CN110685699A - 矿山法隧道盾构空推始发施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种矿山法隧道盾构空推始发施工方法，包括：S1)在选定的开挖面上，沿盾构机的掘进方向采用矿山法挖掘出空推隧道；S2)加固空推隧道的掌子面；S3)在距离掌子面第一间距处，沿盾构机的掘进方向的反向施做盾构导台，并在施做完成的盾构导台上堆放豆粒石；S4)盾构机在盾构导台上执行空推始发，盾构机进入空推隧道内；S5)盾构机在空推隧道内铺设盾构管片，贴合开挖面砌筑临时密封墙以密封空推始发洞门，并在每铺设给定环数的盾构管片后，向盾构管片与空推隧道的洞壁之间注入第一浆液；S6)破除所述掌子面，盾构机在空推隧道内二次始发完成。本发明提供的施工方法，解决了盾构成型隧道渗漏水及后期隧道沉降失稳的问题。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体地，涉及一种矿山法隧道盾构空推始发施工方法。
背景技术
在隧道施工中，盾构法施工因开挖速度快、人工劳动强度低、施工时对地面交通设施不影响等优点得到广泛应用。然而，在采用盾构法进行隧道施工的过程中，时常会在盾构机掘进方向出现长距离硬岩或上软下硬地层、孤石群以及其他特殊状况的地段，盾构刀具直接切削此类地段的围岩将造成刀具非正常损坏甚至刀盘磨损，不及时更换被磨损的刀具或刀盘将引起重大甚至难以控制的工程事故；更换刀具可防止因刀具磨损而引发的工程事故，但是频繁的更换刀具将增加工程施工成本，同时也会影响到隧道的施工速度，因此，在此类地段考虑采用矿山法与盾构法相结合的施工模式进行施工，即预先通过矿山法对此类地段进行隧道开挖、初支，盾构机穿过采用矿山法开挖出的隧道后在继续盾构空推，该施工模式的优点在于一方面使盾构机能快速连续通过不良地层，避免了盾构刀具的磨损，降低了工期风险，另一方面减少了盾构开仓换刀的频率，提高了施工效率。
现有盾构机穿过矿山法挖掘出的隧道过程的空推始发及之后的盾构机再次开挖的掘进始发，因盾构机前方反作用力小，极易出现止水胶条挤压不密实而造成盾构成型隧道渗漏水或者管片壁后填充不密实造成后期隧道沉降失稳的问题，因此，亟需一种盾构机在矿山法挖掘出的隧道中的盾构始发方法以解决上述至少一种问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中盾构机在矿山法挖掘出隧道空推始发及之后的盾构机再次开挖的掘进始发中因盾构机前方反作用力小，出现止水胶条挤压不密实而造成盾构成型隧道渗漏水或者管片壁后填充不密实造成后期隧道沉降失稳的问题，提供一种矿山法隧道盾构空推始发施工方法以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种矿山法隧道盾构空推始发施工方法，所述始发施工方法包括以下步骤：S1)在选定的开挖面上，沿盾构机的掘进方向采用矿山法挖掘出给定设计尺寸的空推隧道；S2)加固所述空推隧道的掌子面；S3)在距离所述掌子面第一间距处，沿盾构机的掘进方向的反向施做盾构导台，并在施做完成的盾构导台上堆放豆粒石；S4)所述盾构机在所述盾构导台上执行空推始发，所述盾构机进入所述空推隧道内；S5)所述盾构机在所述空推隧道内铺设盾构管片，贴合所述开挖面砌筑临时密封墙以密封空推始发洞门，并在每铺设给定环数的盾构管片后，向所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间注入第一浆液；S6)破除所述掌子面，所述盾构机在所述空推隧道内二次始发完成。
具体地，步骤S2)中，加固所述空推隧道的掌子面，包括：在所述掌子面上布设多个掌子面注浆孔，并向每一所述掌子面注浆孔内注入第二浆液；采用玻璃纤维混凝土在所述掌子面上施做给定厚度的稳固层以封堵所述掌子面。
具体地，所述第一间距介于1.2m-1.5m。
具体地，步骤S3)还包括：在施做盾构导台之后，且在堆放豆粒石之前，对所述盾构导台和所述空推隧道的多个横断面执行测量以确定所述空推隧道是否满足所述盾构机执行空推始发的要求。
具体地，所述对所述盾构导台和所述空推隧道的多个横断面执行测量以确定所述空推隧道是否满足所述盾构机执行空推始发的要求，包括：测量所述空推隧道的多个横断面的直径尺寸；测量所述盾构导台的标高及盾构导台平整度；根据所述空推隧道的多个横断面的测量结果和所述盾构导台的测量结果确定所述空推隧道是否满足所述盾构机执行空推始发的要求。
具体地，在所述步骤S3)之后，且在步骤S4)之前，该施工方法还包括：拆除所述盾构机的刀盘上与所述盾构导台干涉的刀具。
具体地，步骤S5)中，贴合所述开挖面砌筑临时密封墙以密封空推始发洞门，包括：贴合所述开挖面砌筑临时密封墙以封堵所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间形成的环形间隙，并在所述临时密封墙上埋设多个排气管，在每一所述排气管的出气口处安装球阀；在所述临时密封墙上铺设钢筋网片；在铺设有所述钢筋网片的临时密封墙上施做喷锚支护，完成空推始发洞门密封。
具体地，在步骤S5)后，所述施工方法还包括：在密封后的所述空推始发洞门上施做洞门位置注浆。
具体地，所述第一浆液由水：水泥：水玻璃按照1:1:1的比例制成。
具体地，在步骤S5)中，向所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间注入第一浆液，包括：通过所述盾构管片的径向拼装孔向所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间注入所述第一浆液。
本发明提供的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，采用矿山法挖掘出给定设计尺寸的空推隧道，挖掘出的空推隧道已经跨越了不利于盾构机施工的围岩地段，为了盾构机后续的开挖安全，加固空推隧道的掌子面，在距离掌子面第一间距处，朝向盾构机掘进方向的反向施做盾构导台，所述盾构机在盾构导台上执行空推始发并沿着盾构导台的延伸方向进入空推隧道内，预先在盾构导台上堆放豆粒石，在盾构机沿着盾构导台进入到空推隧道内后朝向掌子面移动的过程中，利用盾构机在空推隧道内铺设盾构管片以加强空推隧道的支护，此时，提前的在盾构导台上堆放的豆粒石能够为后续盾构机的盾尾的管片提供支撑，防止盾尾的管片下沉产生错台，盾构刀盘前方的豆粒石，可增加盾构前进的推力，有利于后方管片的压紧，挤紧管片止水胶条，防止成型隧道管片漏水，在铺设盾构管片的过程中，贴合开挖面砌筑临时密封墙密封空推始发洞门，防止后续注入到盾构管片与空推隧道的洞壁之间的第一浆液从开挖面上盾构管片与空推隧道的洞壁之间的间隙流出，为了确保盾构机铺设的盾构管片对空推隧道的支护效果，在空推隧道内每次铺设给定环数的盾构管片后，向盾构管片与空推隧道的洞壁之间注入第一浆液以填充盾构管片与空推隧道的洞壁之间间隙，使盾构管片与空推隧道之间紧密结合共同受力，防止后期隧道沉降失稳。
本发明提供的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，采用在盾构导台上堆放豆粒石、砌筑临时密封墙及向盾构管片与空推隧道的洞壁之间的间隙注入第一浆液的方法，解决了盾构成型隧道渗漏水及后期隧道沉降失稳的问题，同时，采用砌筑临时密封墙省略了现有技术中密封空推始发洞门时模板的使用，节省了搭建、拆除模板的时间，降低了施工成本，加快了施工效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施方式提供的矿山法隧道盾构空推始发施工方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施方式提供一种矿山法隧道盾构空推始发施工方法，图1为矿山法隧道盾构空推始发施工方法的流程图，如图1所示，所述始发施工方法包括以下步骤：S1)在选定的开挖面上，沿盾构机的掘进方向采用矿山法挖掘出给定设计尺寸的空推隧道；S2)加固所述空推隧道的掌子面；S3)在距离所述掌子面第一间距处，沿盾构机的掘进方向的反向施做盾构导台，并在施做完成的盾构导台上堆放豆粒石；S4)所述盾构机在所述盾构导台上执行空推始发，所述盾构机进入所述空推隧道内；S5)所述盾构机在所述空推隧道内铺设盾构管片，贴合所述开挖面砌筑临时密封墙以密封空推始发洞门，并在每铺设给定环数的盾构管片后，向所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间注入第一浆液；S6)破除所述掌子面，所述盾构机在所述空推隧道内二次始发完成。
本发明提供的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，将不适合盾构机开挖的围岩地段采用矿山法预先挖掘出给定设计尺寸的空推隧道，避免盾构机刀具的非正常磨损，盾构机开挖的围岩状况与矿山法开挖出空推隧道的围岩状况有所不同，为了确保后续盾构施工安全，加固空推隧道的掌子面；为了控制盾构机的前进方向和掘进方向，沿盾构机的掘进方向的反向施做盾构导台，盾构导台限定了盾构机的前进方向和掘进方向，在盾构导台上堆放豆粒石，堆放的豆粒石能够为盾构机铺设的盾尾的管片提供支撑，防止盾尾的管片下沉产生错台，堆放于盾构刀盘前方的豆粒石，可增加盾构机前进的推力，有利于后方管片的压紧并挤紧盾构管片之间的止水胶条，防止成型隧道发生管片漏水；盾构机在盾构导台的导引下进入空推隧道，在朝向掌子面前进的过程中，盾构机在空推隧道内铺设盾构管片，铺设的盾构管片对空推隧道进行了加强支护，使得空推隧道的支护结构更加稳定，为了防止填充入盾构管片与空推隧道洞壁之间第一浆液从开挖面上流出，贴合开挖面砌筑临时密封墙密封空推始发洞门，省略了现有技术中密封空推始发洞门时模板的使用，节省了搭建、拆除模板的时间，降低了施工成本，加快了施工效率；为了确保盾构管片与空推隧道之间的间隙填充密实，防止后期隧道沉降失稳，向盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间注入第一浆液，填充的第一浆液在凝固后使得盾构管片与空推隧道之间紧密结合，以发挥围岩的弹性抗力，减少渗漏，盾构机在空推隧道内前进直到盾构机破除掌子面，盾构机在空推隧道内二次始发完成。本发明提供的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，解决了盾构成型隧道渗漏水及因盾构管片与空推隧道洞壁之间填充不密实造成的后期隧道沉降失稳的问题。
在一个实施例中，施做混凝土盾构导台，例如，盾构导台在垂直水平方向的厚度为400mm，该盾构导台采用混凝土喷锚配合钢筋网片制成，盾构导台弦长4064mm，为了在盾构机二次始发时预留二次始发时盾构刀盘的旋转空间，避免盾构刀盘卡死，在盾构导台和掌子面之间预留第一间距，具体地，所述第一间距介于1.2m-1.5m；在盾构导台上预先堆放豆粒石，能够为盾构机铺设的盾尾的管片提供支撑，防止盾尾的管片下沉产生错台，堆放于盾构刀盘前方的豆粒石，可增加盾构前进的推力，有利于后方管片的压紧并挤紧盾构管片之间的止水胶条，防止成型隧道管片漏水，堆放的豆粒石直径选择在5-10mm。
采用矿山法开挖出的空推隧道所在地段的围岩状况与盾构施工中所要挖掘的地段的围岩状况不同，为了确保盾构机在穿过空推隧道后二次始发时的施工安全，具体地，步骤S2)中，加固所述空推隧道的掌子面，包括：在所述掌子面上布设多个掌子面注浆孔，并向每一所述掌子面注浆孔内注入第二浆液；采用玻璃纤维混凝土在所述掌子面上施做给定厚度的稳固层以封堵所述掌子面。
在一个实施例中，在采用矿山法施工开挖出空推隧道后，后续盾构施工开挖的围岩状况为软土层，对掌子面后的软土层进行注浆加固，首先在掌子面上均匀布设多个掌子面注浆孔，每一掌子面注浆孔直径110mm，向每一掌子面注浆孔注浆时的注浆压力为0.5MPa-1.5MPa，注浆终止压力大于静水压力2MPa，向掌子面注浆孔注入的第二浆液采用水泥和水玻璃浆液制成的双浆液，注浆时确保双浆液的扩散范围为3米，注浆结束后，采用玻璃纤维混凝土贴合掌子面施做厚度为800mm的稳固层以封堵掌子面，施做的稳固层可使掌子面具有较高的抗拉与抗弯强度，能够大幅度的提高掌子面的韧性。
为了确保盾构机二次始发时盾构机中心线与设计的隧道的中心线重合，保证二次始发顺利进行，具体地，步骤S3)还包括：在施做盾构导台之后，且在堆放豆粒石之前，对所述盾构导台和所述空推隧道的多个横断面执行测量以确定所述空推隧道是否满足所述盾构机执行空推始发的要求。
具体地，所述对所述盾构导台和所述空推隧道的多个横断面执行测量以确定所述空推隧道是否满足所述盾构机执行空推始发的要求，包括：测量所述空推隧道的多个横断面的直径尺寸；测量所述盾构导台的标高及盾构导台平整度；根据所述空推隧道的多个横断面的测量结果和所述盾构导台的测量结果确定所述空推隧道是否满足所述盾构机执行空推始发的要求。
在一个实施例中，在测量盾构导台和空推隧道的多个横断面时，具体测量所述空推隧道的多个横断面的直径尺寸，例如，空推隧道长100m，沿空推隧道的纵向每间隔5米确定一个横断面，共确定出20个横断面，测量每一个横断面的直径尺寸，将测量的每一横断面的直径尺寸与盾构机机体的直径尺寸进行比较，若每一横断面的直径尺寸均满足大于盾构机机体的直径尺寸30cm，则空推隧道满足空推始发要求，若任一横断面的直径尺寸不满足大于盾构机机体的直径尺寸30cm，则空推隧道不满足盾构机执行空推始发的要求，判定空推隧道欠挖，根据测量的多个横断面的直径确定出空推隧道内的欠挖段，在盾构机空推始发前消除欠挖段；测量所述盾构导台的标高及盾构导台平整度，将盾构导台的标高误差控制在≤15mm，盾构导台平整度误差控制在≤15mm，以使盾构机的中心线与设计的隧道的中心线重合确保使盾构机在空推隧道内顺利前进，进而保证盾构机开挖出的隧道的施工质量。
为了确保空推始发顺利进行，具体地，在所述步骤S3)之后，且在步骤S4)之前，该施工方法还包括：拆除所述盾构机的刀盘上与所述盾构导台干涉的刀具。拆除盾构机的刀盘上与盾构导台干涉的刀具，能够使盾构机在空推隧道内顺利前进，同时避免了盾构机在空推隧道内前进时刀盘上刀具的磨损，当盾构机在空推隧道内前进到盾构导台的端头时，且盾构刀盘位于盾构导台与掌子面之间的第一间距时，再次将拆除的刀具安装到刀盘上，以保证二次始发顺利完成。
具体地，步骤S5)中，贴合所述开挖面砌筑临时密封墙以密封空推始发洞门，包括：贴合所述开挖面砌筑临时密封墙以封堵所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间形成的环形间隙，并在所述临时密封墙上埋设多个排气管，在每一所述排气管的出气口处安装球阀；在所述临时密封墙上铺设钢筋网片；在铺设有所述钢筋网片的临时密封墙上施做喷锚支护，完成空推始发洞门密封。
在一个实施例中，密封空推始发洞门时，贴合开挖面砌筑临时密封墙，所砌筑的临时密封墙封堵所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间形成的环形间隙，并在临时密封墙上按照设计要求埋设多个长1m，直径100mm的PVC排气管，排气管的埋设位置分别为空推始发洞门的顶部和两侧，并在每一排气管的出气口安装球阀，之后在临时密封墙上铺设钢筋网片，在铺设有所述钢筋网片的临时密封墙上施做喷锚支护，完成空推始发洞门密封。
为了封堵管片与空推隧道在开挖面上的间隙，进一步稳固盾构隧道，防止后期施工完成后隧道出现渗漏水现象，具体地，在步骤S5)后，所述施工方法还包括：在密封后的所述空推始发洞门上施做洞门位置注浆。
具体地，所述第一浆液由水：水泥：水玻璃按照1:1:1的比例制成。向盾构管片与空推隧道的洞壁之间注入第一浆液，可快速固结盾尾后部的豆粒石，防止盾构管片脱离盾尾后下沉。
具体地，在步骤S5)中，向所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间注入第一浆液，包括：通过所述盾构管片的径向拼装孔向所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间注入所述第一浆液。
本发明提供的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，采用矿山法挖掘出给定设计尺寸的空推隧道，挖掘出的空推隧道已经跨越了不利于盾构机施工的围岩地段，为了盾构机后续的开挖安全，加固空推隧道的掌子面，在距离掌子面第一间距处，朝向盾构机掘进方向的反向施做盾构导台，所述盾构机在盾构导台上执行空推始发并沿着盾构导台的延伸方向进入空推隧道内，预先在盾构导台上堆放豆粒石，在盾构机沿着盾构导台进入到空推隧道内后朝向掌子面移动的过程中，利用盾构机在空推隧道内铺设盾构管片以加强空推隧道的支护，此时，提前的在盾构导台上堆放的豆粒石能够为后续盾构机的盾尾的管片提供支撑，防止盾尾的管片下沉产生错台，盾构刀盘前方的豆粒石，可增加盾构前进的推力，有利于后方管片的压紧，挤紧管片止水胶条，防止成型隧道管片漏水，在铺设盾构管片的过程中，贴合开挖面砌筑临时密封墙密封空推始发洞门，防止后续注入到盾构管片与空推隧道的洞壁之间的第一浆液从开挖面上盾构管片与空推隧道的洞壁之间的间隙流出，为了确保盾构机铺设的盾构管片对空推隧道的支护效果，在空推隧道内每次铺设给定环数的盾构管片后，向盾构管片与空推隧道的洞壁之间注入第一浆液以填充盾构管片与空推隧道的洞壁之间间隙，使盾构管片与空推隧道之间紧密结合共同受力，防止后期隧道沉降失稳。
本发明提供的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，采用在盾构导台上堆放豆粒石、砌筑临时密封墙及向盾构管片与空推隧道的洞壁之间的间隙注入第一浆液的方法，解决了盾构成型隧道渗漏水及后期隧道沉降失稳的问题，同时，采用砌筑临时密封墙省略了现有技术中密封空推始发洞门时模板的使用，节省了搭建、拆除模板的时间，降低了施工成本，加快了施工效率。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种矿山法隧道盾构空推始发施工方法，其特征在于，所述始发施工方法包括以下步骤：
S1)在选定的开挖面上，沿盾构机的掘进方向采用矿山法挖掘出给定设计尺寸的空推隧道；
S2)加固所述空推隧道的掌子面；
S3)在距离所述掌子面第一间距处，沿盾构机的掘进方向的反向施做盾构导台，并在施做完成的盾构导台上堆放豆粒石；
S4)所述盾构机在所述盾构导台上执行空推始发，所述盾构机进入所述空推隧道内；
S5)所述盾构机在所述空推隧道内铺设盾构管片，贴合所述开挖面砌筑临时密封墙以密封空推始发洞门，并在每铺设给定环数的盾构管片后，向所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间注入第一浆液；
S6)破除所述掌子面，所述盾构机在所述空推隧道内二次始发完成。
2.根据权利要求1所述的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，其特征在于，步骤S2)中，加固所述空推隧道的掌子面，包括：
在所述掌子面上布设多个掌子面注浆孔，并向每一所述掌子面注浆孔内注入第二浆液；
采用玻璃纤维混凝土在所述掌子面上施做给定厚度的稳固层以封堵所述掌子面。
3.根据权利要求1所述的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，其特征在于，所述第一间距介于1.2m-1.5m。
4.根据权利要求1所述的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，其特征在于，步骤S3)还包括：在施做盾构导台之后，且在堆放豆粒石之前，对所述盾构导台和所述空推隧道的多个横断面执行测量以确定所述空推隧道是否满足所述盾构机执行空推始发的要求。
5.根据权利要求4所述的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，其特征在于，所述对所述盾构导台和所述空推隧道的多个横断面执行测量以确定所述空推隧道是否满足所述盾构机执行空推始发的要求，包括：
测量所述空推隧道的多个横断面的直径尺寸；
测量所述盾构导台的标高及盾构导台平整度；
根据所述空推隧道的多个横断面的测量结果和所述盾构导台的测量结果确定所述空推隧道是否满足所述盾构机执行空推始发的要求。
6.根据权利要求1所述的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，其特征在于，在所述步骤S3)之后，且在步骤S4)之前，该施工方法还包括：拆除所述盾构机的刀盘上与所述盾构导台干涉的刀具。
7.根据权利要求1所述的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，其特征在于，步骤S5)中，贴合所述开挖面砌筑临时密封墙以密封空推始发洞门，包括：
贴合所述开挖面砌筑临时密封墙以封堵所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间形成的环形间隙，并在所述临时密封墙上埋设多个排气管，在每一所述排气管的出气口处安装球阀；
在所述临时密封墙上铺设钢筋网片；
在铺设有所述钢筋网片的临时密封墙上施做喷锚支护，完成空推始发洞门密封。
8.根据权利要求1所述的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，其特征在于，在步骤S5)后，所述施工方法还包括：
在密封后的所述空推始发洞门上施做洞门位置注浆。
9.根据权利要求1所述的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，其特征在于，所述第一浆液由水：水泥：水玻璃按照1:1:1的比例制成。
10.根据权利要求9所述的矿山法隧道盾构空推始发施工方法，其特征在于，在步骤S5)中，向所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间注入第一浆液，包括：
通过所述盾构管片的径向拼装孔向所述盾构管片与所述空推隧道的洞壁之间注入所述第一浆液。
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