盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法，包括以下步驟：步驟1：利用鹽水冰凍法對洞門處土體冰凍加固；步驟2：制作接收基礎(chǔ)；步驟3：洞門處地下連續(xù)墻鑿除及洞門圈安裝，所述鑿除包括第一次鑿除及第二次鑿除；步驟4：接收井內(nèi)水土回填；步驟5：凍土的化凍，凍結(jié)管拔除；步驟6：盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞推進(jìn)；步驟7：接收井沙土及水的清理；步驟8：封堵洞門周圍土體；步驟9：盾構(gòu)機(jī)的拆卸調(diào)運(yùn)。本發(fā)明的方法可以適應(yīng)于多類不良地質(zhì)土層、承壓水頭較高且無法滿足降承壓水條件的工況，適應(yīng)周邊環(huán)境復(fù)雜，管線、建筑物群近且多的不良施工環(huán)境，適應(yīng)于接收井沒有足夠條件進(jìn)行加固的狹窄場地。
【專利說明】盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及隧道工程，特別涉及水下盾構(gòu)的斜交進(jìn)洞施工技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在盾構(gòu)隧道處于小曲率半徑曲線上時(shí)，進(jìn)洞時(shí)隧道軸線與接收井壁(地下連續(xù)墻)存在一定的水平傾斜角，在深覆土、高水壓、復(fù)雜地層、斜交進(jìn)洞工況狀態(tài)下盾構(gòu)進(jìn)洞施工存在較大涌水涌沙風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]盾構(gòu)的進(jìn)出洞施工技術(shù)必須根據(jù)工程所處地層的土質(zhì)、水文、環(huán)境條件和環(huán)境保護(hù)要求而制定。如何科學(xué)、合理地運(yùn)用各種不同的進(jìn)出洞技術(shù)，使其符合各工程的特定工況條件要求，是一項(xiàng)值得研究、探討的課題。
[0004]其中采用盾構(gòu)水下進(jìn)洞的工程一般具備以下條件:
[0005]I)、盾構(gòu)接收井的體積相對較小，一般小于IOK立方米；
[0006]2)、接收井相對是一個(gè)封閉體，無其他已與之連通的隧道或者地下結(jié)構(gòu)；
[0007]3)、附近有大量充足水源，24小時(shí)內(nèi)可以灌滿接收井。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種新的盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法，采用鹽水冰凍法對洞門處土體冰凍加固，采用MlO型號的水泥砂漿層作為接受基礎(chǔ)，并向以該水泥砂漿接受基礎(chǔ)作為下底的接收井中回填沙土及水，從而保證及接收井的地下連續(xù)墻壁內(nèi)外的水土壓力基本相同。`
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1:利用鹽水冰凍法對洞門處土體冰凍加固，包括在洞門后土體上安裝凍結(jié)管，所述凍結(jié)管內(nèi)包括低溫循環(huán)的Cacl2鹽水；
[0011]步驟2:制作接收基礎(chǔ)，在所挖的接收井底面上回填細(xì)骨料，并將該細(xì)骨料壓實(shí)，然后在該細(xì)骨料上澆筑素混凝土層及水泥砂漿層；
[0012]步驟3:洞門處地下連續(xù)墻鑿除及洞門圈安裝，所述地下連續(xù)墻的鑿除包括第一次鑿除及第二次鑿除；
[0013]步驟4:接收井內(nèi)水土回填，包括先在接收井內(nèi)回填沙土，回填的沙土的上表面高于洞門圈，然后在沙土上回填水；
[0014]步驟5:凍土的化凍，凍結(jié)管拔除，所述拔除后的凍結(jié)管的高度略高于所述進(jìn)洞門；
[0015]步驟6:盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞推進(jìn)；
[0016]步驟7:接收井沙土及水的清理；
[0017]步驟8:封堵洞門；
[0018]步驟9:盾構(gòu)機(jī)的拆卸調(diào)運(yùn)。
[0019]所述水泥砂漿為MlO型號，其水泥砂漿面高出洞門。[0020]所述洞門圈安裝在洞門處的地下連續(xù)墻壁，在所述第一次鑿除后安裝洞門圈環(huán)形鋼板，并在洞門圈周圍預(yù)鉆灌漿孔，在灌漿孔中安裝填埋注漿管，然后再進(jìn)行第二次鑿除。
[0021]凍土的化凍使用熱鹽水循環(huán)化凍。
[0022]所述步驟8包括以下步驟:
[0023]步驟81:使用環(huán)形鋼板將洞門圈與盾尾殼體鋼板焊接在一起；
[0024]步驟82:利用所述的注漿管向洞門口注漿從而封堵洞門；
[0025]步驟83:將盾尾殼體從洞門圈環(huán)形鋼板上割除。
[0026]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明公開的盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法為防止或控制在盾構(gòu)進(jìn)洞過程中，地下水土從開放的洞門圈中大量涌出而發(fā)生工程險(xiǎn)情，利用接收井內(nèi)、外水土壓力平衡可控制滲透的機(jī)理，主動將盾構(gòu)接收井用水土回填，而后在水土壓力平衡情況下，盾構(gòu)再安全推入接收井的施工工藝?？梢赃m應(yīng)于多類不良地質(zhì)土層、承壓水頭較高且無法滿足降承壓水條件的工況，適應(yīng)周邊環(huán)境復(fù)雜，管線、建筑物群近且多的不良施工環(huán)境，適應(yīng)于接收井沒有足夠條件進(jìn)行加固的狹窄場地。
[0027]為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其有益效果顯而易見。
[0029]附圖中，
[0030]圖1為本發(fā)明盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法流程示意圖；
[0031]圖2A為本發(fā)明盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法連續(xù)墻鑿除及洞門圈安裝前的剖面圖；
[0032]圖2B為本發(fā)明盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法連續(xù)墻鑿除及洞門圈安裝前的側(cè)剖視圖；
[0033]圖3為本發(fā)明盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法洞門附近凍結(jié)壁鑿除后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4A與4B為本發(fā)明盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法沙土回填后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法凍結(jié)管拔除，盾構(gòu)開始進(jìn)洞結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖6A及6B為本發(fā)明盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法盾構(gòu)進(jìn)洞，注漿密封結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖7為本發(fā)明盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法水土清理，盾構(gòu)切割的結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0038]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及其效果，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0039]本具體實(shí)施例以某盾構(gòu)隧道進(jìn)洞施工為例，該工程是小曲率半徑盾構(gòu)隧道，盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)隧道軸線與接收井壁地下連續(xù)墻存在16.5°的水平傾斜角，進(jìn)洞施工處于深覆土、高水壓、復(fù)雜地層等狀態(tài)下，存在較大涌水涌沙風(fēng)險(xiǎn)。為保障盾構(gòu)順利進(jìn)洞，綜合考慮地層特點(diǎn)和工程特征，采取了水下斜交進(jìn)洞施工方法。施工過程證明了該施工方法可顯著降低盾構(gòu)進(jìn)洞涌水涌沙風(fēng)險(xiǎn)，對類似進(jìn)洞環(huán)境復(fù)雜、地下水豐富、曲線隧道等條件下盾構(gòu)進(jìn)洞方法的選擇有良好的借鑒意義。
[0040]參閱圖1，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法其應(yīng)用包括以下步驟:
[0041 ] 步驟1:利用鹽水冰凍法對洞門Ia處土體冰凍加固，包括在洞門Ia外側(cè)安裝凍結(jié)管2，所述凍結(jié)管2內(nèi)包括低溫循環(huán)的Cacl2鹽水。
[0042]該Cacl2鹽水溫度較低，在凍結(jié)管2內(nèi)部循環(huán)，可以吸收該凍結(jié)管2外壁附近土體的溫度，使其結(jié)凍。
[0043]參閱圖2A及2B，采用鹽水冰凍法對進(jìn)洞處洞門Ia周圍土體進(jìn)行垂直局部凍結(jié)，可保證后續(xù)洞門Ia鑿除和接收井3填土過程中不發(fā)生洞門Ia涌水涌沙事故。本實(shí)施例根據(jù)地層土質(zhì)條件計(jì)算所得洞門Ia處地下連續(xù)墻4b鑿除前凍結(jié)壁5平均溫度需達(dá)到_15°C以下，有效厚度達(dá)到3.8m。
[0044]步驟2:制作接收基礎(chǔ)，在所挖的接收井3底面上回填細(xì)骨料6，并將該細(xì)骨料6壓實(shí)，然后在該細(xì)骨料6上澆筑素混凝土層71及水泥砂漿7。
[0045]參閱圖3或圖4，具體是接收井3開挖至-30m設(shè)計(jì)高程后，回填約6m厚細(xì)骨料6壓實(shí)至離接收井3隧道洞門Ia低500臟，所述細(xì)骨料6顆粒的85%直徑在IOmm?37.5mm之間。
[0046]根據(jù)實(shí)際施工情況，優(yōu)選MlO型號的水泥砂漿7既能保證承載盾構(gòu)機(jī)8的能力，又能保證盾構(gòu)機(jī)8刀盤對其切削而不損傷刀盤，保證盾構(gòu)機(jī)8在接收基礎(chǔ)上能夠轉(zhuǎn)動刀盤向前推進(jìn)，模擬在泥土中的推進(jìn)施工。
[0047]根據(jù)實(shí)際施工情況，優(yōu)選水泥砂漿面高出盾構(gòu)洞門la440mm，盾構(gòu)在進(jìn)洞的過程中，刀盤削切砂漿基座成60°的弧面。砂漿基座寬度為抵至接收井兩側(cè)墻體，長度為滿足盾構(gòu)機(jī)拆除所需長度。
[0048]步驟3:洞門Ia處地下連續(xù)墻4b鑿除及洞門圈9安裝，所述地下連續(xù)墻4b的鑿除包括第一次鑿除及第二次鑿除。
[0049]請參閱圖3，在洞門圈9的安裝前，進(jìn)洞處凍結(jié)壁5平均溫度達(dá)到設(shè)計(jì)溫度_15°C以下后，在地下連續(xù)墻4b上開4個(gè)探測觀察孔10，通過觀察孔10觀察凍結(jié)壁5的凍結(jié)情況，若無泥水流出或雖有泥水流出但漸止，則可確認(rèn)凍結(jié)壁5強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，如有嚴(yán)重涌砂冒水現(xiàn)象，則應(yīng)采取注漿堵漏，隔斷地下水通道，并對洞門Ia 土體采取補(bǔ)強(qiáng)加固措施。
[0050]在凍結(jié)壁5強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，盾構(gòu)機(jī)8推進(jìn)至刀盤距地下連續(xù)墻4bl0m后停機(jī)，開始地下連續(xù)墻4b的鑿除工作。
[0051]地下連續(xù)墻4b分兩次鑿除，第一次鑿除地下連續(xù)墻4b，500mm，鑿除自上而下進(jìn)行，之后安裝洞門圈9環(huán)形鋼板11。在洞門圈9周圍預(yù)鉆灌漿孔120、安裝預(yù)埋優(yōu)選的6個(gè)注漿管121，完畢后，第二次鑿除剩余IOOOmm厚地下連續(xù)墻4b，鑿除自上而下進(jìn)行。
[0052]步驟4:接收井3內(nèi)水土回填，包括先在接收井3內(nèi)回填沙土，回填的沙土的上表面高于洞門圈9，然后在沙土上回填水。其回填的沙土及水保證該進(jìn)洞門附近水土壓力基本平衡。
[0053]請參閱圖4A及4B，在地下連續(xù)墻4b鑿除完畢并且接收井3內(nèi)清理干凈后，接收井3內(nèi)開始進(jìn)行填土回水作業(yè)。填土高度為洞門圈9以上2m。
[0054]步驟5:凍土的化凍，凍結(jié)管2拔除，所述拔除后的凍結(jié)管2的高度略高于所述進(jìn)洞門la。
[0055]請參閱圖5，當(dāng)化凍到一定程度時(shí)使用吊機(jī)將凍結(jié)管2拔除，凍結(jié)管2需拔至洞門Ia頂部上方500mm。
[0056]步驟6:盾構(gòu)機(jī)8進(jìn)洞推進(jìn)。
[0057]步驟7:接收井3沙土及水的清理。
[0058]當(dāng)接收井3內(nèi)水位抽到一定程度后，將盾構(gòu)機(jī)8上部的土方進(jìn)行清理。具體水位根據(jù)工程的實(shí)際要求選擇。
[0059]步驟8:封堵洞門la。
[0060]在盾構(gòu)通過洞門Ia及隧道施工過程中，洞門Ia與盾構(gòu)8、洞門Ia與隧道結(jié)構(gòu)之間存在有一個(gè)圓環(huán)間隙，若不作密封處理，洞門Ia 土體及地下水就會從此間隙中流入接收井內(nèi)，使洞門口處土體流失，引起地層沉降變形、影響施工安全。
[0061]泥水清理后，使用環(huán)形鋼板將洞門圈9端面的鋼板與盾尾殼體81鋼板焊接在一起，形成一個(gè)有效的封堵。在洞門圈的環(huán)板外圍預(yù)先安裝有6個(gè)注漿管121，沿洞門圈布置。焊接完成后利用6個(gè)注漿管121進(jìn)行洞門Ia注入漿液S，徹底封堵洞門la。
[0062]步驟9:盾構(gòu)機(jī)8的拆卸調(diào)運(yùn)。
[0063]請參閱圖7，在完成步驟8中的工作后，將盾構(gòu)殼體從洞門圈9環(huán)形鋼板上割除，并拆解吊出盾構(gòu)機(jī)。
[0064]綜上所述，本發(fā)明公開的盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法采用鹽水冰凍法對進(jìn)洞處洞門周圍土體進(jìn)行垂直局部凍結(jié)，可保證后續(xù)洞門鑿除和接收井填土過程中不發(fā)生洞門涌水涌沙事故；優(yōu)選MlO水泥砂漿既能保證承載盾構(gòu)機(jī)的能力，又能保證盾構(gòu)機(jī)刀盤對其切削而不損傷刀盤，保證盾構(gòu)機(jī)在基礎(chǔ)上能夠轉(zhuǎn)動刀盤向前推進(jìn)，模擬在泥土中的推進(jìn)施工；利用水土回填可以使接收井內(nèi)、外水土壓力平衡，降低塌方的風(fēng)險(xiǎn)；使用環(huán)形鋼板將洞門圈端面的鋼板與盾尾殼體鋼板焊接在一起，形成一個(gè)有效的封堵，同時(shí)向該洞門圈中注漿可以有效的降低土體流失，不易引起地層沉降變形，提高施工安全。
[0065]以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:利用鹽水冰凍法對洞門處土體冰凍加固，包括在洞門后土體上安裝凍結(jié)管，所述凍結(jié)管內(nèi)包括低溫循環(huán)的Cacl2鹽水； 步驟2:制作接收基礎(chǔ)，在所挖的接收井底面上回填細(xì)骨料，并將該細(xì)骨料壓實(shí)，然后在該細(xì)骨料上澆筑水泥砂漿； 步驟3:洞門處地下連續(xù)墻鑿除及洞門圈安裝，所述地下連續(xù)墻的鑿除包括第一次鑿除及第二次鑿除； 步驟4:接收井內(nèi)水土回填，包括先在接收井內(nèi)回填沙土，回填的沙土的上表面高于洞門圈，然后在沙土上回填水； 步驟5:凍土的化凍，凍結(jié)管拔除，所述拔除后的凍結(jié)管的高度略高于所述洞門； 步驟6:盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞推進(jìn)； 步驟7:接收井沙土及水的清理； 步驟8:封堵洞門； 步驟9:盾構(gòu)機(jī)的拆卸調(diào)運(yùn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法，其特征在于，所述水泥砂漿為MlO型號，其水泥砂漿面高出洞門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法，其特征在于，所述洞門圈安裝在洞門處的地下連續(xù)墻壁上，在所述第一次鑿除后安裝洞門圈環(huán)形鋼板，并在洞門圈周圍預(yù)鉆灌漿孔，在灌漿孔中安裝填埋注漿管，然后再進(jìn)行第二次鑿除。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法，其特征在于，凍土的化凍使用熱鹽水循環(huán)化凍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)水下斜交進(jìn)洞施工方法，其特征在于，所述步驟8包括以下步驟: 步驟81:使用環(huán)形鋼板將洞門圈與盾尾殼體鋼板焊接在一起； 步驟82:利用所述的注漿管向洞門口注漿從而封堵洞門周圍土體； 步驟83:將盾尾殼體從洞門圈環(huán)形鋼板上割除。
【文檔編號】E21D9/06GK103527205SQ201310456866
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】潘樹杰, 張偉 申請人:深圳中海建筑有限公司