一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施的制作方法

本发明涉及一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施。

背景技术：

目前，国内外使用的各种隧道掘进机（包括盾构机和顶管机)在施工中均存在不同程度的背土现象。即由于泥土的粘性以及巨大的压力下，泥土紧粘在盾构机的外部，使泥土与机器无法脱离，而跟随机器一同前进，会导致周围土层严重扰动，引起地表隆起或塌陷，严重影响周围环境。

由于形状原因，圆形盾构机并不容易产生背土效应，但大截面矩形盾构机或者类似的矩形掘进机，则由于矩形盾构机的上壳背面积较大且呈平面形状，很容易在矩形盾构机的上壳的背部产生背土效应。

现有施工技术中一般都采用注减摩浆液的方法来减少背土效应，其缺点是当矩形截面越来越大的情况下，由于浆液流动的不可靠性，致使盾构机的背部和周围无法形成浆液润滑隔膜，从而导致背土现象产生。

技术实现要素：

本发明提供一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施，矩形隧道的掘进方向依次设置钻孔注水、不间断加注减摩泥浆等措施，使得矩形盾构机在掘进过程中的出现的背土现象减小到最低。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施，包括以下步骤，第一步：矩形隧道掘进方向油桶注水加载；第二步：矩形隧道掘进方向钻孔注水；第三步：矩形隧道掘进方向向下预制混泥土挡土块；第四步：间隔注浆。

第一步具体为：在顶管机前方4米范围内，放置18个注水油桶，单个油桶体积为200l，总重量为3.6t。

第二步具体为：测量人员将顶管机范围布置梅花形钻孔点，间距1000*1000mm；施工人员按照布点位置，使用φ40mm的洛阳铲配合风钻将其每个点掏孔，掏孔深度为地面至顶管机顶部，高度为3500mm；截取φ32mm的导管41根，长度为3500—4000mm，植入掏孔位置，保证管路紧贴顶管机顶部，将水灌入导管内，每个孔注入量方式为在半个小时内加注5l水。

第四步具体为：顶管机停机过程中每隔30min，间隔注入3~5分钟减摩泥浆。

在掘进中使用如下的矩形盾构机：矩形盾构机包括前车体、后车体，前车体的前部的轮廓为隧道轮廓的拓展装置，其包括侧轮廓与顶轮廓，拓展装置后侧为刀盘墙，刀盘墙上固定多个刀盘，前车体的顶板上开始前低后高的凹陷区，凹陷区内设有传动带，传动带不高于前车体的顶轮廓高度，其两端分别固定主动轴、从动轴，主动轴、从动轴固定在前车体上，在顶轮廓、刀盘墙交界处设有通道，该通道连通凹陷区与刀盘所在的区域。

矩形盾构机的通道从左到右是不连续的，通道内设有多个支撑部，支撑部连接顶板与顶轮廓。

矩形盾构机的两侧传动带之间设有多个支撑轴。

矩形盾构机的传动带的外表面设有凸起。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：通过钻孔注水、不间断加注减摩泥浆等措施，使得矩形盾构机在掘进过程中的出现的背土现象减小到最低。

使用了能排出顶部的松土的矩形盾构机，不会在矩形盾构机、顶管机、环管节的顶部形成坚硬土层，从根本上解决了背土问题。

附图说明

图1为本发明中矩形盾构机的示意图。

图2为图1中凹陷区的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施，包括以下步骤：

第一步：矩形隧道掘进方向油桶注水加载；

第二步：矩形隧道掘进方向钻孔注水；

第三步：矩形隧道掘进方向向下预制混泥土挡土块；

第四步：间隔注浆。

其中，油桶注水加载具体为：在顶管机前方4米范围内，放置18个注水油桶，单个油桶体积为200l，总重量为3.6t，目的为地面加载。

其中，取孔注水具体为：测量人员将顶管机范围布置梅花形钻孔点，间距1000*1000mm；施工人员按照布点位置，使用洛阳铲（φ40mm）配合风钻将其每个点掏孔，掏孔深度为地面至顶管机顶部，高度为3500mm；截取导管（φ32mm）41根，长度为3500—4000mm（因导管需高出地面300mm方便灌水，根据现场高差确定），植入掏孔位置，保证管路紧贴顶管机顶部，将水灌入导管内，每个孔注入量方式为在半个小时内加注5l水。

其中，不间断注浆具体为：顶管机停机过程中每隔30min，间隔注入3~5分钟减摩泥浆。

后研究发现，矩形盾构机的顶部、顶管机顶部、环管节顶部的背土产生的原因为：在矩形盾构机掘进的过程中，在期最前端的外轮廓在土层中拓展隧道轮廓时，外轮廓会将土层变得松弛，周围松弛的土层会沿着矩形盾构机的侧面落下来，而矩形盾构机的顶部的松弛土层会留在上面，随着矩形盾构机不断前进，松弛土层又被压实而变得坚硬，该坚硬土层可以停留在形盾构机的顶部、顶管机顶部、环管节顶部任意位置，它们会摩擦到隧道顶部的土层变得松弛，这样，会使原来顶部的坚硬土层向滚雪球一样越来越大，形成恶性循环，甚至隆土等危险情况。

即使使用上述方法，也不能完全解决，为此，在掘进中使用如下的矩形盾构机：

如图1-2，一种矩形盾构机，包括前车体10、后车体20，前车体10的前部的轮廓为隧道轮廓的拓展装置，其包括侧轮廓11与顶轮廓16，拓展装置后侧为刀盘墙12，刀盘墙12上固定多个刀盘13。

前车体10的顶板14上开始前低后高的凹陷区15，凹陷区15内设有传动带30，传动带30不高于前车体10的顶轮廓高度，其两端分别固定主动轴32、从动轴31，主动轴32、从动轴31固定在前车体10上，在顶轮廓16、刀盘墙12交界处设有通道34，该通道34连通凹陷区15与刀盘13所在的区域。

为了保持顶板14对顶轮廓16的支撑力，通道34从左到右是间断的，通道34内设有多个支撑部（图中没有画出），支撑部连接顶板14与顶轮廓16。

为了防止上层的传动带30塌陷，两侧传动带30之间设有多个支撑轴33。

为了加大于松土层的摩擦，传动带30的外表面设有凸起35。

当矩形盾构机外轮廓（参见附图标记16、11）在土层中拓展隧道轮廓时，顶轮廓16上产生的松土层随着矩形盾构机的前进会落在凹陷区15内，通过传动带30的带动从通道34流出，与刀盘13打掉的松土一起被带出，不会在矩形盾构机、顶管机、环管节的顶部形成坚硬土层，从根本上解决了背土问题。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：

技术总结
一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施，包括以下步骤，第一步：矩形隧道掘进方向油桶注水加载；第二步：矩形隧道掘进方向钻孔注水；第三步：矩形隧道掘进方向向下预制混泥土挡土块；第四步：间隔注浆。采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：通过钻孔注水、不间断加注减摩泥浆等措施，使得矩形盾构机在掘进过程中的出现的背土现象减小到最低。使用了能排出顶部的松土的矩形盾构机，不会在矩形盾构机、顶管机、环管节的顶部形成坚硬土层，从根本上解决了背土问题。

技术研发人员：豆小天;曹伟明;王晋波;崔现慧;赵李勇
受保护的技术使用者：中铁隧道集团二处有限公司
技术研发日：2017.12.29
技术公布日：2019.07.09