[發明專利]一種盾構空推過礦山法隧道的施工方法

有效

• 申請號: 201810837581.2
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN110761797B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 陳方;桂紅生;鄧峰;王利偉;王建忠;黃春來
• 申請（專利權）人: 中交第三航務工程局有限公司;中交三航（廈門）工程有限公司;中交第三航務工程局有限公司廈門分公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;E21D11/00;E21D11/08;E21D11/10
• 代理公司: 上海灣谷知識產權代理事務所(普通合伙) 31289
• 代理人: 肖進

1.一種盾構空推過礦山法隧道的施工方法，用于兩個地鐵站區間的施工，該兩個地鐵站區間設置左、右線，區間自小里程端至大里程端依次為明挖段、第一盾構段、礦山法隧道段和第二盾構段；礦山法隧道段和第二盾構段的交界處設置中間豎井；盾構機從明挖段的端頭盾構井始發進入第一盾構段正常掘進，至礦山法隧道內接收，先在礦山法隧道的起始段進行盾構空推拼裝管片，再被牽引過礦山法隧道的后續段，然后在中間豎井接收、吊出；盾構機在第二盾構段是自大里程端至小里程端正常掘進，然后在中間豎井吊出；按左線在前、右線隨后的順序施工；

所述施工方法包括礦山法隧道施工階段、導臺施工階段、步入導臺施工階段、盾構空推拼裝管片施工階段和盾構牽引過礦山法隧道施工階段；其特征在于，

所述礦山法隧道施工階段包括以下步驟：

(1)采用鉆爆法開挖；首先采用風鎬人工開挖隧道的上半部分，并架設格柵鋼架及安裝超前小導管，然后采用弱爆破開挖隧道的下半部分，在開挖后立即進行初期支護施工；初期支護參數：采用格柵鋼架，斷面外側布置一層鋼筋網片；噴射強度等級為C25的混凝土；拱部設超前小導管；

(2)在接近盾構貫通前5m，當圍巖自穩性較好且滲水量較小時，初期支護除采用格柵鋼架外，隧道斷面邊圈還進行超前小導管注漿；當圍巖自穩性較差滲水量較大時，初期支護采用格柵鋼架，隧道斷面邊圈進行超前小導管注漿，并采取全斷面掛網噴漿，還要對掌子面進行全斷面注漿加固堵水；

(3)在盾構進入礦山法隧道段前5m，對盾構尾部管片背后用水泥砂漿進行補強注漿；將礦山法隧道段最后一榀格柵鋼架架立在盾構到頭后20cm處，并在靠近盾構到頭前40cm處設置防流砂裝置；將兩層中間夾有纖維隔層的鋼絲網焊接在格柵鋼架或錨桿上；

所述導臺施工階段是在礦山法隧道段內施工，包括清理導臺基面步驟、測量放樣步驟、砼澆筑步驟和修整養護步驟；

所述導臺的斷面呈凹槽形并且在礦山法隧道底部60°的范圍內，且兩側為傾斜的梯形墩，兩個梯形墩各自位于礦山法隧道立面的4點位和8點位，兩個梯形墩的外側腰呈水平并對稱地設置預埋件，兩個梯形墩的上底面上各自預埋一根鋼軌，作為牽引盾構機的導軌；

進行測量放樣步驟時，先測放出隧道中心線，每10m作為一個施工段，每2m測放一個斷面，每個斷面布設5個控制樁；

進行砼澆筑步驟時，澆筑順序為先底部后兩側，砼坍落度為10～12cm，成型后平整度要求在±1cm之內，砼強度等級為C25；

進行修整養護步驟時，砼澆筑完后，人工及時抹平修整、灑水養護14天；

所述步入導臺施工階段包括以下步驟；

(1)在盾構刀盤到達離礦山法隧道交界斷面100m時，進行一次聯系測量，復核洞門和導臺的位置，確定盾構機貫通姿態，垂直姿態應高于導臺10mm；

(2)盾構掘進速度逐漸放慢到20mm/min，推力逐漸降低，緩慢均勻地切削洞口土體，并加強同步注漿，使管片脫離盾尾后注漿飽滿；

盾構達到離礦山法隧道交界斷面10m時，從盾體超前注漿孔注入低強度水泥漿，使盾體背隙填充飽滿，待水泥漿液初凝時繼續掘進；

(3)盾構刀盤到達離礦山法隧道交界斷面5m時，通過盾體超前注漿孔注入低強度水泥漿填充盾體背隙，推力為460～600t，貫入度為1.6mm/轉，扭矩≤1500kNm，掘進速度≤15mm/min，刀盤轉速為1.2～1.3r/min；

(4)盾構刀盤到達離礦山法隧道交界斷面2m時，盾構機暫停掘進，通過盾體超前注漿孔注入膨潤土填充盾體背隙；

(5)盾構機破除礦山法隧道交界斷面后，盾構刀盤停止轉動并停在相應位置，暫停推進，由人工輔助進行清理落入礦山法隧道端頭的碴塊，防止盾構機在上導臺的過程中產生偏向；盾構機上導臺前，應拆卸刀盤與導臺面接觸的邊緣保徑滾刀，同時在盾構機的前、中、后盾體上對應導臺上的鋼軌位置加裝5cm厚的保護鋼板；

(6)盾構機上導臺后繼續推進，至第2道盾尾刷到達礦山法隧道交界斷面時暫停，待管片背后同步注入的雙液漿凝固后再恢復掘進；

所述盾構空推拼裝管片施工階段包括盾構機空載推進步驟、拼裝管片步驟、管片背襯回填步驟和管片背填注漿步驟；

進行所述盾構機空載推進步驟時，開始推進速度為15～40mm/min，熟練后推進速度為60～85mm/min，總推力為300～400t，下部油缸壓力大于上部油缸壓力；

進行所述拼裝管片步驟時，盾尾過礦山法隧道交界面前，管片安裝方式與第一盾構段的管片安裝方式相同；盾尾過礦山法隧道交界面后，管片安裝方式是從隧道底部開始，左右對稱安裝，先安裝標準塊，依次安裝相鄰塊，最后安裝封頂塊；管片安裝到位后，及時伸出相應位置的推進油缸頂緊管片，然后移開管片安裝機；

進行所述管片背襯回填步驟時，在盾構機向前推進的同時在管片環與初期支護之間的空隙中噴射豆礫石充填；充填前先將盾構刀盤與初期支護的空隙處用袋裝礫石封堵，填充方式是在刀盤前十米的位置回填到隧道斷面1/3高度，切口環兩側每隔三環用沙袋壘砌至隧道斷面2/3高度，再按照從里到外、從下到上的吹填方法把盾體外的空隙填滿；豆礫石采用粒徑為5～10mm的花崗巖，噴射壓力為0.25～0.3Mpa；

進行所述管片背填注漿步驟時，在噴射豆礫石時同步注入水泥砂漿或雙液漿，水泥砂漿的配比為水泥︰粉煤灰︰膨潤土︰砂︰水＝1︰3.5︰0.8︰4︰3.7；注漿壓力0.1～0.2Mpa；水泥砂漿初凝時間為4h，終凝時間為8h；

所述盾構牽引過礦山法隧道施工階段包括牽引設備設置步驟和牽引步驟；

所述牽引設備包括自動連續頂推裝置、兩個反力支座、兩個錨固支座；自動連續頂推裝置包括兩臺連續頂推千斤頂、兩臺泵站和一個主控臺；每臺連續頂推千斤頂由前置千斤頂和后置千斤頂串聯而成；每臺泵站各自對應一臺連續頂推千斤頂，每臺泵站由液壓系統和控制電路系統構成；主控臺與兩臺泵站電連接；

進行所述牽引設備設置步驟時，將兩個反力支座對稱地布置在礦山法隧道內導臺的預埋件上；每個反力支座上分別安裝一臺連續頂推千斤頂，兩臺泵站和主控臺放在兩臺連續千斤頂的中間；兩個錨固支座一一對應地焊接在盾構機刀盤前端的保護鋼板內圈的4點位和8點位；

進行所述牽引步驟時包括以下工序：

(1)牽引鋼絞線等長下料，每根長40m，左、右旋各8根；

(2)穿牽引鋼絞線，每臺連續頂推千斤頂上穿8根牽引鋼絞線，左、右旋各4根，并交錯排布；將牽引鋼絞線的一端從后置千斤頂的尾部穿心孔內穿入，穿過后置千斤頂上的夾持器，再從前置千斤頂的尾部穿心孔內穿入，被前置千斤頂的夾持器夾住，牽引鋼絞線的另一端用工具錨和工具夾片固定在對應的錨固支座上；

(3)牽引鋼絞線預緊，先用人工手拉牽引鋼絞線弧度基本一致，再用連續頂推千斤頂整體預緊；

(4)盾構機牽引到達預定位置后，連續頂推千斤頂回程，取出夾持器的夾片，松固定端壓板，退出夾片，牽引鋼絞線從張拉端抽出；

(5)盾構機牽引到達預定位置后，把兩個反力支座拆除，移到下一個預定位置并焊接牢固，再將連續頂推千斤頂安裝在反力支座上并調式好，進入下一個牽引循環。