盾构机施工工艺的制作方法

1.本发明涉及隧道施工技术领域，具体而言，涉及一种盾构机施工工艺。


背景技术：

2.城市轨道工程的盾构施工不同其他隧道施工，其多位于市区地带，且兼负解决市内交通任务与城市形象提升任务。部分城市轨道工程还作为其他重点工程的配套工程，因此工期短和任务重成为了盾构施工的一大特点。但现有技术中，在进行盾构机顶出与联络通道施工时，容易因外部因素导致接收工作滞后，若等待接受工作完成后进行联络通道的施工会导致工期紧张且有可能出现窝工现象。


技术实现要素：

3.本发明的目的包括，例如，提供了一种盾构机施工工艺，其能够在盾构机顶至地连墙后，将盾构推进所需配套材料存放至台车内部，随即拆除洞内水平运输轨道，为联络通道提供工作面，当具备接收条件时，刀盘顶出地连墙，由地面引管进盾体内进行同步注浆及洞门封堵，进而使得盾构机顶出与联络通道施工可同时进行，从而能够在保证工程质量的前提下一定程度上减少了工期。
4.本发明的实施例可以这样实现：
5.本发明提供一种盾构机施工工艺，包括：
6.通过导向系统、千斤顶的推力及刀盘的扭矩确定刀盘与地连墙的相对位置，当盾构机的刀头接近地连墙时，放慢盾构机的推进速度；
7.在盾构机的刀头顶至地连墙后，开仓确认掌子面情况，并将仓内渣土除尽，将后续盾构机推进所需的材料存放在台车内；随后拆除洞内水平运输轨道，为联络通道提供工作面；
8.在刀盘顶出洞门后，将注浆管由地面经刀盘开口、土仓和人仓引入盾构机内，将注浆管接入盾构机的盾尾处的注浆球阀，进行同步注浆，同时继续将盾构机向前顶进至可拼装位置；
9.随后继续顶进，拼装管片，且在推进及拼装管片的过程中持续进行注浆；在盾尾脱出最后一环管片的注浆孔，但未完全出洞前停止顶进，进行洞门封堵作业；
10.将盾构机盾体整体顶出洞内。
11.在可选的实施方式中，在放慢盾构机的推进速度时，其推进速度小于或等于10mm/mi n。
12.在可选的实施方式中，在将后续盾构机推进所需的材料存放在台车内的步骤之前，盾构机施工工艺还包括：
13.根据导向系统的刀盘里程与盾构机顶至地连墙的位置，计算出台车内需存放的管片环数，根据施工工序的要求与尽量减少管片倒运工序的要求，将管片有序存放在台车内。
14.在可选的实施方式中，在由注浆管向盾构机注浆时，注浆泵流量为7m3/h，注入压
力小于0.25mpa。
15.在可选的实施方式中，在进行同步注浆的步骤之前，盾构机施工工艺还包括：
16.在地面进行拌制双液浆，且双液浆中的水泥浆与水玻璃体积比为1:1。
17.在可选的实施方式中，在将盾构机盾体整体顶出洞内的步骤后，使用双梁将部分管片拆除放置在洞内，为焊接洞门封堵钢板创造工作面，再切断出洞后的盾构机的电源。
18.在可选的实施方式中，进行洞门封堵作业的步骤包括：
19.向最后一环管片的注浆孔内压注双液浆，直至盾体与洞门的密封帘布处挤出双液浆，以形成止水环。
20.在可选的实施方式中，在向注浆孔内压注双液浆时，采用的是由下至上的方式向整环的所有的注浆孔内均压注双液浆。
21.在可选的实施方式中，在推进及拼装管片的过程中持续进行注浆的步骤中，向其中多环管片内注入双液浆，以形成多道止水环。
22.在可选的实施方式中，相邻的两道止水环间隔4环管片。
23.本发明实施例的有益效果包括：
24.该盾构机施工工艺，包括：通过导向系统、千斤顶的推力及刀盘的扭矩确定刀盘与地连墙的相对位置，当盾构机的刀头接近地连墙时，放慢盾构机的推进速度；在盾构机的刀头顶至地连墙后，开仓确认掌子面情况，并将仓内渣土除尽，将后续盾构机推进所需的材料存放在台车内；随后拆除洞内水平运输轨道，为联络通道提供工作面；在刀盘顶出洞门后，将注浆管由地面经刀盘开口、土仓和人仓引入盾构机内，将注浆管接入盾构机的盾尾处的注浆球阀，进行同步注浆，同时继续将盾构机向前顶进至可拼装位置；随后继续顶进，拼装管片，且在推进及拼装管片的过程中持续进行注浆；在盾尾脱出最后一环管片的注浆孔，但未完全出洞前停止顶进，进行洞门封堵作业；将盾构机盾体整体顶出洞内。
25.该盾构机施工工艺能够在盾构机顶至地连墙后，将盾构推进所需配套材料存放至台车内部，随即拆除洞内水平运输轨道，为联络通道提供工作面，当具备接收条件时，刀盘顶出地连墙，由地面引管进盾体内进行同步注浆及洞门封堵，进而使得盾构机顶出与联络通道施工可同时进行，从而能够在保证工程质量的前提下一定程度上减少了工期。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本发明实施例中盾构机施工工艺的步骤图；
28.图2为本发明实施例中连接桥下管片存放顺序示意图；
29.图3为本发明实施例中1号台车管片存放示意图；
30.图4为本发明实施例中2号和3号台车管片存放示意图；
31.图5为本发明实施例中双液浆凝固时间曲线图；
32.图6为本发明实施例中盾体与管片位置示意图；
33.图7为本发明实施例中压注环号示意图；
34.图8为本发明实施例中压注顺序示意图。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
41.请参考图1，本实施例提供了一种盾构机施工工艺，包括：
42.s1:通过导向系统、千斤顶的推力及刀盘的扭矩确定刀盘与地连墙的相对位置，当盾构机的刀头接近地连墙时，放慢盾构机的推进速度；
43.s2:在盾构机的刀头顶至地连墙后，开仓确认掌子面情况，并将仓内渣土除尽，将后续盾构机推进所需的材料存放在台车内；随后拆除洞内水平运输轨道，为联络通道提供工作面；
44.s3:在刀盘顶出洞门后，将注浆管由地面经刀盘开口、土仓和人仓引入盾构机内，将注浆管接入盾构机的盾尾处的注浆球阀，进行同步注浆，同时继续将盾构机向前顶进至可拼装位置；
45.s4:随后继续顶进，拼装管片，且在推进及拼装管片的过程中持续进行注浆；在盾尾脱出最后一环管片的注浆孔，但未完全出洞前停止顶进，进行洞门封堵作业；
46.s5:将盾构机盾体整体顶出洞内。
47.本发明实施例的有益效果包括：
48.该盾构机施工工艺包括：通过导向系统、千斤顶的推力及刀盘的扭矩确定刀盘与地连墙的相对位置，当盾构机的刀头接近地连墙时，放慢盾构机的推进速度；在盾构机的刀头顶至地连墙后，开仓确认掌子面情况，并将仓内渣土除尽，将后续盾构机推进所需的材料存放在台车内；随后拆除洞内水平运输轨道，为联络通道提供工作面；在刀盘顶出洞门后，将注浆管由地面经刀盘开口、土仓和人仓引入盾构机内，将注浆管接入盾构机的盾尾处的注浆球阀，进行同步注浆，同时继续将盾构机向前顶进至可拼装位置；随后继续顶进，拼装
管片，且在推进及拼装管片的过程中持续进行注浆；在盾尾脱出最后一环管片的注浆孔，但未完全出洞前停止顶进，进行洞门封堵作业；将盾构机盾体整体顶出洞内。
49.该盾构机施工工艺的工作原理是：
50.该盾构机施工工艺能够在盾构机顶至地连墙后，将盾构推进所需配套材料存放至台车内部，随即拆除洞内水平运输轨道，为联络通道提供工作面，当具备接收条件时，刀盘顶出地连墙，由地面引管进盾体内进行同步注浆及洞门封堵，进而使得盾构机顶出与联络通道施工可同时进行，从而能够在保证工程质量的前提下一定程度上减少工期。
51.进一步地，在本实施例中，该盾构机施工工艺的具体步骤如下：
52.通过导向系统、千斤顶的推力及刀盘的扭矩确定刀盘与地连墙的相对位置，当盾构机的刀头接近地连墙时，放慢盾构机的推进速度；其中，在放慢盾构机的推进速度时，其推进速度小于或等于10mm/mi n；
53.在盾构机的刀头顶至地连墙后，开仓确认掌子面情况，并将仓内渣土除尽；根据导向系统的刀盘里程与盾构机顶至地连墙的位置，计算出台车内需存放的管片环数，将计算得到的后续盾构机推进所需的材料存放在台车内；随后拆除洞内水平运输轨道，为联络通道提供工作面；其中，在放置管片时，可根据施工工序的要求与尽量减少管片倒运工序的要求，将管片有序存放在台车内，以便于后续的管片的安装；
54.在刀盘顶出洞门后，将注浆管由地面经刀盘开口、土仓和人仓引入盾构机内，将注浆管接入盾构机的盾尾处的注浆球阀，进行同步注浆，同时继续将盾构机向前顶进至可拼装位置；在由注浆管向盾构机注浆时，可以在地面进行拌制双液浆，且双液浆中的水泥浆与水玻璃体积比为1:1；而且注浆泵流量为7m3/h，注入压力小于0.25mpa；
55.随后继续顶进，拼装管片，且在推进及拼装管片的过程中持续进行注浆；在盾尾脱出最后一环管片的注浆孔，但未完全出洞前停止顶进，进行洞门封堵作业，其包括向最后一环管片的注浆孔内压注双液浆，直至盾体与洞门的密封帘布处挤出双液浆，以形成止水环；而且在向注浆孔内压注双液浆时，采用的是由下至上的方式向整环的所有的注浆孔内均压注双液浆；而在本实施例中，采用的是设置多道止水环的方式，具体的，在推进及拼装管片的过程中持续进行注浆的步骤中，向其中多环管片内注入双液浆，以形成多道止水环。而且相邻的两道止水环间隔4环管片；
56.将盾构机盾体整体顶出洞内；随后，使用双梁将部分管片拆除放置在洞内，为焊接洞门封堵钢板创造工作面，再切断出洞后的盾构机的电源。
57.综上，基于上述内容，以某个区间隧道为地下盾构区间为例，该盾构机施工工艺的施工流程如下：
58.首先，该盾构区间设置4组平面曲线，右线曲线半径分别为1300m、700m、450m和450m，左线曲线半径分别为1200m、600m、450m、450m；区间左、右线线路采用v字坡，最大纵坡为21.016
‰
，最小纵坡为2
‰
；区间隧道最小埋深8.96m，最大埋深20.88m；区间设一座联络通道兼泵站，其中联络通道兼泵站中心里程为dk14+145.752(zdk14+148.465)；拆除轨道后盾构接受工艺所需机械和材料，具体材料与机械配置如下表所示：
[0059][0060]
材料机具配置表
[0061]
因洞内水平运输轨道已拆除，导致部件损坏后较难运输更换，因此洞内需提前准备易损部件，根据现有的盾构机故障统计数据可知，双轨梁减速电机、拼装机油管、拼装机电磁阀和气管是施工过程中易出现损坏的部分；台车内储备易损部件如盾构机易损部件配置表所示；
[0062][0063]
盾构机易损部件配置表
[0064]
首先，刀盘顶至地连墙：当盾构机刀头接近地连墙时放慢推进速度，速度不应大于10mm/mi n，同时通过导向系统里程、千斤顶推力及刀盘扭矩综合判断刀盘与地连墙的位置，避免刀具损坏，造成不必要的经济损失，顶至地连墙后开仓确认掌子面情况，并尽可能的将仓内渣土出尽；
[0065]
台车内材料物资存放：刀盘顶至地连墙后，将后续推进所需的管片、螺栓等存放在台车内，根据盾构机导向系统刀盘里程与盾构机顶至地连墙的位置计算出台车内需存放的管片环数，根据施工工序的要求与尽量减少管片倒运工序的要求将管片有序存放在台车内；请参照图2，图示出了本实施例中连接桥下管片存放顺序，在该盾构区间中刀盘刀尖顶至地连墙时拼装完成环号为989环，设计环量为995环，因此台车内应存放7环拼装环加三块大三块顶出管片，按照管片拼装先后顺序将管片标号1-7环；连接桥下存放四环管片，存放时应特别注意二次吊机的吊装极限范围；1-3号台车内存放3环外加3块管片；请参照图3，图3示出了1号台车管片存放顺序，其中1号台车范围将管片直接置于轨道上，防止两堆，每堆码放4块，中间使用小方木垫起；请参照图4，图4示出了2号和3号台车管片存放顺序；2-3号台车范围内的管片码放在4台平板车上，由55t电瓶车机头牵引，可在台车内水平移动；当出洞环与洞内环有区别时，应特别注意管片的放置顺序应符合管片拼装顺序；
[0066]
盾构机刀盘顶出洞门：盾构机刀盘顶出洞门后，将注浆管由地面经刀盘开口经土仓、人仓引入盾构机内，将管路接入盾尾处的注浆球阀，开始进行同步注浆，同时继续将盾构机向前顶进至可拼装位置；
[0067]
管片拼装：1号管片拼装时按照[1]b2
→
[1]b1
→
[1]b3
→
[1]l1
→
[1]l2
→
[1]f进行
拼装，拼装时严格控制拼装质量。随后继续顶进，拼装2号、3号、4号管片，推进及拼装过程中持续进行注浆；连接桥下管片拼装完成后，拼装台车内存放的5-7号管片，因一次吊机的提升限位限制，[7]f管片需使用电动葫芦调起，随后电动车前进，将管片置于后一节管片平板之上，方可进行正常起吊；7环管片正环拼装完成后，盾体仍有部分在洞内，此时垫放[8]b2顶进盾体，随后有序垫放[9]b3、[10]b3继续顶进，直至盾尾脱出995环注浆孔但未完全出洞停止顶进，进行洞门封堵作业。
[0068]
同步注浆：因轨道拆除，同步注浆浆液由接收端头经注浆管引入盾构机，考虑注浆泵流量为7m3/h，单纯掘进时间注浆无法保证盾尾建筑空隙填充饱满，因此拼装时可继续注入；实际注入时间由注入量和注入压力控制，注入压力控制在0.25mpa以下；在7号管片(即设计环量最后一环995环)注浆孔脱出盾尾后，整环管片脱出盾尾前停止顶进，在7号管片的径向注浆孔注入双液浆封堵洞门，防止盾构机出洞后密封失效。双液浆压注时遵循自下而上的原则，以双液浆在盾体与洞门密封帘布处挤出为准，技术人员需确认缝隙内挤出的是否为双液浆，整环共16个注浆孔都需压注；
[0069]
压注止水环：首先，进行双浆液配比，因台车内空间有限，且水泥浆拌制会发散较多热量，因此双液浆拌制同样在地面进行，该种工况下需考虑管路较长带来的堵管问题，需改变双液浆配合比延迟初凝时间；请参照图5，图5示出了双液浆凝固时间曲线，根据水泥—水玻璃双液浆浆液特性，双液浆单位体积中的水泥掺量对凝固时间影响较大，并给出了水灰比为0.75：1时，掺入不同配比的水玻璃的凝固曲线；由图5可知，当水泥浆与水玻璃体积比为1:1时，双液浆凝固时间为120s，基本满足注入要求和浆液凝固即时性要求，因此最终确定双液浆配比为1：1；
[0070]
然后，进行洞门环封堵，在7号管片(即设计环量最后一环995环)注浆孔脱出盾尾后，整环管片脱出盾尾前停止顶进；请参照图6，图6示出了盾体与管片位置，在7号管片的径向注浆孔注入双液浆封堵洞门，防止盾构机出洞后密封失效。双液浆压注时遵循自下而上的原则，以双液浆在盾体与洞门密封帘布处挤出为准，技术人员需确认缝隙内挤出的是否为双液浆，整环共16个注浆孔都需压注。
[0071]
随后，依据压注环号与点位，根据地层含水量与透水性的不同，盾构机出洞止水环有多种布置方式；以设置三道止水环为例，每5环设置1道，请参照图7，图7示出了压注环号，即995环，990环，985环，每环压注整环共16个注浆孔，请参照图8，图8示出了压注顺序，严格按照自下而上的顺序压注；
[0072]
盾体顶出：995环止水环压注完成后，将盾构机盾体整体顶出洞内，出洞后盾构机不先切断高压电，使用双梁将[8]b1、[9]b2、[10]b2拆除放置在洞内，为焊接洞门封堵钢板创造工作面；
[0073]
在上述流程中，需要注意的是：
[0074]
(1)管片存放时需因地制宜考虑各种限制因素，如拼装机和吊机的行走限位等，以管片满足运输拼装需求为首要原则，以减少管片倒运次数为次要原则；
[0075]
(2)电瓶车最后一次进洞电瓶保持满电状态，如有条件可对电瓶进行一次保养。盾构机顶出速度应均匀缓慢，与同步注浆速度相匹配；
[0076]
(3)管片存放时考虑台车轨道接驳长度，避免出现管片限制台车轨道延伸；
[0077]
(4)板车上管片一次吊机限位无法起吊时可考虑使用电动葫芦提升然后移动到另
一板车上，或者拆除防撞梁，使电瓶车可后退至相应位置；
[0078]
(5)为防止一次吊机起吊困难，管片码放时将管片掘进方向一端放低，另一端放高；
[0079]
(6)推进时注意注浆管路，避免拉断注浆管路；
[0080]
(7)盾尾进入加固区后同步注浆压力不宜过高，此时盾体处于加固土体中，渗透系数为零，注浆压力直接由管片承担，压力过高可能导致管片破损；
[0081]
(8)盾构机完全顶出后盾构机高压电不要先行切断，先使用双轨梁吊机将[t]b2拆除，为焊接洞门封堵钢板创造工作面。
[0082]
综上，采用该盾构机施工工艺，能够在工期因外部因素导致接收工作滞后，若等待接受工作完成后进行联络通道的施工会导致工期紧张且有可能出现窝工现象；因此，先将刀盘顶至地连墙后将掘进所需材料存放在台车内，随后拆除洞内水平运输轨道，为联络通道提供工作面；当具备接收条件时，刀盘顶出地连墙，由地面引管进盾体内进行同步注浆及洞门封堵；由此，解决了因接收条件不具备带来的工期紧张问题，带来良好的社会效益与经济效益。
[0083]
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种盾构机施工工艺，其特征在于，包括：通过导向系统、千斤顶的推力及刀盘的扭矩确定所述刀盘与地连墙的相对位置，当盾构机的刀头接近所述地连墙时，放慢所述盾构机的推进速度；在所述盾构机的刀头顶至所述地连墙后，开仓确认掌子面情况，并将仓内渣土除尽，将后续所述盾构机推进所需的材料存放在台车内；随后拆除洞内水平运输轨道，为联络通道提供工作面；在所述刀盘顶出洞门后，将注浆管由地面经所述刀盘开口、土仓和人仓引入所述盾构机内，将所述注浆管接入所述盾构机的盾尾处的注浆球阀，进行同步注浆，同时继续将所述盾构机向前顶进至可拼装位置；随后继续顶进，拼装管片，且在推进及拼装管片的过程中持续进行注浆；在盾尾脱出最后一环所述管片的注浆孔，但未完全出洞前停止顶进，进行洞门封堵作业；将盾构机盾体整体顶出洞内。2.根据权利要求1所述的盾构机施工工艺，其特征在于：在放慢所述盾构机的推进速度时，其推进速度小于或等于10mm/min。3.根据权利要求1所述的盾构机施工工艺，其特征在于：在所述将后续所述盾构机推进所需的材料存放在台车内的步骤之前，所述盾构机施工工艺还包括：根据所述导向系统的刀盘里程与所述盾构机顶至所述地连墙的位置，计算出台车内需存放的管片环数，根据施工工序的要求与尽量减少所述管片倒运工序的要求，将管片有序存放在台车内。4.根据权利要求1所述的盾构机施工工艺，其特征在于：在由所述注浆管向所述盾构机注浆时，注浆泵流量为7m3/h，注入压力小于0.25mpa。5.根据权利要求1所述的盾构机施工工艺，其特征在于：在所述进行同步注浆的步骤之前，所述盾构机施工工艺还包括：在地面进行拌制双液浆，且所述双液浆中的水泥浆与水玻璃体积比为1:1。6.根据权利要求1所述的盾构机施工工艺，其特征在于：在所述将盾构机盾体整体顶出洞内的步骤后，使用双梁将部分所述管片拆除放置在洞内，为焊接洞门封堵钢板创造工作面，再切断出洞后的所述盾构机的电源。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的盾构机施工工艺，其特征在于：所述进行洞门封堵作业的步骤包括：向最后一环所述管片的注浆孔内压注双液浆，直至所述盾体与所述洞门的密封帘布处挤出双液浆，以形成止水环。8.根据权利要求7所述的盾构机施工工艺，其特征在于：在向所述注浆孔内压注双液浆时，采用的是由下至上的方式向整环的所有的所述注浆孔内均压注双液浆。9.根据权利要求1-6中任意一项所述的盾构机施工工艺，其特征在于：在所述推进及拼装管片的过程中持续进行注浆的步骤中，向其中多环所述管片内注入双液浆，以形成多道止水环。10.根据权利要求9所述的盾构机施工工艺，其特征在于：
相邻的两道止水环间隔4环所述管片。

技术总结
本发明涉及隧道施工技术领域，具体而言，涉及一种盾构机施工工艺。盾构机施工工艺，包括：通过导向系统、千斤顶的推力及刀盘的扭矩确定刀盘与地连墙的相对位置，当盾构机的刀头接近地连墙时，放慢盾构机的推进速度；将后续盾构机推进所需的材料存放在台车内；随后拆除洞内水平运输轨道，为联络通道提供工作面；将注浆管接入盾构机的盾尾处的注浆球阀，进行同步注浆，同时继续将盾构机向前顶进至可拼装位置；盾构机施工工艺能够使得盾构机顶出与联络通道施工可同时进行，从而能够在保证工程质量的前提下一定程度上减少了工期。的前提下一定程度上减少了工期。的前提下一定程度上减少了工期。


技术研发人员：张书香 张磊 王峻峰 李庆诗 王永康 刘文涛 朱智佳 王丞辉 郑博文 刘则宇 孟凡垒
受保护的技术使用者：中交一公局第三工程有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/9/20