CN117145522B - 一种机械法竖向开挖隧道泵房的水下封底方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械法竖向开挖隧道泵房的水下封底方法，包括：采用泥水平衡掘进机竖向开挖泵房区域内土体，进泥管泵入泥水携带渣土通过排泥管排出；当掘进机开挖至泵房基底标高时，停止开挖，关闭进、排泥管阀门，进泥管外端连接水箱，调定进泥管溢流阀压力，通过排泥管泵送封底砂浆；掘进机边注浆封底，边撤回内盾体及刀盘，多余泥水通过进泥管溢流阀排出，保持砂浆上方泥水压力恒定；当封底砂浆达到设计厚度时，停止泵送砂浆，内盾体及刀盘停止回退，关闭排泥管；当封底砂浆强度达到期望强度后，关闭进泥管，全部撤回内盾体及刀盘。该方法掘进机边后退边注浆来进行水下封底，保证泵房封底施工的平整性和安全性，以及具有良好的封底效果。

Description

一种机械法竖向开挖隧道泵房的水下封底方法

技术领域

本发明属于隧道泵房施工技术领域，具体为一种机械法竖向开挖隧道泵房的水下封底方法。

背景技术

隧道泵房内土体开挖完成后进行浇筑砂浆封底施工是泵房施工的关键环节，其主要目的是将泵房底部的水土进行封堵并隔绝在外，便于进行泵房结构施工。目前工程中一般采用直接向泵房底部泵送砂浆的方法进行封底，该方法在地层含水量较低或泵房开挖深度较浅时是适用的。但当地层含水量较高、泵房开挖深度较大时，泵房封底不得不在水下作业，并且泵房底部很有可能面临较高的水土压力。若此时不采用一定措施平衡底部水土压力，直接进行封底，极易导致封底砂浆被泵房底部的带压水冲散上浮，严重影响封底效果。具体表现为：1）封底过程中无法平衡底部水土压力，极易导致封底砂浆被泵房底部的带压水冲散上浮，严重影响封底效果；2）封底过程中无法保证封底砂浆的平整性。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械法竖向开挖隧道泵房的水下封底方法，通过该方法可在封底施工过程中通过泥水压力平衡泵房底部的外界水土压力，可在掘进机后退时，同步进行砂浆浇筑来完成水下封底，保障水下封底的平整性和封底效果。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种机械法竖向开挖隧道废水泵房的水下封底方法，包括以下步骤：

步骤1：采用泥水平衡掘进机竖向开挖泵房区域内土体，所述掘进机包括外盾体、位于外盾体内部的内盾体、内盾体下方的刀盘、进泥管及排泥管；进泥管泵入泥水支护底部开挖面，并将渣土通过排泥管排出；

步骤2：当掘进机开挖至泵房基底标高时，停止开挖，关闭进泥管和排泥管的阀门，进泥管冲洗干净后，安装进泥管溢流阀、压力表和电磁阀，进泥管外端连接水箱，调定进泥管溢流阀开启压力，将进泥管溢流阀的开启压力设置为不小于泵房底部水土压力；并同时通过排泥管利用地泵泵送封底砂浆；

步骤3：注入封底砂浆的同时，掘进机的内盾体与外盾体分离，外盾体留在泵房中充当泵房侧壁的初始支护结构，刀盘及内盾体逐渐往上撤回；当砂浆上方的泥水支护压力增大至进泥管溢流阀的开启压力时，进泥管溢流阀开启，向外排泄泥水，直至砂浆上方的泥水支护压力小于进泥管溢流阀的开启压力，进泥管溢流阀关闭，保持砂浆上方的泥水支护压力为恒定值；当砂浆上方的泥水支护压力小于所述恒定值，则电磁阀开启，水箱内的水通过进泥管进入刀盘前方；

步骤4：当检测到封底砂浆厚度达到设计厚度时，内盾体及刀盘停止回退，关闭排泥管停止注浆，进泥管继续与外端水箱连接，砂浆上方的泥水支护压力为恒定值；

步骤5：当封底砂浆强度达到期望强度后，关闭进泥管，全部撤回内盾体及刀盘；抽出积水，此时外盾体和封底砂浆形成废水泵房初期支护结构。

进一步的优化，步骤2中，进泥管溢流阀的开启压力为0.01~0.02MPa。

进一步的，步骤3中，刀盘及内盾体逐渐往上撤回，回撤速度为：1~2cm/s。

进一步的，水箱上部设置压力阀及外接水管，步骤3中，当水箱内水量减小，水箱的压力阀开启，外接水管向水箱内即时补水，当水箱内水压满足要求后，压力阀关闭，停止补水。

本发明的优点和有益效果是：

本发明可在封底施工过程中通过泥水压力平衡泵房底部的外界水土压力，可在掘进机后退时，同步进行砂浆浇筑来完成水下封底，保障水下封底的平整性和封底效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明机械法竖向开挖隧道泵房的水下封底方法的技术步骤流程图；

图2为本发明所实施例1的施工结构示意图；

图3为图2的布局结构放大图。

附图标记：101、土体；102、隧道结构；103、外盾体；104、内盾体；105、进泥管溢流阀；106、排泥管；107、刀盘；108、泥水；109、封底砂浆；110、进泥管；111、蝶阀；112、泥水支护压力；113、泵房底部水土压力；114、泵房基底；115、压力表；116、电磁阀；117、水箱；118、压力阀；119、外接水管；120、地泵。

具体实施方式

实施例1：

如图 1所述，一种机械法竖向开挖隧道泵房的水下封底方法，具体施工结构如图2所示，包括以下施工步骤步骤：

步骤1：采用泥水平衡掘进机竖向开挖泵房区域内土体，所述掘进机包括外盾体103、位于外盾体103内部的内盾体104、内盾体104下方的刀盘107、进泥管110及排泥管106；进泥管110泵入泥水支护底部开挖面，并将渣土通过排泥管106排出。

步骤2：当掘进机开挖至泵房基底114标高时，停止开挖，关闭进泥管110和排泥管106的阀门，均为蝶阀111，进泥管110冲洗干净后，安装进泥管溢流阀105、压力表115和电磁阀116，进泥管110外端连接水箱117，水箱117上部设置压力阀118及外接水管119，调定进泥管溢流阀105开启压力，将进泥管溢流阀105的开启压力设置为不小于泵房底部水土压力113；本实施例为0.01~0.02MPa，同时通过排泥管106利用地泵120泵送封底砂浆109。

步骤3：注入封底砂浆109的同时，掘进机的内盾体104与外盾体103分离，外盾体103留在泵房中充当泵房侧壁的初始支护结构，刀盘107及内盾体104逐渐往上撤回，本实施例中，回撤速度为：1~2cm/s；当砂浆上方的泥水支护压力112增大至进泥管溢流阀105的开启压力时，进泥管溢流阀105开启，向外排泄泥水，直至砂浆上方的泥水支护压力112小于进泥管溢流阀105的开启压力，进泥管溢流阀105关闭，保持砂浆上方的泥水支护压力112为恒定值；当砂浆上方的泥水支护压力112（通过进泥管压力表115读取）小于上述恒定值，则电磁阀116开启，水箱117内的水通过进泥管110进入刀盘107前方；当水箱117内水量减小，水箱117的压力阀118开启，外接水管119向水箱117内即时补水，当水箱117内水压满足要求后，压力阀118关闭，停止补水。

步骤4：当检测到封底砂浆109厚度达到设计厚度时，内盾体104及刀盘107停止回退，关闭排泥管106停止注浆，进泥管110继续与外端水箱117连接，砂浆上方的泥水支护压力112为恒定值。其中封底砂浆的设计厚度一般根据刀盘下方水土压力和砂浆质量及砂浆凝结后抗压强度计算，即单位面积砂浆的重量产生的压力及砂浆凝结后的抗压强度抵消砂浆下方的向上的水土压力。

步骤5：当封底砂浆109强度达到期望强度后，关闭进泥管110，全部撤回内盾体104及刀盘107；抽出积水，此时外盾体103和封底砂浆109形成废水泵房初期支护结构。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种机械法竖向开挖隧道泵房的水下封底方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采用泥水平衡掘进机竖向开挖泵房区域内土体，所述掘进机包括外盾体（103）、位于外盾体（103）内部的内盾体（104）、内盾体（104）下方的刀盘（107）、进泥管（110）及排泥管（106）；进泥管（110）泵入泥水（108）支护底部开挖面，并将渣土通过排泥管（106）排出；

步骤2：当掘进机开挖至泵房基底（114）标高时，停止开挖，关闭进泥管（110）和排泥管（106）的阀门，进泥管（110）冲洗干净后，安装进泥管溢流阀（105）、压力表（115）和电磁阀（116），进泥管（110）外端连接水箱（117），调定进泥管溢流阀（105）开启压力，将进泥管溢流阀（105）的开启压力设置为不小于泵房底部水土压力（113）；并同时通过排泥管（106）利用地泵（120）泵送封底砂浆（109）；

步骤3：注入封底砂浆（109）的同时，掘进机的内盾体（104）与外盾体（103）分离，外盾体（103）留在泵房中充当泵房侧壁的初始支护结构，刀盘（107）及内盾体（104）逐渐往上撤回；当砂浆上方的泥水支护压力（112）增大至进泥管溢流阀（105）的开启压力时，进泥管溢流阀（105）开启，向外排泄泥水，直至砂浆上方的泥水支护压力（112）小于进泥管溢流阀（105）的开启压力，进泥管溢流阀（105）关闭，保持砂浆上方的泥水支护压力（112）为恒定值；当砂浆上方的泥水支护压力（112）小于所述恒定值，则电磁阀（116）开启，水箱（117）内的水通过进泥管（110）进入刀盘（107）前方；水箱（117）上部设置压力阀（118）及外接水管（119），当水箱（117）内水量减小，水箱（117）的压力阀（118）开启，外接水管（119）向水箱（117）内即时补水，当水箱（117）内水压满足要求后，压力阀（118）关闭，停止补水；

步骤4：当检测到封底砂浆（109）厚度达到设计厚度时，内盾体（104）及刀盘（107）停止回退，关闭排泥管（106）停止注浆，进泥管（110）继续与外端水箱（117）连接，砂浆上方的泥水支护压力（112）为恒定值；

步骤5：当封底砂浆（109）强度达到期望强度后，关闭进泥管（110），全部撤回内盾体（104）及刀盘（107）；抽出积水，此时外盾体（103）和封底砂浆（109）形成废水泵房初期支护结构。

2.根据权利要求1所述的机械法竖向开挖隧道泵房的水下封底方法，其特征在于：步骤3中，刀盘（107）及内盾体（104）逐渐往上撤回，回撤速度为：1~2cm/s。