專利名稱：盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及隧道的盾構施工方法，特別涉及一種盾構隧道施工檢修環(huán) 境的形成方法，屬于建筑工程領域。
背景技術：
20世紀以來，世界各國隧道盾構掘進工程技術取得了突飛猛進的進步， 并已取得了顯著的成就，大直徑、長距離的跨海越江隧道己經(jīng)越來越多地 出現(xiàn)在國家間、地區(qū)間和城市間的公路、鐵路交通工程中。在這些大直徑、 長距離的隧道工程的施工過程中，由于各地區(qū)不同的地質(zhì)水文條件、地下 不明障礙物的存在、施工設備的故障以及設備本身的使用壽命等因素，所 以無論采用何種類型的盾構機進行掘進施工，均存在著半途中在地下或水 底對盾構設備(刀具、盾尾密封、推進千斤頂?shù)?進行檢修或更換的可能， 尤其是在長距離越江隧道的施工中盾構設備的檢修更是不可避免的，因此， 必須根據(jù)理論計算、模擬試驗和積累的經(jīng)驗，考慮盾構施工階段中的設備 檢修和更換，設計出盾構設備檢修、更換的技術方案并進行相應的可行性 研究，同時針對可能出現(xiàn)的突發(fā)緊急情況制定出應對措施。目前在國內(nèi)的隧道施工中尚無成熟的檢修和更換盾構設備的施工經(jīng) 驗，特別是沒有在江河底下檢修和更換設備的施工實例和經(jīng)驗。經(jīng)對現(xiàn)有 技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，陸永芳發(fā)表的文章《盾構施工中的刀具更換》(《山 西建筑》，2006.32 (11) P316-317)提出了 "從地面進行地層加固"和"壓 氣作業(yè)"兩種方法。其中，"從地面進行地層加固"的方法"采用注漿、旋 噴樁或者攪拌樁進行加固，主要加固盾構機刀盤前方、上方和附近周圍的 土體，加固施工完成后在盾構機刀盤土艙的上方及前方形成一個包裹的加固體，起到止水和擋土的作用。"但是該方法的主要缺點是受到隧道埋深和 地面建筑物、地表環(huán)境條件的極大限制。"壓氣作業(yè)"是指"通過對盾構機 土艙內(nèi)注入壓縮空氣，使盾構機前端土艙與外界土層形成一個密閉的壓氣 空間，以壓縮空氣為壓力介質(zhì)保證土層穩(wěn)定，并能夠阻止地下水流入到土 艙內(nèi)，使得作業(yè)人員能夠安全進入穩(wěn)定的氣壓空間內(nèi)，進行盾構機刀具的 檢査及更換工作。"但其存在的主要缺點是氣壓作業(yè)的風險較大，壓氣作業(yè) 過程中由于操作不當或者意外事故會導致作業(yè)人員的減壓病，此外作業(yè)人 員還必須經(jīng)過專門的培訓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種 盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法，其不受隧道埋深和地面建筑物、地表 環(huán)境條件的限制，具有操作安全性高、環(huán)境適用性強的優(yōu)點。 本發(fā)明解決其技術問題所采取的技術方案如下 一種盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法，其具體步驟如下(1) 根據(jù)施工隧道所處地段的地質(zhì)資料和所用盾構機的技術參數(shù)，確 定需要檢修或更換的盾構設備及其部位、數(shù)量以及對盾構外土體加固的形 式、范圍和加固強度；(2) 由盾構內(nèi)部向盾構外部鉆孔，將加固管路伸出盾構外部，形成加 固管路網(wǎng)； '(3) 對盾構外部土體進行加固。 本發(fā)明所述的盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法，其步驟(1)的具體內(nèi)容為，在施工中實時監(jiān)測盾構設i的使用情況以及盾構掘進過程中各施 工參數(shù)的變化情況，根據(jù)施工隧道所處地段的地質(zhì)資料和所用盾構機的技 術參數(shù)，結合以往的施工經(jīng)驗和當前盾構的掘進狀態(tài)，檢査盾構設備的耗情況，確定需要進行檢修或更換的盾構設備及其所處部位和數(shù)量，在此 基礎上確定對盾構外土體進行加固的方法形式及總體范圍，然后依據(jù)現(xiàn)有 的設計規(guī)范和計算方法確定準確的土體加固范圍和加固強度，再確定實際 所需加固管路的大小、長度和數(shù)量；步驟(2)的具體內(nèi)容為將若干加固 管路依照所述步驟(1)所確定的大小、長度和數(shù)量，由盾構內(nèi)部通過位于 盾構頭部胸板和盾尾上的預留孔，向盾構外部依次伸出，在盾構外部周圍 的土體中形成一個加固管路網(wǎng)，所述預留孔上設置有止水閥，使加固管路 與預留孔間達到密封，以保證盾構外部的水土不會涌入盾構內(nèi)；步驟(3) 的具體內(nèi)容為通過步驟(2)所形成的加固管路網(wǎng)對周圍土體進行加固， 加固過程中要進行實時監(jiān)控，通過盾構頭部胸板上留有的觀察孔取樣測試 土體加固強度并觀察土體滲水情況，當土體加固強度達到要求后，不直接 拆除加固管路，而是保留加固管路在原位；完成步驟(1)至(3)的操作 之后，在盾構設備檢修或更換的全過程中，隨時觀察測試土體，必要時對 土體進行補充加固以確保土體強度始終達到要求。與現(xiàn)有技術不同的是，本發(fā)明所述的盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方 法對土體的加固過程不需要從地面上進行，而是由盾構內(nèi)部向盾構外部周 圍區(qū)域土體中鉆孔并對周圍土體直接進行有效的加固，形成抵御外部水土 壓力和高壓水滲透的帷幕，為檢修人員創(chuàng)造一個安全可靠的施工環(huán)境。本 發(fā)明所述方法既克服了 "從地面進行地層加固"的方法受到隧道埋深和地 表建筑物及環(huán)境條件限制的缺陷，又避免了 "壓氣作業(yè)"方法中氣壓作業(yè) 環(huán)境對操作人員安全和健康可能造成的危險或危害。本發(fā)明為隧道的盾構 施工，尤其是大直徑、長距離的盾構隧道工程在江河底下施工進行盾構設 備檢修更換或者排除不明障礙物，提供了一種更安全可靠的檢修環(huán)境的形 成方法，從而保證操作人員能夠在安全的環(huán)境下進行盾構設備的檢修或更換作業(yè)。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。本實施例采用了本 發(fā)明的技術方案進行施工，其給出了詳細的實施方式和具體的操作過程， 但本發(fā)明的保護范圍不局限于下述的實施例。以某盾構隧道施工工程為例，在施工過程中對盾構設備的使用情況以 及盾構掘進中各施工參數(shù)的變化情況進行了實時監(jiān)測，其采用本發(fā)明所述 盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法在施工中進行了盾構設備的檢修和更 換。第一步，當盾構掘進到第1500環(huán)時，通過檢査盾構設備的損耗情況， 發(fā)現(xiàn)盾構刀盤上的部分刀具磨損較大而嚴重影響盾構刀盤切削土體的效 率，此時，盾構處于6)3土層(即粉質(zhì)粘土層)中，盾構頂部覆土厚度25 30m，河床面以上水位約6.0m，屬于深覆土，高水壓狀態(tài)。于是根據(jù)上述 施工隧道所處地段的地質(zhì)資料和盾構機的技術參數(shù)，結合以往的施工經(jīng)驗 和當前盾構的掘進狀態(tài)，確定對盾構刀盤上的刀具進行檢修和更換，并且確定了該刀具所處部位和數(shù)量；同時在此基礎上確定對盾構外土體進行加 固的方法形式及總體范圍為由盾構內(nèi)向外伸出管路并對盾構外刀盤前方、 上方及周圍土體進行加固；然后依據(jù)現(xiàn)有的設計規(guī)范和計算方法確定準確 的土體加固范圍和加固強度技術指標加固體厚度6.0m，加固體彎拉強度 2. lMPa;最后再確定實際需用加固管路的大小為0)89X6 mm的20tt低碳無 縫鋼管、長度為9. 6 14. 6 m和數(shù)量共計444根。第二步，首先清理盾構頭部胸板或盾尾；其次將若干加固管路依照第 一步所確定的大小、長度和數(shù)量連接到位于盾構頭部胸板和盾尾上的預留 孔內(nèi)側并密封；然后打開預留孔上設置的止水閥，由盾構內(nèi)部向盾構外部 鉆孔，將上述加固管路由盾構內(nèi)部向盾構外部依次緩慢伸出，在盾構外部周圍的土體中形成一個加固管路網(wǎng)，加固管路的伸出順序為先內(nèi)圈后外圈、 由頂部沿順時針方向依次伸出。這一過程中，要求嚴格控制向外伸出的加 固管路長度和數(shù)量等，止水閥應使加固管路與盾構頭部胸板或盾尾上的預 留孔達到密封，確保盾構外部的水土不會涌入盾構內(nèi)。第三步，將第一步所形成的加固管路網(wǎng)連接到加固設備上，并且對周 圍土體進行加固。加固過程中要進行實時監(jiān)控，通過盾構頭部胸板上留有 的觀察孔進行取樣測試土體加固強度并觀察土體滲水情況。當土體加固強 度達到要求后，不直接拆除加固管路，而是保留加固管路在原位。完成上述第一至第三步的操作之后，在盾構設備檢修或更換的全過程 中隨時觀察測試土體，當土體強度低于第一步中所確定的加固土體強度值 或加固土體厚度小于第一步中所確定的加固土體厚度值時，對土體進行補 充加固以確保土體強度始終達到要求。本實施例應用本發(fā)明所述的方法后達到了良好的實際效果經(jīng)加固后 的土體強度達到了要求，在進行盾構刀盤上受損刀具的檢修和更換作業(yè)過 程中，沒有發(fā)生外部水土涌入和滲水現(xiàn)象，安全地完成了操作作業(yè)。
權利要求
1、一種盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法，其特征在于具體步驟如下(1)根據(jù)施工隧道所處地段的地質(zhì)資料和所用盾構機的技術參數(shù)，確定需要檢修或更換的盾構設備及其部位、數(shù)量以及對盾構外土體加固的形式、范圍和加固強度；(2)由盾構內(nèi)部向盾構外部鉆孔，將加固管路伸出盾構外部，形成加固管路網(wǎng)；(3)對盾構外部土體進行加固。
2、 根據(jù)權利要求1所述的盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法，其特征在 于所述步驟(1)的具體內(nèi)容為在施工中實時監(jiān)測盾構設備的使用情況以 及盾構掘進過程中各施工參數(shù)的變化情況；根據(jù)施工隧道所處地段的地質(zhì)資料 和所用盾構機的技術參數(shù)，結合以往的施工經(jīng)驗和當前盾構的掘進狀態(tài)，檢査 盾構設備的損耗情況，確定需要進行檢修或更換的盾構設備及其所處部位和數(shù) 量；在此基礎上確定對盾構外土體進行加固的方法形式及總體范圍，然后依據(jù) 現(xiàn)有的設計規(guī)范和計算方法確定準確的土體加固范圍和加固強度，再確定實際 所需加固管路的大小、長度和數(shù)量。
3、 根據(jù)權利要求2所述的盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法，其特征在 于所述步驟(2)的具體內(nèi)容為將若干加固管路依照所述步驟(1)所確定 的大小、長度和數(shù)量，由盾構內(nèi)部通過位于盾構頭部胸板和盾尾上的預留孔， 向盾構外部依次伸出，在盾構外部周圍的土體中形成一個加固管路網(wǎng)。
4、 根據(jù)權利要求3所述的盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法，其特征在 于所述預留孔上設置有止水閥，使加固管路與預留孔間達到密封，以保證盾 構外部的水土不會涌入盾構內(nèi)。
5、 根據(jù)權利要求3或4所述的盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法，其特 征在于所述步驟(3)的具體內(nèi)容為通過步驟(2)所形成的加固管路網(wǎng)對 周圍土體進行加固，加固過程中要進行實時監(jiān)控，通過盾構頭部胸板上留有的 觀察孔取樣測試土體加固強度并觀察土體滲水情況。
6、 根據(jù)權利要求5所述的盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法，其特征在于所述步驟(3)中，當土體加固強度達到要求后，不直接拆除加固管路， 而是保留加固管路在原位。
7、根據(jù)權利要求1或6所述的盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法，其特征在于完成步驟(1)至(3)的操作之后，在盾構設備檢修或更換的全過程 中，隨時觀察測試土體，必要時對土體進行補充加固以確保土體強度始終達到 要求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種盾構隧道施工檢修環(huán)境的形成方法，其具體步驟如下(1)根據(jù)施工隧道所處地段的地質(zhì)資料和所用盾構機的技術參數(shù)，確定需要檢修或更換的盾構設備及其部位、數(shù)量以及對盾構外土體加固的形式、范圍和加固強度；(2)由盾構內(nèi)部向盾構外部鉆孔，將加固管路伸出盾構外部，形成加固管路網(wǎng)；(3)對盾構外部土體進行加固。本發(fā)明既不受隧道埋深和地表建筑物及環(huán)境條件的限制，又避免了氣壓環(huán)境對人員安全健康可能造成的危害，因而具有安全性高、適用性強的優(yōu)點，為隧道的盾構施工，尤其是大直徑、長距離的隧道工程在江河底下進行盾構設備檢修更換提供了一種安全可靠的作業(yè)環(huán)境的形成方法，從而保證操作人員的作業(yè)安全。
文檔編號E21D9/06GK101251016SQ20081003550
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月2日 優(yōu)先權日2008年4月2日
發(fā)明者凌宇峰, 巴雅吉呼, 張冠軍, 段創(chuàng)峰, 麗 滕, 王吉云, 黃均龍 申請人:上海隧道工程股份有限公司