一种富水软土地质地区盾构始发施工方法

摘要

本发明适用于隧道施工技术领域，提供了一种富水软土地质地区盾构始发施工方法，所述方法包括步骤：S1、端头井处土体加固；S2、对加固后的土体进行质量检查；S3、安装盾构机；S4、安装反力架；S5、将洞门进行破除；S6、安装洞门止水装置帘布橡胶板；S7、安装负环管片；S8、对所述盾构机加压贯入作业面和掘进；S9、对洞门封堵和进洞封环。本发明能够提高隧道的始发进洞的施工效率，节约成本，施工的安全性高，使用广泛。

说明书

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种富水软土地质地区盾构始发施工方法。

背景技术

随着我国人口增加，交通压力与日俱增，城市之间的交通尚可依靠高铁和飞机，但城市内仅靠公交这一交通工具已经不能满足人们的出行需要，于是，地铁成为越来越多城市的选择，而地铁的大规模建设就带来了盾构机的广泛使用。而现有的盾构法施工隧道中，事故频发，其中有约一半以上的事故就发生在盾构始发和盾构接收两个工序，施工效率低，施工的安全性差。

发明内容

本发明提供一种富水软土地质地区盾构始发施工方法，旨在解决上述的技术问题。

本发明是这样实现的，一种富水软土地质地区盾构始发施工方法，所述方法包括步骤：

S1、端头井处土体加固；

S2、对加固后的土体进行质量检查；

S3、安装盾构机；

S4、安装反力架；

S5、将洞门进行破除；

S6、安装洞门止水装置帘布橡胶板；

S7、安装负环管片；

S8、对所述盾构机加压贯入作业面和掘进；

S9、对洞门封堵和进洞封环。

优选的，所述步骤S1具体包括：

将地面整平；

根据预设的施工图进行施工放样；

将钻机就位；

通过所述钻机下沉钻进喷浆至孔底；

通过上提喷浆强制搅；

复搅；

将所述钻机提起并进行移位施工。

优选的，所述步骤S3具体包括：

在台车下井前进行轨道铺设；

安装盾构始发架；

对所述盾构机进行组装和调试；

对所述盾构机调试完成后进行现场二次验收。

优选的，所述安装盾构始发架具体包括：

在盾构机下井组装前，根据隧道设计轴线和洞门预埋钢环的中心位置，定出盾构始发姿态的空间位置；

根据始发里程计算出第一环管片的里程和工作井的结构尺寸确定所述始发架的平面位置。

优选的，所述对洞门封堵和进洞封环具体包括：

在所述盾构机盾尾距洞门1m左右处开始壁后注浆，通过注浆量及注浆压力进行双控，以确保洞门封堵密实；

当所述注浆量及注浆压力未达到要求，洞门帘布处发生漏浆现象，停止壁后注浆，在洞门预留注浆孔上开始注入双液浆，同时在0～3环上通过二次注浆机注入水泥浆。

优选的，在所述步骤S1前，还包括步骤：

对待施工的土体进行施工准备。

本发明所达到的有益效果，本发明实施例通过端头井处土体加固；对加固后的土体进行质量检查；安装盾构机；安装反力架；将洞门进行破除；安装洞门止水装置帘布橡胶板；安装负环管片；对所述盾构机加压贯入作业面和掘进；对洞门封堵和进洞封环。本发明能够提高隧道的始发进洞的施工效率，节约成本，施工的安全性高，使用广泛。

附图说明

图1是本发明提供的一种富水软土地质地区盾构始发施工方法的流程图；

图2是本发明提供的另一种富水软土地质地区盾构始发施工方法的流程图；

图3是本发明提供的另一种富水软土地质地区盾构始发施工方法的流程图；

图4是本发明提供的盾构通过帘布橡胶板的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施时仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过端头井处土体加固；对加固后的土体进行质量检查；安装盾构机；安装反力架；将洞门进行破除；安装洞门止水装置帘布橡胶板；安装负环管片；对所述盾构机加压贯入作业面和掘进；对洞门封堵和进洞封环。本发明能够提高隧道的始发进洞的施工效率，节约成本，施工的安全性高，使用广泛。

参见附图1所示，图1是本发明提供的一种富水软土地质地区盾构始发施工方法的流程图。一种富水软土地质地区盾构始发施工方法，所述方法包括步骤：

S1、端头井处土体加固。

具体的，盾构井端头加固体采用φ850@600三轴搅拌桩，例如在A、B区弱加固区(空桩段)投影面积内的综合水泥掺量为9.7％(即：每幅三轴搅拌桩全断面水泥掺量为7％)，A区强加固体(实桩)投影面积内的综合水泥掺量为27.69％(即：每幅三轴搅拌桩全断面水泥参加量为20％)，B区强加固体(实桩)投影面积内的综合水泥掺量为20.7％(即：每幅三轴搅拌桩全断面水泥参加量为15％)；止水帷幕采用

S2、对加固后的土体进行质量检查。

具体的，成桩28天后，钻芯取样检测无侧限抗压强度，检查无侧限抗压强度不小于为1.0Mpa，检验数量为施工总数的4％，且不少于9孔。在加固体的强度达到要求以后，需对加固体的渗漏性进行检查，在车站端头的每一个洞眼的范国内水平钻9孔，长度深入到加固体后0.5m，孔径50mm。测定9孔流水量的总和、要求9个孔的总流水量<30升/小时。如果出水量超过限值，就要重新进行地面补浆并加强降水，直至符合要求。

S3、安装盾构机。

S4、安装反力架。

具体的，由于反力架和始发托架为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发托架时，反力架左右偏差控制在±10mm之内，高程偏差控制在±5mm之内，上下偏差控制在±10mm之内。反力架竖梁后面留有48个螺栓孔,用于支撑连接。支撑采用钢管材料，钢管外径600mm，壁厚10mm。钢管中间部位焊接环形钢板增加抗弯强度,在环形钢板与钢管之间焊接三角形筋板加强，焊接管纵向焊缝为V形坡口,钢管两头焊接30mm厚钢板，与反力架竖梁和车站边墙的预埋钢板连接,钢管纵向对接焊缝为II级，端头手腿部分角焊，焊缝为II级，其余为III级。保证焊接质量，焊接为满焊。焊缝高度不小于15mm，焊接钢管的加工精度为椭圆度不应大于2D/1000(D为钢管直径)。本次斜撑采用的钢管为车站主体围护结构施工完毕后，在进行土方开挖时用以支撑基坑的钢支撑，隧道进行施工准备时，主体结构已经完成过半，钢支撑已拆卸过半，从中选取合适尺寸的钢支撑进行拼接，直接作为反力架的斜撑使用，省去了传统使用双拼甚至三拼工字钢的工程量，同时也节省了工字钢这一原材的使用，并且节省了加工字钢所需要的人力，施工钢管撑的斜撑加工只需一人使用螺栓将钢支撑连接起来即可。

S5、将洞门进行破除。

具体的，盾构始发前，需对始发井始发侧洞门围护结构进行分阶段凿除，开凿前，搭设脚手架，由上往下分层凿除，先用气焊切割掉外层钢筋，安排3台风镐按照1、2、3一组，4、5、6一组，7、8、9一组的顺序依次分层凿除地连墙混凝土，见下图。随后内层钢筋暴露出来。当盾构机刀盘抵达连续墙前约0.5～1m时停止,然后再将剩下的钢筋割掉，并仔细检查清理残余钢筋，尤其是地连墙接缝处的H型钢，如不清理干净，容易对刀盘造成严重影响。在洞门围护结构凿除前，须打探孔进一步直观地观察盾构始发土体加固的效果，判断始发区域土体的实际加固效果是否满足盾构安全始发的要求。

S6、安装洞门止水装置帘布橡胶板。

参见附图4所示，具体的，为保证盾构机与洞门间建筑空隙密封，在始发过程中不造成水土及同步注浆流失，须在洞门口安装始发止水装置。始发洞门密封装置包括帘布橡胶板、扇形折叶压板、连接螺栓、螺母和垫圈。为了保证在盾构始发时快速、牢固地安装密封装置，在竖井内衬墙结构施工时在预留洞门处预埋环状钢板，洞门预埋环与内衬墙结构一同施工。盾构进入预留洞门前在外围刀盘和帘幕橡胶板外侧涂润滑油以免盾构刀盘刮破帘幕橡胶板影响密封效果。帘布橡胶板通过双头螺栓固定，然后安装圆环板、折页压板。

S7、安装负环管片。

具体的，负环安装前，必须先涂好盾尾钢丝刷油脂(每米10kg)，为了使钢丝充分填充油脂，应手工掰开钢丝刷，在钢丝刷内部填充油脂，必须填充充分，严格检查。负环在盾构机内用拼装机拼装完成后，由千斤顶逐环顶出，期间要保证管片的法面与始发轴线垂直，必要时需粘贴纠偏材料。同时将洞门导轨安装完毕。

盾构始发采用8环负环，错缝拼装。为了保证负环管片拼装完成后向后推动过程中，不损坏盾尾刷，在拼装负环管片时，需要在盾尾下部盾壳内避开千斤顶撑靴位置焊接1.2米长的φ30圆钢4根，沿盾构方向放置。为避免负环管片脱出盾尾后下沉，采用三角木楔填充始发支座轨道与管片外侧的空隙，将负环混凝土管片托起，并在始发台上焊工字钢顶住环片与环片的接缝。为防止负环脱出盾尾后变椭，通过手拉葫芦，采用20的钢丝绳将管片环向箍紧。

S8、对所述盾构机加压贯入作业面和掘进。

具体的，所有准备工作做好后，进行正式始发，在刚开始掘进的这段路程，土压设定值应略低于理论值，推进速度不可以过快，推进的坡度可以略大于设计坡度，防止因为盾构机出加固土体，因为土质的突然改变造成盾构机“磕头”现象。

初期掘进为盾构施工中技术难度最大的环节之一，不可操之过急，要稳扎稳打。在初始掘进段内，对盾构的推进速度、土仓压力、注浆压力作了相应的调整，指标为：推进速度20～30mm/min，土仓压力：0.06～0.11Mpa，注浆压力：0.15～0.2Mpa。

通过初始推进，选定六个施工管理的指标：①土仓压力；②推进速度；③总推力；④排土量；⑤刀盘转速和扭矩；⑥注浆压力和注浆量。其中土仓压力是主要的管理指标。

S9、对洞门封堵和进洞封环。

具体的，为确保盾构机在完全进入加固体后洞门处地下水等不涌出，顺利完成始发，因此在盾尾完全进入洞门后必须对洞门进行封堵。封环时，盾构机刚刚离开车站进入隧道，封环的目的主要是封堵洞门橡胶帘布和管片的空隙，并形成一定厚度的结石体，使同步注浆浆液不从橡胶帘布和管片之间的缝隙流出，确保同步注浆的质量。封环应在盾尾远离0号环至第4环的时候开始，采用自下而上环间加密的方法进行。先进行第三环的注浆孔灌浆，再进行1号环的孔灌浆，最后进行第2环注浆孔灌浆。1环、3环注浆压力为1MPa，第2环注浆压力为1.5MPa。封环的质量除了取决于二次注浆的质量之外，还与加固区的加固质量有关。如果加固区的渗水量大，封环的效果就差，反之就好。富水软土地层的自稳性极低，在盾构通过的时候同步注浆的浆液容易被地下水带走，不能形成对管片的保护，非常容易出现渗漏现象，需要采用二次注浆对同步注浆进行补强。对于地下水比较丰富，因此优先选择速凝浆液。

具体实施时，通过端头井处土体加固；对加固后的土体进行质量检查；安装盾构机；安装反力架；将洞门进行破除；安装洞门止水装置帘布橡胶板；安装负环管片；对所述盾构机加压贯入作业面和掘进。在降低了盾构始发风险的同时，又缩短了洞门封堵工期，为后续施工创造有利条件。盾构的吊装顺序合理安排，后配套的吊装仅需半天可全部下井，破除洞门采用逐层逐块、连续喷淋的方法保证了破除时的安全性，从机制到参数的环保措施提高了管理人员对于环保意识的认知，有助于减少环境污染。

作为本发明的一个可选实施例中，参见附图2所示，图2是本发明提供的另一种富水软土地质地区盾构始发施工方法的流程图。所述步骤S1具体包括：

S11、将地面整平；避免地下存在障碍物，影响到的盾构机进行操作，安全性高，操作方便。

S12、根据预设的施工图进行施工放样；通过根据施工的图纸进行放样，检查放样误差是否在控制范围内，当放样误差在控制范围内时，表明此处施工要求达到设计标准；当放样误差不在控制范围内时，需要进行再次施工放样，以标准放样误差在控制范围内，精确高。

S13、将钻机就位；通过检查保证钻机对中，机械水平度和机械垂直度，使得钻机的钻洞的精度高，钻的隧道准确。同时，还能使得钻机在钻洞过程中，安全性高。

S14、通过所述钻机下沉钻进喷浆至孔底；通过复查机械水平度和钻杆的垂直度，检查桨液的配比、稠度和喷浆量，保证钻机喷浆量和配比处于设计要求，施工效果更佳。

S15、通过上提喷浆强制搅；

S16、复搅；通过复搅深度，同时进行补喷，以确保土体的加固效果好。

S17、将所述钻机提起并进行移位施工。通过填写施工原始记录，复查桩的位置，止水帷幕与围护结构接缝处采用2根双重管旋喷桩补强，水泥掺量为300kg/m。在止水帷幕范围内布置6口降水井及2口观测井，若漏水情况严重，可减少一口观测井。

作为本发明的一个可选实施例中，参见附图3所示，图2是本发明提供的另一种富水软土地质地区盾构始发施工方法的流程图。所述步骤S3具体包括：

S31、在台车下井前进行轨道铺设.

具体的，始发架临时轨道铺设：为了方便台车及电瓶车吊装下井，需要事先铺设轨道将工作井和站台连接在一起。具体做法为使用工字钢加工T型支架，然后将其置于工作井内，直接在上面铺轨，然后台车和电瓶车在地面上组装完毕后，先行将电瓶车吊装下井。然后依次从6号台车到1号台车按照倒序将后配套吊装下井，利用电瓶车将台车牵引至车站内，根据前面确定的始发架的中线位置，用全站仪放样确定台车轨道和电瓶车轨道的中线位置，然后铺设轨道加以固定，钢轨采用43kg/m钢轨。

S32、安装盾构始发架。

S33、对所述盾构机进行组装和调试。

具体的，上述的盾构机下井吊装顺序为：6#台车→5#台车→4#台车→3#台车→2#台车→1#台车→设备桥→螺旋机下井→中盾→前盾→拼装机→盾尾→螺旋机安装→刀盘。注意在设备吊装的过程中，需要专职安全管理人员全程旁站，各岗位工作人员必须遵守岗位操作流程，服从指挥，各司其责，不得擅自作业。组装完成后进行盾构机的调试，调试的重要环节就是电气安装，不能出现错接、漏接的现象，按照业主单位提供的盾构施工管理办法严格执行，安全性高。

S34、对所述盾构机调试完成后进行现场二次验收。

具体的，在盾构机调试完成后，应按业主要求进行盾构机的二次验收，验收项目主要包括盾构壳体、切削刀盘、拼装机、螺旋输送机、皮带运输机、同步注浆系统、集中润滑系统、液压系统、铰接系统、电气系统、渣土改良系统、盾尾密封系统。盾构各系统验收合格并确认正常运转后，方可开始掘进施工。现场验收时，应详细记录盾构运转状况、掘进状况，并进行评估，满足技术要求后，签认验收文件。

在本发明实施例中，所述步骤S32具体包括：

在盾构机下井组装前，根据隧道设计轴线和洞门预埋钢环的中心位置，定出盾构始发姿态的空间位置(高程)；

根据始发里程计算出第一环管片的里程和工作井的结构尺寸确定所述始发架的平面位置(前、后、左、右)。

在本发明实施例中，所述步骤S9具体包括：

在所述盾构机盾尾距洞门1m左右处开始壁后注浆，通过注浆量及注浆压力进行双控，以确保洞门封堵密实；

当所述注浆量及注浆压力未达到要求，洞门帘布处发生漏浆现象，停止壁后注浆，在洞门预留注浆孔上开始注入双液浆，同时在0～3环上通过二次注浆机注入水泥浆。

其中，双液浆浆液材料采用42.5水泥、自来水及水玻璃，浆液配比为：

水：水泥：水玻璃(40Be)＝1：1：1。

进一步的，由于在进洞施工时损坏了洞口密封装置，盾构出洞后没有及时做好洞口防渗漏处理，故在盾构未全部通过工作井洞圈或已经脱出洞圈时，井外泥水不断从洞圈与盾构或隧道之间的间隙涌入井内。如不及时处理，将导致地面沉陷和洞口处已建造好的隧道产生过量沉降。

控制措施：盾构机缓慢推进洞门，推进过程中禁止转动刀盘，刀盘顶至土体后方可转动刀盘，防止刀盘转动破坏洞门防水橡胶板。洞门内管片脱出盾尾两环后即进行同步注浆，进行管片与土层间的填充，防止止水帷幕外侧地下水在管片外侧与洞门形成通路，造成洞门漏水。车站端墙施工时，在钢环外侧四周安装带有阀门的预埋注浆钢管，洞门封堵完成后洞门渗漏水时可通过注浆管向洞门内注浆堵漏。

在本发明实施例中，在所述步骤S1前，还包括步骤：

对待施工的土体进行施工准备。通过在土体加固前需要提供加固的工具，工人调配等，以确保在对土体加固的过程工作效果高，安全性强。

综上所述，本发明实施例盾构始发进洞应对富水软土地层洞门封堵注浆量的控制，既省材料又省人工，可大幅节约成本。在富水软土地层盾构始发过程中，缩短了工期。施工工效高和安全性。可靠的加固方式和富水层的有效封堵，提高施工工效，降低始发风险。测量人员与测量仪器的相对稳定，复核测量制度，连续测量的方法保证了测量的精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。