2掘进最大推力对反力架5规格型号、斜撑底撑的规格型号进行验算，在井下工作面移交至盾构施工时，将反力架5和底撑安装在结构底板3的开槽处301，反力架5的立柱底部焊接在底板预留钢板上焊缝不小于8mm，底部的横梁和立柱的上下端采用螺栓连接，底部的横梁采用型钢撑在底板横梁下，下部采用Φ609钢支撑，待反力架5固定后，再焊接后部斜撑，斜撑采用Φ609钢支撑，这种安装方式使得盾构机2重力能够较好的传到底板上；
S3，盾构机2分体始发吊装；结合图5所示，地面作业空间包括龙门吊轨道区域15、延长管线存放区域16、盾构机分体吊装区域10和盾构机分体后配套台车区域14，盾构机分体吊装区域10远离始发井的一侧依次设置有管片存放区域11和渣土池13，盾构机分体吊装区域10、管片存放区域11和渣土池13同侧留有人行通道12，根据始发井作业空间以及地面作业空间，对盾构机2分体始发进行场地布置，将与始发井口大小相适应的掘进设备通过65t龙门吊17吊装下井，并与地面后配套台车用延长管线进行连接、组装调试，于本发明的具体实施例中，所述掘进设备包括管片拼装机、螺旋输送机；
在本发明一具体实施例中，盾构机2分体始发进行场地布置的具体实施步骤为：
S31，地面打磨平整，铺设防雨布或地面涂胶，防止管线磨损；
S32，台车垫高、架立或采用轨道，做好防护工作，采用防雨布覆盖，防止设备淋雨；
S33，地面预埋钢板，安装分线架用于区分管路与电缆，防止杂乱与干扰，安装门架使用葫芦吊装管线，方便下管线；
S4，异形延伸钢环安装；根据结构预埋钢环图纸进行异形延伸钢环的设计与加工，在异形延伸钢环顶部预留灌料孔，便于刀盘前异形区域9填充，进场后现场先进行试拼装，确认合格后方可进行异形延伸钢环安装作业；
在本发明一具体实施例中，异形延伸钢环安装作业的具体实施步骤为：
S41，在开始安装钢环之前，首先在基坑里确定线路中心线，也就是钢环的中心线；钢环定位时，要求钢环的中心线、线路中心线两条控制线重合；
S42，在地面上先把钢环（下半圆），吊装下放到盾构井内，使钢环的中心与事先确定好的线路中心线重合，分段点焊与洞门预埋钢环焊接，使其稳固，再依次吊装上半圆；
S43，钢环安装完成后，连接螺栓按顺序紧固后需进行检查并复紧，对筒体位置进行复测，检查与盾构机2到达的中心线是否重合；
S44，根据现场实际情况对钢环进行焊接；
S5，异形区域填充；异形延伸钢环安装完成后，先拼装1环负环，将盾构机2的刀盘顶进至异形延伸钢环，使刀盘前异形区域9形成一个密闭空间，再通过异形延伸钢环顶部的预留灌料孔，将豆粒石填充至异形区域；
S6，负环半环拼装；异形区域填充完成后，刀盘进行试转，测试并调整刀盘压力后，进行盾构试掘进，再完成负环管片拼装，优选的，-7～-2环采用通缝半环拼装（只拼下部三块B1、B2、B3），-1～0环采用整环拼装，便于有空间下管片1及材料，待盾构机2向前推进至-1环管片脱出盾尾后，安装门子架18，门子架18与反力架5之间采用4根ø530mm（壁厚12mm）钢支撑6进行传力支顶，通过螺栓穿过螺栓孔与门子架18焊接固定；
在本发明一具体实施例中，负环管片拼装的具体实施步骤为：
S61，第一环(-7环)负环管片开始从下往上拼装，先安装B2块，再依次安装B1，B3块；
S62，第一环负环管片拼装完成后，用盾构机2的推进油缸把管片1推至盾尾刷处，-7~-2环采取半环通缝拼装的方式进行拼装；
S63，在拼装-7、-6环的下半环后，再通过推进油缸缓慢地把-7、-6环往反力架5方向顶，直到-7环与反力架5贴合后停止，转而继续拼装-5环；
S64，最后采取相邻两环错缝拼装完成-1、0环的拼装工作；
S7，调整盾尾间隙；异形延伸钢环安装完成后，需调试盾构机2主驱动千斤顶，结合隧洞轴线坡度、始发导台4坡度、异形钢环轴线坡度，在盾构掘进、负环半环拼装的同时，调整盾构机2盾尾间隙；
S8，顺利斜向始发；在负环拼装时同步将盾尾间隙调整到合适的位置，即可进入正环管片1掘进拼装，掘进的同时将产生的渣土通过65t龙门吊17将渣土倒入渣土池13中，将管片1吊装下井沿掘进设备推进的方向在盾构隧道的内侧壁处进行拼装，需要注意的是，管片1安装时要准确定位，管片1安装完成后，在盾构掘进前要及时进行注浆，并且保证空隙充填密实，对管片1形成支撑，同步注浆后仍然存在渗漏水时应进行二次补强注浆，二次补强注浆采用双液注浆设备进行，浆液采用水泥－水玻璃双浆液，双液浆凝结时间宜控制在1-3分钟以内，二次注浆压力控制在0.3~0.4Mpa，防止注浆压力过大损伤管片1；严格控制同步注浆量，根据土质情况、管片1宽度以及开挖直径，每环注浆量一般为7.4～11.5m³，防止注浆量过大挤损管片1从而顺利完成盾构斜向始发，每掘进一环对延长管线进行一次顺延，掘进期间安排专人对延长管线进行24h跟踪看管，确保延长管线不被拉扯、不打结、不与管片1摩擦，若管线下井过程中有打结、拉扯现象，使用龙门吊17进行处理。
本发明采用盾构机2分体始发的方法，使得在始发场地受限时完成斜向始发作业，场地、空间运用合理，时序统筹明晰，可以保证后续施工的安全稳定性，在节约施工成本的同时有效提高了施工进度；本发明地面作业空间的职能区域划分清晰，提高了有限空间的利用率。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，优化始发导台；根据盾构机盾体的外弧长、盾体下导轨的尺寸规格，以及盾构机重量，绘制始发导台横断面图，计算两条始发导台的间距、导台的配筋，并在始发井底板施工时同步完成始发导台作业；
S2，加强反力架支撑；根据隧洞设计起始里程，对管片负环进行排版设计，从而确定反力架的支撑位置，并根据盾构机掘进最大推力对反力架规格型号、斜撑底撑的规格型号进行验算；
S3，盾构机分体始发吊装；根据始发井作业空间以及地面作业空间，对盾构机分体始发进行场地布置，将与始发井口大小相适应的掘进设备通过龙门吊吊装下井，并与地面后配套台车用延长管线进行连接、组装调试；
S4，异形延伸钢环安装；根据结构预埋钢环图纸进行异形延伸钢环的设计与加工，在异形延伸钢环顶部预留灌料孔，进场后现场先进行试拼装，确认合格后方可进行异形延伸钢环安装作业；
S5，异形区域填充；异形延伸钢环安装完成后，先拼装1环负环，将盾构机的刀盘顶进至异形延伸钢环，使刀盘前异形区域形成一个密闭空间，再通过异形延伸钢环顶部的预留灌料孔，将豆粒石填充至异形区域；
S6，负环半环拼装；异形区域填充完成后，刀盘进行试转，测试并调整刀盘压力后，进行盾构试掘进，再完成负环管片拼装；
S7，调整盾尾间隙；异形延伸钢环安装完成后，需调试盾构机主驱动千斤顶，结合隧洞轴线坡度、始发导台坡度、异形钢环轴线坡度，在盾构掘进、负环半环拼装的同时，调整盾构机盾尾间隙；
S8，顺利斜向始发；在负环拼装时同步将盾尾间隙调整到合适的位置，即可进入正环管片掘进拼装，掘进的同时将产生的渣土通过龙门吊将渣土倒入渣土池中，将管片吊装下井沿掘进设备推进的方向在盾构隧道的内侧壁处进行拼装，顺利完成盾构斜向始发。
2.根据权利要求1所述的一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法，其特征在于，步骤S1中，所述始发井底板施工作业的具体实施步骤为：
S11，清理始发井；
S12，浇筑结构底板；
S13，铺设盾体导轨；
S14，划分结构底板开槽区域并对始发井底板进行开槽；
S15，在反力架及支撑位置预埋锚固钢板。
3.根据权利要求2所述的一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法，其特征在于，步骤S2中，所述反力架和底撑设置在结构底板的开槽处，所述反力架在井下工作面移交至盾构施工时进行安装。
4.根据权利要求1所述的一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法，其特征在于，步骤S3中，所述地面作业空间包括龙门吊轨道区域、延长管线存放区域、盾构机分体吊装区域和盾构机分体后配套台车区域，所述盾构机分体吊装区域远离始发井的一侧依次设置有管片存放区域和渣土池，所述盾构机分体吊装区域、管片存放区域和渣土池同侧留有人行通道，所述掘进设备包括管片拼装机、螺旋输送机。
5.根据权利要求1所述的一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法，其特征在于，步骤S6中，所述负环管片采用通缝半环拼装，顶部管片与反力架之间采用4根钢支撑进行传力支顶。
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| CN202310470073.6A CN116427942A (zh) | 2023-04-27 | 2023-04-27 | 一种核电站排水隧洞盾构斜向始发方法 |
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| CN116427942A true CN116427942A (zh) | 2023-07-14 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118407773A (zh) * | 2024-06-21 | 2024-07-30 | 中铁十一局集团城市轨道工程有限公司 | 一种负环管片支撑体系与运输共用平台搭建方法 |
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2023
- 2023-04-27 CN CN202310470073.6A patent/CN116427942A/zh active Pending
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| CN118407773A (zh) * | 2024-06-21 | 2024-07-30 | 中铁十一局集团城市轨道工程有限公司 | 一种负环管片支撑体系与运输共用平台搭建方法 |
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