[发明专利]一种平面空场地上自平衡式盾构始发结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道施工设备领域，更具体地，涉及一种平面空场地上自平衡式盾构始发结构及其制备方法。

背景技术

盾构机是以一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘的设备，该圆柱体组件的壳体即护盾，对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，因此在隧洞挖掘中得到广泛应用。

实际使用时，盾构机向前始发推进时，需用千斤顶作用在盾构机后部的反力架上。常规的盾构始发装置布置在钢筋混凝土结构的盾构始发工作井内(如图1所示，图中，1是盾构始发工作井，2是待破除洞门，3是盾构机，4是千斤顶，5是钢反力墙，6是反力架后方工作井侧墙结构，7是工作井侧墙结构后方土体)，盾构的反力架支撑在工作井侧墙结构上，由工作井侧墙结构后方土体提供反力使盾构前移(简称掘进始发)。

而在平面空场地上，盾构机后部无直接支撑的结构，因此现有的平面空场地上盾构始发装置需要搭建钢反力架，反力架通过竖向钢斜撑固定在底板上，底板下再设置桩基础将盾构机推力传给地层(如图2所示，图中，3是盾构机，4是千斤顶，5是钢反力墙，8是反力架竖向钢斜撑，9是盾构机底座，10是反力架底板，11是抗滑墙趾或抗滑桩。现有的平面空场地上盾构始发装置存在以下问题：1)反力架通过竖向钢斜撑支撑于底板，由于钢斜撑的刚度较小，影响盾构始发稳定性，且反力架、盾构机底座和反力架底板分开单独制造，不利于盾构始发掘进的整体稳定；2)工程量较大，当盾构始发需要的推力较大时，反力架底板需要有较大的长度，设备成本高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自平衡式盾构始发结构及其制备方法，其中结合平面空场地的施工特点，相应设计了适用于平面空场地上的自平衡式盾构始发结构，通过将反力墙和底板整体同时现场浇筑，获得呈倒T型结构的始发结构，有效保证了盾构始发结构的稳定性，减少了工程量，具有结构简单，施工方便可靠等优点，适用于铁路隧道、地铁隧道和公路隧道等场合。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种平面空场地上自平衡式盾构始发结构，该始发结构包括底板和反力墙，两者在平面空场地上利用钢筋混凝土直接整体浇筑成形，并且整体呈倒T字型，以保证盾构始发结构的整体稳定性，其中，所述底板水平布置，所述反力墙竖直布置在所述底板上，其上开设有洞口。

作为进一步优选的，所述反力墙的一侧通过盾构机推进机构安装有盾构机，另一侧设置有钢筋混凝土肋腋板。

作为进一步优选的，所述底板根据盾构机和反力墙的装配需要，将其设计为长度大于其宽度的矩形板，其中其长度方向与盾构机的行进方向一致，并且其长度大于所述肋腋板在平面上的投影长度、反力墙的厚度、盾构机推进机构的长度和盾构机的长度之和，其宽度大于所述盾构机的宽度、且大于所述反力墙的宽度。

作为进一步优选的，所述底板和反力墙整体浇筑成形的工艺具体为：根据所述底板和反力墙的结构尺寸，设计模板尺寸，然后支撑模板；整体绑扎用于制备所述底板和反力墙的钢筋，获得钢筋笼，将钢筋笼放置在支撑模板上，然后在5℃～35℃温度下浇筑混凝土；混凝土浇筑完毕后，进行不小于28天的潮湿养护，最终获得倒T字型整体现浇钢筋混凝土结构。

作为进一步优选的，所述底板的下方设置有高度不同的抗滑墙趾和/或抗滑桩，优选的，所述底板安装盾构机一侧的下方设置多根抗滑墙趾，所述底板安装钢筋混凝土肋腋板一侧的下方设置多根抗滑桩。

作为进一步优选的，所述抗滑墙趾和/或抗滑桩的深度和数量需满足始发结构的抗滑安全要求，具体为当始发结构在盾构机向前掘进反力作用下时，抗滑墙趾和/或抗滑桩提供的水平抗力与底板和土的摩擦力保持平衡。

作为进一步优选的，所述反力墙的宽度大于所述盾构机的宽度、且大于所述肋腋板水平投影宽度，其高度大于所述盾构机的高度、且大于所述盾构机推进机构竖向分布的高度。

作为进一步优选的，所述洞口用于供盾构后配套装置通行，其直径大于后配套装置的最大宽度，且小于所述盾构机的直径。

按照本发明的另一个方面，提出了一种平面空场地上自平衡式盾构始发结构的制备方法，包括如下步骤：

(1)根据设计的盾构隧道尺寸及相应的盾构机尺寸，设计始发结构的底板和反力墙的尺寸；