[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

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。