[發(fā)明專(zhuān)利]一種洞門(mén)延長(zhǎng)鋼環(huán)始發(fā)掘進(jìn)施工工法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110396338.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113107501B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳訓(xùn)明;閆波;楊福義;魏明路
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中鐵六局集團(tuán)有限公司交通工程分公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21D9/06
• 分類(lèi)號(hào): E21D9/06;E21D9/00;E21D11/00;E21D11/14;E21D11/10;E21D11/08
• 代理公司: 深圳紫晴專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 44646
• 代理人: 陳映輝

1.一種洞門(mén)延長(zhǎng)鋼環(huán)始發(fā)掘進(jìn)施工工法，其特征在于：包括如下步驟：

1)盾構(gòu)始發(fā)端頭加固

①加固方案選擇：工程實(shí)施過(guò)程中，綜合采用大管棚和袖閥管注漿加固技術(shù)，同時(shí)加固隧道拱頂?shù)貙蛹笆及l(fā)端地面，同時(shí)對(duì)端頭地層進(jìn)行管井降水；

②大管棚注漿加固：始發(fā)端頭洞門(mén)拱頂120°范圍采用大管棚注漿加固；管棚采用φ108mm、壁厚6mm、無(wú)縫鋼管，單根管棚長(zhǎng)10m，管棚孔口位于洞門(mén)拱部開(kāi)挖輪廓線外200mm位置，鋼管環(huán)向中心間距400mm、外插角1°；管棚采用分節(jié)加工制作，分節(jié)長(zhǎng)度為3m×2+4m，節(jié)與節(jié)之間采用絲扣法連接，相鄰兩根管棚接頭的錯(cuò)接長(zhǎng)度不小于1.0m；

③袖閥管注漿加固：始發(fā)段隧道埋深較淺，隧道拱頂覆蓋土大部分為雜填土，為有效降低盾構(gòu)始發(fā)過(guò)程中地面沉降過(guò)大，對(duì)始發(fā)段地面進(jìn)行袖閥管注漿加固；加固平面范圍：長(zhǎng)度8m、寬度12m，加固深度范圍：自地面至隧道中心深度范圍；孔眼直徑80mm、孔間距800mm，呈梅花型布置；

④管井降水：盾構(gòu)始發(fā)端頭主要穩(wěn)定含水層為上部粉質(zhì)粘土與下伏泥巖之間的砂卵土層，最深基坑底位于卵石層中，卵石層滲透系數(shù)為20m/d，水量比較豐富；為保證始發(fā)安全，盾構(gòu)始發(fā)前將地下水水位降至基底1m以下，盾構(gòu)始發(fā)端地層采用管井降水，降水井底位于含水層，通過(guò)降水參數(shù)計(jì)算，始發(fā)端頭布置4口管井，降水參數(shù)計(jì)算采用潛水完整井模型；管井采用φ300mm的混凝土管，井深為20m，沿始發(fā)井基坑兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置；

2)密集建筑物群地基加固

盾構(gòu)通過(guò)前對(duì)地基采用地面袖閥管劈裂注漿法進(jìn)行加固，劈裂注漿加固采用預(yù)注漿和跟蹤注漿兩種方式；盾構(gòu)通過(guò)之前施作袖閥管，對(duì)房屋基礎(chǔ)及地層進(jìn)行預(yù)加固；加固范圍根據(jù)隧道的埋深情況，從隧道外側(cè)結(jié)構(gòu)外延15m；房屋基礎(chǔ)周邊設(shè)兩排注漿孔，第一排距離房屋基礎(chǔ)1～1.5m，第二排距離房屋基礎(chǔ)2.5～4m；在距離隧道1倍洞徑6m范圍內(nèi)袖閥管鉆孔間距為1m，在1倍洞徑至15m間袖閥管鉆孔間距為2m；在靠近房屋的第一排鉆孔加密至1m，直接加固房屋基礎(chǔ)下地層，其中預(yù)埋管搭設(shè)范圍覆蓋整個(gè)加固區(qū)域；鉆孔的深度直孔為3～4m；袖閥管注漿完成一周后，對(duì)注漿加固區(qū)進(jìn)行隨機(jī)鉆孔取芯檢測(cè)，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到1MPa以上即達(dá)到加固效果；盾構(gòu)到達(dá)房屋下方、盾構(gòu)通過(guò)后，地表根據(jù)監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行跟蹤注漿；

3)始發(fā)井口后配套臺(tái)車(chē)的軌道鋪設(shè)

盾構(gòu)機(jī)后配套臺(tái)車(chē)吊裝下井后，用電機(jī)車(chē)將其依次拖引至指定位置，進(jìn)行連接、組裝；在盾體下井前及負(fù)環(huán)拆除后，始發(fā)井口位置需要進(jìn)行軌道鋪設(shè)，為彌補(bǔ)高差，本工程擬將軌道鋪設(shè)于自加工馬鐙上；馬鐙高度H根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整；隧道軌枕采用150H型鋼軌枕，軸向間距為1米布置；壓板與軌道連接方式：壓板螺栓直徑20mm，長(zhǎng)度60mm；軌道壓板長(zhǎng)度為80mm、寬度60mm、厚度15mm，壓板孔位于壓板中心位置，直徑為22mm；帶開(kāi)口的壓板開(kāi)口長(zhǎng)度20mm，開(kāi)口深度7.5mm；

4)洞門(mén)延長(zhǎng)鋼環(huán)安裝

盾構(gòu)隧道范圍內(nèi)圍護(hù)樁均采用玻璃纖維筋，圍護(hù)樁樁徑1500mm，間距1800mm，為減少了進(jìn)出洞風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)為了避免施工過(guò)程中掌子面塌陷不利影響，我部采用洞門(mén)延長(zhǎng)鋼環(huán)施工技術(shù)，可降低掌子面暴露風(fēng)險(xiǎn)，避免掌子面暴露太久發(fā)生失穩(wěn)坍塌；同時(shí)考慮到本標(biāo)段是最后一個(gè)始發(fā)的標(biāo)段，施工工期壓力較大，通過(guò)使用延長(zhǎng)鋼環(huán)技術(shù)，可有效提高盾構(gòu)始發(fā)進(jìn)度，與盾構(gòu)始發(fā)鑿樁相比，效率可提前3天；延長(zhǎng)鋼環(huán)長(zhǎng)度為700mm；

5)制作洞門(mén)延長(zhǎng)鋼環(huán)

加工制作盾構(gòu)鋼環(huán)，按工程結(jié)構(gòu)圖紙制作盾構(gòu)鋼環(huán)，鋼環(huán)采用10mm厚的A3鋼板制作而成，其內(nèi)徑為Φ6700mm，制作精度直徑允差20mm；由于運(yùn)輸和安裝的需要，鋼環(huán)分成四塊等份制作，即每分塊90°圓弧，每塊重0.35t，鋼環(huán)內(nèi)側(cè)及邊緣沿端墻與內(nèi)襯墻預(yù)埋鋼環(huán)焊接成整體，安裝盾構(gòu)延長(zhǎng)環(huán)鋼中必須與隧道中心相吻合，

6)盾構(gòu)鋼環(huán)安裝

洞門(mén)中心測(cè)量定位→鋼環(huán)輪廓測(cè)量定位→下半環(huán)鋼環(huán)下井拼裝定位→測(cè)量復(fù)核檢查→下半環(huán)兩塊鋼環(huán)接縫焊接→上半環(huán)鋼環(huán)下井拼裝定位→測(cè)量整環(huán)復(fù)核檢查→上、下半環(huán)接縫焊接連接→安裝完成；

7)洞口密封安裝

在盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)時(shí)，為了防止洞內(nèi)水和回填注漿沿著盾構(gòu)機(jī)外殼向洞口方向流出，在內(nèi)襯墻上的盾構(gòu)機(jī)入口洞圈周?chē)惭b環(huán)行密封橡膠板止水裝置，該裝置在內(nèi)襯墻入口洞圈周?chē)惭b設(shè)有M20螺孔的預(yù)埋板A，用螺栓將密封橡膠板、壓緊環(huán)板B和折葉壓板栓連在預(yù)埋環(huán)板A上，考慮到使用了延長(zhǎng)鋼環(huán)，這些相應(yīng)的都安裝在洞門(mén)延長(zhǎng)鋼環(huán)上，延長(zhǎng)鋼環(huán)與之前端墻施工進(jìn)行螺栓連接；當(dāng)盾構(gòu)機(jī)沿推進(jìn)方向掘進(jìn)時(shí)，帶鉸接的扇形壓板被盾構(gòu)機(jī)帶動(dòng)向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，并支撐密封橡膠板，封閉在Φ6250mm的盾體外徑處，止住水向始發(fā)井內(nèi)流入；當(dāng)盾體通過(guò)洞門(mén)密封裝置后，橡膠簾布緊縮，壓住扇形壓板，防止水流沿管片外徑向始發(fā)井內(nèi)流入，同時(shí)也防止同步注漿漿液外溢；在試掘進(jìn)100m完成后、拆除負(fù)環(huán)管片后，將B壓板、扇形壓板、密封橡膠簾布和螺栓拆除清潔后，按同樣的安裝方法將密封裝置安裝至到達(dá)洞門(mén)，為盾構(gòu)機(jī)到站的密封止水使用；密封環(huán)的安裝安排在盾構(gòu)機(jī)下井組裝調(diào)試完成、洞門(mén)外層砼鑿除之后、圍護(hù)樁最后一層鋼筋拆除之前進(jìn)行；洞門(mén)密封裝置安裝時(shí)，需注意橡膠簾布及扇形壓板的安裝方向，橡膠簾布端頭的凸起方向與盾構(gòu)掘進(jìn)方向相同；

8)定位安裝始發(fā)架和反力架

盾構(gòu)始發(fā)托架的安裝應(yīng)注意出洞段隧道所處的線路平、縱面曲線條件、確保盾構(gòu)中心軸線的坡度與隧道設(shè)計(jì)軸線度相適應(yīng)；結(jié)合始發(fā)井、洞門(mén)環(huán)梁實(shí)測(cè)尺寸標(biāo)高、盾構(gòu)機(jī)盾體尺寸、既有始發(fā)架尺寸，對(duì)始發(fā)架進(jìn)行平面、高程定位計(jì)算，以此作為始發(fā)架安裝、加固的依據(jù)；考慮后續(xù)洞門(mén)延長(zhǎng)鋼環(huán)、反力架基準(zhǔn)環(huán)安裝，始發(fā)架沿線路方向定位：前端距始發(fā)端墻700mm、以便后續(xù)延長(zhǎng)鋼環(huán)安裝，末端距擬定反力架基準(zhǔn)環(huán)100mm、以便后續(xù)反力架基準(zhǔn)環(huán)安裝；始發(fā)架沿隧道斷面方向定位：始發(fā)架中線與隧道中線重合；考慮到始發(fā)后盾構(gòu)機(jī)的“栽頭”沉降因素，結(jié)合洞門(mén)實(shí)測(cè)圓心高程，始發(fā)架前端高程按盾構(gòu)中心較設(shè)計(jì)軸線抬高24mm控制；根據(jù)設(shè)計(jì)線路縱坡、洞門(mén)實(shí)測(cè)圓心高程計(jì)算盾體后端圓心高程來(lái)控制始發(fā)架后端高程；反力架的安裝關(guān)鍵在于確保反力架加固效果并控制基準(zhǔn)環(huán)圓心高程、反力架立柱傾斜角度；按設(shè)計(jì)對(duì)反力架進(jìn)行精確的定位，反力架的整體傾斜度應(yīng)與始發(fā)架的安裝坡度一致，以保證盾構(gòu)機(jī)始發(fā)姿態(tài)的準(zhǔn)確；因始發(fā)井底板縱坡達(dá)到35％，為確保反力架基準(zhǔn)環(huán)與盾構(gòu)機(jī)千斤頂垂直接觸，利用自制角度檢測(cè)器嚴(yán)格控制反力架立柱傾斜角度，同時(shí)，采用型鋼加固反力架防止其受力后變形；為確保反力架加固效果，保證始發(fā)安全，結(jié)合盾構(gòu)機(jī)始發(fā)階段推力，對(duì)加固后的反力架結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全驗(yàn)算；

9)負(fù)環(huán)拼裝

始發(fā)拼裝7環(huán)負(fù)環(huán)+1環(huán)0環(huán)，采用通縫拼裝，封頂塊點(diǎn)位為11點(diǎn)；負(fù)7環(huán)管片通過(guò)特殊短螺栓連接加工好的墩柱后在與反力架焊接，在拼裝L1、L2塊時(shí)需要將墩柱通過(guò)事先加工的“7”字板加固，然后再在拆入封頂快；負(fù)7環(huán)管片與反力架連接牢固；0環(huán)及以后進(jìn)洞管片拼裝相同，采用錯(cuò)縫拼裝；拼裝第一環(huán)負(fù)環(huán)需現(xiàn)場(chǎng)施工人員仔細(xì)復(fù)核好測(cè)量班已給的標(biāo)記點(diǎn)位置；確保一次成型，不返工；當(dāng)繼續(xù)拼裝負(fù)環(huán)管片時(shí)，盾尾內(nèi)的負(fù)環(huán)管片將陸續(xù)移出，在盾構(gòu)機(jī)前段焊接頂撐，每環(huán)一次焊接和割除工作，除利用木楔將管片支墊于始發(fā)托架上，在每環(huán)管片推出盾尾后，在管片外的支撐三角架縱向工字鋼及始發(fā)臺(tái)軌道上用木制楔子及時(shí)進(jìn)行支墊，將管片壓力均勻的傳遞給三角架和托架；為了負(fù)環(huán)管片安裝穩(wěn)定和承擔(dān)掘進(jìn)時(shí)的推力，除采用三角支撐架穩(wěn)定負(fù)環(huán)管片外，每環(huán)管片還采用鋼絲繩，組裝成緊箍負(fù)環(huán)管片繩具，繩具兩端鉤在始發(fā)托架上，將管片環(huán)箍緊；盾構(gòu)始發(fā)階段80m，盾構(gòu)在始發(fā)段掘進(jìn)，對(duì)地面沉降控制尤為重要；盾構(gòu)始發(fā)推進(jìn)時(shí)保證姿態(tài)，勻速通過(guò)，同時(shí)控制同步注漿和二次補(bǔ)漿，必要時(shí)采取地面加固措施，盾構(gòu)機(jī)在直線上始發(fā)，但盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至LLXDK0+333.4時(shí)進(jìn)入緩和曲線，此時(shí)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至第8環(huán)，洞門(mén)封堵剛剛結(jié)束，施工時(shí)應(yīng)提前考慮，保證盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)以及管片姿態(tài)在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)；盾構(gòu)始發(fā)時(shí)為35％大下坡，始發(fā)時(shí)應(yīng)注意防止電瓶車(chē)溜車(chē)，提前做好電瓶車(chē)防溜車(chē)措施，確保聯(lián)絡(luò)線盾構(gòu)機(jī)的安全順利始發(fā)為保證盾構(gòu)機(jī)在以3-6-2稍密卵石、3-6-3中密卵石、3-6-4密實(shí)卵石為主要地層的順利掘進(jìn)，在始發(fā)掘進(jìn)前檢查滾刀的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，確保所有滾刀可以人力扳轉(zhuǎn)，不能人力扳轉(zhuǎn)的滾刀予以替換；

10)盾構(gòu)始發(fā)試掘進(jìn)

始發(fā)時(shí)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)參數(shù)如推力、扭矩受托架和反力架限制，因此始發(fā)段的土體穩(wěn)定主要由土倉(cāng)內(nèi)碴土的土壓支撐來(lái)保證；土倉(cāng)壓力由地層變化測(cè)量反復(fù)對(duì)照設(shè)定，或者采用停止掘進(jìn)時(shí)密閉土倉(cāng)內(nèi)的土壓力為基礎(chǔ)，設(shè)定土倉(cāng)內(nèi)的平衡土壓值；在刀盤(pán)面板上噴注泡沫以減小掘進(jìn)時(shí)與前方巖體的摩擦及土倉(cāng)內(nèi)碴土與刀盤(pán)、土倉(cāng)壁的摩擦，可減小刀盤(pán)的驅(qū)動(dòng)力矩；始發(fā)時(shí)刀盤(pán)接觸工作面初期，事先關(guān)閉螺旋輸送機(jī)出土閘門(mén)，通過(guò)預(yù)先往土倉(cāng)注入1/2土倉(cāng)容積的膨潤(rùn)土，啟動(dòng)刀盤(pán)掘進(jìn)，當(dāng)土倉(cāng)充滿2/3的渣土?xí)r，逐步啟動(dòng)螺旋輸送機(jī)，打開(kāi)出土閘門(mén)排土，在掘進(jìn)過(guò)程中不斷將實(shí)際出土量與理論出土量進(jìn)行比較，是土壓管理的重要措施；如遇斷帶裂隙水較多時(shí)，若清水涌來(lái)，以卸壓排放為主；如遇水中帶泥含沙可將土倉(cāng)碴土量增加至滿倉(cāng)土，掘進(jìn)通過(guò)；總推力以不超過(guò)8000KN考慮。