CN212296375U - 盾构机空推用导台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种盾构机空推用导台，导台的上表面为弧面，所述弧面用于对盾构机导向；所述导台包括先与盾构机接触的接收端，所述导台除所述接收端以外的部分预埋Ф32mm螺纹钢。所述接收端预埋钢板，所述钢板通过Ф20mm螺纹钢与所述导台固定。使用该导台矿山法隧道封闭区段盾构空推施工时，盾构机方便上导台，采用Ф32mm螺纹钢代替钢轨预埋件，简单快捷，节约成本，可以增加盾体摩擦力，提高推力。

Description

盾构机空推用导台

技术领域

本实用新型属于隧道挖掘技术领域，具体涉及一种盾构机空推用导台。

背景技术

近年来，我国城市轨道交通建设对地下空间不断开发，城市地下隧道的施工方法也取得了很大的进步，现有技术中，城市地下隧道多采用矿山法和盾构法施工。一般来说，区间岩石强度相对较低段采用盾构法，岩石强度相对较高段采用矿山法。而矿山法施工的初支结构结合土压平衡盾构机空推带管片拼装二衬结构施工工艺既能保证区间隧道施工质量，又可以满足成型隧道结构的高度、样式一致性。

但以往的施工方法中，盾构机的空推质量得不到保证，易出现管片上浮、错台、姿态超限、漏水等质量缺陷。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的盾构机空推过程中，空推质量较差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

盾构机空推用导台，导台的上表面为弧面，所述弧面用于对盾构机导向；

所述导台包括先与盾构机接触的接收端，所述导台除所述接收端以外的部分预埋Ф32mm螺纹钢。

在如上所述的盾构机空推用导台，优选：所述接收端预埋钢板，所述钢板通过Ф20mm螺纹钢与所述导台固定。

在如上所述的盾构机空推用导台，优选：所述钢板的规格为160mm*20mm，所述钢板的长度为1000mm。

在如上所述的盾构机空推用导台，优选：所述钢板下预埋有Ф20mm螺纹钢，所述Ф20mm螺纹钢用于对所述钢板进行支撑和锚固。

在如上所述的盾构机空推用导台，优选：所述导台为钢混结构，所述钢混结构中包括钢筋网。

在如上所述的盾构机空推用导台，优选：所述钢筋网由Ф12钢筋及Ф16钢筋纵横交错围成。

在如上所述的盾构机空推用导台，优选：所述钢混结构采用的材质为C30混凝土。

在如上所述的盾构机空推用导台，优选：所述导台为扇弧形结构，导台的厚度为200mm。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案至少具有如下优异效果：

使用盾构机空推用导台在矿山法隧道封闭区段盾构空推施工过程中，具有以下优势：便于盾构机上导台，在盾构机上导台时保护导台边缘不被压裂损。钢板下预埋Ф20螺纹钢，以对钢板进行支撑和锚固，从而使保护预埋牢固。混凝土导台预埋4根Ф32mm螺纹钢作为盾构机引轨，Ф32mm螺纹钢的延伸方向与混凝土导台的延伸方向相同，Ф32mm螺纹钢代替钢轨预埋件，施工简单快捷，还节约成本，可以增加盾体摩擦力，提高推力，减少管片拼装不紧密。

附图说明

图1为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例的程序框图；

图2为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例中导台的结构示意图1；

图3为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例中导台的结构示意图2；

图4为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例中盾构机与隧道初衬的结构示意图；

图5为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例中喷射豆砾石的操作示意图；

图6为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例中在地面吹填豆砾石的操作示意图；

图7为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例中同步注浆的操作示意图；

图8为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例中二次补注双浆液的操作示意图；

图9为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例中二次补注水泥净浆的操作示意图；

图10为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例中管片支撑杆的结构示意图；

图11为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例中管片支撑杆的使用状态图；

图12为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例中预留注浆孔和换气孔的位置示意图；

图13为本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例中M5早强砂浆和木楔子的使用状态图。

图中：1、导台；101、Ф16mm钢筋；102、Ф12mm钢筋；103、钢板；104、螺纹钢；105、Ф32mm螺纹钢；2、堆填豆砾石；3、地面；4、砼喷射机；5、竖井；6、盾构机；7、软管；8、钢管；9、下料口；10、吹填豆砾石；11、单液浆；12、双液浆；13、水泥净浆；14、管片支撑杆；1401、管片吊装头；1402、Ф25mm钢筋；15、管片；16、注浆孔；17、换气孔；18、350mm环形空隙；19、M5早强砂浆；20、木楔子。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型的实施例中记载的盾构机为土压平衡6850mm盾构机。

本实用新型的矿山法隧道封闭区段盾构空推施工方法的具体实施例：

如图1和图2所示，步骤一，矿山法隧道初支施工完成后，在隧道底部施做弧形钢筋混凝土导台1：首先清理导台基面，将基面泥浆、浮碴清理干净。然后进行导台钢筋绑扎，导台1采用Ф12mm钢筋102及Ф16mm钢筋101网施工。最后进行C30混凝土浇筑，浇筑时采用直插式及平板式振动器振捣密实，振捣时间以表面不再产生气泡及表面产生浮浆为止。混凝土终凝前应及时进行抹面，成型后平整度要求在±1cm之内。然后洒水养护14天。

如图2和图3所示导台1的接收端预埋160mm*20mm钢板103，便于盾构机6上导台1，在盾构机6上导台1时保护导台1边缘不被压裂损。钢板103下预埋Ф20螺纹钢104，以对钢板103进行支撑和锚固，从而使保护预埋牢固。混凝土导台1预埋4根Ф32mm螺纹钢105作为盾构机引轨，Ф32mm螺纹钢105的延伸方向与混凝土导台1的延伸方向相同，Ф32mm螺纹钢105代替钢轨预埋件，施工简单快捷，还节约成本。另外可以增加盾体摩擦力，提高推力，减少管片15拼装不紧密。

导台1施工精度直接决定着盾构机6的姿态。导台1施工模板定位后必须进行测量复核，混凝土浇注后应进行标高的复测，确保导台1的标高施工精度在0～+15mm以内。

导台1高度定为200mm，支撑着盾构机6并为盾构机6前进起导向作用。

步骤二，控制盾构机6上导台1；

如图4所示，盾构机6到达矿山接收段后，有渗水现象发生直接采取明排，并尽快组织掘进，随着盾尾内管片15脱出，在到达导台1的接收端前10环连续注入双液浆12，形成止水环，待盾体完全进入矿山段后，对洞门(管片临时外漏在矿山法隧道的部位)处进行二次封堵。

盾构机6进入暗挖隧道(矿山法隧道)前的40m作为盾构机到达段，根据地质条件采用保压模式掘进。盾构机6进入盾构机到达段时减小推力、降低推进速度，并加强出土量的监控频次。刀盘转速为1.5r/min，盾构机6推进总推力小于800t，推进速度不大于25mm/min，调整盾构机6姿态使盾构机6轴线略高于导台1轴线20mm确保盾构机6顺利推上导台1。

盾构机6进入暗挖隧道前的最后3环采掘进速度控制在15mm/min以内，总推力减少为600t以内，采用小推力、低速度进入矿山法隧道。

为确保进入矿山法隧道的安全，盾构机6的刀盘出洞前，加强对同步注浆及二次注浆的控制，刀盘露出洞门后，开始对盾尾外第三环管片15进行双液浆12二次注浆作业，每推进一环，即封闭一环，待盾尾彻底进入矿山法隧道时，安排专人在盾构机6前面检查盾体与洞门间是否有渗漏水，如有渗漏，则继续进行双液浆12二次注浆，直至无明水渗漏，确保洞门与管片15之间的空隙被同步注浆浆液及二次注浆浆液完全封闭，避免盾构隧道外侧地下水通过该间隙进入矿山法隧道。

步骤三，在空推段堆填豆砾石；

如图5所示，豆砾石由竖井5运至井下，井下洞口配两台斗车，斗车负责将豆砾石运至矿山法隧道内，配备PC60挖掘机1台，PC60挖掘机负责豆砾石的堆填。

盘前方堆填豆砾石2高度4.5m，长9.5m，该数据是通过计算得出的：计算导台1对盾构机6的摩擦阻力、堆填豆砾石2受到的摩擦阻力、盾构支撑土体所受的轴向阻力、盾尾刷与管片15之间的摩擦阻力(以2环管片15计算)、后部拖车的牵引阻力，从而计算出堆填豆砾石2的堆积高度和堆积长度，标准是：盾构机6掘进时所提供盾构反作用力大于止水条挤压力3000KN，满足止水效果。

由于隧道是矿山法先行开挖支护后，在刀盘前方的堆填豆砾石2提供反力，所以按全部松土压力作用在刀盘面板上，并且矿山法开挖支护后基本上无水作用在盾体，则盾构机6的反力计算如下：

1)推进时混凝土导台1对盾构机6的摩擦阻力F₁

F₁＝μW_g＝0.3×4500＝1350kN

式中，μ为摩擦系数，取0.3；W_g为盾构机6及附属物总重，为4500kN

2)堆填豆砾石2受到的摩擦阻力F₂

式中，D为盾构机刀盘直径，取6.986m；L为堆填豆砾石2堆放长度，取9.5m；ρ为堆填豆砾石2的密度，取1.86t/m³；g为重力加速度，取9.8N/kg；K为堆填豆砾石2的松散系数，取0.83。

3)盾构支撑土体所受的轴向阻力F₃

式中，S为盾构机刀盘面积，P为盾构机刀盘中心处土压，K_a为水平土压力系数，取0.39。

4)盾尾刷与管片15之间的摩擦阻力(以2环管片15计算)F₄

F₄＝2μW_管＝2×0.3×200＝120kN

W_管为盾尾刷与每环管片15之间的接触压力，取200KN

5)后部台车的牵引阻力F₅

F₅＝μW_台＝0.5×1700＝580KN

W_台为台车受到的重力，取1700N

因此盾构机6空推时受到的反力总计为：

F＝F₁+F₂+F₃+F₄+F₅＝1350+1651.92+479.55+120+580＝4181.47KN＞止水条挤压力3000KN。

故前方堆9.5米豆砾石满足止水效果。

如图6所示，根据盾构空推反力的计算结果，采取半断面堆积豆砾石，堆积长度为9.5m。在竖井5处，由于断面扩大，以及豆砾石在盾构空推过程中的消耗，因此，在矿山法隧道内每隔20m堆积60m3，在实际施工过程中可以通过人仓随时查看堆载的豆砾石是否充足，可以利用地面预留口及时补充。

步骤四，盾构机6在导台1上步进；

盾构推进时的阻力主要为盾构机6与导台1间的摩擦力，相比盾构机6负载工作，空载工作时的前进阻力很小，并且导台1已经确定了盾构机6的前进方向，为了确保盾构机6沿导台1轴线前进不偏离导台1，并在导台1上保持正确的姿态，在盾构机6推进时采用交叉使用竖直位置和水平位置两组推进油缸向前推进的方式。具体操作时，使用水平两组油缸推进30cm时，停止推进并收缩油缸，再使用垂直两组油缸推进30cm后，停止并收缩油缸，不停地交叉使用。推进过程中要密切注意盾构机6的刀盘周边与初衬，成环管片与盾尾间的问隙，使其始终处于良好状态。

盾构机6空载推进依据刀盘与导台1间的关系，调整各组油缸的行程，使盾构机6按照姿态沿设计方向推进，盾构机6空推过程中不转刀盘与螺旋机，当姿态出现明显变化或扭矩、推力明显偏大时可缓慢转动刀盘与螺旋机进行出渣。开始段推进速度控制在15～40mm/min，熟练后控制在50mm/min以内，总推力约300t，下部油缸压力略大于上部油缸。盾构机6推进前复核矿山法隧道与盾构机6轴线误差，并调整铰接油缸、推进油缸，保证盾壳与矿山法隧道间的间隙，确保盾构机6按隧道设计轴线推进。

盾构机6推进矿山段前，对小里程连续十环管片15用14b槽钢进行连接，完成纵向拉紧条安装，每个断面选择4个点位进行安装拉紧条，待隧道贯通后再拆除，防止管片15上浮，松弛等情况。

步骤五，拼装管片；

管片15运达施工现场后，在地面3上按拼装顺序排列堆放，按规定粘贴止水密封条及遇水膨胀止水胶条，止水密封条及遇水膨胀止水胶条均位于管片15用于与相邻管片15接触的拼装面上，遇水膨胀止水胶条与所述止水密封条平行且位于止水密封条的下面。管片15增加遇水膨胀止水胶条，防止相邻管片15之间的丁基橡胶止水条贴合不严密时，能够通过遇水膨胀止水胶条进行弥补，有效的提高管片15防止渗漏的施工质量。

管片15安装从隧道底部开始，先安装标准块A块，依次安装相邻块B块，最后安装封顶块。封顶块安装时先径向插入约6/7管片宽度，调整位置后缓慢纵向顶推。管片15块安装到位后，及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片15，然后移开管片安装机。

步骤六，吹填豆砾石、注浆；

6.1矿山法隧道吹填豆砾石、注浆；

如图4所示，矿山法隧道净空直径L1为Ф7400mm，管片15外径L2为Ф6700mm，盾构机6外径L3为6880mm，管片15与隧道初衬之间存在350mm环形空隙18，在盾构机6向前推进的同时喷射豆砾石，并同步注入水泥浆，使管片15脱离盾尾时，由于豆砾石对管片15的支撑，防止管片15下沉产生错台，并增加盾构机6向前推进的摩擦力。管片15背后同步注浆，使管片15与地层紧密接触，提高支护效果。每环管片15豆砾石理论充填量为11.63m3，采用砾径5～10mm大小的豆砾石。

采用两台7m³砼喷射机4吹豆砾石，砼喷射机4布置在盾构刀盘前方约30米处，附近堆放豆砾石，利用装载机进行上料，豆砾石提前运至矿山法隧道内，空压机从竖井5外通过管道连接砼喷射机4。

管路安装：在盾壳上方安装固定两根51mm径钢管8，长度7米。采用65mm软管7连接到7m³砼喷射机4上以输送豆砾石，喷射压力为0.25～0.3Mpa。豆砾石的喷射与盾构机6的推进同步进行，保证填充效果。采用两台7m³砼喷射机4(两备两用)吹豆砾石，砼喷射机4布置在盾构刀盘前方约30米处，附近堆放豆砾石，利用装载机进行上料，豆砾石提前运至矿山法隧道内，空压机从竖井5外通过管道连接砼喷射机4。

空推注浆采取三阶段注浆填充工艺，同步注浆→双液浆12封闭环→补注水泥净浆13。

6.2二次始发段吹填豆砾石、同步注浆二次注浆；

二次始发空推段为密闭空间作业，通过从地面3搭设下料口9方式进行吹填豆砾石。按照提供盾构推进反力计算出的堆填量，在横通道-大里程3米位置进行堆填，其他剩余堆填量在矿山段内均匀摊铺：在矿山法隧道施工完成后，在地面3对应拱顶正上方打设直径200mm下料口9，20m一口，豆砾石喷射管路沿下料口9布设，利用喷射机4在地面3进行吹填豆砾石10的吹填；

在盾构空推完成后，盾构机6通过空推段后，将下料口回填砂浆填充空隙，避免后期发生漏水现象。

如图7所示，同步注浆：同步注浆浆液拟采用管片15背后注入初凝时间较短的单液浆11，注浆量为总填充量的25％-30％，即2-2.5m³，起到固结下部豆砾石的作用，有效降低管片15上浮(根据现场实际上浮情况，动态调整同步注浆量)。同步浆液初凝时间控制在4h、终凝控制在8h左右。

如图8所示，二次补注双液浆12：在脱出盾尾第五环管片15的点位分布的3-13点范围内利用吊装孔补注双液浆12(水玻璃：水泥浆＝1:1)。双液浆12作用：双液浆12在管片15壁后与矿山初支间凝固成环，有效约束管片15上浮及水平变形移位；形成分隔墙，有利于上述三阶段注浆的填充效果。

如图9所示，补注水泥净浆13：在二阶段注双液浆12封堵环间的中间环管片15位置，利用顶部吊装孔进行壁后补浆，浆液材料选择1:1水泥净浆13，初凝时间控制在3小时，终凝时间控制在7小时。通过补注水泥净浆13，对管片15壁后空腔进行最终填充。

6.3防止后期的上浮工艺

如图10、图11所示，对脱出盾尾的管片15的点位分布的16点、4点及12点方向每隔3环打设管片支撑杆14，可以有效控制管片15上浮量。管片支撑杆14主要由管片吊装头1401及Ф25mm钢筋1402焊接而成。安装在管片的吊装孔上，顶至初支或者二衬表面，起到支撑作用，防止管片15上浮。带三阶段注浆完成后在拆除，做好孔洞封堵。

步骤七，二次始发空推段；

如图12所示，7.1通道段马头门封堵

在盾尾脱出横头道马头门后及时对脱出盾尾的管片15用木楔子20支撑稳定，马头门处管片15外径与初支砼间300mm间隙用红砖进行砌筑封堵，塞筑厚度240mm，用定型竹模板在砖墙外侧进行二次密封。在封堵墙上方预留两个注浆孔16和一个换气孔17，盾构机6通过后及时二次注浆将洞门封堵，避免豆砾石、同步浆液外泄。

7.2横通道处管片稳定措施

如图13所示，盾构到达横通道后，为防止管片15与导台1之间空隙使管片15下沉、扭动，每隔750mm用木楔子20均匀填塞管片15与导台1之间的空隙，在横通道处管片15全部拼装完成后，用M5早强砂浆19将管片15与导台1之间的空隙全部填充密实，确保管片15稳定。

7.3横通道管片支撑

盾构机6推进至横通道时，对横通道马头门小里程、大里程侧连续十环管片15用14b槽钢进行连接，纵向拉紧条的设置范围为横通道处前后各10环管片15，每个断面选择4个点位进行安装拉紧条，待隧道贯通后再拆除。防止管片15上浮，松弛等情况。

2.5空推过横通道后属于密闭空间作业，刀盘前不具备豆砾石填充条件。通过采用地面3打孔吹填豆砾石10，防止管片15顶部、侧部无豆砾石情况，有效控制管片15线型。

7.4进洞口处隧道纵向拉紧

在盾构过横通道后，再次对盾构始发数据进行复核，确保盾构按照设计进行实施。

本实用新型的导台的具体实施例：导台1为钢混结构，包括钢筋网、混凝土体、螺纹钢104和预埋钢板103。导台1高度为200mm，上表面为用于对盾构机6导向的弧面。导台1包括先与盾构机6接触的接收端，接收端预埋钢板103，钢板103的规格为160mm*20mm，长度为1000mm，便于盾构机6上导台1，在盾构机6上导台1时保护导台1边缘不被压裂损。钢板103下预埋Ф20螺纹钢104，以对钢板103进行支撑和锚固，从而使保护预埋牢固。导台1除所述接收端以外的部分，预埋4根Ф32mm螺纹钢105作为盾构机引轨，Ф32mm螺纹钢105的延伸方向与混凝土导台1的延伸方向相同，Ф32mm螺纹钢105代替钢轨预埋件，施工简单快捷，还节约成本。另外可以增加盾体摩擦力，提高推力，减少管片15拼装不紧密。钢筋网由Ф12mm钢筋102及Ф16mm钢筋101围成；混凝土体使用C30混凝土。

其他实施例中，导台1的高度、钢板103、螺纹钢、钢筋的尺寸、混凝土的型号都可以根据实际使用情况进行调整。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本实用新型待批权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.盾构机空推用导台，其特征在于：导台的上表面为弧面，所述弧面用于对盾构机导向；

所述导台包括先与盾构机接触的接收端，所述导台除所述接收端以外的部分预埋Ф32mm螺纹钢。

2.根据权利要求1所述的盾构机空推用导台，其特征在于：所述接收端预埋钢板，所述钢板通过Ф20mm螺纹钢与所述导台固定。

3.根据权利要求2所述的盾构机空推用导台，其特征在于：所述钢板的规格为160mm*20mm，所述钢板的长度为1000mm。

4.根据权利要求2所述的盾构机空推用导台，其特征在于：所述钢板下预埋有Ф20mm螺纹钢，所述Ф20mm螺纹钢用于对所述钢板进行支撑和锚固。

5.根据权利要求1所述的盾构机空推用导台，其特征在于：所述导台为钢混结构，所述钢混结构中包括钢筋网。

6.根据权利要求5所述的盾构机空推用导台，其特征在于：所述钢筋网由Ф12钢筋及Ф16钢筋纵横交错围成。

7.根据权利要求5所述的盾构机空推用导台，其特征在于：所述钢混结构采用的材质为C30混凝土。

8.根据权利要求1所述的盾构机空推用导台，其特征在于：所述导台为扇弧形结构，导台的厚度为200mm。

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