本发明涉及盾构施工领域，具体为富水软土地层中间风井钢套筒密闭过站施工方法。
背景技术：
城市道交通系统是指服务于城市客运交通，通常以电力为动力、轮轨运行方式为特征的车辆或列车与轨道等各种设施的总和，它具有运能大、速度快、成本低、节约能源以及能缓解地面交通拥挤和有利于环境保护等优点，而其中又以地铁最为常见。地铁虽并不要求该系统的线路全部修建在地下隧道里，但其主体部分往往位于地下，闭式运行时，地铁隧道内部基本上与外界大气隔断，仅供给满足乘客所需的新鲜空气量，车站往往采取空调系统，区间却借助行车“活塞效应”来实现与车站空调新鲜空气的交换，在距离较长时需增加中间风井，来满足供气量。
随着盾构施工技术日益成熟，盾构法在城市地铁施工中得到广泛应用，如何避免盾构施工的风险，特别是重大事故，是施工中重点关注的问题。近年来盾构事故统计，盾构重大事故多发生在始发、到达阶段，特别是在软弱富水饱和粉砂地层中更容易发生涌砂涌水等重大事故，在一些小尺寸结构中减少始发、接收次数，中间风井采用密闭过站是一种行之有效的降低风险的方法。
技术实现要素：
为了规避小空间结构始发到达施工风险，采用“平衡原理”，整体考虑接收与二次始发，采用钢套筒模拟泥水盾构机在软土砂层中的掘进，并在钢套筒内完成管片拼装，利用高压旋喷加固增加地层稳定性、降低风险；利用冻结法作为止水帷幕，在刀具、尾刷更换过程中创造常压环境；有效的规避了盾构机始发到达施工风险。本发明提供了一种工艺简单、方法新颖、技术先进、工序衔接连续性好、安全性能高的富水软土地层中间风井钢套筒密闭过站施工方法。
本发明所述的始发方法包括以下步骤：
富水软土地层中间风井钢套筒密闭过站施工方法，包括如下步骤：
s1.中间风井主体结构施工完成后，在洞门地连墙两侧进行高压旋喷加固施工；
s2.在高压旋喷加固范围内紧贴洞门地连墙进行冻结管、测温孔及测温线的布设施工，进一步将冻结设备和冻结管路安装调试完毕后，进行冻结加固；冻结加固包括接收端冻结加固和始发端冻结加固。
s3.在冻结加固施工中，同步进行钢套筒的安装；
s4.钢套筒安装完成后对其密封性能进行检验，并确认冻结加固达到设计强度后，破除洞门地连墙；
s5.在钢套筒底部60°范围内浇筑12～15公分厚的m10砂浆基座，迅速拆除洞门地连墙的迎土面钢筋，准备钢套筒内改性土回填；
s6.钢套筒内回填改性土施工；
s7、当钢套筒回填完毕并再次密封后，保持始发端冻结加固继续冻结，同时拔除接收端冻结加固冻结管，进一步开始盾构机接收；
s8.在接收端洞门注浆完成后，根据刀盘、刀具磨损情况对需更换刀具进行更换；盾构机适当前移，更换盾尾刷；
s9.钢套筒再次密封后，拔除始发端冻结加固管；
s10.始发端冻结加固管拔除后，盾构机进行二次始发，恢复掘进。
步骤s7拔除接收端冻结加固冻结管，进一步开始盾构机接收，盾构机接收过程中要严格控制掘进姿态，降低刀盘转速、推进速度及推力，控制盾尾间隙，保证盾尾间隙的均匀，必要时安装转弯环管片进行调节；严格控制切口的压力；推进过程中加强盾尾油脂的压注，防止盾尾漏浆，在管片脱出盾尾环后，从管片上预留的注浆孔向管片外侧进行二次注浆并及时施做环箍，注浆浆液采用双液浆，有效封堵开挖土体与管片外壳之间渗漏通道；注浆时严格控制二次注浆孔位及注浆压力和注浆量，既要保证闭水环的质量，又要保证盾尾刷不被击穿；盾构机不断推进并完成洞门密封后，在刀盘不转情况下，出空舱内回填物。
步骤s8盾尾刷更换包括以下步骤：
h1.盾构机在推进模式下向前掘进，推进油缸沿盾构机盾壳内部圆形截面，按照从12点钟方向起顺时针均匀设置，相邻推进油缸间的角度为22.5°，对推进油缸进行编号，12点钟方向的推进油缸为1号，顺时针方向的其余推进油缸分别为2～16号，当推进油缸伸出量为2150mm时，尾盾露出加强环；在管片拼装模式下利用管片安装机将备好待用的16个长度为800mm撑垫安放于管片与推进油缸之间，依次操作油缸使其抵紧撑垫，利用推进油缸向前顶推盾构机掘进700mm，此时露出三道盾尾刷；
h2.移动并伸出管片安装机抓举头，将1号推进油缸位置的撑垫固定在管片安装机上，缩回1号位置的推进油缸，并拆除1号位置的撑垫，同理拆除2号位置的撑垫；
h3.将盾尾刷及沟槽上的油脂、砂浆等清除干净后，将损坏的盾尾刷割除，并将盾尾刷割除后遗留的疤痕打磨平整，进一步重新焊接新的盾尾刷，焊完完成后在盾尾刷上涂抹盾尾密封油脂；
h4重复步骤h2和h3，依次更换剩余的盾尾刷，其中每次只能拆除相邻两个点位的撑垫，直至完成对所有点位盾尾刷的更换；
h5.按照管片安装位置拆除对应位置的撑垫并装上管片，待所有管片安装完成且管片螺栓上紧后，开始对盾尾加注油脂，注脂量要达到填满沟槽为止，当油脂仓油压达到10bar以上时当油脂仓油压达到10bar以上时停止加注油脂，开启泥浆环流，恢复正常掘进，正常掘进时应当注意同步注浆压力不得超过3.0bar，以免击穿盾尾刷，再次造成盾尾刷损坏。
本发明通过加固方式与钢套筒的组合，连通接收与始发洞门，整体考虑接收与二次始发，根据“平衡原理”，采用钢套筒模拟泥水盾构机在软土砂层中的掘进，并在钢套筒内完成管片拼装，正常掘进；利用高压旋喷加固增加地层稳定性、降低风险；利用冻结法作为止水帷幕，在刀具、尾刷更换过程中创造常压环境，有效的规避了盾构机始发到达施工风险。本发明工艺简单，方法新颖，工序衔接连续性好、安全系数高，实用性强，推广前景好。
附图说明
图1为本发明的风井主体结构示意图；
图2为本发明施工方法步骤s1的示意图；
图３为本发明施工方法步骤s2的示意图；
图４为本发明施工方法步骤s3的示意图；
图5为本发明施工方法步骤s4的示意图；
图6为本发明施工方法步骤s5和s6的示意图；
图7为本发明施工方法步骤s7的示意图；
图8为本发明施工方法步骤s8的示意图；
图9为本发明施工方法步骤s9的示意图；
图10为本发明施工方法步骤s10的示意图；
图11为本发明砂浆基座示意图；
图12为本发明盾构机推进油缸顶紧管片的示意图；
图13为本发明盾构机顶紧撑垫后尾盾露出盾尾刷的示意图。
图中：1-中间风井主体结构，2-洞门地连墙，3-主体结构预埋洞门钢环，4-高压旋喷加固，5-接收端冻结加固，6-始发端冻结加固，7-钢套筒，8-回填改性土，9-盾构机，10-管片，11-砂浆基座，12-推进油缸，13-盾尾刷，14-盾壳，15-撑垫。
具体实施方式
结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述：
如图1～图13所示的富水软土地层中间风井钢套筒密闭过站施工方法适用于所有盾构掘进中间接收端和二次始发端距离较近的结构，尤其在软弱富水饱和粉砂地层中的中间风井过站中优势尤为明显，所述始发方法包括以下步骤：
s1.中间风井主体结构1及其两侧的洞门地连墙2施工完成后，进行高压旋喷加固4；按照设计图纸要求，编制施工方案并进行试桩，根据试桩结果确定施工参数并进行施工，在满足设计要求的基础上尽量降低高压旋喷加固4体的强度，便于后期掘进；
s2.根据总设计要求对冻结加固进行深化设计，在高压旋喷加固4范围内紧贴洞门地连墙2进行冻结管、测温孔及测温线的布设施工，进一步将冻结设备和冻结管路安装调试完毕后，进行冻结加固；冻结加固包括接收端冻结加固5和始发端冻结加固6；
s3.钢套筒7安装；在冻结过程，即可进行钢套筒7安装，钢套筒7按照从中间风井主体结构1预留口先内后外的顺序安装，安装完成后进行气密性试验，气压不小于切口水压的2倍，且24小时气压损失不大于10%则满足要求；
s4.钢套筒7安装完成、密封满足要求并冻结加固5/6达到设计效果后，开始洞门地连墙2破除，洞门破除按照分块、分层、从里到外、从上到下的顺序进行，保留冻迎土侧地连墙2钢筋，洞门破除过程中继续维护冻结，做好冻结加固体5/6冻土面保温；
s5.在钢套筒7底部60°范围内浇筑13cm厚的m10砂浆基座11，并保证砂浆基座11弧面与盾构机7外弧面吻合，以避免刀盘出加固体4时低头。当砂浆基座11达到2mpa后，迅速拆除保温割除地连墙2迎土面钢筋，准备钢套筒7内改性土回填；
s6.当钢套筒7检查完毕后，向钢套筒7内填料，填料主要是改性土8，改性土8主要成分是粉煤灰和细砂，粉煤灰与细砂的配比为1:10。回填时地面设置漏斗，中间采用管路连接，将填料直接从漏斗输送至钢套筒7内。填料过程中如果出现填料输送不够顺畅时，可以采用冲水方式，将填料冲下去，同时可以起到将填料密实的作用；
s7.当钢套筒7回填完毕并再次密封后，即可开始接收端冻结加固5冻结管拔除，始发端冻结加固6继续冻结；在接收端冻结5管拔除后即可进行盾构9接收，盾构9接收过程中要严格控制掘进姿态，降低刀盘转速、推进速度及推力。控制盾尾间隙，保证盾尾间隙的均匀，必要时安装转弯环管片进行调节；严格控制切口的压力；推进过程中加强盾尾油脂的压注，防止盾尾漏浆，在管片10脱出盾尾5环后，从管片10上预留的注浆孔向管片10外侧进行二次注浆，及时施做环箍，注浆浆液采用双液浆，有效封堵开挖土体与管片10外壳之间渗漏通道；注浆时严格控制二次注浆孔位和注浆压力、注浆量，既要保证闭水环的质量，又要保证盾尾刷13不要被击穿；盾构机9筒体推到位置并完成洞门密封后，在刀盘不转情况下，出空舱内回填物；
s8.在接收端洞门注浆完成后，对钢套筒7进行泄压、检查洞门注浆效果，若渗漏水较小，则进行常压开仓，渗漏水较大，则再次注浆封堵。工作人员进仓后，先对刀盘进行清理。清理完成后一人进入开挖仓内检查，其他人在气仓入口处监护和记录。当一个刀具位置检查完后，人员退出开挖仓，转动刀盘，再检查下一个刀具位置，检查情况需做好详细记录；根据刀盘、刀具检查记录及前方地质情况制定具体的刀具处理方案，更具处理方案对需更换刀具进行更换；盾构机7适当前移，更换盾尾刷13；
s9.当刀具、刀盘、盾尾刷13更换完毕，钢套筒7再次密封后，即可进行始发端冻结6管拔除；
s10.始发端冻结6管拔除后盾构机7二次始发、恢复掘进。
步骤s7拔除接收端冻结加固5冻结管，进一步开始盾构机9接收，盾构机9接收过程中要严格控制掘进姿态，降低刀盘转速、推进速度及推力，控制盾尾间隙，保证盾尾间隙的均匀，必要时安装转弯环管片进行调节；严格控制切口的压力；推进过程中加强盾尾油脂的压注，防止盾尾漏浆，在管片10脱出盾尾5环后，从管片10上预留的注浆孔向管片10外侧进行二次注浆并及时施做环箍，注浆浆液采用双液浆，有效封堵开挖土体与管片10外壳之间渗漏通道；注浆时严格控制二次注浆孔位及注浆压力和注浆量，既要保证闭水环的质量，又要保证盾尾刷13不被击穿；盾构机9不断推进并完成洞门密封后，在刀盘不转情况下，出空舱内回填物。
步骤s8盾尾刷13更换包括以下步骤：
h1.盾构机9在推进模式下向前掘进，推进油缸12沿盾构机9盾壳14内部圆形截面，按照从12点钟方向起顺时针均匀设置，相邻推进油缸12间的角度为22.5°，对推进油缸12进行编号，12点钟方向的推进油缸12为1号，顺时针方向的其余推进油缸12分别为2～16号，当推进油缸12伸出量为2150mm时，尾盾露出加强环；在管片10拼装模式下利用管片10安装机将备好待用的16个长度为800mm撑垫15安放于管片10与推进油缸12之间，依次操作油缸12使其抵紧撑垫15，利用推进油缸12向前顶推盾构机9掘进700mm，此时露出三道盾尾刷13；
h2.移动并伸出管片安装机抓举头，将1号推进油缸12位置的撑垫15固定在管片安装机上，缩回1号位置的推进油缸12，并拆除1点位的撑垫15，同理拆除2点位的撑垫15；
h3.将盾尾刷13及沟槽上的油脂、砂浆等清除干净后，将损坏的盾尾刷13割除，并将盾尾刷13割除后遗留的疤痕打磨平整，进一步重新焊接新的盾尾刷13，焊完完成后在盾尾刷13上涂抹盾尾密封油脂；
h4重复步骤h2和h3，依次更换剩余的盾尾刷13，其中每次只能拆除相邻两个点位的撑垫15，直至完成对所有点位盾尾刷13的更换；
h5.按照管片10安装位置拆除对应位置的撑垫15并装上管片10，待所有管片10安装完成且管片10螺栓上紧后，开始对盾尾加注油脂，注脂量要达到填满沟槽为止，当油脂仓油压达到10bar以上时停止加注油脂，开启泥浆环流，恢复正常掘进，正常掘进时应当注意同步注浆压力不得超过3.0bar，以免击穿盾尾刷13，再次造成盾尾刷13损坏。
富水软土地层中间风井钢套筒密闭过站施工工法采用“平衡原理”，整体考虑接收与二次始发，采用钢套筒模拟泥水盾构机在软土砂层中的掘进，并在钢套筒内完成管片拼装，可有效规避始发到达施工风险，技术先进，安全性能高。