盾構水下斜交進洞施工方法
2023-08-07 00:53:06 5
盾構水下斜交進洞施工方法
【專利摘要】本發明公開盾構水下斜交進洞施工方法，包括以下步驟：步驟1：利用鹽水冰凍法對洞門處土體冰凍加固；步驟2：製作接收基礎；步驟3：洞門處地下連續牆鑿除及洞門圈安裝，所述鑿除包括第一次鑿除及第二次鑿除；步驟4：接收井內水土回填；步驟5：凍土的化凍，凍結管拔除；步驟6：盾構機進洞推進；步驟7：接收井沙土及水的清理；步驟8：封堵洞門周圍土體；步驟9：盾構機的拆卸調運。本發明的方法可以適應於多類不良地質土層、承壓水頭較高且無法滿足降承壓水條件的工況，適應周邊環境複雜，管線、建築物群近且多的不良施工環境，適應於接收井沒有足夠條件進行加固的狹窄場地。
【專利說明】盾構水下斜交進洞施工方法【技術領域】
[0001]本發明涉及隧道工程，特別涉及水下盾構的斜交進洞施工技術。
【背景技術】
[0002]在盾構隧道處於小曲率半徑曲線上時，進洞時隧道軸線與接收井壁(地下連續牆)存在一定的水平傾斜角，在深覆土、高水壓、複雜地層、斜交進洞工況狀態下盾構進洞施工存在較大湧水湧沙風險。
[0003]盾構的進出洞施工技術必須根據工程所處地層的土質、水文、環境條件和環境保護要求而制定。如何科學、合理地運用各種不同的進出洞技術，使其符合各工程的特定工況條件要求，是一項值得研究、探討的課題。
[0004]其中採用盾構水下進洞的工程一般具備以下條件:
[0005]I)、盾構接收井的體積相對較小，一般小於IOK立方米；
[0006]2)、接收井相對是一個封閉體，無其他已與之連通的隧道或者地下結構；
[0007]3)、附近有大量充足水源，24小時內可以灌滿接收井。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在於提供一種新的盾構水下斜交進洞施工方法，採用鹽水冰凍法對洞門處土體冰凍加固，採用MlO型號的水泥砂漿層作為接受基礎，並向以該水泥砂漿接受基礎作為下底的接收井中回填沙土及水，從而保證及接收井的地下連續牆壁內外的水土壓力基本相同。`
[0009]為實現上述目的，本發明提供盾構水下斜交進洞施工方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1:利用鹽水冰凍法對洞門處土體冰凍加固，包括在洞門后土體上安裝凍結管，所述凍結管內包括低溫循環的Cacl2鹽水；
[0011]步驟2:製作接收基礎，在所挖的接收井底面上回填細骨料，並將該細骨料壓實，然後在該細骨料上澆築素混凝土層及水泥砂漿層；
[0012]步驟3:洞門處地下連續牆鑿除及洞門圈安裝，所述地下連續牆的鑿除包括第一次鑿除及第二次鑿除；
[0013]步驟4:接收井內水土回填，包括先在接收井內回填沙土，回填的沙土的上表面高於洞門圈，然後在沙土上回填水；
[0014]步驟5:凍土的化凍，凍結管拔除，所述拔除後的凍結管的高度略高於所述進洞門；
[0015]步驟6:盾構機進洞推進；
[0016]步驟7:接收井沙土及水的清理；
[0017]步驟8:封堵洞門；
[0018]步驟9:盾構機的拆卸調運。
[0019]所述水泥砂漿為MlO型號，其水泥砂漿面高出洞門。[0020]所述洞門圈安裝在洞門處的地下連續牆壁，在所述第一次鑿除後安裝洞門圈環形鋼板，並在洞門圈周圍預鑽灌漿孔，在灌漿孔中安裝填埋注漿管，然後再進行第二次鑿除。
[0021]凍土的化凍使用熱鹽水循環化凍。
[0022]所述步驟8包括以下步驟:
[0023]步驟81:使用環形鋼板將洞門圈與盾尾殼體鋼板焊接在一起；
[0024]步驟82:利用所述的注漿管向洞門口注漿從而封堵洞門；
[0025]步驟83:將盾尾殼體從洞門圈環形鋼板上割除。
[0026]本發明的有益效果:本發明公開的盾構水下斜交進洞施工方法為防止或控制在盾構進洞過程中，地下水土從開放的洞門圈中大量湧出而發生工程險情，利用接收井內、外水土壓力平衡可控制滲透的機理，主動將盾構接收井用水土回填，而後在水土壓力平衡情況下，盾構再安全推入接收井的施工工藝。可以適應於多類不良地質土層、承壓水頭較高且無法滿足降承壓水條件的工況，適應周邊環境複雜，管線、建築物群近且多的不良施工環境，適應於接收井沒有足夠條件進行加固的狹窄場地。
[0027]為了能更進一步了解本發明的特徵以及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]下面結合附圖，通過對本發明的【具體實施方式】詳細描述，將使本發明的技術方案及其有益效果顯而易見。
[0029]附圖中，
[0030]圖1為本發明盾構水下斜交進洞施工方法流程示意圖；
[0031]圖2A為本發明盾構水下斜交進洞施工方法連續牆鑿除及洞門圈安裝前的剖面圖；
[0032]圖2B為本發明盾構水下斜交進洞施工方法連續牆鑿除及洞門圈安裝前的側剖視圖；
[0033]圖3為本發明盾構水下斜交進洞施工方法洞門附近凍結壁鑿除後的結構示意圖；
[0034]圖4A與4B為本發明盾構水下斜交進洞施工方法沙土回填後的結構示意圖；
[0035]圖5為本發明盾構水下斜交進洞施工方法凍結管拔除，盾構開始進洞結構示意圖；
[0036]圖6A及6B為本發明盾構水下斜交進洞施工方法盾構進洞，注漿密封結構示意圖；
[0037]圖7為本發明盾構水下斜交進洞施工方法水土清理，盾構切割的結構示意圖。【具體實施方式】
[0038]為更進一步闡述本發明所採取的技術手段及其效果，以下結合本發明的優選實施例及其附圖進行詳細描述。
[0039]本具體實施例以某盾構隧道進洞施工為例，該工程是小曲率半徑盾構隧道，盾構進洞時隧道軸線與接收井壁地下連續牆存在16.5°的水平傾斜角，進洞施工處於深覆土、高水壓、複雜地層等狀態下，存在較大湧水湧沙風險。為保障盾構順利進洞，綜合考慮地層特點和工程特徵，採取了水下斜交進洞施工方法。施工過程證明了該施工方法可顯著降低盾構進洞湧水湧沙風險，對類似進洞環境複雜、地下水豐富、曲線隧道等條件下盾構進洞方法的選擇有良好的借鑑意義。
[0040]參閱圖1，為實現上述目的，本發明提供的盾構水下斜交進洞施工方法其應用包括以下步驟:
[0041 ] 步驟1:利用鹽水冰凍法對洞門Ia處土體冰凍加固，包括在洞門Ia外側安裝凍結管2，所述凍結管2內包括低溫循環的Cacl2鹽水。
[0042]該Cacl2鹽水溫度較低，在凍結管2內部循環，可以吸收該凍結管2外壁附近土體的溫度，使其結凍。
[0043]參閱圖2A及2B，採用鹽水冰凍法對進洞處洞門Ia周圍土體進行垂直局部凍結，可保證後續洞門Ia鑿除和接收井3填土過程中不發生洞門Ia湧水湧沙事故。本實施例根據地層土質條件計算所得洞門Ia處地下連續牆4b鑿除前凍結壁5平均溫度需達到_15°C以下，有效厚度達到3.8m。
[0044]步驟2:製作接收基礎，在所挖的接收井3底面上回填細骨料6，並將該細骨料6壓實，然後在該細骨料6上澆築素混凝土層71及水泥砂漿7。
[0045]參閱圖3或圖4，具體是接收井3開挖至-30m設計高程後，回填約6m厚細骨料6壓實至離接收井3隧道洞門Ia低500臟，所述細骨料6顆粒的85%直徑在IOmm?37.5mm之間。
[0046]根據實際施工情況，優選MlO型號的水泥砂漿7既能保證承載盾構機8的能力，又能保證盾構機8刀盤對其切削而不損傷刀盤，保證盾構機8在接收基礎上能夠轉動刀盤向前推進，模擬在泥土中的推進施工。
[0047]根據實際施工情況，優選水泥砂漿面高出盾構洞門la440mm，盾構在進洞的過程中，刀盤削切砂漿基座成60°的弧面。砂漿基座寬度為抵至接收井兩側牆體，長度為滿足盾構機拆除所需長度。
[0048]步驟3:洞門Ia處地下連續牆4b鑿除及洞門圈9安裝，所述地下連續牆4b的鑿除包括第一次鑿除及第二次鑿除。
[0049]請參閱圖3，在洞門圈9的安裝前，進洞處凍結壁5平均溫度達到設計溫度_15°C以下後，在地下連續牆4b上開4個探測觀察孔10，通過觀察孔10觀察凍結壁5的凍結情況，若無泥水流出或雖有泥水流出但漸止，則可確認凍結壁5強度滿足設計要求，如有嚴重湧砂冒水現象，則應採取注漿堵漏，隔斷地下水通道，並對洞門Ia 土體採取補強加固措施。
[0050]在凍結壁5強度滿足設計要求，盾構機8推進至刀盤距地下連續牆4bl0m後停機，開始地下連續牆4b的鑿除工作。
[0051]地下連續牆4b分兩次鑿除，第一次鑿除地下連續牆4b，500mm，鑿除自上而下進行，之後安裝洞門圈9環形鋼板11。在洞門圈9周圍預鑽灌漿孔120、安裝預埋優選的6個注漿管121，完畢後，第二次鑿除剩餘IOOOmm厚地下連續牆4b，鑿除自上而下進行。
[0052]步驟4:接收井3內水土回填，包括先在接收井3內回填沙土，回填的沙土的上表面高於洞門圈9，然後在沙土上回填水。其回填的沙土及水保證該進洞門附近水土壓力基本平衡。
[0053]請參閱圖4A及4B，在地下連續牆4b鑿除完畢並且接收井3內清理乾淨後，接收井3內開始進行填土回水作業。填土高度為洞門圈9以上2m。
[0054]步驟5:凍土的化凍，凍結管2拔除，所述拔除後的凍結管2的高度略高於所述進洞門la。
[0055]請參閱圖5，當化凍到一定程度時使用吊機將凍結管2拔除，凍結管2需拔至洞門Ia頂部上方500mm。
[0056]步驟6:盾構機8進洞推進。
[0057]步驟7:接收井3沙土及水的清理。
[0058]當接收井3內水位抽到一定程度後，將盾構機8上部的土方進行清理。具體水位根據工程的實際要求選擇。
[0059]步驟8:封堵洞門la。
[0060]在盾構通過洞門Ia及隧道施工過程中，洞門Ia與盾構8、洞門Ia與隧道結構之間存在有一個圓環間隙，若不作密封處理，洞門Ia 土體及地下水就會從此間隙中流入接收井內，使洞門口處土體流失，引起地層沉降變形、影響施工安全。
[0061]泥水清理後，使用環形鋼板將洞門圈9端面的鋼板與盾尾殼體81鋼板焊接在一起，形成一個有效的封堵。在洞門圈的環板外圍預先安裝有6個注漿管121，沿洞門圈布置。焊接完成後利用6個注漿管121進行洞門Ia注入漿液S，徹底封堵洞門la。
[0062]步驟9:盾構機8的拆卸調運。
[0063]請參閱圖7，在完成步驟8中的工作後，將盾構殼體從洞門圈9環形鋼板上割除，並拆解吊出盾構機。
[0064]綜上所述，本發明公開的盾構水下斜交進洞施工方法採用鹽水冰凍法對進洞處洞門周圍土體進行垂直局部凍結，可保證後續洞門鑿除和接收井填土過程中不發生洞門湧水湧沙事故；優選MlO水泥砂漿既能保證承載盾構機的能力，又能保證盾構機刀盤對其切削而不損傷刀盤，保證盾構機在基礎上能夠轉動刀盤向前推進，模擬在泥土中的推進施工；利用水土回填可以使接收井內、外水土壓力平衡，降低塌方的風險；使用環形鋼板將洞門圈端面的鋼板與盾尾殼體鋼板焊接在一起，形成一個有效的封堵，同時向該洞門圈中注漿可以有效的降低土體流失，不易引起地層沉降變形，提高施工安全。
[0065]以上所述，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案和技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.盾構水下斜交進洞施工方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟1:利用鹽水冰凍法對洞門處土體冰凍加固，包括在洞門后土體上安裝凍結管，所述凍結管內包括低溫循環的Cacl2鹽水； 步驟2:製作接收基礎，在所挖的接收井底面上回填細骨料，並將該細骨料壓實，然後在該細骨料上澆築水泥砂漿； 步驟3:洞門處地下連續牆鑿除及洞門圈安裝，所述地下連續牆的鑿除包括第一次鑿除及第二次鑿除； 步驟4:接收井內水土回填，包括先在接收井內回填沙土，回填的沙土的上表面高於洞門圈，然後在沙土上回填水； 步驟5:凍土的化凍，凍結管拔除，所述拔除後的凍結管的高度略高於所述洞門； 步驟6:盾構機進洞推進； 步驟7:接收井沙土及水的清理； 步驟8:封堵洞門； 步驟9:盾構機的拆卸調運。
2.根據權利要求1所述的盾構水下斜交進洞施工方法，其特徵在於，所述水泥砂漿為MlO型號，其水泥砂漿面高出洞門。
3.根據權利要求1所述的盾構水下斜交進洞施工方法，其特徵在於，所述洞門圈安裝在洞門處的地下連續牆壁上，在所述第一次鑿除後安裝洞門圈環形鋼板，並在洞門圈周圍預鑽灌漿孔，在灌漿孔中安裝填埋注漿管，然後再進行第二次鑿除。
4.根據權利要求1所述的盾構水下斜交進洞施工方法，其特徵在於，凍土的化凍使用熱鹽水循環化凍。
5.根據權利要求1所述的盾構水下斜交進洞施工方法，其特徵在於，所述步驟8包括以下步驟: 步驟81:使用環形鋼板將洞門圈與盾尾殼體鋼板焊接在一起； 步驟82:利用所述的注漿管向洞門口注漿從而封堵洞門周圍土體； 步驟83:將盾尾殼體從洞門圈環形鋼板上割除。
【文檔編號】E21D9/06GK103527205SQ201310456866
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】潘樹傑, 張偉 申請人:深圳中海建築有限公司