礦山法隧道內盾構接收施工方法
【專利摘要】本發明涉及一種礦山法隧道內盾構接收的施工方法，具體施工步驟是：1.礦山法隧道內素混凝土填充加固；2.隧道交界位置在二襯上預埋一圈圓弧鋼板；3.礦山法隧道內加工制作盾構接收架；4.盾構接收前的止水注漿施工；5.盾構接收過程中的參數控制；6.接收環管片與圓弧鋼板焊接密封鋼板；7.盾構隧道接收段注漿施工；8.礦山法隧道內井接頭制作。本發明能解決在復雜地層工況下，盾構進入到已建礦山法隧道時，盾構隧道與礦山法隧道的銜接、臨時接收架制作、盾構接收前的止水、盾構進礦山法隧道的施工參數設置、井接頭制作等一系列施工問題，形成成熟的盾構在礦山法隧道內接收的施工工藝、施工技術，保障地下盾構隧道工程開發的可持續發展和應用的廣泛性。
【專利說明】礦山法隧道內盾構接收施工方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種礦山法隧道內盾構施工方法，尤其是一種礦山法隧道內盾構接收施工方法。

【背景技術】
[0002]盾構法隧道作為城市軌道交通建設的重要施工方法，在上海、北京等國內城市的軌道交通建設的應用已有20余年的歷史，經過20余年的發展，施工技術日趨成熟，但此前由于城市地下空間的利用率不高，地下空間開發的條件相對較好，此前的盾構法隧道的盾構接收施工絕大部分位于車站的工作井內。而對于大縱坡條件下盾構在礦山法隧道內的接收施工及盾構法及礦山法隧道的銜接，此項施工技術，對于國內的盾構法隧道施工企業，均還在探索階段。
[0003]針對盾構在27%。坡度的礦山法隧道內接收、有限的礦山法隧道空間內的特點，以及盾構接收施工對大縱坡隧道、不同類似隧道內接收的適應性的施工技術進行研究，目標是形成一套針對類似條件的施工技術，提高企業的技術儲備，為以后類似工程的施工提供經驗。


【發明內容】

[0004]本發明是要提供一種礦山法隧道內盾構接收的施工方法，為地下空間開發向深層發展打下基礎，解決盾構工程在地下設施較多區域的局限性，保障地下盾構隧道工程開發的可持續發展和應用的廣泛性。
[0005]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:1.一種礦山法隧道內盾構接收的施工方法，其特征在于，具體施工步驟如下:
(I)礦山法隧道內素混凝土填充加固；(2)隧道交界位置在二襯上預埋一圈圓弧鋼板；(3)礦山法隧道內加工制作盾構接收架；(4)盾構接收前的止水注漿施工；(5)盾構接收過程中的參數控制；(6)接收環管片與圓弧鋼板焊接密封鋼板；(7)盾構隧道接收段注漿施工；(8)礦山法隧道內井接頭制作。
[0006]所述礦山法隧道內素混凝土填充加固的具體步驟是:
(1)確定加固范圍及澆筑方式
根據工況條件確定在已建礦山法隧道內初襯凈空中燒筑一段長約15m的素混泥土加固體，長度大于盾構機本體，礦山法隧道初襯凈空為7.7m，澆筑方式選擇分層多次澆筑，每層厚2m，長度約4~6m，澆筑前提前做好模板支撐，澆筑完成后素混凝土加固強度達到時及時拆除模板及支撐；
(2)爆破掌子面滲水制作引流管路
每層澆筑前用磚塊在澆筑基面上砌筑排水溝，并用塑料薄膜固定在掌支面上將地下水引至排水溝中，同時在排水溝安放引流管路；
(3)澆筑過程中的排氣、注漿孔預留隧道在27%。的縱坡下進行頂層澆筑時，在隧道頂部安置排氣孔，澆筑完成后亦可用來注漿密實加固體。
[0007]所述隧道交界位置二襯上預埋一圈圓弧鋼板的具體施工方法:
預先在盾構法隧道與礦山法隧道交界位置，礦山法隧道二襯上預埋一圈圓弧鋼板，以便與盾構接收環管片施焊密封鋼板；
所述已建礦山法隧道內加工制作盾構接收架的具體施工方法:
在加固體及隧道二襯施工完成后，通過測量放樣二襯預埋件標高，并通過在二襯預埋件上墊焊鋼板后放置接收軌道后完成接收架的制作，并滿足受力要求，接收架計算標高略低于盾構機；
所述盾構接收前的止水注漿施工的具體施工方法:
在盾構機盾尾進入加固體后，盾構停止掘進，開始實施盾尾后兩環管片注漿工作，以起到盾構后方止水效果，并采用單液漿進行注漿施工，注漿前將盾構土倉里填充滿倉膨潤土漿液，防止水泥漿沿著盾構殼體竄入盾構前方固結刀盤；
所述盾構接收過程中的參數控制的具體方法:
在盾構接收的過程中以控制總推力F:將各部分推力相加得到總推力F 一 F1+F2+F3+F4+F5其中:
①盾構外壁周邊與加固土體之間的摩阻力或粘結阻力F1 對于砂性土 =F1= μ ( 31 DLpm+ff)
μ-----盾殼與周邊土體之間的摩擦系數取值0.45
D-----盾構機外徑(m)
L------盾構機本體長度(m)
Pm-----土壓力(kPa)
W------盾構機自重(KN)
②切口環貫入阻力F2 F2=LtKpPm
L------開挖面周長(m)
t-------切口環貫入深度(m)
Pm-----土壓力(kPa)
Kp——靜止土壓力系數 KP=OCR*(Ι-sin Θ)
③工作面正面阻力F3 F3=UD2/4 )pm
D-----盾構機外徑(m)
Pm-----土壓力(kPa)
④管片與盾尾之間的摩擦力F4 F4= μ Gn
μ——鋼與混凝土之間的摩擦系數為0.3 G------每環管片重量(KN) η-------管片在盾尾內的環數
⑤后方臺車的牽引阻力F5 F5= μ G
μ-----鋼車輪與鋼軌之間的摩擦系數為0.15
G------每環管片重量(KN)
所述接收環管片與預埋圓弧鋼板間焊接密封鋼板的具體方法:
根據測量里程計算，讓接收環管片落入長1200mm 二襯上預埋的整圈圓弧鋼板上，并利用預先做好的多塊8mm厚的圓弧鋼板焊接在管片與預埋的鋼板間，確保二襯與接收環管片間的密封性；
所述盾構隧道接收段注漿施工的具體方法:
焊接好圓弧鋼板后，在一圈圓弧鋼板的上、下、左、右依次開一個孔，安裝注漿閥，并與注漿設備連接，開始實施對盾構接收段的管片背部與土體間充填注單液漿，注漿過程中加強地面沉降監測，直至注漿影響的地面區域監測數據趨于穩定后結束；
所述礦山法隧道內井接頭制作的具體方法:
接收段管片背部注漿施工完成后，開始制作外徑為6.9m，內徑為5.Sm的井接頭，井接頭在鋼筋綁扎完成后，進行安裝模板，之后進行商品混凝土澆筑，混凝土達到規范強度要求后，拆除模板。
[0008]本發明的有益效果是:本發明的施工方法能解決復雜地層工況下進行盾構由素混泥土加固體中進入到已建礦山法隧道以及盾構隧道與礦山法隧道的銜接遇到的礦山法隧道內素混泥土填充加固、臨時接收架制作、盾構接收前的注衆止水控制、盾構出素混泥土加固體前的總推力控制、兩種類型隧道連接處井接頭制作等一系列施工問題。形成成熟的盾構在礦山法隧道內接收的施工工藝、施工技術，為今后地下空間開發向深層發展打下基礎，解決了盾構工程在地下設施較多區域的局限性，保障地下盾構隧道工程開發的可持續發展和應用的廣泛性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是礦山法隧道內素混凝土填充加固及二襯預埋鋼板剖視圖；
圖2是圖1的右視圖；
圖3是盾構接收前的止水注漿施工圖。

【具體實施方式】
[0010]本發明的在已建礦山法隧道內盾構接收施工方法，具體施工步驟如下:
(1)確定加固范圍及澆筑方式(圖1，2所示)
根據工況條件確定在已建礦山法隧道內初襯I凈空中燒筑一段長約15m的素混泥土加固體2，長度需大于盾構機3本體，礦山法隧道初襯凈空為7.7m，但此時尚余下部1.7m仰拱(硬巖4)尚未爆破，故澆筑方式選擇分層多次澆筑，每層厚2m，長度約4~6m，澆筑前提前做好模板支撐，澆筑完成后素混凝土加固強度達到時及時拆除模板及支撐；
(2)爆破掌子面滲水制作引流管路
每層澆筑前需用磚塊在澆筑基面上砌筑排水溝，并用塑料薄膜固定在掌支面上將地下水引至排水溝中，同時在排水溝安放引流管路；
(3)澆筑過程中的排氣、注漿孔預留
由于隧道此時是在27%。的縱坡下進行澆筑施工，故頂層澆筑時在隧道頂部安置排氣孔，澆筑完成后亦可用來注漿密實加固體；
2)隧道交界位置二襯上預埋一圈圓弧鋼板
預先在盾構法隧道與礦山法隧道交界位置，礦山法隧道二襯5上預埋一圈圓弧鋼板6(在二襯施工的同時預埋)，以便與盾構接收環管片7施焊密封鋼板；
3、已建礦山法隧道內加工制作盾構接收架(圖3所示)
在加固體及隧道二襯施工完成后，通過測量放樣二襯預埋件(800mm*800mm正方形鋼板，在隧道二襯下部成60°預埋兩塊，沿礦山法隧道單側2m分布一塊)標高，因礦山法隧道直徑(6.9m)大于盾構隧道(Φ6450盾構，隧道直徑為6.2m)，通過在二襯預埋件上墊焊鋼板后放置接收軌道8后完成接收架的制作，并滿足受力要求，接收架計算標高略低于盾構機3 ；
4、盾構接收前的止水注漿施工(圖3所示)
因在盾構進入加固體前，盾構實施過常壓開倉檢查，發現地下水十分豐富，故在盾構機3盾尾進入加固體2后，盾構機3停止掘進，此時盾構機刀盤距離出加固體尚余6m多，開始實施盾尾后兩環管片7注漿工作，以起到盾構后方止水效果，因此時盾構隧道下部范圍內仍存在Im多高的仰拱(硬巖4)未爆破，考慮到單液漿具有流動、均勻性好的特點，故采用單液漿進行注漿施工，注漿前將盾構土倉里填充滿倉膨潤土漿液，防止水泥漿沿著盾構殼體竄入盾構前方固結刀盤；
5、盾構接收過程中的參數控制
在盾構接收的過程中以總推力控制為主，如下:
①盾構外壁周邊與加固土體之間的摩阻力或粘結阻力F1 對于砂性土 =F1= μ ( 31 DLpm+ff)
μ-----盾殼與周邊土體之間的摩擦系數取值0.45
D-----盾構機外徑(m)
L------盾構機本體長度(m)
Pm-----土壓力(kPa)
W------盾構機自重(KN)
②切口環貫入阻力F2 F2=LtKpPm
L------開挖面周長(m)
t-------切口環貫入深度(m)
Pm-----土壓力(kPa)
Kp——靜止土壓力系數 KP=OCR*(Ι-sin Θ)
③工作面正面阻力F3 F3=UD2/4 )pm
D-----盾構機外徑(m) Pm-----土壓力(kPa)
④管片與盾尾之間的摩擦力F4 F4= μ Gn
μ——鋼與混凝土之間的摩擦系數為0.3
G------每環管片重量(KN)
η-------管片在盾尾內的環數
⑤后方臺車的牽引阻力F5 F5= μ G
μ-----鋼車輪與鋼軌之間的摩擦系數為0.15
G------每環管片重量(KN)
將各部分推力相加得到總推力F ^ F1+F2+F3+F4+F5
6、接收環管片與預埋圓弧鋼板間焊接密封鋼板(焊接“月亮板”)
根據測量里程計算，讓接收環管片落入長1200mm 二襯上預埋的整圈圓弧鋼板上，并利用預先做好的多塊圓弧鋼板(厚8mm)焊接在管片與預埋的鋼板間，確保二襯與接收環管片間的密封性；
7、盾構隧道接收段注漿施工
焊接好“月亮板”后，并用“割刀”在其上開孔(一圈圓弧鋼板在上、下、左、右依次開一個孔，共4個)，安裝注漿閥，并與注漿設備連接，開始實施對盾構接收段的管片背部與土體間充填注漿(單液漿)，注漿遵循“少量多次”原則，施工過程中應降低注漿對上部土體的影響，并加強地面沉降監測，直至注漿影響的地面區域監測數據趨于穩定后結束；
8、礦山法隧道內井接頭制作
接收段管片背部注漿施工完成后，開始制作井接頭，此井接頭較常規尺寸有所增大，配筋形式與常規一致，但因外徑變大導致體積增加，井接頭的外徑為6.9m,內徑為5.5m，在鋼筋綁扎完成后，進行安裝模板，之后進行商品混凝土澆筑，混凝土達到規范強度要求后，對模板進行拆除。
【權利要求】
1.一種礦山法隧道內盾構接收的施工方法，其特征在于，具體施工步驟如下: (I)礦山法隧道內素混凝土填充加固；(2)隧道交界位置在二襯上預埋一圈圓弧鋼板；(3)礦山法隧道內加工制作盾構接收架；(4)盾構接收前的止水注漿施工；(5)盾構接收過程中的參數控制；(6)接收環管片與圓弧鋼板焊接密封鋼板；(7)盾構隧道接收段注漿施工；(8)礦山法隧道內井接頭制作。
2.根據權利要求1所述的礦山法隧道內盾構接收的施工方法，其特征在于:所述礦山法隧道內素混凝土填充加固的具體步驟是: (1)確定加固范圍及澆筑方式 根據工況條件確定在已建礦山法隧道內初襯凈空中燒筑一段長約15m的素混泥土加固體，長度大于盾構機本體，礦山法隧道初襯凈空為7.7m，澆筑方式選擇分層多次澆筑，每層厚2m，長度約4~6m，澆筑前提前做好模板支撐，澆筑完成后素混凝土加固強度達到時及時拆除模板及支撐； (2)爆破掌子面滲水制作引流管路 每層澆筑前用磚塊在澆筑基面上砌筑排水溝，并用塑料薄膜固定在掌支面上將地下水引至排水溝中，同時在排水溝安放引流管路； (3)澆筑過程中的排氣、注漿孔預留 隧道在27%。的縱坡下進行頂層澆筑時，在隧道頂部安置排氣孔，澆筑完成后亦可用來注漿密實加固體。
3.根據權利要求1所述的礦山法隧道內盾構接收的施工方法，其特征在于:所述隧道交界位置二襯上預埋一圈圓弧鋼板的具體施工方法: 預先在盾構法隧道與礦山法隧道交界位置，礦山法隧道二襯上預埋一圈圓弧鋼板，以便與盾構接收環管片施焊密封鋼板。
4.根據權利要求1所述的礦山法隧道內盾構接收的施工方法，其特征在于:所述已建礦山法隧道內加工制作盾構接收架的具體施工方法: 在加固體及隧道二襯施工完成后，通過測量放樣二襯預埋件標高，并通過在二襯預埋件上墊焊鋼板后放置接收軌道后完成接收架的制作，并滿足受力要求，接收架計算標高略低于盾構機。
5.根據權利要求1所述的礦山法隧道內盾構接收的施工方法，其特征在于:所述盾構接收前的止水注漿施工的具體施工方法: 在盾構機盾尾進入加固體后，盾構停止掘進，開始實施盾尾后兩環管片注漿工作，以起到盾構后方止水效果，并采用單液漿進行注漿施工，注漿前將盾構土倉里填充滿倉膨潤土漿液，防止水泥漿沿著盾構殼體竄入盾構前方固結刀盤。
6.根據權利要求1所述的礦山法隧道內盾構接收的施工方法，其特征在于:所述盾構接收過程中的參數控制的具體方法: 在盾構接收的過程中以控制總推力F:將各部分推力相加得到總推力F 一 F1+F2+F3+F4+F5 其中: ①盾構外壁周邊與加固土體之間的摩阻力或粘結阻力F1
對于砂性土 =F1= μ ( 31 DLpm+ff) μ-----盾殼與周邊土體之間的摩擦系數取值0.45 D-----盾構機外徑(m) L------盾構機本體長度(m) Pm-----土壓力(kPa) W------盾構機自重(KN) ②切口環貫入阻力F2 F2=LtKpPm L------開挖面周長(m) t-------切口環貫入深度(m) Pm-----土壓力(kPa) Kp——靜止土壓力系數 KP=OCR*(Ι-sin Θ) ③工作面正面阻力F3 F3=UD2/4 )pm D-----盾構機外徑(m) Pm-----土壓力(kPa) ④管片與盾尾之間的摩擦力F4 F4= μ Gn μ——鋼與混凝土之間的摩擦系數為0.3 G------每環管片重量(KN) η-------管片在盾尾內的環數 ⑤后方臺車的牽引阻力F5 F5= μ G μ-----鋼車輪與鋼軌之間的摩擦系數為0.15 G------每環管片重量(ΚΝ)。
7.根據權利要求1所述的礦山法隧道內盾構接收的施工方法，其特征在于:所述接收環管片與預埋圓弧鋼板間焊接密封鋼板的具體方法: 根據測量里程計算，讓接收環管片落入長1200mm 二襯上預埋的整圈圓弧鋼板上，并利用預先做好的多塊8mm厚的圓弧鋼板焊接在管片與預埋的鋼板間，確保二襯與接收環管片間的密封性。
8.根據權利要求1所述的礦山法隧道內盾構接收的施工方法，其特征在于:所述盾構隧道接收段注漿施工的具體方法: 焊接好圓弧鋼板后，在一圈圓弧鋼板的上、下、左、右依次開一個孔，安裝注漿閥，并與注漿設備連接，開始實施對盾構接收段的管片背部與土體間充填注單液漿，注漿過程中加強地面沉降監測，直至注漿影響的地面區域監測數據趨于穩定后結束。
9.根據權利要求1所述的礦山法隧道內盾構接收的施工方法，其特征在于:所述礦山法隧道內井接頭制作的具體方法: 接收段管片背部注漿施工完成后，開始制作外徑為6.9m，內徑為5.Sm的井接頭，井接頭在鋼筋綁扎完成后，進行安裝模板，之后進行商品混凝土澆筑，混凝土達到規范強度要求后，拆除模板。
【文檔編號】E21D11/10GK104500082SQ201410832974
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】易宏, 鄭世興, 易國平 申請人:上海市基礎工程集團有限公司