一种盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法与流程

1.本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法。


背景技术：

2.现有的隧道盾构机施工过程中，盾构机到达并进入基坑的施作方法一般先对基坑壁进行加固，盾构机到达时需在基坑壁凿出洞门，以便盾构机进入基坑后，在基坑内对盾构机进行接收。但该方式对周边环境要求较高，如基坑壁的加固效果难以保证，盾构机凿出洞门后，会使洞门内外水土压处于非平衡状态，不可避免的给盾构机到达并进入基坑的施工带来洞门涌水和涌砂等风险，严重危及基坑和隧道的施工安全。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明实施例提供一种盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法，确保凿出洞门后，洞门内外水土压处于平衡状态，以消除盾构机平衡到达基坑过程中的施工风险。
4.根据本发明实施例的盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法，包括如下步骤：
5.s1、在基坑内施作侧墙，预埋在所述侧墙上的第一洞门钢板围成洞门圈；
6.s2、基坑内灌水后，盾构机挖掘直至所述盾构机的尾部穿过基坑壁；
7.s3、将所述洞门圈与所述盾构机之间的水冰冻成洞门冻结体，往所述盾构机的尾部与基坑壁之间注浆以形成注浆体；
8.s4、所述盾构机继续掘进至吊装位置，边抽去基坑内的水，边在所述洞门圈上施作洞门模腔；
9.s5、解冻所述洞门冻结体，往所述洞门模腔内注浆以形成洞门。
10.进一步的，基坑内设有冷冻组件，所述冷冻组件包括第一冷冻管以及第二冷冻管，所述第一冷冻管的一端连接地面的冷冻设备，所述第一冷冻管的另一端连通所述第二冷冻管，所述第二冷冻管安装在所述洞门圈内侧，所述第二冷冻管将所述洞门圈与所述盾构机之间的水冰冻成所述洞门冻结体。
11.进一步的，所述步骤s3中，所述盾构机的尾部侧面设有管片，第二洞门钢板预埋在所述管片与所述盾构机的尾部侧面之间，所述洞门冻结体将所述洞门圈与所述管片之间的缝隙封堵，所述注浆体将基坑壁与所述第二洞门钢板连接在一起。
12.进一步的，所述步骤s4中，当所述盾构机掘进至吊装位置时，所述管片位于所述洞门圈外。
13.进一步的，所述步骤s4中的所述洞门模腔分段施作，施作每段所述洞门模腔时，所述第一洞门钢板与所述第二洞门钢板之间焊接有第三洞门钢板，所述第一洞门钢板、所述第二洞门钢板以及所述第三洞门钢板形成所述洞门模腔。
14.优选的，所述步骤s1中，所述侧墙施作完成后，在所述侧墙的底部施作盾构机托
台，所述盾构机托台上设置有用于检测所述盾构机是否到达吊装位置的限位器。
15.优选的，所述步骤s1中，基坑外施作有水位观察井。
16.基于上述技术方案，本发明实施例至少具有以下有益效果：上述技术方案，盾构机到达基坑时通过往基坑内灌水，以维持基坑壁各处的压力稳定，然后盾构机在基坑壁凿出洞并在水中到达基坑内，将洞门圈与盾构机之间的水冰冻成洞门冻结体，确保基坑内外水土压力平衡，冻结体还可抵御往盾构机的尾部与基坑壁之间的注浆压力，注入的浆形成注浆体后，洞门处结构处于平衡状态，接着盾构机继续掘进，当盾构机到达吊装位置后，开始边抽去基坑内的水，边在洞门圈上施作洞门模腔，采用边抽水边施作洞门模腔的施工方式，极大地提高了施工的效率，缩短了施工的周期，洞门模腔施作完毕后，解冻洞门冻结体，往洞门模腔内注浆以形成洞门，最后将盾构机吊装出基坑。采用此方法使盾构机平衡到达基坑，在盾构机凿出洞并进入基坑后，能极大的确保基坑内外各处压力的稳定，提高了隧道以及基坑的施工安全，盾构机能够在水中平衡到达基坑并顺利拆解出洞。
附图说明
17.下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
18.图1是本发明实施例的施工示意图一；
19.图2是本发明实施例的施工示意图二；
20.图3是本发明实施例的施工示意图三；
21.图4是本发明实施例的施工示意图四；
22.图5是本发明实施例的施工示意图五；
23.图6是本发明实施例的施工示意图六；
24.图7是本发明实施例的施工示意图七。
具体实施方式
25.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，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。
27.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
28.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
29.参照图1至图7，本实施例中的盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法包括如下步
骤：
30.s1、在由连续墙210围成的基坑内施作侧墙220，预埋在侧墙220上的第一洞门钢板410围成洞门圈。结合图1至图3进行理解，施工基坑时，在盾构机300到达范围内的连续墙210采用玻璃纤维替代普通的钢筋，以便盾构机300在连续墙210上安全顺利地凿出洞时，也不会破坏连续墙210的结构稳定，侧墙220施工完毕后，在侧墙220预设的位置埋好第一洞门钢板410，第一洞门钢板410围成洞门圈，盾构机300穿过连续墙210后从洞门圈进入基坑。
31.s2、盾构机300掘进至刀盘触碰连续墙210时停止掘进，往基坑内灌水后，盾构机300挖掘直至盾构机300的尾部穿过基坑壁，此时盾构机300的尾部刚刚过连续墙210并位于洞门圈中。
32.s3、将洞门圈与盾构机300之间的水冰冻成洞门冻结体120，往盾构机300的尾部与连续墙210之间注浆以形成注浆体430。其中，基坑内设有冷冻组件，冷冻组件包括第一冷冻管110以及第二冷冻管，第一冷冻管110的一端连接地面的冷冻设备100，第一冷冻管110的另一端连通第二冷冻管，第二冷冻管安装在洞门圈内侧，当步骤s2完成后，启动冷冻设备100，冷冻管中含有盐水，冷冻设备100以盐水为冷媒通过第二冷冻管将基坑内的水冻结，具体的，第二冷冻管将洞门圈与盾构机300之间的水冰冻成洞门冻结体120，盾构机300的尾部侧面设有管片，第二洞门钢板420预埋在管片与盾构机300的尾部侧面之间，洞门冻结体120将洞门圈与管片之间的缝隙封堵，随着冰冻时间的增加，洞门冻结体120到达一定强度后，可以抵御从隧道内往盾构机300的盾尾与基坑壁之间的注浆压力，如图4所示，由于洞门冻结体120的原因，注入的浆液不会往基坑内扩散，有效地保证了注浆体430的成型质量，提高了施工的安全性，防止注浆过程，由于地质和洞门圈内外压力不平衡造成水涌入隧道，出现隧道坍塌等其它安全事故。需说明的是，注浆体430将基坑壁与第二洞门钢板420连接在一起，形成稳固的支撑固定结构，同时也能防止水涌入隧道中。
33.s4、参照图5，盾构机300继续掘进至吊装位置，然后停止工作，本实施例中，侧墙220施作完成后，在侧墙220的底部施作盾构机托台240，盾构机托台240用于承托进入到基坑内的盾构机300，并能完美衔接盾构机300从隧道到基坑这一施工过程。其中，盾构机托台240上设置有用于检测盾构机300是否到达吊装位置的限位器250，限位器250还用于定位以及限制盾构机300掘进的位置，当盾构机300掘进至限位器250时，管片位于洞门圈外，边抽去基坑内的水边在洞门圈上施作洞门模腔440，洞门模腔440分段施作，能有效提高施工效率，节省施工周期。施作每段洞门模腔440时，第一洞门钢板410与第二洞门钢板420之间焊接有第三洞门钢板，焊接第三洞门钢板时，随着基坑内水位的下降，先凿去多余的洞门冻结体120，使第一洞门钢板410和第二洞门钢板420的焊接位置显露出来，方便焊接，当第一洞门钢板410与第二洞门钢板420之间全部焊接好第三洞门钢板后，如图6所示，第一洞门钢板410、第二洞门钢板420以及第三洞门钢板形成洞门模腔440。
34.s5、上述的洞门模腔440完成后，即可开始解冻洞门冻结体120，解冻完成后，往洞门模腔440内注浆以形成洞门400，待洞门400的浆液凝固后，对盾构机300进行拆解并吊装出基坑。
35.作为上述实施例的进一步改进，步骤s1中，基坑外施作有水位观察井260。进行基坑内灌水操作时，根据水位观察井260的水位高度，控制基坑内灌水的水位高度与水位观察井260的水位高度一致，以便盾构机300进入基坑时，基坑内外的水土压力是相近的，能有效
控制盾构机300平衡到达基坑，方便后续的施工。
36.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：
1.一种盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、在基坑内施作侧墙(220)，预埋在所述侧墙(220)上的第一洞门钢板(410)围成洞门圈；s2、基坑内灌水后，盾构机(300)挖掘直至所述盾构机(300)的尾部穿过基坑壁；s3、将所述洞门圈与所述盾构机(300)之间的水冰冻成洞门冻结体(120)，往所述盾构机(300)的尾部与基坑壁之间注浆以形成注浆体(430)；s4、所述盾构机(300)继续掘进至吊装位置，边抽去基坑内的水，边在所述洞门圈上施作洞门模腔(440)；s5、解冻所述洞门冻结体(120)，往所述洞门模腔(440)内注浆以形成洞门(400)。2.根据权利要求1所述的盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法，其特征在于：基坑内设有冷冻组件，所述冷冻组件包括第一冷冻管(110)以及第二冷冻管，所述第一冷冻管(110)的一端连接地面的冷冻设备(100)，所述第一冷冻管(110)的另一端连通所述第二冷冻管，所述第二冷冻管安装在所述洞门圈内侧，所述第二冷冻管将所述洞门圈与所述盾构机(300)之间的水冰冻成所述洞门冻结体(120)。3.根据权利要求1所述的盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法，其特征在于：所述步骤s3中，所述盾构机(300)的尾部侧面设有管片，第二洞门钢板(420)预埋在所述管片与所述盾构机(300)的尾部侧面之间，所述洞门冻结体(120)将所述洞门圈与所述管片之间的缝隙封堵，所述注浆体(430)将基坑壁与所述第二洞门钢板(420)连接在一起。4.根据权利要求3所述的盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法，其特征在于：所述步骤s4中，当所述盾构机(300)掘进至吊装位置时，所述管片位于所述洞门圈外。5.根据权利要求4所述的盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法，其特征在于：所述步骤s4中的所述洞门模腔(440)分段施作，施作每段所述洞门模腔(440)时，所述第一洞门钢板(410)与所述第二洞门钢板(420)之间焊接有第三洞门钢板，所述第一洞门钢板(410)、所述第二洞门钢板(420)以及所述第三洞门钢板形成所述洞门模腔(440)。6.根据权利要求1至5中任一所述的盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述侧墙(220)施作完成后，在所述侧墙(220)的底部施作盾构机托台(240)，所述盾构机托台(240)上设置有用于检测所述盾构机(300)是否到达吊装位置的限位器(250)。7.根据权利要求1至5中任一所述的盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法，其特征在于：所述步骤s1中，基坑外施作有水位观察井(260)。
技术总结
本发明公开了一种盾构机在水中平衡到达基坑的施工方法，涉及隧道施工技术领域，包括如下步骤：在基坑内施作侧墙，预埋在所述侧墙上的第一洞门钢板围成洞门圈；基坑内灌水后，盾构机挖掘直至所述盾构机的尾部穿过基坑壁；将所述洞门圈与所述盾构机之间的水冰冻成洞门冻结体，往所述盾构机的尾部与基坑壁之间注浆以形成注浆体；所述盾构机继续掘进至吊装位置，边抽去基坑内的水，边在所述洞门圈上施作洞门模腔；解冻所述洞门冻结体，往所述洞门模腔内注浆以形成洞门。本发明的施工方法能确保盾构机进入基坑过程中，洞门内外水土压处于平衡状态，能极大消除施工风险。能极大消除施工风险。能极大消除施工风险。


技术研发人员：弓毅伟 袁守谦 吕明豪 谭上飞 周振宇 罗振平 徐文秀 吴海升 朱相乾 李志明 黄文豪 刘文华
受保护的技术使用者：广东省建筑工程集团有限公司
技术研发日：2021.03.23
技术公布日：2021/7/15