一種隧道始發端加固密封裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種土木工程行業中的地鐵建設中盾構機掘進的始發端頭加固技術，具體設計一種隧道始發端加固密封裝置及方法，。
【背景技術】
[0002]隧道盾構法施工中，掘進始發是最開始也是最關鍵的一環，始發端頭加固是隧道盾構法施工中保證洞口土體的自穩性必要條件。目前，始發端頭加固主要依靠旋噴粧來提高土體抗壓強度，利用降水井來降低地下水位。從實施效果來看，以這兩種方式確能滿足土體抗滲和自穩性要求。
[0003]現有的始發端頭加固技術存在加固周期長、費用高、占用場地大、無法穿插施工及無法重復利用等缺點，這主要是土體加固需要采取旋噴粧加固的方法造成的。現如今地鐵建設對精細化施工、綠色施工的要求越來越高，工程建設中施工周期短、施工工作面小、并要求盡可能采用可重復利用材料。因此，現有的始發端頭土體加固方法與地鐵建設的施工條件是相違背的，傳統的始發端頭加固方法亟待改進。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足提供一種具有施工費用低、占用場地小、周期短及可穿插施工等特點的隧道始發端加固密封裝置及方法。
[0005]本發明所采用的技術方案為:一種隧道始發端加固密封裝置，其特征在于:它包括主體結構、密封結構和保壓結構，所述主體結構包括始發洞門內襯墻，在始發洞門內襯墻的始發洞口上固定有始發鋼套筒，所述密封結構包括沿始發鋼套筒內圈軸向方向設置的多組鋼絲刷，相鄰組鋼絲刷、始發鋼套筒內壁、盾構機外殼之間圍合構成一個密封艙，所述保壓結構包括在始發鋼套筒上軸向方向的多組注脂管和多組壓力感應器，每組密封艙對應設置一組注脂管，至少每兩組鋼絲刷之間設置一組壓力感應器。
[0006]按上述技術方案，每組鋼絲刷由沿始發鋼套筒內圈周向方向設置的多個鋼絲刷組成，每組注脂管由沿始發鋼圈周向方向設置的多個注脂管組成，每組壓力傳感器由沿始發鋼圈周向方向設置的多個壓力傳感器組成。
[0007]按上述技術方案，始發洞門內襯墻包括延伸洞門和預埋環板，所述始發鋼套筒與預埋環板通過螺栓連接固定。
[0008]按上述技術方案，所述始發鋼套筒由多塊相同的弧形板依次相連而成，在弧形板的外壁兩側均設置有環板，在兩環板之間設置有梯形筋板，所述梯形筋板的高度由一側向另一側逐漸遞增。
[0009]按上述技術方案，近始發洞口的鋼絲刷的高度為盾構機外殼到圈板內徑的距離的2.1?2.2倍;其余組鋼絲刷的高度為盾構機外殼到圈板內徑的距離的2.8?2.9倍。
[0010]按上述技術方案，注脂管包括球閥和接口，所述壓力感應器測量范圍為0_6bar。[0011 ] 一種隧道始發端加固密封方法，其特征在于，它包括如下步驟: s 1、提供上述所述的隧道始發端加固密封裝置；
52、根據始發端頭處土質分區圖，計算密封艙高程處被動土壓力；
53、始發推進前通過各組注脂管向對應的密封艙內注脂形成密封壓力，注脂后各壓力感應器監測點數值應大于對應點被動土壓力，從而平衡所受土壓力；
54、盾構機推進過程中，根據密封艙內壓力傳感器讀數，調整注脂速度以平衡由于超挖所形成的土壓力變化，調整后的艙內各點壓力值為土壓力的2?3倍。
[0012]本發明所取得的有益效果為:本發明依靠始發鋼套筒、鋼絲刷及盾體外殼形成密封艙，從而保證始發端頭處土體、地下水不會從盾構機外殼與鋼套筒的縫隙中流出，在每2組鋼絲刷之間設置一組感應器，可實時監控密封艙內的壓力狀態，對始發端頭加固中可能出現的情況進行預警，能滿足土體抗滲和自穩性要求，從而保證盾構機始發順利的進行;發明具有可穿插施工、施工周期短、占用場地小等優點。始發端頭加固工藝僅需鋼絲刷及感應器先在鋼結構制造廠加工、拼裝成型后，運輸到現場進行安裝，相對以往的施工工藝，節省了土體加固、排水井降水的施工時間及場地，并可與現場其它車站、盾構區間穿插施工，操作方便，提高了工作效率。
【附圖說明】
[0013]圖1為始發端頭加固密封體系結構示意圖。
[0014]圖2為主體結構示意圖。
[0015]圖3為始發鋼套筒結構示意圖。
[0016]圖4為弧形板結構示意圖。
[0017]圖5為始發洞門內襯墻示意圖。
[0018]圖6為密封結構示意圖。
[0019]圖7保壓結構示意圖。
[0020]圖8為密封、保壓結構平面示意圖。
[0021 ]圖9為本發明提供的工作流程圖。
[0022]附圖標記說明:1-主體結構；I1-密封結構；II1-保壓結構；1-始發鋼套筒；2-始發洞門內襯墻；3-鋼絲刷;4-鋼絲刷；5-注脂管；6-壓力感應器；10-弧形板；20-延伸洞門；21-預埋環板;101-環板；102-環板；103-筋板；104-圈板；211-預埋圓環板。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0024]如圖1所示，本實施例提供了一種隧道始發端加固密封裝置，它包括主體結構1、密封結構II和保壓結構III，所述主體結構I包括始發洞門內襯墻2和在始發洞門內襯墻的始發洞口上通過螺栓固定的始發鋼套筒1，所述密封結構II包括沿始發鋼套筒1內圈軸向方向設置的多組鋼絲刷，相鄰組鋼絲刷、始發鋼套筒內壁、盾構機外殼之間圍合構成一個密封艙，所述保壓結構包括在始發鋼套筒上軸向方向的多組注脂管和多組壓力感應器，每組密封艙對應設置一組注脂管，每兩組鋼絲刷之間設置一組壓力感應器。
[0025]如圖2、3、4所示，所述始發鋼套筒1主要由8塊相同的弧形板10通過焊接組成;每個弧形板10包括環板101、環板102、筋板103和圈板104組成，環板101、環板102分別焊接于圈板104的兩側;所述筋板的兩側分別與兩環板相連，所述筋板103為梯形板狀結構，其高度由一側向另一逐漸遞增，其中，環板101、環板102、圈板104均為1 /8圓環形結構。
[0026]如圖5所示，所述始發洞門內襯墻2主要由延伸洞門20和預埋環板21組成;所述始發鋼套筒1與預埋環板21通過螺栓連接固定。所述延伸洞門20為鋼筋混凝土為圓環形結構，其通過螺栓與環板101連接;所述預埋環板21包括8塊相同的預埋圓環板211焊接組成;所述預埋圓環板211為1/8圓環形結構。
[0027]
本實施例中，每組鋼絲刷由沿始發鋼套筒1內圈周向方向焊接的多個鋼絲/4組成，鋼絲刷4設置有3組，靠近始發洞口的那組鋼絲刷3要求高度為盾構機外殼到圈板內徑的距離的2.1?2.2倍;其余組的鋼絲刷組4要求高度為盾構機外殼到圈板內徑的距離的2.8?2.9倍。
[0028]本實施例中，每組注脂管由沿始發鋼圈周向方向焊接的多個注脂管5組成，共設置有2組注脂管;每組壓力傳感器由沿始發鋼圈周向方向焊接的8個壓力傳感器6組成，共設置有3組壓力傳感器，注脂管30包括球閥和接口組成，注脂管球閥直徑不小于2.5寸，所述壓力感應器型號為eesk7，測量范圍為0_6baro
[0029]如圖8所示，本發明還提供了一種隧道始發端加固密封方法，其包括如下步驟:
(1)制造并組裝上述裝置，完成結構組裝；
(2)根據始發端頭處土質分區圖，計算密封艙高程處被動土壓力，包括3排共計24個注脂點壓力；
(3)始發推進前以靠近延伸洞門的第1排注脂孔緩慢向第1個密封艙內注脂，注脂過程中監測各壓力監測點數據變化;注脂過程中出現某1監測點壓力明顯小于周圍監測點時，向其臨近注脂孔加速注脂；當第1排監測點壓力值為各點被動土壓力的1.2?1.4倍時停止注月旨，繼續監測各壓力監測點數據，依次向遠離延伸洞門方向的密封艙內注脂形成密封壓力，注脂后各壓力感應器監測點數值應大于對應點被動土壓力，從而平衡所受土壓力；
(4)在盾構機推進過程中，同時向密封艙內注脂，監測各壓力監測點數據，此時應注意需盾構機刀盤通過第1組鋼絲刷20公分時才能旋轉刀盤，以免鋼絲刷卷入刀盤。當第1個密封艙內各點壓力值為土壓力2?3倍，且第1排監測點壓力值為各點被動土壓力的1.2倍以上時停止注脂。
【主權項】
1.一種隧道始發端加固密封裝置，其特征在于:它包括主體結構、密封結構和保壓結構，所述主體結構包括始發洞門內襯墻，在始發洞門內襯墻的始發洞口上固定有始發鋼套筒，所述密封結構包括沿始發鋼套筒內圈軸向方向設置的多組鋼絲刷，相鄰組鋼絲刷、始發鋼套筒內壁、盾構機外殼之間圍合構成一個密封艙，所述保壓結構包括在始發鋼套筒上軸向方向的多組注脂管和多組壓力感應器，每個密封艙對應設置一組注脂管，至少每兩組鋼絲刷之間設置一組壓力感應器。2.根據權利要求1所述的一種隧道始發端加固密封裝置，其特征在于，每組鋼絲刷由沿始發鋼套筒內圈周向方向設置的多個鋼絲刷組成，每組注脂管由沿始發鋼圈周向方向設置的多個注脂管組成，每組壓力傳感器由沿始發鋼圈周向方向設置的多個壓力傳感器組成。3.根據權利要求1或2所述的一種隧道始發端加固密封裝置，其特征在于，始發洞門內襯墻包括延伸洞門和預埋環板，所述始發鋼套筒與預埋環板通過螺栓連接固定。4.根據權利要求3所述的一種隧道始發端加固密封裝置，其特征在于，所述始發鋼套筒由多塊相同的弧形板依次相連而成，在弧形板的外壁兩側均設置有環板，在兩環板之間設置有梯形筋板，所述梯形筋板的高度由一側向另一側逐漸遞增。5.根據權利要求1或2所述的一種隧道始發端加固密封裝置，其特征在于，靠近始發洞口的鋼絲刷的高度為盾構機外殼到圈板內徑的距離的2.1?2.2倍;其余組鋼絲刷的高度為盾構機外殼到圈板內徑的距離的2.8?2.9倍。6.根據權利要求1或2所述的一種隧道始發端加固密封裝置，其特征在于，注脂管包括球閥和接口，所述壓力感應器測量范圍為0-6bar。7.一種隧道始發端加固密封方法，其特征在于，它包括如下步驟: S1、提供權利要求1至6中任一權利要求所述的隧道始發端加固密封裝置； S2、根據始發端頭處土質分區圖，計算密封艙高程處被動土壓力； S3、始發推進前通過各組注脂管向對應的密封艙內注脂形成密封壓力，注脂后各壓力感應器監測點數值應大于對應點被動土壓力，從而平衡所受土壓力； S4、盾構機推進過程中，根據密封艙內壓力傳感器讀數，調整注脂速度以平衡由于超挖所形成的土壓力變化，調整后的艙內各點壓力值為土壓力2?3倍。
【專利摘要】本發明公開了一種隧道始發端加固密封裝置及方法。它包括主體結構、密封結構和保壓結構，所述主體結構包括始發洞門內襯墻，在始發洞門內襯墻的始發洞口上固定有始發鋼套筒，所述密封結構包括沿始發鋼套筒內圈軸向方向設置的多組鋼絲刷，相鄰組鋼絲刷、始發鋼套筒內壁、盾構機外殼之間圍合構成一個密封艙，所述保壓結構包括在始發鋼套筒上軸向方向的多組注脂管和多組壓力感應器，每組密封艙對應設置一組注脂管，至少每兩組鋼絲刷之間設置一組壓力感應器。本發明在保證盾構機始發順利進行的基礎上，具有施工費用低、占用場地小、周期短及可穿插施工等特點。
【IPC分類】E21D9/14, E21D9/06
【公開號】CN105422127
【申請號】CN201510875491
【發明人】雷波, 楊向華, 高波, 張曉俊, 錢葉存, 殷如峰
【申請人】中建三局第一建設工程有限責任公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月2日