一种轨道交通隧道的盾构掘进施工方法与流程

本发明涉及盾构施工，尤其涉及一种轨道交通隧道的盾构掘进施工方法。

背景技术：

1、盾构隧道技术发展的200年进程中，盾构机已显然成为一种集机械、液压、电气、计算机、测量等多学科为一体的地下高端装备，被称为工程机械之王，是衡量一个国家地下工程机械装备研发水平的重要标志。随着施工技术的不断提升，国内外涌现出大量的经典盾构隧道成功案例，并且盾构施工在确保安全可靠的前提下不断地通过优化提升盾构设备的能力以提高施工效率。

2、随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域，在一些地区，隧道主要穿越复杂地层，地层含水量高、渗透系数大，盾构掘进对地层扰动大，螺旋输送机易出现喷涌等现象，危及隧道开挖面稳定性；尤其是越来越多的城市地铁线路需要下穿现有的地铁线路，一些新建地铁线路的左右洞需要采用上下重叠的方式下穿现有地铁线路，这对盾构掘进施工提出了更高的要求。

3、但是现有的盾构掘进施工方法较为简单，无法根据实际施工情况对掘进参数进行调整，从而影响盾构掘进施工的稳定性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种轨道交通隧道的盾构掘进施工方法，以解决现有技术中无法根据实际施工情况对掘进参数进行调整，从而影响盾构掘进施工的稳定性的问题。

2、根据本发明的一个方面，提供一种轨道交通隧道的盾构掘进施工方法，包括以下步骤：

3、步骤1：盾构机掘进，掘进前明确设计线路的参数，通过测量，判断出盾构机的当前位置，并根据掘进前的各项监测结果，确定下次掘进的参数；

4、步骤2：渣土改良，根据掘进过程中产生的渣土的流塑性、稠度、透水性和摩阻力参数进行渣土改良，渣土改良是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓或螺旋输送机内注入添加剂，利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与渣土混合；

5、步骤3：盾构机出土，控制推进速度和螺旋输送机的出土量，以保证开挖面及土仓的土压平衡；

6、步骤4：管片拼装，具体包括管片点位、管片输送和管片拼装；

7、步骤5：同步注浆，当管片脱离盾尾后，在土体与管片之间会形成环形空隙，采用注浆手段及时将盾尾建筑空隙加以充填；

8、步骤6：二次注浆，进行壁后回填密实度超声波检测，若出现空洞位置，则安排进行二次注浆，具体方式为通过管片中部的注浆孔进行二次补注浆，补充同步注浆未填充部分和体积减小部分，二次注浆时间在管片退出台车前进行。

9、可选的，所述步骤1中参数包括刀盘和土仓土压力、排土量和推进速度、螺旋机转速、千斤顶推力、注浆压力与时间、注浆方式与注浆量、浆液性能、盾构线路坡度、盾构姿态和管片拼装偏差。

10、可选的，所述步骤2中添加剂为泡沫剂，泡沫剂添加率为5％-10％，泡沫剂添加率指泡沫溶液与渣土体积比，泡沫溶液的组成为泡沫添加剂3％，水97％；泡沫组成为90％-95％压缩空气和5％-10％泡沫溶液。

11、可选的，所述步骤3中，在土压平衡盾构机正常掘进前，考虑各地层松散系数和地下水因素，先计算出每一环理论出土量，实际掘进过程当中，按环做好实际出土量统计，并与理论值相对比，当实际出土量超过理论出土量的5％时，应根据洞外、洞内监测数据，并通过分析土样，判断围岩变化，反演地层特性，若推断为超挖，应调节螺旋机转速，增加土仓土体的含量。

12、可选的，所述步骤4中管片点位，区间管片采用通用楔形管片拼装，每一环除因埋深不同而配筋不同的区别外，楔形量的布置都是完全相同的，通过k块位置的选择从而旋转管片调整管片在各个方向的超前量进行符合设计线路的行进以及各种拟合曲线上。

13、可选的，所述步骤4中管片输送，采用龙门吊进行垂直运输，采用电瓶车机组进行水平运输，桥架内装运管片由带横梁的电动单轨提升机，管片输送机和拼装机进行。

14、可选的，所述步骤4中管片拼装前，应对上一衬砌环面进行清理；应控制盾构推进液压油缸的压力和行程，并应保持盾构姿态和开挖面稳定；根据管片位置和拼装顺序，逐块一次拼装成环；管片连接螺栓紧固扭矩符合设计要求，管片拼装完成后，拖出盾尾后，对管片螺栓及时复紧。

15、可选的，所述步骤4中当管片由管片吊机送到管片拼装机下后，降下管片拼装机，对准管片上的吊装螺栓；锁紧吊装螺栓；将管片拼装区域的2个、3个或者4个千斤顶缩回；用管片拼装机锁住管片、提升、前移、旋转并将管片拼放到要求的位置；管片在一个千斤顶顶上以后，通过调整拼装机头部的平板，使管片错台达到允许范围之内；管片由其他千斤顶顶住并穿上螺栓拧紧；管片拼装机将其转回提升管片的位置，准备安装下一块管片；松开吊装螺栓并从管片上移出，吊装螺栓要卸下继续使用；重复吊装和安装步骤，直到把3块标准块和2块连接块拼装完毕；最后进行封顶块的安装：管片拼装完毕之后，应测量千斤顶伸长量和4处盾尾间隙，并将结果填入管片拼装报表；当拼装好的管片脱离盾尾时，螺栓应进行二次复紧。

16、可选的，所述步骤6中二次注浆工艺具体为：

17、s6.1：双液注浆，在注浆前选择6、12点上方的注浆点位，戴上注浆逆止阀后，用电锤钻穿孔位混凝土保护层，接上三通及水泥浆管和水玻璃浆管；注双液浆时，先注纯水泥浆液1min后，打开水玻璃阀进行混合注入，终孔时应加大水玻璃浓度；

18、在一个注浆孔完结后应等待5-10分钟后将注浆头打开查看封堵效果，如果水很大，应再次注入；如果漏水较小，则关闭球阀，待1-2天之后再打开球阀，若仍出现漏水，则需再次注入双液浆进行二次封堵，若无漏水现象则拆除球阀；

19、止水环注浆过程中应在相应管片后5环制作泄压孔，泄压孔安装单向逆止阀及注浆球阀，同时打开球阀，直至出现冒浆时关闭球阀，10min后检查注浆效果，如有水溢出，应对注浆孔进行双液注浆封孔；

20、在止水环制作完成后30min左右，应操作盾构机向前掘进5-10cm或掘进下一环，避免双液浆包裹盾尾；

21、上部补充注浆：通过在盾尾后5、7环上部开孔发现：开孔后有大量水漏出，且明显发现管片壁后存在空洞，为填充管片壁后空洞，确保壁后饱满，应选择在对应管片6、12点或以上部位注入浆液；

22、在注浆前选择6、12点或以上合适的注浆点位，戴上注浆逆止阀后，用电锤钻穿孔位混凝土保护层，接上三通及水泥浆管和水玻璃浆管，在同环相对位置以同样方式开孔，并安装注浆头及球阀，充当观察孔及泄压孔，在注浆孔注入单液浆时，应打开相对位置的观察孔球阀，待发现观察孔流出较浓的浆液后，关闭观察孔球阀并停止单液浆注入，改为双液浆进行封孔；

23、在一个注浆孔完结后应等待5-10分钟后将注浆头打开查看封堵效果，如果水很大，应再次注入浆液；如果漏水较小，则关闭球阀，待1-2天之后再打开球阀，若仍出现漏水，则需再次注入双液浆进行二次封堵，若无漏水现象则拆除球阀。

24、可选的，所述步骤6中二次注浆单独配备注浆泵，注浆前凿穿管片吊装孔外侧保护层，安装专用注浆接头；二次注浆采用水泥—水玻璃双液浆，水玻璃浓度30-42be，水玻璃和水泥浆的比例为1:1，浆液初凝时间设计为45s-2min，注浆压力一般为0.2-0.5mpa；

25、步骤6还包括如下步骤：

26、s6.2：注浆结束标准，采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设定值时，即可认为达到了质量要求，结束注浆；

27、s6.3：效果检测，盾构隧道要求进行壁后回填密实度超声波检测，不允许空洞，出现空洞位置，应安排二次注浆，并进行检测，直到注浆密实。

28、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

29、在掘进前通过测量，根据盾构机的实际位置和检测结果对掘进的参数进行修正，能够更准确地控制其掘进方向和位置，避免偏离预定路线，从而提高工程的精确度；在掘进的过程中，通过渣土的参数对渣土进行改良，能够提高土仓内渣土的抗渗透能力，避免掌子面因排水固结而造成较大的地表沉降或坍塌事故发生；降低土仓内渣土及掌子面土体的内摩擦角，减少渣土对刀盘刀具的磨损，降低刀盘扭矩；在同步注浆完成后根据壁后回填密实度超声波检测的结果进行二次注浆，二次注浆可以确保回填材料在盾构隧道周围均匀分布，补充初次注浆可能存在的空洞或不均匀区域；如果初次注浆后土体密实度不足，可能会导致地面沉降，影响地面建筑物和基础设施的安全。通过二次注浆，可以强化土体结构，防止或减少地面沉降；通过上述方式提升了盾构掘进施工的稳定性。

30、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。