[发明专利]TBM及盾构法隧道施工管片外灌浆止水环施工方法

说明书

本发明涉及基于TBM及盾构机的隧洞施工技术领域，具体涉及TBM及盾构法隧道施工管片外灌浆止水环施工方法，包括步骤：制作支撑管片、制作止水环管片、安装支撑管片环、安装止水环管片环、循环步骤安装支撑管片环和安装止水环管片环、吹填豆砾石和化学灌浆以形成止水环。本发明的有益效果为：大大减小了灌浆长度，从而水泥浆液在流动状态下可将任意两个止水环之间的灌浆区域填满，容易起压，使回填灌浆快速密实，提高了灌浆成芯的强度，保证隧道长期安全运行，同时，由于有了止水环的阻挡作用，水泥浆液不会从前端流出而固结到掘进设备上，保护了设备安全。

技术领域

本发明涉及基于TBM及盾构机的隧洞施工隧道施工技术领域，具体涉及 TBM及盾构法隧道施工管片外灌浆止水环施工方法。

背景技术

长大且埋深深水利和交通隧道硬岩开挖已大量使用TBM(全断面岩石掘进机，英文为Full Face Rock Tunnel Boring Machine，取隧洞掘进机首字母即为TBM)施工，软岩则用盾构机施工，两种方法刀盘开挖断面和衬砌管片之间的空间一般先用豆砾石通过管片预制孔吹填，再进行水泥回填灌浆把豆砾石固结，以保证管片与围岩密接。但由于纵向(轴线方向)长度大(通常200 米以上)，灌浆从后往前、从下往上实际为水泥浆积层法，前端浆液处于自由流动状态，向掘进方向延伸达200多米，后端高处还难以起压，而因为水泥浆液没有压力，造成回填灌浆不密实、前端漏浆很容易固结掘进设备等问题，难以提高灌浆成芯强度，影响隧道长期安全运行。山西万家寨引黄工程等都是这种方法，也曾有人试验采用充气胶袋、设备尾部喷混凝土等尝试，都因地质条件或设备密封所限没有成功。

因此，需要TBM及盾构法隧道施工管片外灌浆止水环施工方法，以解决上述问题。

发明内容

为了解决上述问题，即为了解决灌浆时由于纵向长度大、前端浆液处于自由流动状态、后端浆液难以起压而引起的回填灌浆不密实、难以提高灌浆成芯强度、影响隧道长期安全运行的问题，本发明提供了TBM及盾构法隧道施工管片外灌浆止水环施工方法，包括步骤：

(1)制作支撑管片：管片生产区包括管片生产区和存放转运区，生产区分材料区、钢筋笼加工区、蒸养窑区、冷却静置区、试验室。

在圆弧钢模具中放置绑扎好的钢筋笼并浇筑混凝土，通过蒸气养护工艺制作混凝土管片，管片形状保证安装拼合后形成设计需要的形状尺寸和强度、抗渗、抗冻等指标。

进一步的，管片上预留有两个直径10cm左右的管片安装孔(孔径可以适当调节)，以备TBM管片安装时抓取，同时兼顾豆砾石充填和水泥灌浆使用，见图2-1(不含化学灌浆小孔)；

进一步的，管片蒸养生产线通过3个温区进行，在蒸养窑中设置30～35℃升温区、50～75℃高温蒸养区、50～30℃降温区，管片在各区行走时间通过PLC 程序控制的机械线完成，出窑拆模后转入室内降温区进一步降温静养并修复可能产生的缺陷；

进一步的，管片完成静养和缺陷修复后转运至堆放场，安装止水带并在运至洞内前完成中间产品验收和编号待用。

(2)制作止水环管片：在支撑管片的工艺基础上，进一步的，在管片中间增加一排环向排列的相距40cm左右的直径3-4cm化学灌浆孔(孔位间距可以根据需要适当调节)，预制过程同支撑管片，供安装止水环时调用，可以看出，止水环管片同时也具有支撑管片作用，见图2-2(含化学灌浆小孔)；

进一步的，化学灌浆孔可以预埋PVC管或泡沫棒，目的是预制成孔或利于后期钻孔。

进一步的，当错半环交互拼装成环时，灌浆孔宜设在同截面部位(环向1/4、3/4宽度)，也可以拐角连接，孔距可适当调节，但要兼顾化灌材料渗透半径和不损害管片结构强度。孔距越大，需要渗透半径越大，灌浆压力相应越大，形成止水环就需更多的材料，也影响成环速度。孔位过密，管片孔过多，会形成强度断裂线，降低管片强度。