联络通道盾构施工方法及联络通道与流程

文档序号:15578824发布日期:2018-09-29 06:17

本发明涉及联络通道技术领域,特别涉及一种联络通道盾构施工方法及联络通道。



背景技术:

联络通道是设置在两条主隧道(例如地铁隧道、公路隧道、管廊、或者深埋排水隧道等)之间并连接两条主隧道的通道,长度一般50米以内,较多的情况为十米左右,起连通、排水、检修及火灾救援等作用。以地铁隧道或者公路隧道为例,若一条主隧道整体出现问题,行人可通过联络通道转移到另外一条主隧道,从而大大增加行人的安全系数。同时,也方便在一条主隧道出现事故的时候,救援人员可以从另外一条主隧道到达联络通道,然后再通过联络通道进入需要救援的地方(发生事故的所述一条主隧道),达到快速救援的目的。管廊的联络通道的作用则可供管线通过,或者作为人员检修通道;而深埋排水隧道的联络通道可作为输水隧道。

传统的联络通道施工采用对地层加固、止水,人工或者矿山法开挖的方式进行,存在沉降控制复杂,安全风险高,施工效率低、成本高的缺点。

为此,现有技术出现了盾构施工法。在施工过程中将盾构机在地中推进并拼装预制混凝土管片,最终形成通道结构。其中,盾构机的推进由千斤顶加压顶进,同时在开挖面前方通过盾构机的切削装置进行土体开挖,并通过盾构机的出土装置将泥浆运出联络通道外。现有的联络通道的盾构施工方法虽然在一定程度上解决了传统的人工开挖所存在的技术问题,但是,仍有不足之处,如:1、联络通道盾构施工过程中,需对联络通道采取全线大范围冻结法冻结地层,以防止盾构施工过程中,地下水进入联络通道,并在盾构机推进至将联络通道与主隧道的接收端的管片切削掘通时,携带泥土涌入主隧道,从而避免后续需要花费大量时间对主隧道进行清理。而取全线大范围冻结法冻结地层的方式,耗时耗力,施工周期长且施工成本高。2、主隧道内部空间较小,联络通道盾构施工结束后,将整个盾构机拆卸出主隧道的操作较为困难。

为解决上述问题,中国专利公布号为"CN107605507A”的发明专利申请公开了一种联络通道盾构施工接收结构及施工方法,其在主隧道内部对应联络通道的接收端的位置设置有边缘延伸至与接收端处的主隧道管片的内壁密封相抵并将所述主隧道管片的待掘通区域包围的密封隔板,使密封隔板与主隧道管片围成与主隧道内部的其余空间隔绝的隔离仓。在联络通道施工过程中,盾构机按常规方式在地中从始发端往接收端推进并拼装联络通道管片,当盾构机将接收端处的主隧道管片的待掘通区域掘通时,由于密封隔板的密封阻挡作用,地下水无法携带泥土经接收端进入主隧道,从而避免后续花费大量时间对主隧道进行清理。此后,对接收端区域的地层进行局部冻结,同时,保留盾构机的外壳(盾壳)作为初衬的情况下,将盾构机的其余构件、密封隔板、支撑钢架和隔板支护拆除;接着对外壳和主隧道管片的接合处进行水密处理,并在联络通道管片进行全环二次注浆,形成止水环箍;然后在外壳的内侧施工与联络通道盾构管片相连的二衬,共同组成联络通道接收端永久支护结构;最后终止对接收端区域的地层的局部冻结,并完成联络通道的盾构施工。整个联络通道的盾构施工过程仅需对接收端区域的地层进行局部冻结即可,而无须对整个联络通道采取全线大范围冻结法冻结地层,因而可大幅度提高施工效率,降低施工难度以及施工成本。但是,其仍有不足之处,原因在于,在联络通道的盾构施工过程中,随着盾构机不断地在土体中推进并拼装管片,土体会因管片外径小于盾构机盾壳外径而不断形成盾尾空隙(应当说明的是,盾壳的长度小于联络通道的长度,一般仅为联络通道长度的几分之一,盾构机不断推运后,得不到盾壳支撑的土体会与管片环形成盾尾空隙)。这就要求在盾构机推进的过程中进行同步注浆(应该说明的是,现有的盾构施工都需进行同步注浆),以及时将形成的空隙填充,从而防止周围地层发生较大程度的坍塌变形对周围的地表建筑造成破坏。而同步注浆需要大量的人员和设备操作空间,施工难度大以及施工成本高;另外,注浆不到位时,还可能引起开挖面坍塌,地表沉降等问题。



技术实现要素:

本发明的主要目的是提出一种联络通道盾构施工方法及联络通道,旨在降低施工难度以及施工成本,并防止出现开挖面坍塌,地表沉降等问题。

为实现上述目的,本发明提出一种联络通道盾构施工方法,包括如下步骤:

S1、在一条主隧道对应待施工联络通道的始发端处安装始发结构和盾构机,在另一条主隧道对应待施工联络通道的接收端处安装密封接收结构;

S2、使盾构机从始发端往接收端掘进预定位移并拼装联络通道管片形成至少一节联络通道管片环;

S3、使盾构机暂停掘进,并在盾构机的盾壳的后端拼装一节延长盾壳,以对盾壳进行加长;

S4、使盾构机往接收端方向继续掘进预定位移并继续拼装联络通道管片;

S5、按上述步骤S3和步骤S4重复操作至完成联络通道的掘进施工,并形成分别从始发端延伸至接收端的加长型盾壳和联络通道管片环;

S6、在保留加长型盾壳作为初衬的情况下,将始发结构、密封接收结构以及盾构机的其余构件拆除;

S7、对加长型盾壳的两端与两条主隧道管片的接合处进行水密处理,并完成联络通道的盾构施工。

本发明还提出一种联络通道,包括:

加长型盾壳,所述加长型盾壳从联络通道的始发端延伸至接收端,包括一节盾壳和多节延长盾壳,一节盾壳和多节延长盾壳依次拼接,加长型盾壳的两端与两条主隧道管片的接合处设有密封结构;以及

联络通道管片环,所述联络通道管片环位于加长型盾壳内侧并从联络通道的始发端延伸至接收端,由预制的联络通道管片拼装而成。

本发明在盾构施工过程中逐渐对盾壳进行拼装加长并最终保留在土体中,形成从始发端延伸至接收端的加长型盾壳,使整条联络通道相应的土体均得到加长型盾壳的支撑,杜绝了盾尾空隙的产生,从而无须在掘进的过程中进行同步注浆,节省了同步注浆所需的大量的人员和设备操作空间,可大幅度降低施工难度以及施工成本;另外,将钢制的加长型盾壳保留在土体中作为初衬,可进一步提高整条联络通道的结构强度,防止出现开挖面坍塌,地表沉降等问题。

附图说明

图1为一条主隧道内安装了始发结构和盾构机并拼装有至少一节负管片环,但未掘通一条主隧道管片时的示意图;

图2为图1的A部分的放大详图;

图3为盾构机将一主条隧道的管片掘通,并推进一定位移后的示意图;

图4为盾构机推进至将要掘通另一条主隧道的管片时的示意图;

图5为盾构机掘通另一条主隧道的管片时的示意图;

图6为对接收端区域的土体进行局部冻结的示意图;

图7为将始发结构、密封接收结构以及盾构机的其余构件拆除,并对加长型盾壳的两端与两条主隧道管片的接合处进行水密处理后的示意图;

图8为延长盾壳和盾壳之间或者相邻的延长盾壳之间的拼接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图,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的一部分实施例,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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向,逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。

另外,若本发明实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述,则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种联络通道盾构施工方法。

本发明实施例中,如图1至8所示,该联络通道盾构施工方法,包括如下步骤:

S1、在一条主隧道100对应待施工联络通道的始发端处安装始发结构200和盾构机300,在另一条主隧道400对应待施工联络通道的接收端处安装密封接收结构500。

具体地,在步骤1中,所述在一条主隧道100对应待施工联络通道的始发端处安装始发结构200包括在一条主隧道100朝向始发端的一侧安装始发反力架203、在始发反力架203朝向始发端的一侧安装周向分布的反力千斤顶204,在一条主隧道100的底部安装移动式预应力支撑机构,以及在一条主隧道100对应始发端的位置安装密封导向钢管套205的过程。应该说明的是,始发反力架203(一般为格栅钢架)、反力千斤顶204以及移动式预应力支撑机构(一般包括支撑滑轮202和支撑架201)的具体结构以及安装方法可采用现有技术,例如可采用申请公布号为CN106948833的中国发明专利申请所公开的相应结构和安装方式,这里不再对其具结构以及工作安装方式进行赘述。

具体地,在步骤1中,所述安装密封导向钢管套205的过程包括在一条主隧道100的管片的待掘通区域的外围预埋环形的第一钢板207,在第一钢板207上设置第一密封圈208,将密封导向钢管套205与第一钢板207连接并与第一密封圈208相抵,以及在密封导向钢管套205的外壁周向设置多个下端与密封导向钢管套205相抵,上端与一条主隧道100的管片相抵的支撑千斤顶206的过程。其中,第一密封圈208可使密封导向钢管套205与一条主隧道100的结合处形成水密,支撑千斤顶206可使密封导向钢管套205保持稳定,密封导向钢管套205的内径与盾构机300的盾壳11的外径相适,以对盾构机300的掘进进行导向并防止盾构机300从始发端向接收端掘进过程中,地下水携带泥土经密封导向钢管套205进入一条主隧道100。进一步地,安装密封导向钢管套205的过程还包括在密封导向钢管套205的外周壁周向开设多个贯穿其内壁面的第一注油孔2051,并在密封导向钢管套205的内壁面位于第一注油孔2051后方的位置安装密封刷4(或称刷式密封),然后在盾构机300掘进的过程中,经第一注油孔2051将润滑油注入至密封导向钢管套205的内壁和盾壳11的外壁之间的过程,起密封和润滑作用,而密封刷4则可防止盾构机300推进时,润滑油往外渗漏。第一注油孔2051优选六个且周向均匀分布。

盾构机300的安装主要包括刀盘刀具系统、土仓、轴承、电机、管片拼装系统以及盾壳11等构件的安装,具体如何安装,为现有技术,这里不再进行赘述。

具体地,在另一条主隧道400对应待施工联络通道的接收端处安装密封接收结构500的方式有多种,在一实施例中,可采用申请公布号为"CN107605507A”的中国发明专利申请中的接收结构的实施方式。例如,包括在另一条主隧道400内部设置边缘延伸至与另一条主隧道400的管片密封相抵并将另一条主隧道400管片的待掘通区域密封包围的密封隔板501,由密封隔板501与所述另一条主隧道400管片的待掘通区域围成密封的隔离仓502,并在隔离仓502内填充泥浆,同时在另一条主隧道400的管壁与待掘通区域相对的一侧固设支撑钢架503,并通过隔板支护504(一般为千斤顶、气缸或者液压缸等)抵于支撑钢架503和密封隔板501之间的过程。在盾构机300将另一条主隧道400的管片掘通后,由于密封隔板501的密封阻挡作用,地下水无法携带泥土经接收端进入另一条主隧道400,从而避免后续花费大量时间对另一条主隧道400进行清理。可以理解地,泥浆在隔离仓502内主要起保压和防护作用。具体地,密封隔板501包括边缘延伸至与另一条主隧道400管片密封相抵的金属板件5011,以及固设于金属板件5011与待掘通区域相对一侧的隔板5012,隔板5012可采用木或者塑料制成,当盾构机300推进过多时,隔板5012可被盾构机300的刀盘部分切削,而不会造成刀盘损伤。当然,在另一条主隧道400对应待施工联络通道的接收端处安装密封接收结构500的方式也可以采用申请公布号为CN106948833的中国发明专利申请中所对应的实施方式,又或者采用现有的其他实施方式。

S2、使盾构机300从始发端往接收端掘进预定位移并拼装联络通道管片形成至少一节联络通道管片环。

具体地,盾构机300未从始发端向接收端掘进之前,还包括在盾壳11内侧拼装多节负管片环3,并将反力千斤顶204与负管片环3的后端相抵,为后端抵于负管片环3的前端的盾构机千斤顶301提供支撑反力,以使盾构机300能向前掘进的过程。应当说明的是,负管片环3是指位于联络通道外的管片环,其在盾构施工过程中,与反力千斤顶204相抵,为盾构机300的掘进提供支撑反力。待盾构施工结束后,则需拆除负管片环3。

可以理解地,所述预定位移一般应该小于盾壳11的长度,使盾壳11部分位于联络通道外,这样便于后续延长盾壳12的拼装。应当说明的是,盾构机300在掘进的过程中如何拼装联络通道管片为现有技术,这里不再进行赘述。

S3、使盾构机300暂停掘进,并在盾构机300的盾壳11的后端拼装一节延长盾壳12,以对盾壳11进行加长。

具体地,在盾构机300的盾壳11的后端拼装一节延长盾壳12的过程包括将延长盾壳12吊至与位于其前方的盾壳11相对,并施加推力向前推动延长盾壳12至设于其前端壁的螺栓5顶入位于盾壳11后端壁的接孔中,使延长盾壳12与盾壳11对接,并对延长盾壳12和盾壳11的结合处进行焊接的过程。进一步地,在拼装前,还包括在延长盾壳12的前端壁和/或盾壳11的后端壁设置弹性密封垫7的过程,以起防渗作用。

更具体地,延长盾壳12的前端壁开设螺孔112并旋接所述螺栓5,盾壳11与螺孔112相对的位置开设有所述接孔,所述接孔内固设有弹性的锁件6,锁件6开设有直径小于螺栓5的帽部51外径的卡孔,螺栓5的帽部51挤过卡孔后,勾卡于锁件6的前端壁,以将延长盾壳12和盾壳11固连。进一步地,螺栓5的杆部位于螺孔112外的部分的周壁有向外伸出的齿状物52,卡孔的孔壁成型有倒齿61,螺栓5的帽部51挤过卡孔后,齿状物52卡入所述倒齿61中。

可以理解地,在盾构机300的盾壳11的后端拼装一节延长盾壳12之前,还包括拆除至少一节接近反力千斤顶204的负管片环3,以腾出供延长盾壳12拼装的空间,待延长盾壳12拼装后,便可使反力千斤顶204的活塞杆伸出至与未拆除的负管片环3相抵,继续为盾构机300的向前掘进提供支撑反力。反力千斤顶204的数量根据一节负管片环3的管片数量而设定,例如有六个反力千斤顶204,且每个反力千斤顶204对应一块负管片环3的管片。

S4、使盾构机300往接收端方向继续掘进预定位移并继续拼装联络通道管片。

S5、按上述步骤S3和步骤S4重复操作至完成联络通道的掘进施工,并形成分别从始发端延伸至接收端的加长型盾壳1和联络通道管片环2;

具体地,联络通道管片环2的联络通道管片基本采用混凝土管片,但为提高联络通道接收端处的结构强度,最后一节联络通道管片环21的联络通道管片(即接收端处的联络通道管片环)采用钢制管片,并可与盾壳11焊接固连。

至于最终需拼接多少节延长盾壳12,视联络通道和延长盾壳12的长度而定。完成掘进施工后,如加长型盾壳1的两端过多伸出联络通道,需要将过多伸出的部分切除。相邻的延长盾壳12之间的拼接方式与上述的延长盾壳12和盾壳11的拼接方式一致,这里不再进行赘述。

S6、在保留加长型盾壳1作为初衬的情况下,将始发结构200、密封接收结构500以及盾构机300的其余构件拆除,并行移走。

S7、对加长型盾壳1的两端与两条主隧道100、400的管片的接合处进行水密处理(即设置密封结构),并完成联络通道的盾构施工。

进一步地,本发明联络通道盾构施工方法,还包括在将始发结构200、密封接收结构500以及盾构机300的其余构件拆除前,对接收端区域的土体600进行局部冻结,以及在对加长型盾壳1的两端与两条主隧道100、400的管片的接合处进行水密处理后,终止对接收端区域的土体局部冻结的过程,局部冻结可对土体进行局部加固。

进一步地,还包括在盾壳11和延长盾壳12以及联络通道管片开设第二注油孔111和第三注油孔(未图示),并经第二注油孔111和第三注油孔往盾壳11和延长盾壳12与联络通道管片之间注入润滑油的过程,以起润滑作用,降低盾构机300掘进时的摩擦阻力。

应当说明的是,为降低盾构机300的切削阻力,两条主隧道100、400的管片至少待掘通区域采用可切削复合管片,可切削复合管片的具体结构为现有技术,这里不再进行赘述。

进一步地,在另一条主隧道400对应待施工联络通道的接收端处安装密封接收结构500之前,还包括在另一条主隧道400的管片的待掘通区域的外围预埋环形的第二钢板505,在第二钢板505上固设内径与盾壳11的外径相适的第二密封圈506的过程,以使盾构机300将另一条主隧道400的管片的待掘通区域掘通时,第二密封圈506与盾壳11的密封相抵,形成水密。

本发明在盾构施工过程中逐渐对盾壳11进行拼装加长并最终保留在土体中,形成从始发端延伸至接收端的加长型盾壳1,使整条联络通道相应的土体均得到加长型盾壳1的支撑,杜绝了盾尾空隙的产生,从而无须在掘进的过程中进行同步注浆,节省了同步注浆所需的大量的人员和设备操作空间,可大幅度降低施工难度以及施工成本;另外,将钢制的加长型盾壳1保留在土体中作为初衬,可进一步提高整条联络通道的结构强度,防止出现开挖面坍塌,地表沉降等问题。

本发明还提出一种联络通道,

在本发明实施例中,如图1至8所示,该联络通道包括加长型盾壳1和以及联络通道管片环2。

加长型盾壳1从联络通道的始发端延伸至接收端,包括一节盾壳11和多节延长盾壳12,一节盾壳11和多节延长盾壳12依次拼接,加长型盾壳1的两端与两条主隧道管片的接合处设有密封结构;所述联络通道管片环2位于加长型盾壳1内侧并从联络通道的始发端延伸至接收端,由预制的联络通道管片拼装而成。

在本发明实施例中,延长盾壳12和盾壳11之间以及相邻的延长盾壳12之间焊接固定。为便于焊接并提高连接强度,延长盾壳12的前端壁开设螺孔112并旋接有螺栓5,延长盾壳12和盾壳11的后端壁开设有与螺栓5对应的接孔,接孔内固设有弹性的锁件6,锁件6开设有直径小于螺栓5的帽部51外径的卡孔,螺栓5的帽部51挤过卡孔后,勾卡于锁件6的前端壁,以将延长盾壳12和盾壳11以及相邻的延长盾壳12之间对接固紧,便于后续的焊接。具体地,螺栓5的杆部位于螺孔112外的部分的周壁有向外伸出的齿状物52,接孔的孔壁成型有倒齿61,螺栓5的帽部51挤过卡孔后,齿状物52卡入所述倒齿61中,以进一步提高连接强度。

进一步地,延长盾壳12的前端壁和/或盾壳11的后端壁设置弹性密封垫7,以起防渗作用。

进一步地,接孔位于弹性的锁件6前端壁的位置还设有伸出接孔的橡胶环,拼接延长盾壳12后,橡胶环被弹性抵于相应的延长盾壳12和盾壳11以及相邻的延长盾壳12之间,以进一步防渗。

联络通道管片基本采用混凝土管片,但为提高联络通道接收端处的结构强度,最后一节联络通道管片环21的管片(即接收端处的联络通道管片环)采用钢制管片。

另一条主隧道400的管片的待掘通区域的外围预埋环形的第二钢板505,第二钢板505上固设内径与盾壳11的外径相适的第二密封圈506,盾构机300将另一条主隧道400的管片的待掘通区域掘通时,第二密封圈506与盾壳11的密封相抵。

以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1