一種隧道始發(fā)端加固密封裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種土木工程行業(yè)中的地鐵建設(shè)中盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的始發(fā)端頭加固技術(shù)，具體設(shè)計(jì)一種隧道始發(fā)端加固密封裝置及方法，。
【背景技術(shù)】
[0002]隧道盾構(gòu)法施工中，掘進(jìn)始發(fā)是最開始也是最關(guān)鍵的一環(huán)，始發(fā)端頭加固是隧道盾構(gòu)法施工中保證洞口土體的自穩(wěn)性必要條件。目前，始發(fā)端頭加固主要依靠旋噴粧來提高土體抗壓強(qiáng)度，利用降水井來降低地下水位。從實(shí)施效果來看，以這兩種方式確能滿足土體抗?jié)B和自穩(wěn)性要求。
[0003]現(xiàn)有的始發(fā)端頭加固技術(shù)存在加固周期長、費(fèi)用高、占用場(chǎng)地大、無法穿插施工及無法重復(fù)利用等缺點(diǎn)，這主要是土體加固需要采取旋噴粧加固的方法造成的?，F(xiàn)如今地鐵建設(shè)對(duì)精細(xì)化施工、綠色施工的要求越來越高，工程建設(shè)中施工周期短、施工工作面小、并要求盡可能采用可重復(fù)利用材料。因此，現(xiàn)有的始發(fā)端頭土體加固方法與地鐵建設(shè)的施工條件是相違背的，傳統(tǒng)的始發(fā)端頭加固方法亟待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種具有施工費(fèi)用低、占用場(chǎng)地小、周期短及可穿插施工等特點(diǎn)的隧道始發(fā)端加固密封裝置及方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種隧道始發(fā)端加固密封裝置，其特征在于:它包括主體結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)和保壓結(jié)構(gòu)，所述主體結(jié)構(gòu)包括始發(fā)洞門內(nèi)襯墻，在始發(fā)洞門內(nèi)襯墻的始發(fā)洞口上固定有始發(fā)鋼套筒，所述密封結(jié)構(gòu)包括沿始發(fā)鋼套筒內(nèi)圈軸向方向設(shè)置的多組鋼絲刷，相鄰組鋼絲刷、始發(fā)鋼套筒內(nèi)壁、盾構(gòu)機(jī)外殼之間圍合構(gòu)成一個(gè)密封艙，所述保壓結(jié)構(gòu)包括在始發(fā)鋼套筒上軸向方向的多組注脂管和多組壓力感應(yīng)器，每組密封艙對(duì)應(yīng)設(shè)置一組注脂管，至少每兩組鋼絲刷之間設(shè)置一組壓力感應(yīng)器。
[0006]按上述技術(shù)方案，每組鋼絲刷由沿始發(fā)鋼套筒內(nèi)圈周向方向設(shè)置的多個(gè)鋼絲刷組成，每組注脂管由沿始發(fā)鋼圈周向方向設(shè)置的多個(gè)注脂管組成，每組壓力傳感器由沿始發(fā)鋼圈周向方向設(shè)置的多個(gè)壓力傳感器組成。
[0007]按上述技術(shù)方案，始發(fā)洞門內(nèi)襯墻包括延伸洞門和預(yù)埋環(huán)板，所述始發(fā)鋼套筒與預(yù)埋環(huán)板通過螺栓連接固定。
[0008]按上述技術(shù)方案，所述始發(fā)鋼套筒由多塊相同的弧形板依次相連而成，在弧形板的外壁兩側(cè)均設(shè)置有環(huán)板，在兩環(huán)板之間設(shè)置有梯形筋板，所述梯形筋板的高度由一側(cè)向另一側(cè)逐漸遞增。
[0009]按上述技術(shù)方案，近始發(fā)洞口的鋼絲刷的高度為盾構(gòu)機(jī)外殼到圈板內(nèi)徑的距離的2.1?2.2倍;其余組鋼絲刷的高度為盾構(gòu)機(jī)外殼到圈板內(nèi)徑的距離的2.8?2.9倍。
[0010]按上述技術(shù)方案，注脂管包括球閥和接口，所述壓力感應(yīng)器測(cè)量范圍為0_6bar。[0011 ] 一種隧道始發(fā)端加固密封方法，其特征在于，它包括如下步驟: s 1、提供上述所述的隧道始發(fā)端加固密封裝置；
52、根據(jù)始發(fā)端頭處土質(zhì)分區(qū)圖，計(jì)算密封艙高程處被動(dòng)土壓力；
53、始發(fā)推進(jìn)前通過各組注脂管向?qū)?yīng)的密封艙內(nèi)注脂形成密封壓力，注脂后各壓力感應(yīng)器監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)值應(yīng)大于對(duì)應(yīng)點(diǎn)被動(dòng)土壓力，從而平衡所受土壓力；
54、盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中，根據(jù)密封艙內(nèi)壓力傳感器讀數(shù)，調(diào)整注脂速度以平衡由于超挖所形成的土壓力變化，調(diào)整后的艙內(nèi)各點(diǎn)壓力值為土壓力的2?3倍。
[0012]本發(fā)明所取得的有益效果為:本發(fā)明依靠始發(fā)鋼套筒、鋼絲刷及盾體外殼形成密封艙，從而保證始發(fā)端頭處土體、地下水不會(huì)從盾構(gòu)機(jī)外殼與鋼套筒的縫隙中流出，在每2組鋼絲刷之間設(shè)置一組感應(yīng)器，可實(shí)時(shí)監(jiān)控密封艙內(nèi)的壓力狀態(tài)，對(duì)始發(fā)端頭加固中可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行預(yù)警，能滿足土體抗?jié)B和自穩(wěn)性要求，從而保證盾構(gòu)機(jī)始發(fā)順利的進(jìn)行;發(fā)明具有可穿插施工、施工周期短、占用場(chǎng)地小等優(yōu)點(diǎn)。始發(fā)端頭加固工藝僅需鋼絲刷及感應(yīng)器先在鋼結(jié)構(gòu)制造廠加工、拼裝成型后，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，相對(duì)以往的施工工藝，節(jié)省了土體加固、排水井降水的施工時(shí)間及場(chǎng)地，并可與現(xiàn)場(chǎng)其它車站、盾構(gòu)區(qū)間穿插施工，操作方便，提高了工作效率。
【附圖說明】
[0013]圖1為始發(fā)端頭加固密封體系結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為主體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為始發(fā)鋼套筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為弧形板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5為始發(fā)洞門內(nèi)襯墻示意圖。
[0018]圖6為密封結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖7保壓結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖8為密封、保壓結(jié)構(gòu)平面示意圖。
[0021 ]圖9為本發(fā)明提供的工作流程圖。
[0022]附圖標(biāo)記說明:1-主體結(jié)構(gòu)；I1-密封結(jié)構(gòu)；II1-保壓結(jié)構(gòu)；1-始發(fā)鋼套筒；2-始發(fā)洞門內(nèi)襯墻；3-鋼絲刷;4-鋼絲刷；5-注脂管；6-壓力感應(yīng)器；10-弧形板；20-延伸洞門；21-預(yù)埋環(huán)板;101-環(huán)板；102-環(huán)板；103-筋板；104-圈板；211-預(yù)埋圓環(huán)板。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024]如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種隧道始發(fā)端加固密封裝置，它包括主體結(jié)構(gòu)1、密封結(jié)構(gòu)II和保壓結(jié)構(gòu)III，所述主體結(jié)構(gòu)I包括始發(fā)洞門內(nèi)襯墻2和在始發(fā)洞門內(nèi)襯墻的始發(fā)洞口上通過螺栓固定的始發(fā)鋼套筒1，所述密封結(jié)構(gòu)II包括沿始發(fā)鋼套筒1內(nèi)圈軸向方向設(shè)置的多組鋼絲刷，相鄰組鋼絲刷、始發(fā)鋼套筒內(nèi)壁、盾構(gòu)機(jī)外殼之間圍合構(gòu)成一個(gè)密封艙，所述保壓結(jié)構(gòu)包括在始發(fā)鋼套筒上軸向方向的多組注脂管和多組壓力感應(yīng)器，每組密封艙對(duì)應(yīng)設(shè)置一組注脂管，每兩組鋼絲刷之間設(shè)置一組壓力感應(yīng)器。
[0025]如圖2、3、4所示，所述始發(fā)鋼套筒1主要由8塊相同的弧形板10通過焊接組成;每個(gè)弧形板10包括環(huán)板101、環(huán)板102、筋板103和圈板104組成，環(huán)板101、環(huán)板102分別焊接于圈板104的兩側(cè);所述筋板的兩側(cè)分別與兩環(huán)板相連，所述筋板103為梯形板狀結(jié)構(gòu)，其高度由一側(cè)向另一逐漸遞增，其中，環(huán)板101、環(huán)板102、圈板104均為1 /8圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0026]如圖5所示，所述始發(fā)洞門內(nèi)襯墻2主要由延伸洞門20和預(yù)埋環(huán)板21組成;所述始發(fā)鋼套筒1與預(yù)埋環(huán)板21通過螺栓連接固定。所述延伸洞門20為鋼筋混凝土為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，其通過螺栓與環(huán)板101連接;所述預(yù)埋環(huán)板21包括8塊相同的預(yù)埋圓環(huán)板211焊接組成;所述預(yù)埋圓環(huán)板211為1/8圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0027]
本實(shí)施例中，每組鋼絲刷由沿始發(fā)鋼套筒1內(nèi)圈周向方向焊接的多個(gè)鋼絲/4組成，鋼絲刷4設(shè)置有3組，靠近始發(fā)洞口的那組鋼絲刷3要求高度為盾構(gòu)機(jī)外殼到圈板內(nèi)徑的距離的2.1?2.2倍;其余組的鋼絲刷組4要求高度為盾構(gòu)機(jī)外殼到圈板內(nèi)徑的距離的2.8?2.9倍。
[0028]本實(shí)施例中，每組注脂管由沿始發(fā)鋼圈周向方向焊接的多個(gè)注脂管5組成，共設(shè)置有2組注脂管;每組壓力傳感器由沿始發(fā)鋼圈周向方向焊接的8個(gè)壓力傳感器6組成，共設(shè)置有3組壓力傳感器，注脂管30包括球閥和接口組成，注脂管球閥直徑不小于2.5寸，所述壓力感應(yīng)器型號(hào)為eesk7，測(cè)量范圍為0_6baro
[0029]如圖8所示，本發(fā)明還提供了一種隧道始發(fā)端加固密封方法，其包括如下步驟:
(1)制造并組裝上述裝置，完成結(jié)構(gòu)組裝；
(2)根據(jù)始發(fā)端頭處土質(zhì)分區(qū)圖，計(jì)算密封艙高程處被動(dòng)土壓力，包括3排共計(jì)24個(gè)注脂點(diǎn)壓力；
(3)始發(fā)推進(jìn)前以靠近延伸洞門的第1排注脂孔緩慢向第1個(gè)密封艙內(nèi)注脂，注脂過程中監(jiān)測(cè)各壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)變化;注脂過程中出現(xiàn)某1監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力明顯小于周圍監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，向其臨近注脂孔加速注脂；當(dāng)?shù)?排監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力值為各點(diǎn)被動(dòng)土壓力的1.2?1.4倍時(shí)停止注月旨，繼續(xù)監(jiān)測(cè)各壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，依次向遠(yuǎn)離延伸洞門方向的密封艙內(nèi)注脂形成密封壓力，注脂后各壓力感應(yīng)器監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)值應(yīng)大于對(duì)應(yīng)點(diǎn)被動(dòng)土壓力，從而平衡所受土壓力；
(4)在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中，同時(shí)向密封艙內(nèi)注脂，監(jiān)測(cè)各壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，此時(shí)應(yīng)注意需盾構(gòu)機(jī)刀盤通過第1組鋼絲刷20公分時(shí)才能旋轉(zhuǎn)刀盤，以免鋼絲刷卷入刀盤。當(dāng)?shù)?個(gè)密封艙內(nèi)各點(diǎn)壓力值為土壓力2?3倍，且第1排監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力值為各點(diǎn)被動(dòng)土壓力的1.2倍以上時(shí)停止注脂。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隧道始發(fā)端加固密封裝置，其特征在于:它包括主體結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)和保壓結(jié)構(gòu)，所述主體結(jié)構(gòu)包括始發(fā)洞門內(nèi)襯墻，在始發(fā)洞門內(nèi)襯墻的始發(fā)洞口上固定有始發(fā)鋼套筒，所述密封結(jié)構(gòu)包括沿始發(fā)鋼套筒內(nèi)圈軸向方向設(shè)置的多組鋼絲刷，相鄰組鋼絲刷、始發(fā)鋼套筒內(nèi)壁、盾構(gòu)機(jī)外殼之間圍合構(gòu)成一個(gè)密封艙，所述保壓結(jié)構(gòu)包括在始發(fā)鋼套筒上軸向方向的多組注脂管和多組壓力感應(yīng)器，每個(gè)密封艙對(duì)應(yīng)設(shè)置一組注脂管，至少每兩組鋼絲刷之間設(shè)置一組壓力感應(yīng)器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道始發(fā)端加固密封裝置，其特征在于，每組鋼絲刷由沿始發(fā)鋼套筒內(nèi)圈周向方向設(shè)置的多個(gè)鋼絲刷組成，每組注脂管由沿始發(fā)鋼圈周向方向設(shè)置的多個(gè)注脂管組成，每組壓力傳感器由沿始發(fā)鋼圈周向方向設(shè)置的多個(gè)壓力傳感器組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隧道始發(fā)端加固密封裝置，其特征在于，始發(fā)洞門內(nèi)襯墻包括延伸洞門和預(yù)埋環(huán)板，所述始發(fā)鋼套筒與預(yù)埋環(huán)板通過螺栓連接固定。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種隧道始發(fā)端加固密封裝置，其特征在于，所述始發(fā)鋼套筒由多塊相同的弧形板依次相連而成，在弧形板的外壁兩側(cè)均設(shè)置有環(huán)板，在兩環(huán)板之間設(shè)置有梯形筋板，所述梯形筋板的高度由一側(cè)向另一側(cè)逐漸遞增。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隧道始發(fā)端加固密封裝置，其特征在于，靠近始發(fā)洞口的鋼絲刷的高度為盾構(gòu)機(jī)外殼到圈板內(nèi)徑的距離的2.1?2.2倍;其余組鋼絲刷的高度為盾構(gòu)機(jī)外殼到圈板內(nèi)徑的距離的2.8?2.9倍。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隧道始發(fā)端加固密封裝置，其特征在于，注脂管包括球閥和接口，所述壓力感應(yīng)器測(cè)量范圍為0-6bar。7.一種隧道始發(fā)端加固密封方法，其特征在于，它包括如下步驟: S1、提供權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的隧道始發(fā)端加固密封裝置； S2、根據(jù)始發(fā)端頭處土質(zhì)分區(qū)圖，計(jì)算密封艙高程處被動(dòng)土壓力； S3、始發(fā)推進(jìn)前通過各組注脂管向?qū)?yīng)的密封艙內(nèi)注脂形成密封壓力，注脂后各壓力感應(yīng)器監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)值應(yīng)大于對(duì)應(yīng)點(diǎn)被動(dòng)土壓力，從而平衡所受土壓力； S4、盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中，根據(jù)密封艙內(nèi)壓力傳感器讀數(shù)，調(diào)整注脂速度以平衡由于超挖所形成的土壓力變化，調(diào)整后的艙內(nèi)各點(diǎn)壓力值為土壓力2?3倍。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種隧道始發(fā)端加固密封裝置及方法。它包括主體結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)和保壓結(jié)構(gòu)，所述主體結(jié)構(gòu)包括始發(fā)洞門內(nèi)襯墻，在始發(fā)洞門內(nèi)襯墻的始發(fā)洞口上固定有始發(fā)鋼套筒，所述密封結(jié)構(gòu)包括沿始發(fā)鋼套筒內(nèi)圈軸向方向設(shè)置的多組鋼絲刷，相鄰組鋼絲刷、始發(fā)鋼套筒內(nèi)壁、盾構(gòu)機(jī)外殼之間圍合構(gòu)成一個(gè)密封艙，所述保壓結(jié)構(gòu)包括在始發(fā)鋼套筒上軸向方向的多組注脂管和多組壓力感應(yīng)器，每組密封艙對(duì)應(yīng)設(shè)置一組注脂管，至少每兩組鋼絲刷之間設(shè)置一組壓力感應(yīng)器。本發(fā)明在保證盾構(gòu)機(jī)始發(fā)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)上，具有施工費(fèi)用低、占用場(chǎng)地小、周期短及可穿插施工等特點(diǎn)。
【IPC分類】E21D9/14, E21D9/06
【公開號(hào)】CN105422127
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510875491
【發(fā)明人】雷波, 楊向華, 高波, 張曉俊, 錢葉存, 殷如峰
【申請(qǐng)人】中建三局第一建設(shè)工程有限責(zé)任公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月2日