[發明專利]一種填充盾構隧道空隙的填充方法及實現該方法的盾構機

有效

• 申請號: 201811313496.2
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109538221B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 李樹忱;馬鵬飛;周慧穎;李陽;支斌;趙世森;王鵬程;萬澤恩;王曼靈
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;E21D11/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種填充盾構隧道空隙的填充方法及實現該方法的盾構機，本方法采用填充材料中速凝劑與其余材料分開填入盾構機周圍的空隙中，這樣既可以保證盾構機前部不會與周圍的巖體產生較大的摩擦力影響刀盤前進挖掘，也可以保證盾構管片周圍的填充材料具有相應的強度，降低地表沉降。

技術領域

本發明涉一種填充盾構隧道空隙的填充方法及實現該方法的盾構機。

背景技術

近些年來隨著我國經濟的迅速騰飛，與人民生活息息相關的交通運輸行業也迎來了發展的春天，從地面的公路到地下的鐵路，人們的出行變得越來越便捷。在用盾構法修建隧道時，盾構機刀盤在最前端開挖時經常會出現超挖的情況，這就導致盾構機前端及之后的管片會與周圍巖體形成一定的空隙，這部分空隙如果不及時處理，則會使隧道與周圍巖體形成的整體強度降低，會引起地表塌陷等工程問題，嚴重的將會導致隧道崩塌等工程事故，造成不必要的經濟損失。這時通常采用填充材料來充填空隙以保證整體強度，減少地面沉降，降低盾構隧道發生災害的危險。填充材料通常在刀盤的后方，從盾構機的內部進行添加，然而在添加填充材料的時候，若填充材料添加的時機不對，或者性能達不到所需的要求時則會影響整體的填充效果，如果填充材料從盾構機內部填充到盾構機前端靠近刀盤的位置時強度很大的話，則會在盾構機與周圍巖體之間會產生很大的摩擦力，進而影響盾構機繼續往前挖掘，如果填充材料在盾構機前端時強度不高，隨著盾構機的前行最初的填充材料與后面的管片相接觸，此時若達不到相應的強度，則這一部分的填充效果不會到達預期的強度，地表沉陷的風險依然存在。

發明內容

針對以上盾構隧道中存在的安全問題，為了解決上述問題，本發明提供了一種填充盾構隧道空隙的填充方法及實現該方法的盾構機。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種填充盾構隧道空隙的填充方法，其特征在于，填充材料中速凝劑與其他填充材料分開填充，在盾構機挖掘過程中先向盾構隧道空隙中填充其他填充材料；然后在其他填充材料形成一定的初始強度后，再向其他填充材料中注入速凝劑，速凝劑使得其他填充材料迅速固化，在盾構管片周圍的空隙處形成相應的強度。這樣既可以保證盾構機前部不會與周圍的巖體產生較大的摩擦力影響刀盤前進挖掘，也可以保證盾構管片周圍的填充材料具有相應的強度，降低地表沉降。

進一步的，具體方法為：盾構機刀盤開挖一段距離后，在刀盤的后方從盾構機的內部往四周注入除速凝劑之外的其他填充材料，其他填充材料填充了空隙并且形成了初步的強度，并且產的摩擦阻力不大，不影響后面盾構機的挖掘前行；在前面的步驟完成之后，繼續開啟盾構機往掌子面方向挖掘，此時最初注入的填充材料也隨之后移，等到一個開挖步完成之后，在最初注入的填充材料的位置處添加速凝劑，使得注入的填充材料迅速固化，在盾構管片周圍的空隙處形成相應的強度，減少地表的沉降，并且在盾構刀盤的后方繼續從盾構機的內部往四周注入除速凝劑之外的填充材料。以上過程是為盾構隧道空隙填充的方法，循環該方法以保證盾構機挖掘的順利進行，及降低地表沉降保證施工及后續使用的安全。

進一步的，所述的不包括速凝劑的其他填充材料的注入位置一般取盾構刀盤后方不遠處，具體根據開挖環境及周圍土質進行調整，在保證不產生較大摩擦阻力的情況下將盾構機前端的空隙充滿。

進一步的，所述的速凝劑是指所有可以促進填充材料固化，加快填充材料強度形成過程的材料，具體的添加位置要根據實際開挖的步驟進行調整，在盾構機挖掘前進之后，上一開挖步注入的填充材料到達速凝劑注射的位置，注射速凝劑之后，盾構機繼續前行，此時這一部分添加了速凝劑的填充材料強度上升，覆蓋在盾構機的周圍可以很好的起到填充作用。

進一步的，所述的填充方法為循環進行方法，即在第一個開挖步完成以后，每一個步驟就是把填充材料分開進行填充。

進一步的，在所述的盾構機的殼體上開設有兩個孔，分別為其他填充材料注入孔和速凝劑注入口；且沿著盾構機前進方向，所述的速凝劑注入口位于其他填充材料注入孔的后方。