[发明专利]富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法

说明书

本发明公开了一种富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法，包括以下步骤：S1、尾盾的止水施工；S2、尾盾钢板钻孔施工；S3、通孔排砂；S4、封孔。本发明利用简易支撑梁加载矫正时，通过钻孔排砂能够减少尾盾钢板外围砂土压力对尾盾矫正形成的直接阻力，可改变变形区域钢板壁后的被动土压力并形成动态流动砂土状态。

技术领域

本发明涉及盾构隧道领域。更具体地说，本发明涉及一种富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法。

背景技术

盾构法施工技术以其安全、高效、对外界扰动小等优点被越来越多应用到城市轨道交通建设中，随着经济实力的发展、客户需要的提高，盾构工法朝着大直径、高埋深、长距离掘进的方向发展。盾构机盾体结构由切口环、支撑环和尾盾三部分组成，掘进过程中盾体直接承受外部水土压力，确保盾构机内部机械设备及管片拼装的正常操作。由于管片拼装原因，尾盾通常设置为空心薄壁圆环结构，受力分析方面可视为悬臂结构，因此具有更好的柔性，能更好的满足成型衬砌结构脱出尾盾的要求，同时也增加了产生大变形甚至导致盾构被困的风险。由于技术难度高，施工风险大，根据国内外施工经验，为矫正处于深覆土下盾构机的尾盾变形，主要有水软垫法、环形工装法和竖井法。充水的软垫只能作为尾盾钢板内临时支撑，仅可在间隙过小时使用，当尾盾变形较大、无间隙时将会失去作用，并且无法从根本上矫正尾盾变形；通过改进软垫的材质，可延长使用时间，但每次更换软垫费时费力。环形工装法可矫正尾盾变形，但环形工装体积大，工艺复杂，要求精度高；工装加工和安装难度大，成本高，耗时长，将严重影响工期。增加建造竖井用于处理盾构机尾盾变形，施工风险、难度、成本极高，除非盾构机尾盾确定无法再利用，一般条件下不可操作，尤其是针对过江河盾构隧道，完全没有实施的可能。盾构机掘进过程中尾盾钢板变形严重，已不可能通过盾构机尾盾钢板的弹性变形能力回弹至原始状态。直接割除替换变形处钢板，对于处在富水砂层中的盾构机无法实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法，利用简易支撑梁加载矫正时，通过钻孔排砂能够减少尾盾钢板外围砂土压力对尾盾矫正形成的直接阻力，可改变变形区域钢板壁后的被动土压力并形成动态流动砂土状态。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法，包括以下步骤：

S1、尾盾的止水施工

S2、尾盾钢板钻孔施工

S21、孔位定位；

S22、焊接直接头，安装第一球阀，焊接钻机底座，安装磁力钻机；

S23、钻第一孔；固定磁力钻机使合金钻头正对测量点位，在尾盾钢板钻孔，钻进过程中在孔洞内注润滑油，同时注水用于钻头降温，并攻丝；

S24、钻第二孔：利用钻头钻通剩余尾盾钢板，关闭第一球阀，拆掉钻机，完成尾盾钢板钻孔施工，所述第二孔孔径小于所述第一孔；

S25、在尾盾上垂直焊接门式支架，门式支架上螺母中心位置对准第一孔，螺母上安装螺杆，通过螺母和门式支架的方钢管丝牙与螺杆的相互作用力，克服尾盾壁后砂土对孔洞产生的冲击力，紧急情况下，随时可将螺栓垂直拧紧在孔洞内；

S3、通孔排砂

S31、将三通球阀安装在第一球阀上，三通球阀支路上接高压水管，打开第一球阀，可向钢板壁后注水；三通球阀主路上接高压膨润土管，打开第一球阀可直接向钢板壁后注膨润土；

S32、拆除高压膨润土管，安装软管，将所有阀门同时打开，配合高压水冲洗放砂；放砂过程中采用高压水进行反冲，采取“放-冲-放”的方式进行放砂；

S33、当盾体外侧存在附着物或地层较为密实时，采用温水注入或增加陶瓷加热板加热盾体外侧水体的方式对外侧附着物进行浸泡辅助高压水或高压泥浆冲刷通孔，加快放砂；