专利名称：高水压地层盾构淹埋式接收封堵超挖空隙的方法
技术领域：
本发明属于盾构隧道建设工程中盾构接收时管片壁后超挖空隙防水堵漏的技术 领域，具体涉及一种高水压地层盾构淹埋式接收封堵超挖空隙的方法。
背景技术：
现有的盾构接收时管片壁后超挖空隙的防水堵漏技术主要有①压注双液水泥砂浆防水堵漏技术。这是一种目前常用的盾构接收防水堵漏方 法，即，在盾构接收时破除洞门前用水泥浆加一定配比的水玻璃注入到管片及盾构壁后超 挖的空隙里面，以防止地下水特别是含有一定压力的地下水顺着超挖空隙涌向洞门形成喷 涌事故。这种方法，一定程度上起到了堵水的效果，但是这种方法有个致命的缺点就是在盾 构管片的背后的浆液可以起到堵水的效果，但是抽水后盾构壁后的浆液随着盾构的下一步 继续推进，原先凝固的浆液被重新扰动破碎，起不到堵水特别是承压水的效果，同时浆液可 能在凝固在盾构外壳上，使得下一步推进超挖更大，增大了盾构接收的风险，尤其是在承压 较大的粉细沙层地区可能造成灾难性的后果。②聚氨酯加注双液浆堵漏技术。聚氨酯是一种见水发泡的化学物质，在一般地下 工程抢险的过程中较为常见，其配合双液浆能起到良好的防水堵漏效果。在盾构接收破除 洞门前先用聚氨酯注入到管片及盾构壁后超挖的空隙里面，以起到过滤堵漏的作用，同时 为下一步注入的双液浆起到阻流塞的作用，带聚氨酯发泡后即可注入双液浆填充超挖空 隙。此种方法的造价高昂，在一般非承压水地层中效果可以，但是在高承压水地区，基本起 不到应有的效果，原因是抽水排淤后盾构壁后的填充物(发泡聚氨酯及凝固双液浆)随着 盾构的继续前进移动而发生不规律破坏，被破坏的堵水层在高承压水地区基本起不到防水 堵漏的效果，极易发生较大工程事故。
发明内容
本发明为了解决现有盾构接收壁厚超挖空隙防水堵漏技术不适合高水压地层的， 造成盾构接收风险大，易发生事故的问题，提供了一种高水压地层盾构淹埋式接收封堵超 挖空隙的方法。本发明采用如下的技术方案实现—种高水压地层盾构掩埋式接收封堵超挖空隙的方法，其步骤如下1)、在接收车站或在建设车站过程中预留尺寸大于盾构机主体的单独空间作为盾 构接收井，此接收井要保证不漏水且能承受车站外部水压力；2)、盾构机距离盾构接收井10 20m时，破除盾构接收井墙体对应隧道部位的混 凝土和钢筋形成洞门圈，然后在洞门圈内凿出环形凹槽，并在凿好的环形凹槽内铺设双层 冻结管并固定，冻结管连接地面冷冻系统；3)、往盾构接收井内灌水或者先填土再灌水；如果灌水，水压与地层承压水的压力 持平；如果先填土再灌水，水土压力的合力与地层承压水的压力持平；
4)、盾构机推进，依次穿过端头加固区和洞门圈，推上接收托架，待盾构的刀盘、前 盾及中盾都推出洞门圈，整个盾构机只有盾尾外壳还在洞门圈以内时停止前进；5)、启动地面冷冻系统，冻结管冻结形成洞门冻结密封圈，在盾尾外部形成冻结体 不透水层，同时通过盾尾管片及盾构尾部的注浆管向管片壁后超挖空隙内注入双液砂浆填 补壁后空隙；6)、冻结体不透水层达到设计厚度和强度，同时管片壁后超挖空隙形成的过水通 道亦被注浆封堵，整个盾构接收井与外界承压水层彻底分开，此时开始抽掉盾构接收井中 的水，如有填土时需要进一步清淤；7)、抽水清淤完毕后，割掉部分盾尾，留下的部分盾尾与盾尾内配装的管片一起形 成永久衬砌，盾构机解体吊出，完成盾构机的最终接收。本发明主要是针对盾构在高水压地层中接收时管片及盾构壁后的防水堵漏设计 与施工，采用冻结环的方法把水充分冻结后，达到在盾构周围形成一个密封圈，待排水清淤 后割掉盾尾，被割掉的盾尾和后续安装的管片一起形成完全密封的永久衬砌，达到盾构的 安全接收，避免灾难性事故的发生。本发明相对现有技术具有如下有益效果配合淹埋式盾构接收施工方法，利用洞 门冻结圈把高承压水隔离在接收井外，保证了高承压粉细沙层等极差地层中盾构的成功接 收，从理论上及实践中保证了恶劣地层中盾构接收的万无一失，避免不良地层中盾构接收 的灾难性事故，尤其适用于东部沿海城市地层中地铁盾构接收施工，有极大的推广价值和 经济效益。
图1为盾构接收井平面布置2为盾构接收井纵剖面3为环形凹槽及冻结管铺设细部构造4为往盾构接收井内注水示意5为盾构机推进至只有盾尾留在洞门圈以内示意6为冻结管启动并在管片壁后注浆形成防水堵漏层示意7为盾构接收井抽水清淤完毕的示意8为盾构淹埋式接收完毕的示意中1_预开挖隧道，2-端头加固区，3-盾构接收井，4-接收井墙体，5-管片隧 道，6-盾构机，7-地平面，8-环形凹槽，9-冻结管，10-接收托架，11-车站底板，12-前盾， 13-中盾，14-盾尾，15-管片壁后超挖空隙，16-超挖空隙内注浆填充，17-洞门冻结密封圈， 18-端头加固区，19-注入的水位线。
具体实施例方式结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明。在高水压含水砂层地层中为保证盾构接收的万无一失，需要进行淹埋式盾构接 收，预先在接收车站或在建设车站过程中预留尺寸大于盾构机主体的单独空间作为盾构接 收井，盾构接收井要保证不漏水且能承受车站外部水压力，盾构专用接收井平面布置图如图1所示。盾构到达前(一般距离洞门10 20m)，破除接收洞门混凝土和钢筋，然后再洞门 圈内凿出环形凹槽并在凿好的环形凹槽内铺设双层冻结管并固定，冻结管连接地面冷冻系 统，如图2、图3所示。冻结管在洞门凿出的凹槽内铺设并固定完成后，往施作好的接收井内 灌水(必要的时候先填土再灌水)至一定水位，此水位根据承压水的压力大小而定，如果外 加填土，则计算水土压力的合力基本与地层承压水的压力持平，如图4所示。注入完成后，盾构按照设计隧道中心线推进，依次穿过端头加固区和已凿除的洞 门圈，推上接收架，待盾构的刀盘、前盾及中盾都推出洞门圈时停止前进，此时整个盾构只 有盾尾外壳还在洞门圈以内，如图5所示。此后，开始启动地面冷冻系统，让冷却液在环形冻结管中循环冷冻，基本在盾尾外 部形成一定厚度的冻结体不透水层，与此同时，通过盾尾管片及盾构尾部的注浆管向壁后 空隙内注入双液砂浆填补壁后空隙。两者形成一定厚度和强度的防水堵漏层，如图6所示。待冻结达到设计时间，即认为冻结体达到一定厚度和强度，冻结体的厚度和强度， 本领域技术人员可以根据已知的设计常识结合水文地质条件而定，一般选取厚度为2 3m，强度不低于5MPa。管片壁后空隙形成的过水通道亦被注浆封堵，整个盾构接收井与外 界承压水层彻底分开，此时开始抽掉接收井中的水，如有填土时需要进一步清淤，如图7所
7J\ o抽水清淤完毕后，割掉部分盾尾，留下的部分盾尾与盾尾内配装的管片一起形成 永久衬砌，盾构解体吊出，完成盾构的最终接收，如图8所示。
权利要求
一种高水压地层盾构掩埋式接收封堵超挖空隙的方法，其特征在于步骤如下1)、在接收车站或在建设车站过程中预留尺寸大于盾构机(6)主体的单独空间作为盾构接收井(3)，此接收井要保证不漏水且能承受车站外部水压力；2)、盾构机(6)距离盾构接收井(3)10～20m时，破除盾构接收井墙体(4)对应隧道部位的混凝土和钢筋形成洞门圈，然后在洞门圈内凿出环形凹槽(8)，并在凿好的环形凹槽(8)内铺设双层冻结管(9)并固定，冻结管(9)连接地面冷冻系统；3)、往盾构接收井(3)内灌水或者先填土再灌水；如果灌水，水压与地层承压水的压力持平；如果先填土再灌水，水土压力的合力与地层承压水的压力持平；4)、盾构机(6)推进，依次穿过端头加固区(2)和洞门圈，推上接收托架(10)，待盾构的刀盘、前盾(12)及中盾(13)都推出洞门圈，整个盾构机只有盾尾(14)外壳还在洞门圈以内时停止前进；5)、启动地面冷冻系统，冻结管(9)冻结形成洞门冻结密封圈(17)，在盾尾(14)外部形成冻结体不透水层，同时通过盾尾管片及盾构尾部的注浆管向管片壁后超挖空隙(15)内注入双液砂浆填补壁后空隙；6)、冻结体不透水层达到设计厚度和强度，同时管片壁后超挖空隙(15)形成的过水通道亦被注浆封堵，整个盾构接收井(3)与外界承压水层彻底分开，此时开始抽掉盾构接收井(3)中的水，如有填土时需要进一步清淤；7)、抽水清淤完毕后，割掉部分盾尾(14)，留下的部分盾尾与盾尾内配装的管片一起形成永久衬砌，盾构机解体吊出，完成盾构机的最终接收。
全文摘要
本发明属于隧道工程超挖空隙防水堵漏的技术领域，具体涉及一种高水压地层盾构淹埋式接收封堵超挖空隙的方法，解决了现有超挖空隙防水堵漏技术不适合高水压地层的，造成盾构接收风险大，易发生事故的问题。其步骤如下预留盾构接收井；破除盾构接收井墙体凿出环形凹槽，在环形凹槽内铺设冻结管；往盾构接收井内灌水或者先填土再灌水；盾构机推进，待只有盾尾外壳还在洞门圈以内时停止；启动冷冻，并向超挖空隙内注浆；盾构接收井与外界承压水层分开时，抽水；抽水清淤完后，割掉部分盾尾，盾构机解体吊出，完成接收。本发明的有益效果保证了高承压粉细沙层等极差地层或恶劣地层中盾构的接收，避免不良地层中盾构接收的灾难性事故。
文档编号E21D11/38GK101892846SQ201010228478
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者辛振省 申请人:中铁三局集团有限公司