本發(fā)明涉及盾構(gòu)施工領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種風(fēng)井結(jié)構(gòu)和盾構(gòu)掘進(jìn)平行施工的方法。

背景技術(shù)：

隨著我國城市軌道交通建設(shè)迅速發(fā)展，盾構(gòu)法成為地鐵隧道施工主要工法。盾構(gòu)隧道掘進(jìn)區(qū)間中往往需要設(shè)置風(fēng)井，造成盾構(gòu)掘進(jìn)施工時(shí)往往需要通過中間風(fēng)井。盾構(gòu)常規(guī)穿越中間風(fēng)井方法為“先站后隧”，該法是在風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)施工完成后施作洞門并進(jìn)行端頭加固后接收盾構(gòu)機(jī)并在中間風(fēng)井內(nèi)二次始發(fā)，或是采用“先隧后站”工法先行完成盾構(gòu)掘進(jìn)施工后施作中間風(fēng)井。常規(guī)方法要求中間風(fēng)井完成接收洞門及端頭加固后鋪設(shè)導(dǎo)軌并鑿除洞門二次始發(fā)后才能繼續(xù)進(jìn)行盾構(gòu)施工，可能影響盾構(gòu)掘進(jìn)工期；“先隧后站”法能夠有效縮短工期，但在富水砂礫層中后施作中間風(fēng)井存在較大滲漏及噴涌風(fēng)險(xiǎn)，需采取復(fù)雜加固及降水措施保證后施作風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)施時(shí)穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種盾構(gòu)機(jī)在內(nèi)外壓力平衡狀態(tài)下穿越先期施工風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)，達(dá)到風(fēng)井結(jié)構(gòu)和盾構(gòu)掘進(jìn)平行施工的方法。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種風(fēng)井結(jié)構(gòu)和盾構(gòu)掘進(jìn)平行施工的方法，包括以下步驟：

S1、風(fēng)井基坑邊挖邊支撐至基底后，施工側(cè)墻位于最下層支撐以下的部分及底板，在側(cè)墻上鋪設(shè)分界帶并埋設(shè)回填料至最下層支撐的高度；

S2、拆除最下層支撐并根據(jù)盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)在風(fēng)井基坑內(nèi)鋪設(shè)中板的模板，埋設(shè)回填料至所述中板的模板并在回填料上鋪設(shè)分界帶；

S3、自底向上依次澆筑風(fēng)井基坑中側(cè)墻的其余部分、支撐以及中板，向風(fēng)井基坑中回灌水，保證風(fēng)井基坑內(nèi)外水土壓力平衡；以及

S4、盾構(gòu)機(jī)由回填料掘進(jìn)并拼裝盾構(gòu)管片，穿越風(fēng)井基坑后抽除基坑內(nèi)的回灌水，清除回填料和盾構(gòu)管片，最后施作洞門以及風(fēng)井剩余結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述步驟S1還包括以下步驟：

在挖至基底后在風(fēng)井基坑中部設(shè)置兩排中立柱，任意一側(cè)所述中立柱的外邊界和與其同側(cè)的側(cè)墻的內(nèi)邊界的間距滿足盾構(gòu)機(jī)的掘削通過空間，在所述風(fēng)井基坑外設(shè)置U型地連墻及降水井；

其中，所述分界帶為油毛氈。

優(yōu)選地，所述回填料包括位于兩排中立柱間的M5砂漿以及位于任意一側(cè)中立柱的外邊界和與其同側(cè)的側(cè)墻的內(nèi)邊界間的塑性混凝土。

優(yōu)選地，所述步驟S4中在距離U型地連墻外5環(huán)和風(fēng)井基坑內(nèi)2環(huán)掘進(jìn)時(shí)增大同步注漿的填充系數(shù)，同步注漿漿液摻入微膨脹劑；距離風(fēng)井U型地連墻外4環(huán)和風(fēng)井內(nèi)2環(huán)每環(huán)都進(jìn)行二次注漿，注漿順序?yàn)閺南轮辽?、從右向左進(jìn)行注漿；二次注漿時(shí)注入水泥漿和水玻璃液雙槳液。

優(yōu)選地，所述步驟S4中盾構(gòu)機(jī)穿越后對風(fēng)井基坑的靠近洞門位置的管片進(jìn)行補(bǔ)充注漿加固。

優(yōu)選地，所述步驟S4中抽除風(fēng)井內(nèi)回灌水的施工為分階段操作，監(jiān)測并記錄基坑內(nèi)外土體位移情況控制風(fēng)井內(nèi)回灌水位，抽水完成后從風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)兩端鑿除回填料并確保隧道內(nèi)漏水情況可控，若不可控則進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

優(yōu)選地，步驟S4盾構(gòu)管片前在風(fēng)井基坑內(nèi)預(yù)留拆除管片小型破碎機(jī)的吊裝空間，拆除至少兩環(huán)管片后將破碎機(jī)運(yùn)至隧道中完成其余管片的破碎及吊出。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

1、風(fēng)井底板和側(cè)墻回填塑型混凝土和砂并鋪設(shè)一道油毛氈作為分界帶并合理設(shè)置盾構(gòu)掘進(jìn)線路，解決了“先隧后站”法需調(diào)整盾構(gòu)機(jī)連續(xù)掘進(jìn)線路并繞開中立柱的技術(shù)難題，減少了側(cè)墻角的底部鋼倒撐；回填完成后增設(shè)一道油毛氈隔離并施工中板時(shí)無需搭設(shè)腳手架和鋪設(shè)底層模板。確定合適的回填料配比參數(shù)，后施工中間風(fēng)井能夠快速鑿除完成后續(xù)施工，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)整機(jī)快速通過和中間風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)的平行施工。

2、采用多種注漿措施并設(shè)計(jì)合理的注漿順序、注漿位置及漿液材料配比，摻入膨化機(jī)增強(qiáng)漿液膨脹效果及速凝性，解決“先隧后站”法后施工中間風(fēng)井洞門與隧道井接口防水問題，實(shí)現(xiàn)了中間風(fēng)井剩余主體施工與盾構(gòu)掘進(jìn)平行作業(yè)。

3、運(yùn)用小型破碎機(jī)拆除管片后吊出再施作洞門，改變了傳統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)停機(jī)等待鋪軌、風(fēng)井內(nèi)設(shè)置鋼套箱、始發(fā)支架等系列措施接收并二次始發(fā)過站的局面，有效縮短了盾構(gòu)掘進(jìn)工期，精簡了始發(fā)和接收洞門外端頭素混凝土墻和三軸攪拌樁加固工藝，節(jié)省工程成本。

總之，采用本發(fā)明所述的盾構(gòu)掘進(jìn)過站與中間風(fēng)井平行施工的方法，解決了中間風(fēng)井施工進(jìn)度滯后無法按時(shí)提供盾構(gòu)接受條件的技術(shù)難題，發(fā)明了盾構(gòu)過站與中間風(fēng)井平行施工的新工藝，優(yōu)化了了風(fēng)井內(nèi)洞門端頭加固措施，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)過站而無需二次始發(fā)，簡化了施工工藝，降低了施工成本而且有效縮短了工期，填補(bǔ)了盾構(gòu)機(jī)直接掘削過站與風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)平行施工的技術(shù)空白，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，本方法特別適用于隧道埋深較大端頭加固效果難以保證時(shí)盾構(gòu)通過中間風(fēng)井掘進(jìn)工程。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1是本發(fā)明盾構(gòu)連續(xù)掘進(jìn)通過中間風(fēng)井和風(fēng)井結(jié)構(gòu)平行施工方法的工序流程框架。

圖2是盾構(gòu)連續(xù)掘進(jìn)過站與風(fēng)井結(jié)構(gòu)主體平行施工的剖面示意圖。

圖3是圖2的平面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

需要說明的是，下述實(shí)施方案中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得；在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“橫向”、“縱向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，并不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種風(fēng)井結(jié)構(gòu)和盾構(gòu)掘進(jìn)平行施工的方法，包括以下步驟：

S1、風(fēng)井基坑邊挖邊支撐至基底后，施工側(cè)墻位于最下層支撐以下的部分及底板，在側(cè)墻上鋪設(shè)分界帶并埋設(shè)回填料至最下層支撐的高度；

S2、拆除最下層支撐并根據(jù)盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)在風(fēng)井基坑內(nèi)鋪設(shè)中板的模板，埋設(shè)回填料至所述中板的模板并在回填料上鋪設(shè)分界帶；

S3、自底向上依次澆筑風(fēng)井基坑中側(cè)墻的其余部分、支撐以及中板，向風(fēng)井基坑中回灌水，保證風(fēng)井基坑內(nèi)外水土壓力平衡；以及

S4、盾構(gòu)機(jī)由回填料掘進(jìn)并拼裝盾構(gòu)管片，穿越風(fēng)井基坑后抽除基坑內(nèi)的回灌水，清除回填料和盾構(gòu)管片，最后施作洞門以及風(fēng)井剩余結(jié)構(gòu)。本方法一是可以解決工期滯后，二是可以避免一次始發(fā)一次接收的風(fēng)險(xiǎn)。

所述步驟S1還包括以下步驟：

在挖至基底后在風(fēng)井基坑中部設(shè)置兩排中立柱，任意一側(cè)所述中立柱的外邊界和與其同側(cè)的側(cè)墻的內(nèi)邊界的間距滿足盾構(gòu)機(jī)的掘削通過空間，在所述風(fēng)井基坑外設(shè)置U型地連墻及降水井；

其中，所述分界帶為油毛氈。

所述回填料包括位于兩排中立柱間的M5砂漿以及位于任意一側(cè)中立柱的外邊界和與其同側(cè)的側(cè)墻的內(nèi)邊界間的塑性混凝土。

所述步驟S4中在距離U型地連墻外5環(huán)和風(fēng)井基坑內(nèi)2環(huán)掘進(jìn)時(shí)增大同步注漿的填充系數(shù)，同步注漿漿液摻入微膨脹劑；距離風(fēng)井U型地連墻外4環(huán)和風(fēng)井內(nèi)2環(huán)每環(huán)都進(jìn)行二次注漿，注漿順序?yàn)閺南轮辽稀挠蚁蜃筮M(jìn)行注漿；二次注漿時(shí)注入水泥漿和水玻璃液雙槳液。

所述步驟S4中盾構(gòu)機(jī)穿越后對風(fēng)井基坑的靠近洞門位置的管片進(jìn)行補(bǔ)充注漿加固。

所述步驟S4中抽除風(fēng)井內(nèi)回灌水的施工為分階段操作，監(jiān)測并記錄基坑內(nèi)外土體位移情況控制風(fēng)井內(nèi)回灌水位，抽水完成后從風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)兩端鑿除回填料并確保隧道內(nèi)漏水情況可控，若不可控則進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

步驟S4盾構(gòu)管片前在風(fēng)井基坑內(nèi)預(yù)留拆除管片小型破碎機(jī)的吊裝空間，拆除至少兩環(huán)管片后將破碎機(jī)運(yùn)至隧道中完成其余管片的破碎及吊出。

本發(fā)明提供一種風(fēng)井結(jié)構(gòu)和盾構(gòu)掘進(jìn)平行施工的施工實(shí)例，如圖2-3所示，施工理念，以及實(shí)現(xiàn)該理念的風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)與中間立柱設(shè)計(jì)、端頭外防滲及排水保障措施和掘進(jìn)過程注漿控制措施。

步驟S1、風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)及中立柱設(shè)計(jì)

S1.1、針對風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)墻5內(nèi)邊界與中立柱13外邊界之間需保證盾構(gòu)連續(xù)掘進(jìn)通過中間風(fēng)井的空間；

S1.2、中立柱設(shè)計(jì)需既能保證風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和剛度要求，又能滿足盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)微調(diào)要求和隧道中心線16的轉(zhuǎn)彎半徑及盾構(gòu)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)彎能力要求。

步驟S2、風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)流水作業(yè)施工及回填

S2.1、基坑開挖至底面標(biāo)高后施工底板下抗拔樁1及底板3，底板3養(yǎng)護(hù)同時(shí)施工側(cè)墻防水及最后一道混凝土支撐8；

S2.2、安裝側(cè)墻5的模板，側(cè)墻5施工完成后鋪設(shè)一層油毛氈4，中立柱13間回填砂料2，其余位置回填塑性混凝土7；

S2.3、拆除最后一道混凝土8支撐同時(shí)鋪設(shè)中板10的模板；

S2.4、回填塑性混凝土和砂料至中板10的模板，鋪設(shè)油毛氈；

S2.5、依次自底向上流水作業(yè)，搭設(shè)滿堂腳手架依次完成側(cè)墻的剩余部分、混凝土支撐和中板的澆筑施工；

S2.6、自原地面向下開挖至底板位置，在側(cè)墻5外2m施工600mm厚素混凝土墻15與圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻6形成搭接并在雙線隧道兩側(cè)各設(shè)置2口降水井14，兩端共8口降水井。

步驟S3、盾構(gòu)機(jī)穿越前回灌水

S3.1、根據(jù)隧道埋深理論計(jì)算水土壓力共同作用下盾構(gòu)機(jī)直接掘進(jìn)通過時(shí)外部壓力范圍，設(shè)置回灌水水位；

S3.2、向風(fēng)井中回灌水12，并監(jiān)測基坑內(nèi)外土體橫向位移及水位升降變化；

S3.3、地連墻內(nèi)設(shè)置水平注漿管和豎直注漿管，注漿管間隔2m，當(dāng)盾構(gòu)管片9與側(cè)墻5之間發(fā)生滲漏時(shí)可注入聚氨酯漿液封堵。

步驟S4、盾構(gòu)掘削穿越風(fēng)井

S4.1、盾構(gòu)機(jī)穿越時(shí)，需保證同步注漿漿液的飽滿性，在距離風(fēng)井地連墻外5環(huán)和風(fēng)井內(nèi)2環(huán)掘進(jìn)時(shí)增大同步注漿的填充系數(shù)，同步注漿漿液摻入微膨脹劑；

S4.2、距離風(fēng)井地連墻外4環(huán)和風(fēng)井內(nèi)2環(huán)每環(huán)都進(jìn)行二次注漿，注漿順序?yàn)閺南轮辽稀挠蚁蜃筮M(jìn)行注漿；

S4.3、注漿時(shí)采用鋼釬打穿同步注漿層，壓力控制注漿終止的標(biāo)準(zhǔn)為3MPa；

S4.4、盾構(gòu)機(jī)掘削風(fēng)井地連墻前2m開外檢查并更換刀具，保證刀盤掘削功率和開挖面直徑，避免出現(xiàn)風(fēng)井地連墻卡住盾構(gòu)機(jī)情況；

S4.4、盾構(gòu)管片拼裝時(shí)保證至少兩環(huán)封頂塊位于盾構(gòu)隧道上半部，便于后期管片拆除；

S4.5、盾構(gòu)掘削穿越風(fēng)井后需在風(fēng)井外四環(huán)、風(fēng)井內(nèi)兩環(huán)管片上各新增2個注漿孔進(jìn)行補(bǔ)充注漿，注入?yún)⑷肱蚧瘷C(jī)的聚氨酯，注漿順序?yàn)閺南轮辽稀ｄ撯F打穿同步注漿層，注漿終止標(biāo)準(zhǔn)為相鄰孔打開后有聚氨酯流出或不漏水；

S4.6、鑿除管片前，打開風(fēng)井地連墻與盾構(gòu)隧道交匯處管片注漿孔，無漏水或漏水量逐漸減少，方可進(jìn)行下一步。若仍有水滲漏，通過地連墻預(yù)埋注漿管注入聚氨酯堵漏。

步驟S5、拆除管片施作洞門

S5.1、分階段抽排回灌水，將小型破碎機(jī)運(yùn)至中板鑿除回調(diào)料，其中：隧道上部及側(cè)部砂漿主要隨管片一同破除掉，剩余與主體結(jié)構(gòu)粘結(jié)在一起的砂漿采用人工破除的方式進(jìn)行鑿除；

S5.2、回填料鑿除完成后，由封頂塊開始拆除至少2環(huán)管片后將破碎機(jī)運(yùn)至隧道中，完成剩余管片鑿除

S5.3、施工隧道洞門，完成風(fēng)井剩余部分結(jié)構(gòu)施工。

本發(fā)明的工業(yè)實(shí)用性：

1、風(fēng)井底板和側(cè)墻回填塑型混凝土和砂并鋪設(shè)一道油毛氈作為分界帶并合理設(shè)置盾構(gòu)掘進(jìn)線路，解決了“先隧后站”法需調(diào)整盾構(gòu)機(jī)連續(xù)掘進(jìn)線路并繞開中立柱的技術(shù)難題，減少了側(cè)墻角的底部鋼倒撐；回填完成后增設(shè)一道油毛氈隔離并施工中板時(shí)無需搭設(shè)腳手架和鋪設(shè)底層模板。確定合適的回填料配比參數(shù)，后施工中間風(fēng)井能夠快速鑿除完成后續(xù)施工，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)整機(jī)快速通過和中間風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)的平行施工。

2、采用多種注漿措施并設(shè)計(jì)合理的注漿順序、注漿位置及漿液材料配比，摻入膨化機(jī)增強(qiáng)漿液膨脹效果及速凝性，解決“先隧后站”法后施工中間風(fēng)井洞門與隧道井接口防水問題，實(shí)現(xiàn)了中間風(fēng)井剩余主體施工與盾構(gòu)掘進(jìn)平行作業(yè)。

3、運(yùn)用小型破碎機(jī)拆除管片后吊出再施作洞門，改變了傳統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)停機(jī)等待鋪軌、風(fēng)井內(nèi)設(shè)置鋼套箱、始發(fā)支架等系列措施接收并二次始發(fā)過站的局面，有效縮短了盾構(gòu)掘進(jìn)工期，精簡了始發(fā)和接收洞門外端頭素混凝土墻和三軸攪拌樁加固工藝，節(jié)省工程成本。

總之，采用本發(fā)明所述的盾構(gòu)掘進(jìn)過站與中間風(fēng)井平行施工的方法，解決了中間風(fēng)井施工進(jìn)度滯后無法按時(shí)提供盾構(gòu)接受條件的技術(shù)難題，發(fā)明了盾構(gòu)過站與中間風(fēng)井平行施工的新工藝，優(yōu)化了了風(fēng)井內(nèi)洞門端頭加固措施，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)過站而無需二次始發(fā)，簡化了施工工藝，降低了施工成本而且有效縮短了工期，填補(bǔ)了盾構(gòu)機(jī)直接掘削過站與風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)平行施工的技術(shù)空白，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，本方法特別適用于隧道埋深較大端頭加固效果難以保證時(shí)盾構(gòu)通過中間風(fēng)井掘進(jìn)工程。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。