[发明专利]空间受限条件下盾构端头始发的施工结构及方法在审

专利信息
申请号: 202110119128.X 申请日: 2021-01-28
公开(公告)号: CN112796771A 公开(公告)日: 2021-05-14
发明(设计)人: 冯义;刘新军;李世辉;高志宏;王洪波;王天明;王俊;王海祥;朱小蓉;张海 申请(专利权)人: 中铁第一勘察设计院集团有限公司
主分类号: E21D9/06 分类号: E21D9/06
代理公司: 西安新思维专利商标事务所有限公司 61114 代理人: 李罡
地址: 710043*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 空间 受限 条件下 盾构 端头 始发 施工 结构 方法
【权利要求书】:

1.空间受限条件下盾构端头始发的施工结构,其特征在于:

所述结构包括水泥加固体系和简易短套筒;

水泥加固体系包括搅拌桩(9),搅拌桩(9)内侧为旋喷桩(10);

简易短套筒位于旋喷桩(10)内侧并纵向布置,包括与旋喷桩(10)连接的过渡环(1),过渡环(1)内侧上部依次为中部上半圆环(28)和尾端上半圆环(7),下部依次为尾端下半圆环(8)和中部下半圆环(29)。

2.根据权利要求1所述的空间受限条件下盾构端头始发的施工结构,其特征在于:

旋喷桩(10)内侧面设置有预埋环板(2),过渡环(1)焊接固定到预埋环板(2)上。

3.根据权利要求2所述的空间受限条件下盾构端头始发的施工结构,其特征在于:

中部上半圆环(28)与尾端上半圆环(7)之间、中部上半圆环(28)与过渡环(1)之间均通过接合面处设置的法兰和螺栓连接固定,中间夹设橡胶垫;

尾端下半圆环(8)与中部下半圆环(29)之间、尾端下半圆环(8)与过渡环(1)之间均通过接合面处设置的法兰和螺栓连接固定,中间夹设橡胶垫。

4.根据权利要求3所述的空间受限条件下盾构端头始发的施工结构,其特征在于:

中部上半圆环(28)和尾端上半圆环(7)组成上半圆环筒体,尾端下半圆环(8)与中部下半圆环(29)组成下半圆环筒体,上半圆环筒体和下半圆环筒体通过螺栓连接固定。

5.根据权利要求4所述的空间受限条件下盾构端头始发的施工结构,其特征在于:

半圆环包括环向的两层端板(23),端板(23)之间设置有横向的底板和纵向肋板(24),底板上设置有纵向螺栓孔(25);

半圆环分成多节,各节端面的肋板(24)上设置有环向螺栓连接(26)。

6.根据权利要求5所述的空间受限条件下盾构端头始发的施工结构,其特征在于:

下半圆环筒体底部由底座(12)支撑。

7.根据权利要求6所述的空间受限条件下盾构端头始发的施工结构,其特征在于:

中部上半圆环(28)由纵向的钢支撑(11)连接固定到过渡环(1)。

8.根据权利要求7所述的空间受限条件下盾构端头始发的施工结构,其特征在于:

过渡环(1)与预埋环板(2)之间设置有始发止水装置,始发止水装置包括垫圈(17)和扇形的圆环板(18),通过螺栓(16)和螺母(19)固定到预埋环板(2)上,垫圈(17)与预埋环板(2)之间设置有帘布橡胶板(14),圆环板(18)上铰接有翻板(15)。

9.根据权利要求8所述的空间受限条件下盾构端头始发的施工结构,其特征在于:

简易短套筒内底面设置有两道轨道,向外连接导轨。

10.基于如权利要求9所述的结构实施的空间受限条件下盾构端头始发的施工方法,其特征在于:

所述方法包括以下步骤:

步骤一:按端头含水层分布及土体稳定性计算开展搅拌桩(9)加固,最后于车站围护结构与搅拌桩(9)加固体间设置一排旋喷桩(10)体;

步骤二:加固完成后,确定盾构井口盾体中心线,在车站围护结构预埋环板上焊接安装过渡环(1),在过渡环(1)与预埋环板(2)焊接的外侧涂抹聚氨酯加强防水,如过渡环(1)与预埋环板(2)出现较大空隙处于空隙处填充钢板并再次焊接牢固;安装简易短套筒的下半圆环,使其中心线与盾体中心线重合,下半圆环与过渡环(1)采用螺栓连接;

步骤二:在安装的简易短套筒下方60°圆弧内平均分布安装2根43公斤钢轨,钢轨从下半圆环钢套筒后端铺设至过渡环(1)内,钢轨采用压板固定,压板焊接在下半圆环筒体上;根据盾构机标高,在洞门下部安装2根导轨,靠近盾构机端制作成斜坡,导轨与基座上轨面高度坡度一致;为确保底部砂层提供充足的防盾构机扭转摩擦反力,在钢套筒底部2根钢轨之间铺砂并压实,每个位置的铺砂高度高出相应钢轨的高度15mm,待盾构机放去上后,进一步压实;

步骤三:安装盾构机前盾、中盾,均放置于下半圆环钢套筒内,前盾与中盾安装完毕,确保前盾前端与拼装的简易短套筒尾部有50cm的操作空间,便于橡胶帘布板和帘布压板的安装;

步骤四:简易短套筒下半圆内导轨安装填料完毕,即可开始钢套筒尾端上半圆环(7)及支撑的(11)安装;钢套筒的尾端上半圆环(7)与钢套筒的下半圆采用螺栓连接,尾端上半圆环(7)与洞门钢环之间2.5米的距离,采用5根工字钢(11)进行支撑加固;

步骤五:在钢套筒尾部安装始发止水装置,止水装置包括帘布橡胶板(14)、圆环板(18)、螺栓(16)、螺母(19)和垫圈(17);钢套筒的尾部环板预留有72只螺栓孔;安装前测量螺孔的位置偏差,如发现偏差过大的,应相应调整帘布橡胶板(14)上孔的位置,同时,逐个清理螺孔内螺纹,在其内侧均匀地涂上黄油;安装时,先安装帘布橡胶板(14),后圆环板(18),螺栓(16)应尽可能拧紧,使帘布橡胶板(14)紧贴钢套筒,然后将圆环板(18)向钢套筒内翻入;

安装完毕,待盾构机前盾利用千斤顶顶入钢套筒后,焊接钢套筒下半圆的弧形钢板(20),提前做好预控措施;

步骤六:待橡胶帘布板安装完毕,采用两个200T千斤顶将前盾和中盾顶入钢套筒内,位置到位后,方可拆除上部工字钢(6)支撑;随即吊装刀盘,在钢套筒内安装盾构机主体,并与连接桥和后配套台车连接;洞门钢环内引轨长度为20cm,预留60cm空间,确保刀盘的旋转及顺利调试;待盾构机调试完成,方可安装简易短套筒的上半圆;

步骤七:钢套筒、反力架(4)安装完毕,盾构机调试完成后,安装负环(5)、盾构机向前推进至刀盘面板贴近洞门掌子面但不切削掌子面;第一环负环(5)在盾尾内拼装成型后,通过千斤顶整体向后顶推至紧贴反力架(4),管片(21)与反力架(4)之间采用螺栓连接;

步骤八:盾构机安装调试完毕,方可安装简易短套筒的上半圆;简易短套筒上半圆安装好以后,调整压紧螺栓,检验连接安装部位,确保其连接完好性;钢套筒的上下半圆连接处,内侧贴遇水膨胀止水条,内外侧涂抹聚氨酯防渗漏;

步骤九:简易短套筒尾部与管片(21)的封堵;待盾尾进入钢套筒后,用弧形钢板(20)将钢套筒端部与-2环含背覆式钢板的管片(21)的背弧面焊接,确保满焊;可在弧形钢板(20)外部加设15cm长D28mm的钢筋作为斜撑,进行加固;

步骤十:盾构机向前推进至刀盘面板贴近加固区边缘,即0环管片(21)拼装完毕,即通过钢套筒上部的进料口向钢套筒内进行第二次填砂,本次填料在钢套筒与盾构之间的间隙内填充砂;在填充的过程中适当加水,并通过钢套筒下部的排水孔排出,保证砂的密实;

在此阶段,盾构机继续掘进,填砂同步进行,直至0环管片(21)脱离盾尾;为保证简易短套筒内的管片(21)不下沉,钢套筒内的填料必须密实均匀,填料过程中要在多个填料孔分别填充,保证分配均匀,填充过程分阶段进行,派人在填料孔观察,填至一定高度时需要进行平整密实,平整后再继续填料直至完全充满整个简易短套筒;

步骤十一:盾构推进过程中,待盾尾脱离钢套筒,利用盾构机的注浆管同步注入可硬性浆液,填充空隙;

待刀盘掘进至+18环管片(21)拼装完毕时,此时应停机,利用管片(21)的注浆孔,分别在0环、2环、4环、6环、8环进行二次注浆,注水泥水玻璃双液浆;

步骤十二:待盾构机掘进至100环,进行简易短套筒的拆除;拆除前,通过检测孔检查洞门封堵情况,确保注浆效果满足要求;按照“随割随封”的原则,通过弧形钢板(20)与+1环管片(21)的背覆钢板进行焊接。

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