[发明专利]一种盾构隧道的施工装置及施工方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种盾构隧道的施工装置及施工方法。

背景技术

应用盾构机开挖隧道是隧道设计和施工的一种方法，该方法在我国应用日益广泛。盾构机一般从明挖的基坑内出发，进入地层开挖掘进并同时施作隧道衬砌结构，最后到达隧道另一端的明挖基坑，形成贯通的隧道。盾构机在明挖基坑内切割基坑围护结构进入土体(下称“盾构始发”)的过程中，地层暴露并被扰动，地下水开始流失，极易引起塌方事故，并连带引起地下管网和周边建筑物损坏，造成工程事故，现有的处理措施是将盾构始发端一定范围的地层用水泥浆液加固改良，提高地层的稳定性，阻止地下水流失。

现有的地层加固方法受地下管网和地层性质影响较大，地下管网影响设备施工，特别是地下有既有隧道时，地层加固可能无法实施，迁改管网影响工期且造价很高甚至不可实现；地下水流动会稀释水泥浆，从而影响加固效果，而且水泥浆改良后地层的稳定性难以判别，有些地层在未经扰动前较密实，水泥浆加固效果不明显，但已经扰动的土体就极易崩解，此时很难及时有效地控制水土流失，这也是导致国内多起盾构始发事故的主要原因。

发明内容

本发明为了解决上述盾构机开挖隧道时，容易造成水土流失，扰动土体，导致盾构始发事故的技术问题，提供一种结构简单可靠，方便操作可靠的盾构隧道的施工装置及施工方法。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述盾构隧道的施工装置，包括连接环板、钢套筒、设置在钢套筒内的混凝土管片、以及盾构系统，所述连接环板预埋在基坑围护结构上；所述盾构系统包括盾壳；所述盾壳设置在所述钢套筒与所述混凝土管片之间；

所述钢套筒的端面与所述连接环板连接固定；

所述钢套筒与所述盾壳之间、以及所述盾壳与所述混凝土管片之间均填充有防止水土流失的克泥效；

所述钢套筒上设置有若干用于注入所述克泥效的注浆孔。

进一步地，所述钢套筒包括相互配合形成圆柱状的上钢套筒和下钢套筒；所述钢套筒的底部设置有支撑架；

所述下钢套筒的底部向外伸出有用于支撑钢套筒的所述支撑架，所述上钢套筒和下钢套筒通过螺栓连接固定。

进一步地，所述钢套筒的端面与所述连接环板焊接固定。

进一步地，所述盾构系统还包括推动盾构系统向前掘进的千斤顶，所述钢套筒的末端设置有为所述千斤顶提供反力的反力架。

一种盾构隧道的施工方法，包括以下步骤：

S1、在施工基坑围护结构时，预埋连接环板；

S2、在连接环板上连接钢套筒，钢套筒的端面与所述连接环板固定连接，所述钢套筒上设置有若干注浆孔；

S3、将盾构系统设置在钢套筒内，所述盾构系统包括盾壳；

S4、在盾壳内处于后部的位置拼装混凝土管片；

S5、通过钢套筒的注射孔，往钢套筒与盾壳之间和在钢套筒与混凝土管片之间的空隙注入防止水土流失的克泥效。

进一步地，在S5之后，还包括

S6、千斤顶推动盾构系统向前掘进，在钢套筒的末端设置给千斤顶提供反力的反力架；

S7、随着盾构系统的前进，在S4中拼装的混凝土管片的基础上增加混凝土管片；

S8、利用盾构系统的注浆器，往混凝土管片与隧道壁土体之间的空隙注入克泥效。

进一步地，所述钢套筒包括相互配合形成圆柱状的上钢套筒和下钢套筒；

所述下钢套筒的底部设置有支撑架，所述上钢套筒和下钢套筒通过螺栓连接固定。

进一步地，所述S2中，钢套筒的端面与所述连接环板通过焊接固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在连基坑围护结构上预埋的连接环板，用于固定钢套筒的端面，起到支承钢套筒的作用，并通过钢套筒的注浆孔，给钢套筒与盾壳、以及钢套筒与混凝土管片之间的空隙注入克泥效，克泥效是一种粘性很高的膏状物，不易被稀释，固结快，且强度低，能有效封闭地下水土流失，避免了由于水土流失而引起土体扰动，从而引发盾构始发事故，而且施工方便，安全可靠。

在盾构系统掘进过程中，不断拼装混凝土管片，利用盾构系统的注浆器，在管片与隧道土体之间注入克泥效，有效控制地层变形，使得隧道更安全可靠。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明所述盾构隧道施工装置的结构示意图；

图2是本发明所述盾构隧道施工装置的下钢套筒的结构示意图；