一种盾构钢套筒密闭接收施工方法与流程

本发明涉及隧道施工领域，具体来说涉及一种盾构钢套筒密闭接收施工方法。

背景技术：

随着我国经济的高速发展和城市化进程的不断加快，城市人口越来越多，地面可利用空间少越来越少，城市交通越来越拥挤，开发和利用城市地下空间成为当今城市发展的必然要求。盾构法因其对地面交通影响小，施工安全性高，低噪等优点，成为建设地铁区间隧道、过街地道的首选工法。

采用盾构法施工时，盾构进洞接收存大较大的风险，通常都需要对接收端头土体进行加固处理，使端头土体强度与抗渗性满足设计要求。端头加固方法有深层搅拌桩、高压旋喷桩、素混凝土地下连续墙、冷冻加固、SMW 工法、注浆加固、复合处理法等等，实际工程中常是以上几种工法的组合应用，而实际工程中常常因场地空间有限，管线拆迁困难，地质条件恶劣等原因难以保证端头加固长度达到盾构安全接收的要求。

因此，研制出一种可确保盾构以正确的姿态顺利到达，并防止出现塌陷等事故的盾构机施工方法，便成为业内人士亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的提出了一种盾构钢套筒密闭接收施工方法，克服了现有产品中上述方面的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种盾构钢套筒密闭接收施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1在接收掘进过程中，运用盾构机的自动导向系统，精确计算出刀盘及盾尾密封刷所在位置，当盾尾完全进入加固体时，对脱出盾尾的管片进行注浆封堵；

S2通过盾体的径向注浆孔向盾体外侧注入膨润土泥浆；

S3盾尾完全进入加固体后，对脱出盾尾的第一及第二片管片进行第二次注浆以封堵和隔绝外部水系；

S4通过对加固体内采用降水措施，使加固体中的水位线低于开挖底面；

S5将钢套筒安装到洞门预埋环形钢套上，并安装好封头和反力架；

S6在钢套筒内注满砂浆，以保证盾构处于良好的接收状态；

S7当盾构机破除洞门掘进至钢套筒内后，采用欠压开挖模式以减少开挖仓内泥水对钢套筒筒壁的压力；

S8当盾构刀盘距钢套筒封头的距离为30mm时，在封头底部开观察孔，复核注浆封堵与降水效果；

S9拆除封头和反力架，继续推进直至盾构机完全进洞，并对最后一环管片进行注浆封堵，封闭洞门，将盾构机、钢套筒、封头与反力架吊出，完成接收。

进一步地，所述钢套筒为多个部件组装而成。

进一步地，在S3中，盾构机进入加固体前20环时，复测盾构状态，确保控制精确，降低推进速度，待盾构机穿过第一道素混凝土连续墙完全进入加固体后，对脱出盾尾的第一第二片管片及时进行注浆，以封堵隔绝外部水系。

进一步地，在S4中，在加固体内设置有若干降水井，降水井深入隧道底面以下4m，待盾尾完全进入加固体时，开水泵抽水使加固体中的水位线低于隧道开挖底面。

进一步地，在S5中，盾构机在接收过程中需把外层钢筋剥除，然后再在洞门安装环形钢套，并在环形钢套上安装高强螺栓，用于连接钢套筒。

进一步地，在S5中在封头上平均分布3根工字钢，并且工字钢与反力架相接触。

进一步地，在S8中，当盾构机的刀盘掘进至封头前方30mm处停机，利用盾构机的排浆泵把开挖仓和气垫仓的泥浆全部抽完，然后在封头底部开孔，检验开挖仓含水量，通过水量大小判断加固体内降水效果，观察过程要持续1小时以上，如果没有水流或水量很小，便可以进行下道工序。如果水量较大，可以开启加固体内降水井抽水，直到水流或水量变小，便可以开始下道工序。

本发明的有益效果为：解决了因场地条件限制、管线拆迁困难、地质条件恶劣等原因难以保证端头加固长度满足盾构安全接收时的盾构接收问题，该施工方法无需止水帘布，大大简化盾构接收工艺，具有技术先进，可实施性强，经济性好的优势，同时安全可靠，效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述的盾构钢套筒密闭接收施工方法的钢套筒接收示意图；

图2是图1所示的盾构钢套筒密闭接收施工方法的钢套筒安装示意图。

图中：

1、盾构机；2、降水井一；3、降水井二；4、降水井三；5、降水井四；6、接收井；7、素混凝土连续墙；8、车站地下连续墙；9、加固体；10、钢套筒；11、封头；12、反力架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明实施例所述的一种盾构钢套筒密闭接收施工方法，包括以下步骤：

S1在接收掘进过程中，运用盾构机1的自动导向系统，精确计算出刀盘及盾尾密封刷所在位置，当盾尾完全进入加固体9时，对脱出盾尾的管片进行注浆封堵；

S2通过盾体的径向注浆孔向盾体外侧注入膨润土泥浆；

S3盾尾完全进入加固体9后，对脱出盾尾的第一及第二片管片进行第二次注浆以封堵和隔绝外部水系；

S4通过对加固体9内采用降水措施，使加固体9中的水位线低于开挖底面；

S5将钢套筒10安装到洞门预埋环形钢套上，并安装好封头11和反力架12；

S6在钢套筒10内注满砂浆，以保证盾构处于良好的接收状态；

S7当盾构机1破除洞门掘进至钢套筒10内后，采用欠压开挖模式以减少开挖仓内泥水对钢套筒10筒壁的压力；

S8当盾构刀盘距钢套筒10封头的距离为30mm时，在封头11底部开观察孔，复核注浆封堵与降水效果；

S9拆除封头11和反力架12，继续推进直至盾构机1完全进洞，并对最后一环管片进行注浆封堵，封闭洞门，将盾构机1、钢套筒10、封头11与反力架12吊出，完成接收。

其中，所述钢套筒10为多个部件组装而成；其中，在S3中，盾构机1进入加固体9前20环时，复测盾构状态，确保控制精确，降低推进速度，待盾构机1穿过第一道素混凝土连续墙7完全进入加固体9后，对脱出盾尾的第一第二片管片及时进行注浆，以封堵隔绝外部水系；其中，在S4中，在加固体9内设置有若干降水井，降水井深入隧道底面以下4m，待盾尾完全进入加固体9时，开水泵抽水使加固体9中的水位线低于隧道开挖底面；其中，在S5中，盾构机1在接收过程中需把外层钢筋剥除，然后再在洞门安装环形钢套，并在环形钢套上安装高强螺栓，用于连接钢套筒10；其中，在S5中在封头上11平均分布3根工字钢，并且工字钢与反力架12相接触；其中，在S8中，当盾构机1的刀盘掘进至封头11前方30mm处停机，利用盾构机1的排浆泵把开挖仓和气垫仓的泥浆全部抽完，然后在封头11底部开孔，检验开挖仓含水量，通过水量大小判断加固体内降水效果，观察过程要持续1小时以上，如果没有水流或水量很小，便可以进行下道工序。如果水量较大，可以开启加固体9内降水井抽水，直到水流或水量变小，便可以开始下道工序。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

本发明运用“接长补短”理念，主要原理是：在洞门环板前端增加钢套筒来延长盾构机接收长度，使盾构机接收位置前移，盾构机在钢套筒的保护下能够完全进入端头加固区，结合对盾构机主机尾部已脱出盾尾的管片二次注浆封堵或者地面降水井降水的措施，保证在盾构机接收过程中端头和固体内部水系与外界处于隔离状态，确保盾构机在接收过程中不发生涌水、涌沙，达到安全接收的目的。

本方案中的盾构机1长度为9000m，素混凝土连续墙7厚度为800mm，短套筒10长度为400mm，加固体9长度为8400mm。

步骤一、盾构机1推进中精确控制，及时封堵隔绝加固体9与外界的水通道。

在盾构机1进入加固体前20环时，复测盾构状态，确保控制精确，降低推进速度。待盾构机1穿过第一道素混凝土连续墙7完全进入加固体9后，对脱出盾尾的第一第二片管片及时进行注浆，以封堵隔绝外部水系。

加固体内降水井一2、降水井二3、降水井三4、降水井四5深入隧道底面以下4m，其中降水井一2、降水井二3为主降水井，直径600mm，降水井三4、降水井四5为兼作观测井的备用降水井，直径300mm，待盾尾完全进入加固体9时，开水泵抽水，使加固体9中的水位线低于隧道开挖底面。

步骤二、连接钢套筒10。

由于洞门连续墙迎水面为玻璃纤维筋，被水面为钢筋，盾构机1在接收过程中需把外层钢筋剥除，然后再安装环形钢套，为了把钢套筒10牢固的固定在环形钢套上，在安装钢套筒10前先在环形钢套上安装高强螺栓，用于对接钢套筒10。

钢套筒10的底部为180度套筒组件，上部连接有3个60度的套筒组件，四个套筒组件共同构成一个整圆，并且在最上方的套筒组件上均布有3个注浆孔。

钢套筒10运至现场后，采用吊车将上述套筒组件吊装就位，调整位置后通过法兰螺栓连接到环形钢套及封头11。

为保证短套筒在接收过程中受盾构水平推力时的稳定性，需加装反力架12，并在圆形封头11上平均分布3根300mm的工字钢，可将支撑反力有效分布到的封头11上。

步骤三、盾构机1破除洞门，掘进到钢套筒10内。

在盾构机1进入钢套筒10之前，应通过注浆孔向钢套筒10内注入砂浆，保证钢套筒10内填充密实。

待回填的砂浆达到初凝时间后，盾构机1开始掘进前，先通过盾构机1自带调压系统，调整开挖仓压力，降低仓内液面，使盾构机1进入欠压掘进状态。由于砂浆强度远大于地层土体强度，所以在掘进过程中要严格控制掘进速度和总推力，进一步降低推进速度，减小总推力，同时在掘进过程中要保持洞门接收井处6与盾构机1操作室通讯畅通，接收井6与加固体9之间隔着车站地下连续墙8，在接收井6处安排专人负责与操作室联系，随时通报洞门接收设备情况，进一步指导盾构机1操作。根据预先计算的里程参数，当盾构机1的刀盘到达距离封头11有10mm处停机，再次降低开挖仓压力，使顶部压力为零。

步骤三、检测注浆封堵与降水效果。

当盾构机1的刀盘掘进至封板前方3mm处停机，利用盾构机的排浆泵把开挖仓和气垫仓的泥浆全部抽完，然后在封头11底部开孔，检验开挖仓含水量，通过水量大小判断加固体9内降水效果，观察过程要持续1小时以上，如果没有水流或水量很小，便可以进行下道工序，如果水量较大，可以开启加固体9内降水井抽水，直到水流或水量变小，便可以开始下道工序。

步骤四、封头11拆除,盾构机1上托架至顺利接收。

吊车就位后，由上至下依次拆除封头11的固定螺栓，吊车吊装封头11放在指定位置，安排人员剥除刀盘前方剩余3mm的砂浆薄层，漏出刀盘，盾构机1继续推进，上托架后顺利接收。

盾构机1在后续上托架的过程中，会扰动加固体9的土体，使其随着盾构机1移动，在管片脱出盾尾后要及时进行压注水泥浆，保证管片外侧填充密实。

综上所述，借助本发明的上述技术方案，解决了因场地条件限制、管线拆迁困难、地质条件恶劣等原因难以保证端头加固长度满足盾构安全接收时的盾构接收问题，该施工方法无需止水帘布，大大简化盾构接收工艺，具有技术先进，可实施性强，经济性好的优势，同时安全可靠，效率高。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。