一种盾构机无障碍始发的方法
【专利摘要】一种盾构机无障碍始发的方法，先在盾构井内的围护结构的预留洞口的外侧安装一钢套环，然后在钢套环的外侧安装密封机构，盾构机进入钢套环后直接切割位于围护结构内侧的桩墙体，使得盾构机前端的周边刀在转动时离开了密封机构，避免其损坏。优点是：加设钢套环可以实现盾构切削桩体时橡胶帘板和翻板离开盾构机的周边刀，搭接到盾构前体上，并保证与周边刀有足够的安全距离，保证密封装置的完好；另外由于增加了始发长度，能够使盾构机尽快建立土压，利于掘进，加快盾构的施工速度，提高了盾构始发的安全性；钢套环可以在施工前根据设计要求提前制作，相比增加侧墙厚度的方法节省了大量工作时间，同时钢套环可以重复使用，大幅度降低工程成本。
【专利说明】一种盾构机无障碍始发的方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及盾构隧道施工中盾构机始发的方法，具体是盾构机直接切割玻璃纤维筋混凝土而进行无障碍始发的方法。可推广至顶管机的始发应用。
【背景技术】
[0003]目前盾构法隧道是国内外应用最为广泛的一种隧道掘进方法，盾构法施工一般划分为三个阶段，即盾构始发、正常掘进、接收。参见图1和图2，目前地铁车站或盾构井10(位于地面12以下)是盾构机始发与接收的必要条件，在盾构机8始发与到达及穿越前必须破除洞口的端头井围护结构3内侧的钢筋混凝土桩墙体13 (其对应于盾构机8前端的区域14用玻璃纤维筋代替钢筋)，在破除过程中存在较大的施工安全风险且工期较长，如破除后的外侧地层直接暴露，易出现涌水和坍塌，造成周围地层沉降，甚至塌方，进而造成盾构无法正常始发与接收等。如南京地铁元通站，2007年工人在割除洞口处支护结构钢筋时，土体突然坍塌，发生涌水涌砂现象，造成地面严重变形塌陷，塌陷长度达150m ;该类事故不胜枚举，上海、长沙、天津等地区均出现过该类事故。寻求一种能利用盾构刀具直接切割的方法是摆在工程技术人员面前的课题。玻璃纤维筋(Glass Fiber Reinforced Polymer Rebar),简称GFRP，是一种玻璃纤维增强复合材料，由玻璃纤维和树脂经热融合而成，可加工成与钢筋一样的形式与尺寸。与钢筋相比，GFRP筋具有抗拉强度高、重量轻、可切割性好、抗腐蚀性能好、热传导和电传导能力低等优点，在很多情况下可以用来代替普通钢筋。在盾构机8穿过的区域14采用玻 璃纤维筋局部替代钢筋后，盾构机8可直接切割桩墙体，并建立土压，使盾构在少量端头加固及不降水条件下安全始发施工。
[0004]应用玻璃纤维筋局部替代钢筋后盾构始发存在一些问题，参见图2，盾构切削围护桩墙体14时，洞门密封机构的翻板5和橡胶帘板6仍搭接在周边刀7上，周边刀7会对翻板5和橡胶帘板6造成破坏，直接影响密封装置的密封效果。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种盾构机进行无障碍始发的辅助方法，以解决现有技术存在的盾构机刀具损坏密封装置而导致工程事故的问题。
[0006]本发明的技术方案是:一种盾构机无障碍始发的方法，其特征在于，先在盾构井内的围护结构的预留洞口的外侧安装一钢套环，然后在钢套环的外侧安装密封机构，盾构机进入钢套环后直接切割位于围护结构内侧的桩墙体，使得盾构机前端的周边刀在转动时离开了密封机构，避免密封机构的损坏。
[0007]所述的钢套环与所述的预留洞口的形状和尺寸相同，钢套环的内侧与围护结构之间设有垫板，三者采用螺栓连接。
[0008]位于所述的洞口处的桩墙体为易于切割的玻璃纤维筋混凝土，其他部分的桩墙体为钢筋混凝土结构。
[0009]所述的钢套环断面形状为矩形，采用厚度为20mm的优质钢材制成，其强度和刚度均应达到设计要求；该钢套环的长度为40(T800mm，应满足橡胶帘板末端到周边刀的安全距离不小于200mm。
[0010]所述的密封机构由橡胶帘布、圆环板、翻板及销轴组成，在圆环板的内沿用销轴连接多个翻板，在翻板的内侧(面对盾构机前进方向的一侧)装有橡胶帘板。
[0011]包括以下具体的施工流程:加工制作钢套环及垫板一安装并固定垫板一安装钢套环一安装密封机构一检查安装质量一盾构无障碍始发一拆除钢环及垫板并重复利用。
[0012]本发明有益效果是:加设钢套环可以实现盾构切削桩体时橡胶帘板和翻板离开刀盘的周边刀，搭接到盾构前体上，并保证与周边刀有足够的安全距离，保证密封装置的完好；另外由于增加了始发长度，能够使盾构机尽快建立土压，利于掘进，不仅可以加快盾构的施工速度，而且极大提高了盾构始发的安全性；钢套环可以在施工前根据设计要求提前制作，相比增加侧墙厚度的方法节省了大量工作时间，同时钢套环可以重复使用，大幅度降低工程成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是现有盾构机始发的结构示意图；
图2是图1的局部放大图(盾构机始发时破坏密封装置的示意图)；
图3是本发明盾构机始发的结构示意图(加设外延钢套环)；
图4是图3的局部放大图(钢套环两侧的安装结构示意图)；
图5是本发明垫板的局部平面图(图4的A-A剖视图)；
图6是本发明的钢套环与围护结构的另一种连接方式。
【具体实施方式】
[0014]参见图3-图6，本发明一种盾构机无障碍始发的方法，先在盾构井内的围护结构3的预留洞口的外侧安装一钢套环2，然后在钢套环2的外侧安装密封机构(圆环板1、翻板5和橡胶帘板6)，盾构机8进入钢套环2后直接切割位于围护结构3内侧的钢筋混凝土桩墙体13的玻璃纤维筋混凝土区域14，使得盾构机8前端的周边刀7在转动时离开了密封机构，避免密封机构的翻板5和橡胶帘板6的损坏。盾构机的周边刀7进入钢套环2后可直接切割桩墙体，并建立土压，使盾构在少量端头加固及不降水条件下安全始发施工。
[0015]所述的钢套环2与所述的预留洞口的形状和尺寸相同，钢套环2的内侧与围护结构3之间通过垫板9并采用螺栓4或11相互连接固定。
[0016]所述的密封机构由橡胶帘板6、圆环板1、翻板5及销轴组成，在圆环板I的内沿用销轴连接多个翻板5，在翻板5的内侧(面对盾构机8前进方向的一侧)装有橡胶帘板6 (其外沿部分夹在圆环板I与钢套环2之间，用螺栓4固定)。
[0017]本发明更具体的施工流程为:加工制作钢套环2及垫板9 —安装并固定垫板一安装钢套环一安装密封机构一检查安装质量一盾构无障碍始发一拆除钢环及垫板并重复利用。
[0018]本发明在圆环板I和洞口的围护结构3之间加设外延钢套环2，使得密封机构的翻板5和橡胶帘板6远离周边刀7，盾构始发切削围护桩3时避免了对密封机构的损害，钢套环2与圆环板1、维护结构3之间均采用螺栓4连接，螺栓间距为50-100mm。
[0019]在钢套环8和维护结构3之间加设垫板9，在垫板9和维护结构3上预留一排螺栓孔91，通过一排螺栓4将钢套环8、垫板9和维护结构3连接固定。
[0020]图4中钢套环2与圆环板I和垫板9分别采用长螺杆4穿过钢套环2与维护结构3固定连接。还可以采用图6的固定方式，在钢套环2的内侧外沿设有外凸缘(类似法兰)，用螺栓11穿过该外凸缘与垫板9和维护机构3固定连接。
【权利要求】
1.一种盾构机无障碍始发的方法，其特征在于，先在盾构井内的围护结构的预留洞口的外侧安装一钢套环，然后在钢套环的外侧安装密封机构，盾构机进入钢套环后直接切割位于围护结构内侧的桩墙体，使得盾构机前端的周边刀在转动时离开了密封机构，避免密封机构的损坏。
2.根据权利要求1所述的盾构机无障碍始发的方法，其特征在于，所述的钢套环与所述的预留洞口的形状和尺寸相同，钢套环的内侧与围护结构之间设有垫板，三者采用螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的盾构机无障碍始发的方法，其特征在于，位于所述的洞口处的桩墙体为易于切割的玻璃纤维筋混凝土，其他部分的桩墙体为钢筋混凝土结构。
4.根据权利要求1所述的外延钢套环，其特征在于，所述的钢套环断面形状为矩形，采用厚度为20mm的优质钢材制成，其强度和刚度均应达到设计要求；该钢套环的长度为400?800mm,应满足橡胶帘板末端到周边刀的安全距离不小于200mm。
5.根据权利要求1所述的密封机构，其特征在于，所述的密封机构由橡胶帘布、圆环板、翻板及销轴组成，在圆环板的内沿用销轴连接多个翻板，在翻板的内侧(面对盾构机前进方向的一侧)装有橡胶帘板。
6.根据权利要求1所述的盾构机无障碍始发的方法，其特征在于，包括以下具体的施工流程:加工制作钢套环及垫板一安装并固定垫板一安装钢套环一安装密封机构一检查安装质量一盾构无障碍始发一拆除钢环及垫板并重复利用。
【文档编号】E21D9/08GK103982194SQ201410243934
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】刘军, 余乐, 王芳, 蒋华, 原海军, 宋旱云, 杨三资, 周洪 申请人:北京建筑大学