一種盾構(gòu)換刀地連墻加固結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及隧道及地下工程施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種盾構(gòu)換刀地連墻加固結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型專利技術(shù)的盾構(gòu)換刀地連墻加固結(jié)構(gòu)包括布置在隧道掘進(jìn)路線上的地連墻，該地連墻為素混凝土地連墻，且所述地連墻設(shè)置在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)后進(jìn)行換刀的長度部位處，通過預(yù)先在盾構(gòu)掘進(jìn)路線上設(shè)置加固結(jié)構(gòu)，使得盾構(gòu)掘進(jìn)到該加固結(jié)構(gòu)處時進(jìn)行刀具更換，由于布置有加固結(jié)構(gòu)，因此可以對刀具進(jìn)行常壓換刀，從而具有常壓換刀所具有的簡便快捷、成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時，布置加固結(jié)構(gòu)后，刀具更換過程中不會出現(xiàn)開挖面塌陷、地面沉降等問題，保證隧道沿線周邊環(huán)境，有效避免了質(zhì)量安全事故的發(fā)生。

A reinforcing structure for replacing wall with shield and knife

The utility model relates to the technical field of tunnel and underground engineering construction, in particular to a shield cutter changing diaphragm wall reinforcement structure. The shield cutter changing diaphragm wall reinforcement structure of the utility model comprises a ground connecting wall arranged on the tunnel driving route, the diaphragm wall is a plain concrete diaphragm wall, and the diaphragm wall is arranged on the shield machine driving. At the length of the tool change after the shield tunneling, a reinforcement structure is set in advance on the shield tunneling route to make the tool change when the shield tunneling into the reinforcement structure. Because the reinforcement structure is arranged, the tool can be changed under normal pressure, so it has the advantages of simple, quick and low cost. At the same time, after the reinforcement structure is arranged, the problems of excavation surface subsidence and ground subsidence will not appear in the process of tool replacement, so as to ensure the surrounding environment along the tunnel and effectively avoid the occurrence of quality and safety accidents.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種盾構(gòu)換刀地連墻加固結(jié)構(gòu)
本技術(shù)涉及隧道及地下工程施工
，特別是一種盾構(gòu)換刀地連墻加固結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
目前，隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施的不斷發(fā)展，城市地鐵也得到了快速發(fā)展，城市地鐵區(qū)間隧道多數(shù)采用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)施工。然而，當(dāng)盾構(gòu)一次穿越地層距離較長或者穿越地層存在砂卵石等高磨損地層時，盾構(gòu)刀具磨損就會非常嚴(yán)重，因此，不得不有計劃地對刀具進(jìn)行更換。目前盾構(gòu)換刀常用方法為常壓換刀和帶壓換刀。常壓換刀雖然開倉方法簡便快捷，但是適用地質(zhì)范圍有限，僅適用于掌子面前方地層情況非常好的條件，而且地下水不豐富或沒有地下水的地質(zhì)情況，適用地質(zhì)范圍有限，這種地質(zhì)條件很少出現(xiàn)在地鐵隧道施工過程中，因此不具有代表性。帶壓換刀通常采用局部氣壓法換刀，在土質(zhì)不均勻情況下，土倉氣壓均不能維持，很難提供換刀所需的保壓狀態(tài)，換刀時所需供氣量大，壓縮空氣輸送管路長，工期設(shè)備及送氣管路要求高，具有工序繁多、工期長、費(fèi)用大等缺點(diǎn)；同時，刀具更換過程中容易出現(xiàn)壓力消減導(dǎo)致危及開挖面穩(wěn)定、易引起地面沉降塌陷等問題，進(jìn)而影響隧道沿線周邊環(huán)境，由于壓力削減導(dǎo)致掌子面坍塌造成人員傷亡的事故時有發(fā)生；另外，帶壓換刀對操作人員要求較高，并且在高壓環(huán)境下工作時，對操作人員身體傷害較大、安全系數(shù)低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的專利技術(shù)目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中的地層條件不適用于直接開倉進(jìn)行常壓換刀時，采用帶壓換刀法存在工序多、成本高、作業(yè)人員要求高風(fēng)險大，以及容易引起地面沉降造成質(zhì)量安全事故的問題，提供一種盾構(gòu)換刀地連墻加固結(jié)構(gòu)，通過預(yù)先在盾構(gòu)掘進(jìn)路線上設(shè)置加固結(jié)構(gòu)，使得盾構(gòu)掘進(jìn)到該加固結(jié)構(gòu)處時進(jìn)行刀具更換，由于布置有加固結(jié)構(gòu)，因此可以對刀具進(jìn)行常壓換刀，從而具有常壓換刀所具有的簡便快捷、成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時，布置加固結(jié)構(gòu)后，刀具更換過程中不會出現(xiàn)開挖面塌陷、地面沉降等問題，保證隧道沿線周邊環(huán)境，有效避免了質(zhì)量安全事故的發(fā)生。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用的技術(shù)方案為：一種盾構(gòu)換刀地連墻加固結(jié)構(gòu)，包括布置在隧道掘進(jìn)路線上的地連墻，該地連墻為素混凝土地連墻，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)刀具磨損后需要更換時，在掘進(jìn)路線的換刀部位處設(shè)置有該地連墻。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，隨著掘進(jìn)深度的推進(jìn)，刀具磨損越來越嚴(yán)重，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)后需要進(jìn)行換刀，換刀的距離長度介于某一區(qū)間長度范圍內(nèi)，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷刀具的磨損量，然后確定盾構(gòu)進(jìn)掘進(jìn)長度進(jìn)行刀具更換，從而能確定盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)后進(jìn)行換刀的部位，因此確定換刀位置，所述地連墻即設(shè)置在該位置處，使地連墻的設(shè)置位置與盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)后進(jìn)行換刀的長度部位相對應(yīng)，從而在設(shè)置地連墻的部位進(jìn)行常壓換刀，避免出現(xiàn)開挖面塌陷、地面沉降等問題，保證施工安全。將地連墻設(shè)置為素混凝土地連墻，使得盾構(gòu)機(jī)在地連墻部位換刀的前后施工過程中，不僅能進(jìn)行常壓換刀，保證施工安全，而且還能直接在地連墻中進(jìn)行掘進(jìn)，保證連續(xù)施工過程，不會額外增加其他工序。通過本方案的盾構(gòu)換刀地連墻加固結(jié)構(gòu)，通過直接澆筑地連墻墻體的施工方式，達(dá)到對盾構(gòu)機(jī)換刀部位的隧道土體進(jìn)行加固，省去了對復(fù)雜地層進(jìn)行地質(zhì)勘探設(shè)置樁體進(jìn)行大范圍加固的復(fù)雜過程，施工效率更高，通過地連墻的加固，使盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程能進(jìn)行常壓換刀，達(dá)到穩(wěn)定、高效、安全、經(jīng)濟(jì)和快捷開倉換刀的目的。作為本技術(shù)的優(yōu)選方案，所述地連墻包括用于加固盾構(gòu)機(jī)頭部土體的第一幅素混凝土墻，以及支撐掌子面的第二幅素混凝土墻，所述第一幅素混凝土墻設(shè)置在盾構(gòu)機(jī)停機(jī)換刀的部位，所述第二幅素混凝土墻緊挨第一幅素混凝土墻前端部設(shè)置。將地連墻設(shè)置為包括第一幅素混凝土墻和第二幅素混凝土墻的結(jié)構(gòu)形式，盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)入第一幅素混凝土墻體預(yù)定加固位置后，在第二幅素混凝土墻的保護(hù)下直接換刀，實(shí)現(xiàn)換刀過程的穩(wěn)定、高效、安全和經(jīng)濟(jì)的開倉換刀的目的。本方案中，設(shè)置第一幅素混凝土墻和第二幅素混凝土墻，第一幅素混凝土墻處于換刀位置，主要起到加固盾頭、穩(wěn)定盾構(gòu)掘進(jìn)形態(tài)的作用，第二幅素混凝土墻用于保持掌子面穩(wěn)定，保證換刀過程的安全性。作為本技術(shù)的優(yōu)選方案，所述地連墻沿隧道掘進(jìn)方向的長度為1.2m～3.0m，寬度為6m～12m，該地連墻從隧道底部下方2m處延伸至地面。地連墻的長度（厚度）可根據(jù)盾構(gòu)刀盤厚度進(jìn)行調(diào)整，相比現(xiàn)有的盾構(gòu)開倉方法，采取這種地連墻的結(jié)構(gòu)形式，可控性強(qiáng)，操作簡便快速，方法易推廣，安全系數(shù)更高。進(jìn)一步地，所述地連墻沿隧道掘進(jìn)方向的長度為1.6m～2.4m，寬度為8m～9m，該地連墻從隧道底部下方1m處延伸至地面。進(jìn)一步地，當(dāng)?shù)剡B墻設(shè)置為第一幅素混凝土墻和第二幅素混凝土墻的結(jié)構(gòu)形式時，單側(cè)每幅地連墻的厚度為0.8m~1.2m。作為本技術(shù)的優(yōu)選方案，所述盾構(gòu)機(jī)上預(yù)設(shè)有開倉部位，所述開倉部位與盾構(gòu)機(jī)需要更換刀具的安裝部位相對應(yīng)。針對施工地層和盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，利用經(jīng)驗(yàn)及預(yù)測方法計算出盾構(gòu)刀具磨損量并確定需要換刀的位置，即主動在盾構(gòu)機(jī)上預(yù)設(shè)開倉部位，使開倉部位與需要更換刀具的安裝位置相對應(yīng)，進(jìn)行換刀。通過預(yù)先設(shè)置開倉部位，不影響盾構(gòu)機(jī)的正常施工，并且達(dá)到地連墻處進(jìn)行換刀時，通過開倉部位快速進(jìn)入，從而快捷、高效地完成換刀工作，最大程度保證施工進(jìn)度。在使用本技術(shù)的盾構(gòu)換刀地連墻加固結(jié)構(gòu)時，按照下述加固施工方法的施工步驟進(jìn)行：a、預(yù)設(shè)開倉部位，根據(jù)施工地層和盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)預(yù)測盾構(gòu)刀具磨損量，確定盾構(gòu)機(jī)需要換刀的位置，從而在盾構(gòu)機(jī)上預(yù)設(shè)開倉部位；b、地連墻施工，在位于盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)后進(jìn)行換刀的長度部位處，在隧道掘進(jìn)路線上進(jìn)行地連墻施工；c、盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到位后停機(jī)，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)至設(shè)置有地連墻的部位后停機(jī)，盾構(gòu)機(jī)頭部處于地連墻的長度范圍內(nèi)；d、開倉檢測及換刀，作業(yè)人員從所述開倉部位進(jìn)入到盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行常壓開倉換刀、檢測及維修工作；e、恢復(fù)掘進(jìn)，完成換刀后，關(guān)閉盾構(gòu)機(jī)開倉部位及艙門，同時加氣推進(jìn)，直至土倉中土壓力與前方靜止土壓力接近后恢復(fù)正常推進(jìn)；所述步驟a和步驟b的施工順序能進(jìn)行互換。采取上述施工方法，提前預(yù)設(shè)開倉部位，同時提前進(jìn)行地連墻施工，不影響正常盾構(gòu)施工進(jìn)度，相比常規(guī)地面注漿預(yù)加固帶壓開倉換刀和巖層中常壓開倉換刀的方法，本方案的施工方法受地層條件影響小，屬于常壓作業(yè)，工期短、費(fèi)用少，能避免發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害等安全隱患，對于施工作業(yè)人員的人生安全也更有保障。本方案通過提前澆筑地連墻墻體，省去了對復(fù)雜地層進(jìn)行地質(zhì)勘探并設(shè)置樁體位置等施工過程，起到穩(wěn)定周圍土體、保護(hù)施工安全的作用，使施工過程更加直觀、容易，施工效率也更高。進(jìn)一步地，所述步驟c中，所述地連墻包括第一幅素混凝土墻和第二幅素混凝土墻，所述第二幅素混凝土墻緊挨第一幅素混凝土墻鉆進(jìn)方向的前端部設(shè)置，盾構(gòu)機(jī)將所述第一幅素混凝土墻掘進(jìn)完成且盾構(gòu)頭部進(jìn)入第一幅素混凝土墻范圍后，盾構(gòu)機(jī)刀盤到達(dá)預(yù)設(shè)的換刀位置處后停止掘進(jìn)。設(shè)置素混凝土地連墻穩(wěn)定周圍土體，第一幅素混凝土墻起到擋土墻作用，同時作為停機(jī)位置的盾構(gòu)加固墻體，在盾構(gòu)掘進(jìn)直到盾構(gòu)刀盤達(dá)到地連墻預(yù)定位置停機(jī)后，第二幅素混凝土墻起到穩(wěn)固掌子面及避免前方土體坍塌的作用。充當(dāng)擋土墻作用的素混凝土墻體，使刀盤前方土體強(qiáng)度得到加強(qiáng)，預(yù)防掌子面崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，同時盾構(gòu)機(jī)可直接在素混凝土中掘進(jìn)，整個換刀過程對盾構(gòu)機(jī)和周圍土體影響小，相比其他換刀方法加固作用更優(yōu)，在換刀結(jié)束后可以直接保持穩(wěn)定掘進(jìn)外墻體中，加固掌子面后使常壓開倉換刀適本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種盾構(gòu)換刀地連墻加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括布置在隧道掘進(jìn)路線上的地連墻，該地連墻為素混凝土地連墻，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)刀具磨損后需要更換時，在掘進(jìn)路線的換刀部位處設(shè)置有該地連墻。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種盾構(gòu)換刀地連墻加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括布置在隧道掘進(jìn)路線上的地連墻，該地連墻為素混凝土地連墻，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)刀具磨損后需要更換時，在掘進(jìn)路線的換刀部位處設(shè)置有該地連墻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)換刀地連墻加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述地連墻包括用于加固盾構(gòu)機(jī)頭部土體的第一幅素混凝土墻，以及支撐掌子面的第二幅素混凝土墻，所述第一幅素混凝土墻設(shè)置在盾構(gòu)機(jī)停機(jī)換刀的部位，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張紹輝，周洋，周雙禧，李雪，康洪信，郭慶飛，張旭，周理忠，
申請(專利權(quán))人：中鐵建大橋工程局集團(tuán)第二工程有限公司，西南石油大學(xué)，
類型：新型
國別省市：廣東,44