一种敞口式盾构隧道始发用地层加固装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及加固装置领域，特别地，涉及一种敞口式盾构隧道始发用地层加固装置。
【背景技术】
[0002]相对于土压平衡盾构和泥水平衡盾构，敞口式盾构具有不受大粒径漂石/孤石等障碍物的限制、不需渣土改良和工程成本低等优点。然而，敞口式盾构由于无刀盘，盾构需大推力才能掘进，盾构始发时在大推力作用下易造成洞门前方地层失稳，不利于安全施工。为了解决敞口式盾构始发时盾构前方地层稳定性问题，迫使要对地层进行改良，形成地层加固体。
[0003]申请号为201410072069.5的专利申请公开了一种粉细砂地层加固方法及装置，适用于加固地下工程施工中遇到粉细砂地层。主要使用高压双液水泥射流旋切粉细砂地层，双液水泥与其旋切粉细砂地层产生的粉细砂凝固成加固体以加固粉细砂地层。本发明粉细砂地层加固方法利用高压双液水泥射流切削粉细砂地层，切削后的粉细砂与双液水泥快速凝固，硬化后形成加固体，对粉细砂地层有很好的加固作用。
[0004]申请号为201220550101.2的专利公开了一种盾构法隧道工作井外端头地层加固结构，包括已开挖至工作平台的盾构隧道工作井，以及施作于井壁的端头井围护结构，所述端头井围护结构外侧在盾构隧道洞门结构位置施作混凝土导向墙，混凝土导向墙内呈弧形环向间隔埋设导向管，沿导向管向地层打入钢管管棚，通过钢管管棚注浆孔向地层注入水泥浆液在盾构隧道拱部外形成加固层结构。
[0005]申请号为201210300855.7的专利申请公开了一种盾构隧道浅覆土始发方法，通过采用覆土反压、局部全断面地层加固和门式地层加固相结合的方法对盾构始发段土体进行加固，以提高地层稳定性和顶部土体抵抗泥水劈裂能力，为了防止盾构始发时洞门打开后掌子面土体破坏和地层发生松动等，造成泥水仓中的泥浆漏浆、地层失稳、涌水涌泥等，采用冻结法加固开洞处一定厚度地层。
[0006]以上加固方法均不能同时满足既可形成地层加固重叠区域，又可降低对隧道开挖线范围外地层扰动程度，从而达不到盾构安全掘进的目的，隧道开挖工作存在很大的安全隐患，因此，发明一种新型的盾构隧道用地层加固装置具有非常重要的意义。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型目的在于提供一种既可形成地层加固重叠区域，又可降低对隧道开挖线范围外地层扰动程度，从而确保盾构安全掘进的敞口式盾构隧道始发用地层加固装置，具体技术方案如下:
[0008]一种敞口式盾构隧道始发用地层加固装置，包括第一支撑件、第二支撑件以及第三支撑件，所述第一支撑件以及所述第三支撑件均关于隧道开挖线的中心轴线所在的竖直面对称设置；
[0009]所述第一支撑件包括第一支撑单件，所述第一支撑单件平行于所述竖直面且垂直于所述中心轴线设置；所述第一支撑单件位于隧道开挖线的正上方，其最上端到地面的竖直距离为0-10厘米，其最下端到隧道开挖线的最高点的竖直距离为0.5-1.2米；从地平面俯视，所述第一支撑单件成梅花形设置；
[0010]所述第二支撑件包括第二支撑单件，沿隧道开挖线的中心轴线方向的相邻两个所述第二支撑单件之间相互交错设置，且两者之间的垂直距离为0.3-0.5米；所述第二支撑单件的最上端端面到隧道开挖线的中心轴线所在的竖直面的垂直距离为1.8-2.2米，其最下端与圆弧面相切于P点，且所述圆弧面在隧道开挖线的圆环以外，所述圆弧面与隧道开挖线同圆心设置，所述P点到隧道开挖线的最小垂直距离为0.8-1.2米；
[0011]所述第三支撑件包括第三支撑单件，所述第三支撑单件平行于隧道开挖线的中心轴线设置，且均位于隧道开挖线的中心轴线所在的水平面的正上方；从垂直于隧道开挖线所在的竖直面的方向看，所述第三支撑单件成梅花形设置。
[0012]以上技术方案中优选的，所述第二支撑单件包括钢花管以及水泥浆柱，所述水泥浆柱设在所述钢花管的内部，且所述水泥浆柱的外径与所述钢花管的内径相匹配。
[0013]以上技术方案中优选的，所述钢花管为HRB335的钢花管，其长度为8米，其直径为48毫米，其壁厚为3毫米。
[0014]以上技术方案中优选的，所述第三支撑单件与所述第二支撑单件的结构相同。
[0015]以上技术方案中优选的，所述第一支撑单件的最上端到水平面的垂直距离为0，其最下端到隧道开挖线的最高点的垂直距离为1.0米。
[0016]以上技术方案中优选的，所述第一支撑件沿隧道开挖线的中心轴线方向的长度为8m，其沿隧道开挖线所在面上的水平线方向的长度为10m。
[0017]以上技术方案中优选的，所述第二支撑单件的最上端到隧道开挖线的中心轴线所在的竖直面的垂直距离为2.0米；所述P点到隧道开挖线的最小垂直距离为1.0米。
[0018]应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果:
[0019](I)本实用新型的敞口式盾构隧道始发用地层加固装置包括第一支撑件、第二支撑件以及第三支撑件，第一支撑件包括第一支撑单件，第一支撑单件平行于所述竖直面且垂直于所述中心轴线设置，即在隧道上方形成竖直支承体，自承载能力高；第二支撑件包括第二支撑单件，沿隧道开挖线的中心轴线方向，相邻两个第二支撑单件之间相互交错设置，其下上端端面与圆弧面相切于P点，P点到隧道开挖线的最小垂直距离为0.8-1.2米，即在盾构隧道开挖线外一定范围内形成地层斜向支承体，从而降低盾构掘进引起支撑体外围土体的扰动程度；第三支撑件包括第三支撑单件，第三支撑单件平行于隧道开挖线的中心轴线所在的水平面设置，且均位于隧道开挖线的圆心所在的水平线的正上方，即形成隧道开挖线范围内的地层水平支承体，从而防止开挖面失稳，采用三种支撑体的结合，实现盾构隧道的安全始发。
[0020](2)本实用新型中第二支撑单件包括钢花管以及水泥浆柱，水泥浆柱设在钢花管的内部，且水泥浆柱的外径与钢花管的内径相匹配，采用此种结构，既能起到方便施工的作用，同时也能提高支撑体的承载力度，实用性强；钢花管选用HRB335的钢花管，其长度为8米，其直径为48毫米，其壁厚为3毫米，部件容易获得，满足现实承载能力的需求，实用性强。
[0021](3)本实用新型中第三支撑单件与第二支撑单件的结构相同，进一步提高隧道开挖线范围内的地层水平支承体的支撑能力，提高施工的安全性能。
[0022](4)本实用新型中第一支撑单件的最上端端面到水平面的垂直距离为0，其最下端端面到隧道开挖线的最高点的垂直距离为1.0米，结构设计合理，施工方便，承力能力强。
[0023](5)本实用新型中第一支撑件沿隧道开挖线的中心轴线方向的长度为Sm，其沿隧道开挖线所在面上的水平线方向的长度为10m，隧道上方形成的水平支承体范围足够大，满足现实承力能力的需求，实用性强。
[0024](6)本实用新型中第二支撑单件的最上端到隧道开挖线的中心轴线所在的竖直面的垂直距离为2.0米，P点到隧道开挖线的最小垂直距离为1.0米，结构设计合理，施工方便，进一步提高盾构隧道开挖线外一定范围内所形成的地层斜向支承体的承载能力。
[0025]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0026]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0027]图1是本实用新型优选实施例1中第一支撑件的水平横截面结构示意图；
[0028]图2是本实用新型优选实施例1中第二支撑件的竖直横截面结构示意图；
[0029]图3是图2的俯视图；
[0030]图4是本实用新型优选实施例1中第三支撑件的竖直横截面结构示意图；
[0031]11-第一支撑件，111-第一支撑单件，12-第二支撑件，121-第二支撑单件，13-第三支撑件，131-第三支撑单件，14-隧道开挖线，15-地面。
【具体实施方式】
[0032]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0033]实施例1:
[0034]一种敞口式盾构隧道始发用地层加固装置，包括第一支撑件11、第二支撑件12以及第三支撑件13，所述第一支撑件11以及所述第三支撑件13均关于隧道开挖线14的中心轴线LI所在的竖直面Pl对称设置。
[0035]所述第一支撑件11包括第一支撑单件111，详见图1，所述第一支撑单件111平行于所述竖直面Pl且垂直于所述中心轴线LI设置；所述第一支撑单件111位于隧道开挖线14的正上方，其最上端到地面的垂直距离为0-10厘米，最好是O厘米，其最下端到隧道开挖线14的最高点的竖直距离为0.5-1.2米，最好是1.0米；从地平面俯视，所述第一支撑单件111设置成梅花形，且与所述中心轴线LI垂直的竖平面上的两根相邻第一支撑单件111之间的距离为1.4-1.8米，最好是1.6米。通过第一支撑件的设计，用于在隧道上方形成竖直支承体，结构合理，施工方便，自承载能力高。
[0036]所述第二支撑件12包括第二支撑单件121，详见图2以及图3，沿隧道开挖线14的中心轴线LI方向的相邻两个所述第二支撑单件121之间相互交错设置，且两者之间的垂直距离d2为0.3-0.5米，最好是0.5米；所述第二