盾构出洞方法与流程

本发明涉及盾构施工技术领域，特别是涉及一种盾构出洞方法。

背景技术：

盾构出洞是指盾构机完成隧道掘进后，破除洞门的围护结构，进入接收井内。常见的盾构出洞方法是采用先站后隧道的施工顺序，即盾构机在隧道内等待车站主体施工好后，再进入车站主体内。该种盾构出洞方法不仅会影响工期节点，而且存在较大的安全风险。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种盾构出洞方法，降低盾构机长时间停滞于隧道内对工期节点的影响，提高盾构施工的安全性。

一种盾构出洞方法，包括如下步骤：

对位于洞门侧的基坑进行开挖，当基坑内的土体开挖至洞门所在的高度区域时，停止开挖；

盾构机沿隧道线路掘进，并破除洞门位置的围护结构，平推进入基坑内；

将盾构机从基坑内吊出；

对基坑内剩余的土体进行开挖。

在其中一个实施例中，所述的对位于洞门侧的基坑进行开挖，当基坑内的土体开挖至洞门所在的高度区域时，停止开挖的步骤之后，具体还包括如下步骤：若基坑内的土体松软，则压实土体，并向土体内插入超前小导管；

所述的盾构机沿隧道线路掘进，并破除洞门位置的围护结构，平推进入基坑内的步骤中，具体还包括如下步骤：盾构机出洞后，若盾构机的刀盘向基坑底部的倾斜坡度大于10％，则向超前小导管内灌浆，在基坑的底部形成用于接收盾构机的托架平台。

在其中一个实施例中，所述的盾构机沿隧道线路掘进，并破除洞门位置的围护结构，平推进入基坑内的步骤中，具体还包括如下步骤：若基坑内的土体为硬岩层，则直接将盾构机平推出洞。

在其中一个实施例中，所述的对位于洞门侧的基坑进行开挖，当基坑内的土体开挖至洞门所在的高度区域时，停止开挖的步骤中，具体包括如下步骤：当基坑内土体的顶部位于五分之一至五分之三洞门直径高度区域时，基坑停止开挖。

在其中一个实施例中，所述的盾构机沿隧道线路掘进，并破除洞门位置的围护结构，平推进入基坑内的步骤中，具体还包括如下步骤：在基坑内安装测量设备，实时测量盾构机出洞掌子面的变化情况；

所述的盾构机沿隧道线路掘进，并破除洞门位置的围护结构，平推进入基坑内的步骤之后，所述的将盾构机从基坑内吊出的步骤之前，具体还包括如下步骤：待盾构机平推进入基坑后，在盾构机安装千斤顶，通过千斤顶反向推动盾构机，使基坑内预留有用于吊出盾构机的作业空间。

在其中一个实施例中，所述的盾构机沿隧道线路掘进，并破除洞门位置的围护结构，平推进入基坑内的步骤中，具体包括如下步骤：

盾构机采用泥水掘进模式沿隧道线路掘进；

当隧道内的地层不稳定时，或者当隧道内的地层稳定，且排浆流量低于正常值的30％时，打开气垫仓与泥水仓连通阀，使泥水仓上部的泥浆与气垫仓内的空气进行置换，盾构机采用气压辅助掘进模式沿隧道线路继续掘进。

在其中一个实施例中，所述的盾构机沿隧道线路掘进，并破除洞门位置的围护结构，平推进入基坑内的步骤中，具体包括如下步骤：

盾构机采用泥水掘进模式沿隧道线路掘进；

当排浆流量高于正常值的30％时，按照泥水掘进模式沿隧道线路继续掘进。

在其中一个实施例中，所述的盾构机沿隧道线路掘进，并破除洞门位置的围护结构，平推进入基坑内的步骤中，具体还包括如下步骤：

盾构机进入接收阶段，盾构机的后盾位于基坑的外侧时，向盾尾后三环管片注双液浆形成止水环进行封堵，完成盾构一次接收；

待液浆凝固后，增加盾构机的推力，将盾构机整体平推进入基坑内，对洞门的管片进行纵向拉紧，并使用砂袋填充开挖面与管片之间的空隙，对洞门的三环至五环管片进行整环二次注浆，形成止水环封闭，完成盾构二次接收。

在其中一个实施例中，所述的盾构机沿隧道线路掘进，并破除洞门位置的围护结构，平推进入基坑内的步骤中，具体包括如下步骤：

盾构机距离地下连续墙200m的掘进阶段时，对导线及高程测量进行复测和联系测量，并根据复测数据调整盾构姿态；

盾构机距离地下连续墙10m～30m的掘进阶段时，盾构机按照10mm/min～20mm/min的掘进速度沿隧道线路掘进，且盾构机的掘进方向与隧道线路的轴线方向保持一致，其中土仓压力为1.0bar～1.6bar，推力为1100t～1500t；

盾构机距离地下连续墙20cm～10m的掘进阶段时，逐渐减小推力至600t～1100t，掘进速度减至5mm/min～10mm/min，土仓压力值减至0.4bar～0.6bar；

盾构机距离洞门20cm至破除洞门位置的围护结构的掘进阶段时，盾构机按照1mm/min～10mm/min的掘进速度沿隧道线路掘进，其中土仓压力随着盾构机的推进逐渐出空。

在其中一个实施例中，所述的盾构机距离地下连续墙20cm～10m的掘进阶段时，逐渐减小推力至600t～1100t，掘进速度减至5mm/min～10mm/min，土仓压力值减至0.4bar～0.6bar的步骤中，具体还包括如下步骤：盾构机距离洞门的围护结构10m时，在台车处，每隔一定的间隔对管片灌注液浆，封闭地下水通路，并对所有的管片进行螺栓复紧。

上述的盾构出洞方法，在盾构机沿隧道线路掘进的过程中，仅开挖基坑内的土体，并不对车站主体结构进行施工。盾构机破除洞门位置的围护结构后，直接平推进入基坑内，在基坑内完成盾构机的接收，这样无需等待车站主体结构完成便可实现盾构机的提前出洞，降低盾构机长时间停滞于隧道内对工期节点的影响，有利于提高盾构机的周转效率。并且，该盾构出洞方法能够避免盾构机长时间停滞于隧道内，避免盾构机在隧道内卡壳所致的管片崩缺、盾构机无法掘进等问题，提高盾构施工的安全性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。

图1为本发明一实施例的盾构出洞方法的流程图；

图2为本发明一实施例的盾构机出洞方法的实施过程图一；

图3为本发明一实施例的盾构机出洞方法的实施过程图二；

图4为本发明一实施例的盾构机出洞方法的实施过程图三；

图5为本发明一实施例的盾构机出洞方法的实施过程图四；

图6为本发明一实施例的盾构机出洞方法的实施过程图五；

图7为本发明一实施例的盾构机出洞方法的实施过程图六。

附图说明：10、盾构机；20、基坑；21、土体；22、托架平台；30、超前小导管；40、地下连续墙；50、测量设备；60、起吊机；70、隧道；71、洞门。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图1至图7，本发明一实施例的盾构出洞方法，包括如下步骤：

s100：对位于洞门71侧的基坑20进行开挖，当基坑20内的土体21开挖至洞门71所在的高度区域时，停止开挖；

s200：盾构机10沿隧道70线路掘进，并破除洞门71位置的围护结构，平推进入基坑20内；

s300：将盾构机10从基坑20内吊出；

s400：对基坑20内剩余的土体21进行开挖。

上述的盾构出洞方法，在盾构机10沿隧道70线路掘进的过程中，仅开挖基坑20内的土体21，并不对车站主体结构进行施工。盾构机10破除洞门71位置的围护结构后，直接平推进入基坑20内，在基坑20内完成盾构机10的接收，这样无需等待车站主体结构完成便可实现盾构机10的提前出洞，降低盾构机10长时间停滞于隧道70内对工期节点的影响，有利于提高盾构机10的周转效率。并且，该盾构出洞方法能够避免盾构机10长时间停滞于隧道70内，避免盾构机10在隧道内卡壳所致的管片崩缺、盾构机10无法掘进等问题，提高盾构施工的安全性。

在一个实施例中，参阅图2和图3，所述的对位于洞门71侧的基坑20进行开挖，当基坑20内的土体21开挖至洞门71所在的高度区域时，停止开挖的步骤s100之后，具体还包括如下步骤：若基坑20内的土体21松软，则压实土体21，并向土体21内插入超前小导管30。由于盾构机10的刀盘较重，在盾构机10出洞的过程中，盾构机10的前盾容易陷入松软的土体21中，影响盾构机10出洞，延误工期。故在本实施例中，基坑20停止开挖后，向土质松软的基坑20内插入超前小导管30，便于施工人员根据盾构机10刀盘的工作状态判断是否需要向超前小导管30内灌注液浆，保证盾构机10顺利出洞。

进一步地，参阅图3和图4，所述的盾构机10沿隧道70线路掘进，并破除洞门71位置的围护结构，平推进入基坑20内的步骤s200中，具体还包括如下步骤：盾构机10出洞后，若盾构机10的刀盘向基坑20底部的倾斜坡度大于10％，则向超前小导管30内灌浆，在基坑20的底部形成用于接收盾构机10的托架平台22。可选地，向超前小导管30内灌注水玻璃与混凝土的混合物。

需要说明的是，参阅图4，由于盾构机10的刀盘较重，容易出现盾首重盾尾轻的情况，而盾构机10的盾尾内部有管片，这样管片会被抬起，导致相连管片挤压破碎。故在本实施例中，在盾构机10出洞的过程中，若盾构机10的刀盘向基坑20底部的倾斜坡度大于10％，通过超前小导管30向基坑20内灌注液浆，在基坑20的底部形成托架平台22，盾构机10破除围护结构后直接被推上该托架平台22，在托架平台22上实现盾构机10的接收，避免盾构机10的前盾陷入基坑20的土体21所致管片挤压破碎等问题，保证盾构机10顺利出洞。

在一个实施例中，所述的盾构机10沿隧道70线路掘进，并破除洞门71位置的围护结构，平推进入基坑20内的步骤s200中，具体还包括如下步骤：若基坑20内的土体21为硬岩层，则直接将盾构机10平推出洞。由于硬岩层较硬，在盾构机10出洞的过程中，硬岩层形成接收平台，如此直接将盾构机10平推至基坑20内，也不会出现盾构机10陷入土体21的现象，保证盾构机10能够顺利出洞。

在一个实施例中，参阅图2和图3，所述的对位于洞门71侧的基坑20进行开挖，当基坑20内的土体21开挖至洞门71所在的高度区域时，停止开挖的步骤s100中，具体地：当基坑20内土体21的顶部位于五分之一至五分之三洞门71直径高度区域时，基坑20停止开挖。如此，在基坑20内预留有一定高度的土体21，这些土体21能够对盾构机10进行限位和支撑，保证盾构机10顺利出洞。

具体到本实施例中，参阅图3，当基坑20内的土体21开挖至洞门71直径高度的二分之一时，基坑20停止开挖。如此，二分之一洞门71直径高度的土体21能够更好地对盾构机10进行限位和支撑，保证盾构机10顺利出洞。

在一个实施例中，参阅图3，所述的盾构机10沿隧道70线路掘进，并破除洞门71位置的围护结构，平推进入基坑20内的步骤中，具体还包括如下步骤s200：在基坑20内安装测量设备50，实时测量盾构机10出洞掌子面的变化情况。如此，在隧道70施工的过程中，通过测量设备50对隧道70的掌子面变形情况进行实时监测，便于施工人员根据掌子面的形变采取相应的应对措施，保证隧道70施工的安全。

在一个实施例中，所述的盾构机10沿隧道70线路掘进，并破除洞门71位置的围护结构，平推进入基坑20内的步骤s200之后，所述的将盾构机10从基坑20内吊出的步骤s300之前，具体还包括如下步骤：待盾构机10平推进入基坑20后，在盾构机10安装千斤顶，通过千斤顶反向推动盾构机10，使基坑20内预留有用于吊出盾构机10的作业空间。具体地，盾构机10破除围护结构，整体进入基坑20内，并且盾构机10的后盾距离洞门71大约1m时，盾构机10停止掘进，在盾构机10的1点位及11点位安装千斤顶，通过千斤顶将盾构机10反向顶进80cm，这样可预留作业空间，便于拆分盾构机10，以及将拆分后的盾构机10刀盘、盾构机10前盾、中盾及后盾通过起吊机60吊出。

在一个实施例中，所述的盾构机10沿隧道70线路掘进，并破除洞门71位置的围护结构，平推进入基坑20内的步骤s200中，具体包括如下步骤：

盾构机10采用泥水掘进模式沿隧道70线路掘进；

当隧道70内的地层不稳定时，或者当隧道70内的地层稳定，且排浆流量低于正常值的30％时，打开气垫仓与泥水仓连通阀，使泥水仓上部的泥浆与气垫仓内的空气进行置换，盾构机10采用气压辅助掘进模式沿隧道70线路继续掘进。如此，泥水仓在“半气半泥浆”的状态下，刀盘切削掌子面渣土，渣土可以更好的进入泥水仓，并通过吸浆口顺利进入排浆管路，实现开挖与排渣的平衡状态，更好地实现隧道的掘进。

具体地，根据盾构机10的出渣渣样判断隧道70内地层的稳定性，当出渣渣样为粘土、碎小石渣、不含有细砂或淤泥等不稳定地层时，盾构机10启动气压辅助掘进模式沿隧道70线路继续掘进。或者，当盾构机10掘进参数出现异常，推力、扭矩变大，排浆流量低于正常流量的30％时，盾构机10启动气压辅助掘进模式沿隧道70线路继续掘进。或者，当泥水仓上部压力与气垫仓压力显示基本一致时，则可判断泥水仓上部的泥浆与压缩气体已成功置换，掘进模式由正常掘进模式转换为气压辅助掘进模式。

在一个实施例中，所述的盾构机10沿隧道70线路掘进，并破除洞门71位置的围护结构，平推进入基坑20内的步骤s200中，具体包括如下步骤：

盾构机10采用泥水掘进模式沿隧道70线路掘进；

当排浆流量高于正常流量的30％时，按照泥水掘进模式沿隧道70线路继续掘进。如此，当排浆流量高于正常流量的30％时，采用泥水掘进模式掘进，这样能够维持开挖工作面的稳定。

在其中一个实施例中，所述的盾构机10沿隧道70线路掘进，并破除洞门71位置的围护结构，平推进入基坑20内的步骤s200中，具体还包括如下步骤：

盾构机10进入接收阶段，盾构机10的后盾位于基坑20的外侧时，向盾尾后三环管片注双液浆形成止水环进行封堵，完成盾构一次接收；

待液浆凝固后，增加盾构机10的推力，将盾构机10整体平推进入基坑20内，对洞门71的管片进行纵向拉紧，并使用砂袋填充开挖面与管片之间的空隙，对洞门71的3环～5环管片进行整环二次注浆，形成止水环封闭，完成盾构二次接收。具体地，盾构机10的盾尾脱出洞门71后，采用槽钢对洞口五环管片按2点位、5点位、7点位、10点位及12点位进行纵向拉紧。如此，将地下水进行封堵，防止盾尾的地下水涌向洞门。并且，能够阻断隧道70纵向水力联系，避免水量过大导致盾构机10不能正常完成接收，确保盾构接收的安全。

在一个实施例中，所述的盾构机10沿隧道70线路掘进，并破除洞门71位置的围护结构，平推进入基坑20内的步骤s200中，具体包括如下步骤：

盾构机10距离地下连续墙200m的掘进阶段时，对导线及高程测量进行复测和联系测量，并根据复测数据调整盾构姿态。

需要说明的是，为确保盾构到达时的贯通精度，到达前200m要进行导线和高程测量多层复测和联系测量，根据复测结果合理安排纠偏计划，保证100m外完成盾构姿态调整。盾构姿态轴线偏差控制到+15mm以内。当盾构姿态偏差很大时，及时而又稳定的进行纠偏，纠偏应小量多次进行，以保证隧道70的顺直度。为保证姿态调整和纠偏的质量，到达前50m～30m以内的掘进速度控制在10mm/min～20mm/min。

盾构机10距离地下连续墙10m～30m的掘进阶段时，盾构机10按照10mm/min～20mm/min的掘进速度沿隧道70线路掘进，且盾构机10的掘进方向与隧道70线路的轴线方向保持一致，其中土仓压力为1.0bar～1.6bar，推力为1100t～1500t。需要说明的是，此段施工应加强盾构机10姿态的调整，使盾构机10的掘进方向与隧道70线路的轴线方向一致，并且要在到达前的20m处，使盾构机10保持水平姿态前进或略微仰头姿态前进，保证盾构机10能够正常到达。

盾构机10距离地下连续墙20cm～10m的掘进阶段时，逐渐减小推力至600t～1100t，掘进速度减至5mm/min～10mm/min，土仓压力值减至0.4bar～0.6bar，确保地下连续墙40的稳定以及防止地层坍塌。如此，保证纠偏和减少对到达的接收井围护结构压力，避免较大的推力影响洞门71范围内土体21的稳定性。

盾构机10距离洞门20cm至破除洞门71位置的围护结构的掘进阶段时，盾构机10按照1mm/min～10mm/min的掘进速度沿隧道70线路掘进，其中土仓压力随着盾构机10的推进逐渐出空。

如此，盾构机10处于不同掘进阶段时，采用不同的施工参数，参数大小及侧重点不同，保证盾构机10能够顺利出洞。

在一个实施例中，所述的盾构机10距离地下连续墙20cm～10m的掘进阶段时，逐渐减小推力至600t～1100t，掘进速度减至5mm/min～10mm/min，土仓压力值减至0.4bar～0.6bar的步骤中，具体还包括如下步骤：盾构机10距离洞门71的围护结构10m时，在台车处，每隔一定的间隔对管片灌注液浆，封闭地下水通路，并对所有的管片进行螺栓复紧。如此，保证盾构机顺利出洞。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。