本发明涉及隧道施工,特别是涉及一种隧道盾构掘进施工方法。
背景技术:
1、随着城市的快速发展,越来越多的隧道开始修建,隧道穿越的地层条件复杂多变,穿越地层包含残积土层,全、强、中、微风化花岗岩等。其中,在对高海拔地区的应力软岩地层进行开挖时,可能会遇到“大变形”的问题,若采用传统的钻爆法进行施工,则会因爆破对岩体扰动大而加剧变形,施工安全风险大;若采用敞开式tbm法进行施工,由于该种方法所使用的初期支护体系(钢供架+挂网)对控制围岩变形的能力相比于钻爆法没有根本性的提高,一旦遇到软岩流塑泥,则在突水时土仓难以快速封闭和建压,存在开挖面塌陷、地面沉陷等风险。为此,本申请提供一种适用于对高海拔地区的应力软岩地层进行挖掘的施工方法。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本发明提供了一种隧道盾构掘进施工方法。
2、本申请实施例提供一种隧道盾构掘进施工方法,包括以下步骤:
3、对开挖地质进行检测,并根据检测结果确定掘进方式和掘孔的位置;
4、将盾构机的刀盘对准掘孔的位置并转动进行掘进,并根据岩体的情况判断是否向盾构机与围岩形成的密闭空间进行加压;若岩体的开挖面存在突水突泥,则需要向密闭空间进行加压,以使密闭空间的压强保持在预设值;
5、利用盾构机的输送机构将开挖孔内的渣土送出,并将多块预制管片依次拼接在开挖孔的内表面形成环状的预支护体;
6、向预支护体与开挖孔的内表面之间注入衡盾泥浆,经过预设时长后形成衡盾泥与岩层和预制管片相接触,以消除在开挖过程中岩层因变形产生的应力;
7、从预设管片上预留的注入孔注入水泥浆,以使水泥浆与衡盾泥混合,直至经过预设时长后,预制管片被固定在开挖孔的内表面以形成平衡支护体。
8、在一种实施方式中,所述预制管片的制备步骤包括:
9、利用钢筋搭接形成框架;
10、向框架内浇筑混泥土,待经过一段时间后形成半成品;
11、对所述半成品按照预设尺寸进行衬砌,以形成管片成品。
12、在一种实施方式中,所述预制管片上设有吊装孔,所述衡盾泥从所述吊装孔注入,并流向预支护体与开挖孔的内表面之间。
13、在一种实施方式中,所述衡盾泥浆注入的过程中与所述盾构机的掘进同步进行,以实现盾构机边掘进边注入衡盾泥。
14、在一种实施方式中,所述盾构机包括:
15、盾体,其前端形成有用于收纳渣土的开挖仓
16、刀盘,其设于所述盾体的前端,并位于所述开挖仓的前方,且所述刀盘上开设有让渣土进入所述开挖仓的多个穿孔;
17、驱动组件,其设于所述盾体内,用于驱动所述刀盘旋转;
18、输送机构,其设于所述盾体内,所述输送机构的一端伸入至所述开挖仓内,另一端位于所述盾体的后端,且所述输送机构用于将所述开挖仓的渣土输出;
19、管片拼接机构,其设于所述盾体的内,所述管片拼接机构用于将单个管片依次拼接形成环形平衡支护体。
20、在一种实施方式中,所述输送机构包括:
21、倾斜设于所述盾体内的筒体,所述筒体的一端伸入至所述开挖仓内,并与所述开挖仓相连通,所述筒体远离所述开挖仓的一端设有出渣口,所述出渣口处盖设有盖板;
22、可转动地设于所述筒体内的转轴,所述转轴沿所述转轴的轴向绕设在所述转轴的轴身上的螺旋叶片;
23、动力件,所述动力件安装在所述筒体远离所述开挖仓一端的端部,且所述动力件的输出端与所述转轴相连,所述动力件用于带动所述转轴在所述筒体内转动,以将所述开挖仓内的渣土朝所述出渣口处输送;
24、其中,当所述出渣口处的渣土堆积至一定重量后,所述盖板被挤压而打开,以使得渣土从所述出渣口处输出。
25、在一种实施方式中,所述盾构机还包括皮带机,所述皮带机设于所述输送机构的下方,且所述皮带机的一端位于所述输送机构的出料端,以将所述输送机构输出的渣土往后输送。
26、在一种实施方式中,所述刀盘包括盘体以及多个刀片,所述刀盘的中部与所述驱动组件相连,多个所述刀片间隔设于所述刀盘背离所述盾体的表面,且所述刀盘上开设有多个穿孔。
27、在一种实施方式中,所述驱动组件包括驱动马达和旋转轴,所述旋转轴可转动地设于所述盾体前端的中部,所述旋转轴的一端与所述刀盘相连,所述驱动马达与所述旋转轴的另一端相连。
28、在一种实施方式中,所述盾构机还包括进浆管和排浆管,所述进浆管的一端与所述开挖仓连通,所述排浆管的一端与所述开挖仓相连通,所述排浆管的另一端伸向管片拼接机构的下方,以将进入至所述开挖仓内的水泥浆流入管片外表面。
29、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比,其有益效果在于:
30、先根据对开挖地质的检测结果确定掘进方式和掘孔的位置,之后利用盾构机的刀盘转动进行掘进,并根据岩体的情况判断是否向盾构机与围岩形成的密闭空间进行加压,若开挖面为有突水突泥风险的软岩等自稳性差的岩体时,向盾构机与围岩形成的密闭空间加压,以使密闭空间的压强保持在预设值,确保开挖面保持稳定不坍塌,然后再利用输送机构将开挖孔内的渣土送出,并在掘进的同时将多块管片拼接形成环状的预支护体,接着将衡盾泥浆注入至预支护体与开挖孔的内表面之间,使得在岩层和预制管片之间形成衡盾泥,可以为岩体释放应力而提供一定的压缩空间,能够有效地将岩体的变形力进行消除,最后将水泥浆从预制管片上的注入孔注入,以使得水泥浆与衡盾泥混合,待经过预设时长后,水泥浆硬化,以确保预设管片进一步被固定在开挖孔的内表面,从而形成平衡支护体对开挖孔进行支护,有利于增强整体支护的强度,适用于对高海拔地区的应力软岩地层进行挖掘。
1.一种隧道盾构掘进施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的隧道盾构掘进施工方法,其特征在于,所述预制管片的制备步骤包括:
3.根据权利要求1所述的隧道盾构掘进施工方法,其特征在于,所述预制管片上设有吊装孔,所述衡盾泥浆从所述吊装孔注入,并流向预支护体与开挖孔的内表面之间。
4.根据权利要求1所述的隧道盾构掘进施工方法,其特征在于,所述衡盾泥浆注入的过程中与所述盾构机的掘进同步进行,以实现盾构机边掘进边注入衡盾泥。
5.根据权利要求1所述的隧道盾构掘进施工方法,其特征在于,所述盾构机包括:
6.根据权利要求5所述的隧道盾构掘进施工方法,其特征在于,所述输送机构包括:
7.根据权利要求5所述的隧道盾构掘进施工方法,其特征在于,所述盾构机还包括皮带机,所述皮带机设于所述输送机构的下方,且所述皮带机的一端位于所述输送机构的出料端,以将所述输送机构输出的渣土往后输送。
8.根据权利要求5所述的隧道盾构掘进施工方法,其特征在于,所述刀盘包括盘体以及多个刀片,所述刀盘的中部与所述驱动组件相连,多个所述刀片间隔设于所述刀盘背离所述盾体的表面,且所述刀盘上开设有多个穿孔。
9.根据权利要求8所述的隧道盾构掘进施工方法,其特征在于,所述驱动组件包括驱动马达和旋转轴,所述旋转轴可转动地设于所述盾体前端的中部,所述旋转轴的一端与所述刀盘相连,所述驱动马达与所述旋转轴的另一端相连。
10.根据权利要求5所述的隧道盾构掘进施工方法,其特征在于,所述盾构机还包括进浆管和排浆管,所述进浆管的一端与所述开挖仓连通,所述排浆管的一端与所述开挖仓相连通,所述排浆管的另一端伸向管片拼接机构的下方,以将进入至所述开挖仓内的水泥浆流入管片外表面。
