一种盾构始发段利用短套简进行快速封压的施工方法与流程

1.本技术涉及隧道施工的技术领域，尤其是涉及一种盾构始发段利用短套简进行快速封压的施工方法。


背景技术：

2.盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机，其在隧道施工中起着重要的作用。当对盾构始发段上穿既有线路进行施工时，需保证既有线路正常运行，在隧道的挖掘过程中，对土层的沉降精度的施工要求较高，通常要求土层沉降精度不超过
±
0.6mm。因此，为尽可能减少对土层的扰动，需在盾构始发时快速封压。
3.而目前盾构始发的快速封压方式为：当盾构机掘进一段深度后，先在隧道内部铺设一节管片，当管片铺设完毕后，盾构机继续掘进并与管片分离，此后进行洞门封闭施工，接着再往管片与隧道孔壁之间灌注盾尾油脂进行封压。此过程中，为保证隧道内部压力平稳，盾构机通常需掘进10m左右，且需等待洞门封闭后才可进行封压，封压时间长，土层的沉降精度难以满足施工要求，且在富水地区，不仅容易发生涌水现象。


技术实现要素：

4.为了快速实现盾构始发段的封压，以减少后续掘进过程中土层扰动，本技术提供一种盾构始发段利用短套简进行快速封压的施工方法。
5.本技术提供的一种盾构始发段利用短套简进行快速封压的施工方法采用如下的技术方案：一种盾构始发段利用短套简进行快速封压的施工方法，包括以下步骤：s1、施做反力架，然后在反力架与掌子面之间布置短套筒；s2、在短套筒的内壁布置第一环形密封结构，在短套筒远离掌子面的一端布置第二环形密封结构，第一环形密封结构与第二环形密封结构之间的间距控制在0.5～0.6m；s3、将盾构机经短套筒开至掌子面前，然后铺设管片形成初始管节；s4、将初始管节与反力架连接在一起；s5、在初始管节的外壁与盾构机的壳体之间灌注盾尾油脂，然后盾构机开始掘进并逐渐与管片分离，当盾构机的盾尾移动至与第一环形密封结构分离后，往第一环形密封结构、第二环形密封结构以及初始管节围成的密封腔内灌注密封油脂，直至密封油脂注满密封腔。
6.通过采用上述技术方案，当进行盾构始发段的施工时，盾构机在短套筒内行进，当盾构机开始掘进并与第一环形密封结构分离后，第一环形密封结构、第二环形密封结构以及初始管节围成一个密闭的密封腔，通过往密封腔内灌注密封油脂，从而在始发段的掘进初期即完成快速封压，使得隧道内部土压保持稳定，进而减小土层扰动，有利于提高施工质量和施工安全。
7.优选的，所述第一环形密封结构的内环直径小于初始管节的外径，所述第一环形
密封结构包括若干弹性钢刷板，若干弹性钢刷板呈环状层叠拼接，在安装弹性钢刷板时，需确保当弹性钢刷板与盾构机的盾壳抵接时，相邻两块弹性钢刷板之间仍旧存在层叠区域。
8.通过采用上述技术方案，由于盾构机的盾壳的外径是大于初始管节的外径的，因此，盾构机在短套筒内移动的过程中，盾构机会挤压弹性钢刷板以使得弹性钢刷板发生弹性形变，从而使得弹性钢板刷板远离短套筒侧壁的一端抵紧于盾构机的壳体，从而不会泄压，有利于隧道内部水压、土压保持稳定。当盾构机与弹性钢刷板分离后，弹性钢刷板在回弹过程中又与初始管节的外壁抵接，从而再次起到密封作用，有利于保持隧道内部水压、土压稳定，进而减小隧道掘进过程中的土层扰动。
9.优选的，所述弹性钢刷板呈钝角弯折设置，所述弹性钢刷板的夹角朝向第二环形密封结构设置。
10.通过采用上述技术方案，使得盾构机能够更加顺利的行进。
11.优选的，在s2中，在安装弹性钢刷板时，将两块外径与短套筒的内径匹配的环形定位板放布置在短套筒内，调整两块环形定位板之间的间距，使其与弹性钢刷板与短套筒连接的一侧的宽度相等，然后将弹性钢刷板安装在两块环形定位板之间，安装完成后拆除环形定位板。
12.通过采用上述技术方案，在安装弹性钢刷板时，若弹性钢刷板在短套筒的轴线方向存在错位，则会导致不同弹性钢刷板与盾构机的接触时间不一致，从而导致弹性钢刷板之间会存在缝隙，进而泄压，满足不了本技术中对土层沉降精度的要求。因此，在安装弹性钢刷板之前，先在短套筒内安装环形定位板，环形定位板对弹性钢刷板起定位作用，使得安装后的弹性钢刷板在短套筒的轴线方向不会存在错位，有利于提高第一环形密封结构的密封性。
13.优选的，在s2中，当弹性钢刷板安装完毕后，将外径与盾构机的盾壳外径一致的测试管置于短套筒内，调整短套筒的位置使其轴线与短套筒的轴线共线，然后顶推测试管以使得测试管驶过弹性钢刷板，观察相邻弹性钢刷板之间是否有间隙产生；若有间隙产生，则说明该处相邻两块弹性钢刷板的长度不等，剪切长度较长的弹性钢刷板直至其长度与长度较短的弹屏钢刷板的长度一致，然后进行复测直至无间隙产生。
14.通过采用上述技术方案，由于弹性钢刷板部分层叠布置，由于人为施工误差，可能会导致安装后的弹性钢刷板远离短套筒的一侧长短不一，而若是弹性钢刷板远离短套筒的一侧长短不一，则后续盾构机挤压弹性钢刷板后，长短不一的弹性钢刷板夹角变化不一致，从而导致弹性钢刷板之间存产生缝隙，而由于弹性钢刷板部分层叠布置，从而会产生连锁反应，从而泄压，进而导致土层的沉降精度难以控制在要求范围内。因此，通过采用测试管检测第一环形密封结构的密封性，当出现弹性钢刷板远离短套筒的一侧长短不一的情况时，将长度较长的弹性钢刷板多余的部分割掉即可解决上述问题，从而确保弹性钢刷板在发生弹性形变的过程中始终相互抵紧，进而确保第一环形密封结构的密封性能。
15.优选的，在s2中，当完成弹性钢刷板的密封性检测后，在弹性钢刷板与短套筒的接缝处填充密封胶。
16.通过采用上述技术方案，密封胶将弹性钢刷板与短套筒之间的接缝填充，进一步提高第一环形密封结构的密封性能。
17.优选的，所述第二环形密封结构包括依次固定在短套筒远离掌子面一端的环形帘
布橡胶板和圆环板，所述环形帘布橡胶板和圆环板的内环直径均小于初始管节的内径；所述圆环板由若干连接板呈环状拼接而成，所述连接板包括与短套筒固定连接的固定板，所述固定板的下端铰接有活动板，所述固定板与活动板的铰接点位于盾构机移动轨迹的外侧。
18.通过采用上述技术方案，环形帘布橡胶板具备较好的弹性形变能力，因此，当盾构机驶过第二环形密封结构后，环形帘布橡胶板会在第一时间回弹直至抵紧初始管节的外壁，从而形成一道密封。活动板而为环形帘布橡胶板提供稳定的支撑，使得后续往密封腔内灌注密封油脂的过程中，环形帘布橡胶板不会无规则膨胀而导致泄压。
19.优选的，所述第一环形密封结构设置有两道。
20.通过采用上述技术方案，由于弹性钢刷板与盾构机分离回弹的过程中，不可避免的会泄压，因此，通过设置两道第一环形密封结构，当盾构机与第一组弹性钢刷板分离时，第二组弹性钢刷板仍旧与盾构机的盾壳外壁抵紧，配合第二环形密封结构，形成两道密封。当盾构机与第二组弹性钢刷板分离时，第一组弹性钢刷板与初始管节的外壁抵紧，配合第二环形密封结构，仍旧形成两道密封，从而进一步降低泄压的可能性。
附图说明
21.图1是本技术中第一环形密封结构、第二环形密封结构安装在短套筒内的立面图；图2是本技术中盾构机驶经短套筒的立面图；图3是本技术中盾构机开始掘进并与第二道第一环形密封结构分离后的立面图。
22.附图标记说明：1、掌子面；2、短套筒；3、端墙；4、盾构机；5、初始管节；6、弹性钢刷板；7、环形帘布橡胶板；8、连接板；81、固定板；82、活动板。
具体实施方式
23.以下结合附图1-3对本技术作进一步详细说明。
24.本技术实施例公开一种盾构始发段利用短套简进行快速封压的施工方法。包括以下步骤：s1、参照图1，在隧道掌子面1前方施做反力架，然后在反力架与掌子面1之间布置短套筒2，短套筒2的长度为2～3m。在布置短套筒2时，需确保短套筒2的一端抵紧隧道掌子面1，并利用激光校准仪校正短套筒2的摆放位置，直至短套筒2的轴线与隧道轴线共线，然后在隧道始发井内施做端墙3以稳固短套筒2。
25.s2、参照图1，在短套筒2的内壁布置第一环形密封结构，在短套筒2远离掌子面1的一端布置第二环形密封结构。第一环形密封结构需布置两道，两道第一环形密封结构之间的间距控制在0.2～0.3m，远离掌子面1的第一环形密封结构与第二环形密封结构之间的间距控制在0.5～0.6m。
26.s3、参照图2和图3，将盾构机4经短套筒2开至掌子面1前，然后铺设管片形成初始管节5。
27.参照图1～图3，具体的，第一环形密封结构包括若干弹性钢刷板6，若干弹性钢刷板6呈环状部分层叠拼接。弹性钢刷板6的结构与盾构机4的盾尾刷类似，弹性钢刷板6由弹
性钢板夹持钢丝刷组成，使得弹性钢刷板6具备较好的弹性形变能力。弹性钢刷板6呈钝角弯折设置，弹性钢刷板6的夹角朝向背离掌子面1，弹性钢刷板6的一侧通过螺栓固定在套筒的内壁，弹性钢刷板6的另一侧自然下垂。且弹性钢刷板6所围成的圆环的内径小于初始管节5的外径，使得盾构机4在短套筒2内移动的过程中能够对弹性钢刷板6施加力，使得弹性钢刷板6发生弹性形变并抵紧盾构机4的盾壳。
28.在s2中，在短套筒2内安装弹性钢刷板6之前，先将两个外径与短套筒2的内径匹配的环形定位板置于短套筒2内，环形定位板的宽度与弹性钢刷板6的厚度一致。调整环形定位板在短套筒2的位置使得环形定位板距离短套筒2远离掌子面1一端的距离为0.5～0.6m。然后调整两环形定位板之间的间距，使其与弹性钢刷板6与短套筒2连接的一侧的宽度相等，然后固定环形定位板。
29.然后将弹性钢刷板6置于两块环形定位板之间，并利用螺栓将定位板固定在套筒内，需要注意的是，弹性钢刷板6需按照施工图纸层叠布置，以确保弹性钢刷板6在盾构机4的作用下发生弹性形变后，相邻弹性钢刷板6之间仍旧存在层叠区域，从而使得第一环形密封结构始终具备较好的密封性。
30.当完成两组弹性钢刷板6的安装后，拆除环形定位板，接着检测第一环形密封结构的密封性。将外径与盾构机4盾壳的外径一致的测试管置于短套筒2内，调整测试管的轴线与短套筒2的轴线一致，然后利用顶推测试管直至测试管经过第二道第一环形密封结构，观察相邻两块弹性钢刷板6之间是否产生缝隙。若有缝隙产生，则说明该处两块弹性钢刷板6的长度不等。此后，将长度较长的弹性钢刷板6的多余部分剪掉，使其长度与长度较短的弹性钢刷板6的长度一致。然而进行复测，直至测试管经过第一环形密封结构时，相邻弹性钢刷板6之间无缝隙产生，以确保第一环形密封结构具备优异的密封性能。
31.当完成第一环形密封结构的密封性检测后，在弹性钢刷板6与短套筒2的接缝处填充密封胶，进一步提高密封性能。
32.参照图1～图3，第二环形密封结构包括依次设置在短套筒2远离掌子面1一端的环形帘布橡胶板7和圆环板，环形帘布橡胶板7、圆环板通过螺栓、螺母固定在短套筒2的端部。当处于自然状态时，环形帘布橡胶板7和圆环板的内环直径均小于初始管节5的外径，且环形帘布橡胶板7的内环直径小于圆环板的内环直径。
33.参照图1～图3，圆环板由若干连接板8呈环状拼接而成，连接板8包括与短套筒2固定连接的固定板81，固定板81朝向隧道轴线的一侧铰接有活动板82，固定板81与活动板82的铰接轴位于盾构机4移动轨迹的外侧并位于短套筒2的内侧，以使得盾构机4能够顺利通过。环形帘布橡胶板7的存在，能够将活动板82和初始管节5之间缝隙、相邻活动板82之间的缝隙封堵，以增强第二环形密封结构的密封性。活动板82则为环形帘布橡胶板7提供稳定的支撑，使得在灌注密封油脂的过程中，环形帘布橡胶板7不会过分变形而导致漏脂泄压。
34.s4、将初始管节5与反力架连接在一起，具体的，在初始管节5与反力架之间浇筑混凝土。
35.s5、在管片的外壁与盾构机4的壳体之间灌注盾尾油脂，然后盾构机4开始掘进并逐渐与管片分离，当盾构机4的盾尾移动至与第二道第一环形密封结构分离后，往第一道第一环形密封结构、第二环形密封结构、以及初始管节5围成的密封腔内灌注密封油脂，直至密封油脂注满密封腔，密封油脂采用盾尾油脂。
36.具体的，利用注油泵将密封油脂沿初始管节5的周向泵入密封腔内，以使得密封油脂填充均匀，从而有利于提高密封性。
37.本技术实施例一种盾构始发段利用短套简进行快速封压的施工方法的实施原理为：当进行盾构始发段的掘进施工时，通过在掌子面1设置短套筒2，相当于施做一段隧道，然后在隧道内部设置第一环形密封结构和第二环形密封结构，且第一环形密封结构和第二环形密封结构在盾构机4的行进过程中始终与盾构机4的盾壳抵紧，当盾构机4脱离第一环形密封结构、第二环形密封结构后，第一环形密封结构、第二环形密封结构又与初始管节5的外壁抵紧，使得盾构机4在掘进初期即可往密封腔内灌注密封油脂，实现快速封压，大大降低了后续在掘进过程中对土层的扰动，利于提高施工质量和施工安全。
38.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。