大断面盾构隧道始发体系的施工方法与流程

本发明属于隧道施工领域，尤其涉及一种大断面盾构隧道始发体系的施工方法。

背景技术：

1、在进行大断面盾构隧道施工时，需要在始发工作井内建立盾构机辅助设施，以保证盾构机顺利开挖进洞。盾构机开挖进洞时，主要支撑在混凝土基座上，然后依托反力架提供水平反力向前掘进，因此，混凝土基座的施工质量以及反力架的稳定性将直接关系到隧道的施工质量。混凝土基座通常为弧形结构、上铺钢轨，由于井下作业空间有限，且现浇混凝土弧形曲面成型困难，施工过程中通常难以保证曲面的施工精度，且盾构机自重较大，顶进过程中容易压坏钢轨导致其发生移位。反力架通常采取现场焊接的方式加工，然后再将底部浇筑在混凝土基座内，但是，由于现场作业空间有限，导致其焊接精度以及现场安装精度都会有较大的偏差，容易影响盾构机的顶推精度。

2、另外，在盾构机进洞时，需要对洞门与盾构机之间的空隙进行密封，常规的密封措施为在洞门外侧设置一圈橡胶帘布，但是由于橡胶帘布的尺寸较大，容易发生弯折，从而导致密封不严、漏浆等情况。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种大断面盾构隧道始发体系的施工方法。

2、这种大断面盾构隧道始发体系的施工方法，包括如下施工步骤：

3、步骤一、预拼装定型化反力架的底座；将竖向支撑、上横梁与下横梁、加劲杆与斜向支撑分别焊接成整体；

4、步骤二、将洞门钢圈浇筑在混凝土洞门内；

5、步骤三、将底座固定在工作井底板上；绑扎基座钢筋，然后将定型化支撑肋与表层的基座钢筋点焊固定，刚性侧模和带浇筑孔的柔性顶模，浇筑始发基座；

6、步骤四、拆模，在定型化支撑肋上安装导向钢轨；将底座与定型化反力架的剩余部分对接并固定；

7、步骤五、将内侧板簧、橡胶帘布和外侧压板安装在洞门密封钢圈的帘布安装环上后在始发工作井内与定位钢环套接，洞门密封钢圈与洞门钢圈的轴线对齐后拧动锁紧螺栓固定；

8、步骤六、将盾构机竖向支撑在导向钢轨上、纵向支撑在定型化反力架上，盾构机进洞后，通过洞门钢圈上的注浆管和洞门密封钢圈上的二次注浆管注入水泥浆对洞门处进行封堵。

9、作为优选，步骤一中：使用联结钢筋将底座焊接成一个整体；在竖向支撑、上横梁和下横梁之间焊接弧形加劲块形成一个整体，将加劲杆与两斜向支撑焊接成一个整体。

10、作为优选，步骤三中：根据始发基座的弧度及弧长加工定型化支撑肋，定型化支撑肋与始发基座的表面弧度一致，并根据基座钢筋的设置间距在定型化支撑肋的凸面开设定位槽，焊接前复核定型化支撑肋的轴线与隧道轴线在同一条直线上。

11、作为优选，步骤四具体为：始发基座的混凝土达到设计强度后，拆除柔性顶模和刚性侧模，在定型化支撑肋上安装导向钢轨，并在导向钢轨的两侧加焊加劲角钢；将步骤一中竖向支撑、上横梁和下横梁形成的整体吊放至始发工作井内，竖向支撑下端通过对接套筒套在底座上，将斜向支撑和加劲杆形成的整体吊放至始发工作井内，斜向支撑下端通过对接套筒套在底座上，复核定型化反力架的空间位置，然后使用紧固螺栓将对接套筒与底座、斜向支撑与竖向支撑连接固定。

12、作为优选，步骤五具体为：在地面将洞门密封钢圈水平放倒，然后将内侧板簧、橡胶帘布和外侧压板安装在帘布安装环上；然后将洞门密封钢圈整体吊放至始发工作井内，吊装时避免磕碰洞门密封圈及损伤橡胶帘布，将洞门密封钢圈套在定位钢环上，拧动锁紧螺栓调整洞门密封钢圈的轴线与洞门钢圈的轴线对齐，所述洞门密封钢圈外侧设有三角加劲板，将三角加劲板与洞门钢圈点焊固定，再将洞门密封钢圈与洞门钢圈满焊固定。

13、作为优选，步骤五中：洞门密封钢圈设有帘布安装环，内侧板簧、橡胶帘布和外侧压板固定在帘布安装环上，内侧板簧固定在帘布安装环的内侧并抵住橡胶帘布，橡胶帘布和外侧压板固定在帘布安装环的外侧，外侧压板贴合橡胶帘布的外侧；

14、所述内侧板簧为柔性条状结构，内侧板簧上端固定在帘布安装环上，下端抵住橡胶帘布，内侧板簧下端与橡胶帘布接触处为光滑面；

15、外侧压板分为固定段和活动段，固定段固定在帘布安装环上，活动段贴合橡胶帘布，固定段与活动段通过销轴铰接连接，固定段与活动段的铰接处设有扭簧卡槽，扭簧卡槽内设有扭簧，橡胶帘布竖直夹在内侧板簧与外侧压板。

16、作为优选，所述定位钢环的直径小于洞门密封钢圈的直径；定位钢环上有锁紧螺栓，定位钢环通过锁紧螺栓固定连接洞门密封钢圈。

17、作为优选，所述洞门钢圈上设有用于向衬砌与洞门之间注入水泥浆封堵的注浆管；洞门密封钢圈设有两道帘布安装环，洞门密封钢圈上设有二次注浆管，二次注浆管设在两道帘布安装环之间。

18、大断面盾构隧道始发体系，由上述任一所述方法得到的。

19、本发明的有益效果是：

20、1)始发基座上浇筑定型化支撑肋，不但为导向钢轨提供稳定可靠的支撑，同时作为始发基座顶部模板的支撑结构，保证始发基座的成型精度。

21、2)盾构机水平反力架采用定型化结构，定型化反力架在地面拼装成几个独立的个体后，再在工作井内通过套筒和螺栓组成一个整体，结构简单可靠，承载能力强。

22、3)洞门密封钢圈支撑在定位钢环上，定位钢环上还设有锁紧螺栓，可以快速地调整洞门密封钢圈的位置并进行临时固定，降低洞门密封钢圈的安装难度。

23、4)橡胶帘布通过平铺的方式安装在洞门密封钢圈上，可避免竖直安放时橡胶帘布出现拉扯、椭变及破损等情况，降低安装难度。

24、5)橡胶帘布两侧分别设有内侧板簧与外侧压板，避免橡胶帘布出现倾倒的情况，同时不影响盾构机穿过橡胶帘布进洞作业。

技术特征：

1.一种大断面盾构隧道始发体系的施工方法，其特征在于，包括如下施工步骤：

2.根据权利要求1所述的大断面盾构隧道始发体系的施工方法，其特征在于，步骤一中：使用联结钢筋(32)将底座(31)焊接成一个整体；在竖向支撑(33)、上横梁(34)和下横梁(35)之间焊接弧形加劲块(36)形成一个整体，将加劲杆(38)与两斜向支撑(37)焊接成一个整体。

3.根据权利要求1所述的大断面盾构隧道始发体系的施工方法，其特征在于，步骤三中：根据始发基座(11)的弧度及弧长加工定型化支撑肋(21)，定型化支撑肋(21)与始发基座(11)的表面弧度一致，并根据基座钢筋(23)的设置间距在定型化支撑肋(21)的凸面开设定位槽(22)，焊接前复核定型化支撑肋(21)的轴线与隧道轴线在同一条直线上。

4.根据权利要求1所述的大断面盾构隧道始发体系的施工方法，其特征在于，步骤四具体为：始发基座(11)的混凝土达到设计强度后，拆除柔性顶模(24)和刚性侧模(25)，在定型化支撑肋(21)上安装导向钢轨(12)，并在导向钢轨(12)的两侧加焊加劲角钢(13)；将步骤一中竖向支撑(33)、上横梁(34)和下横梁(35)形成的整体吊放至始发工作井内，竖向支撑(33)下端通过对接套筒(39)套在底座(31)上，将斜向支撑(37)和加劲杆(38)形成的整体吊放至始发工作井内，斜向支撑(37)下端通过对接套筒(39)套在底座(31)上，复核定型化反力架(3)的空间位置，然后使用紧固螺栓(310)将对接套筒(39)与底座(31)、斜向支撑(37)与竖向支撑(33)连接固定。

5.根据权利要求1所述的大断面盾构隧道始发体系的施工方法，其特征在于，步骤五具体为：在地面将洞门密封钢圈(51)水平放倒，然后将内侧板簧(55)、橡胶帘布(56)和外侧压板(57)安装在帘布安装环(54)上；然后将洞门密封钢圈(51)整体吊放至始发工作井内，吊装时避免磕碰洞门密封圈(51)及损伤橡胶帘布(56)，将洞门密封钢圈(51)套在定位钢环(44)上，拧动锁紧螺栓(45)调整洞门密封钢圈(51)的轴线与洞门钢圈(42)的轴线对齐，所述洞门密封钢圈(51)外侧设有三角加劲板(52)，将三角加劲板(52)与洞门钢圈(42)点焊固定，再将洞门密封钢圈(51)与洞门钢圈(42)满焊固定。

6.根据权利要求5所述的大断面盾构隧道始发体系的施工方法，其特征在于，步骤五中：洞门密封钢圈(51)设有帘布安装环(54)，内侧板簧(55)、橡胶帘布(56)和外侧压板(57)固定在帘布安装环(54)上，内侧板簧(55)固定在帘布安装环(54)的内侧并抵住橡胶帘布(56)，橡胶帘布(56)和外侧压板(57)固定在帘布安装环(54)的外侧，外侧压板(57)贴合橡胶帘布(56)的外侧；

7.根据权利要求1所述的大断面盾构隧道始发体系的施工方法，其特征在于，所述定位钢环(44)的直径小于洞门密封钢圈(51)的直径；定位钢环(44)上有锁紧螺栓(45)，定位钢环(44)通过锁紧螺栓(45)固定连接洞门密封钢圈(51)。

8.根据权利要求1所述的大断面盾构隧道始发体系的施工方法，其特征在于，所述洞门钢圈(42)上设有用于向衬砌与洞门之间注入水泥浆封堵的注浆管(43)；洞门密封钢圈(51)设有两道帘布安装环(54)，洞门密封钢圈(51)上设有二次注浆管(53)，二次注浆管(53)设在两道帘布安装环(54)之间。

9.大断面盾构隧道始发体系，其特征在于，由权利要求1至8中任一所述方法得到的。

技术总结
本发明涉及一种大断面盾构隧道始发体系的施工方法，包括步骤：预拼装定型化反力架的底座；将洞门钢圈浇筑在混凝土洞门内；浇筑始发基座；将底座与定型化反力架的剩余部分对接并固定；在始发工作井内与定位钢环套接；通过洞门钢圈上的注浆管和洞门密封钢圈上的二次注浆管注入水泥浆对洞门处进行封堵。本发明的有益效果是：洞门密封钢圈支撑在定位钢环上，定位钢环上还设有锁紧螺栓，可以快速地调整洞门密封钢圈的位置并进行临时固定，降低洞门密封钢圈的安装难度；橡胶帘布通过平铺的方式安装在洞门密封钢圈上，可避免竖直安放时橡胶帘布出现拉扯、椭变及破损等情况，降低安装难度。

技术研发人员：曹化锦,薛光桥,房中玉,张迪,孙峰,殷杰,刘聪
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13