[发明专利]应用于高水压松散地层盾构隧道接收洞门的密封止水结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种应用于高水压松散地层盾构隧道接收洞门的密封止水结构及施工方法，该止水结构设置在钢管片与洞门外伸环梁之间的环状空间中，包括有底板、内侧固定环、外侧固定环、环向收紧拉索和加力压紧螺杆，外侧固定环预埋在洞门外伸环梁中，内侧固定环固定于底板上；环向收紧钢索交替穿设于内侧固定环和外侧固定环之间；洞门外伸环梁上设有加力压紧螺杆。本发明通过在洞门环梁和钢管片之间设置钢索+加力螺杆+底板结构，通过该结构的伸缩变形来实现盾构接收后在洞门环梁和特殊钢管片之间形成空间钢索网，并通过注入混凝土实现永久抵御洞门外水土压力，免除了盾构接收端头地层加固措施，降低了工程造价，减小了对周围环境影响。

技术领域

本发明涉及隧道工程建设技术领域，尤其涉及一种对应用于高水压松散地层盾构隧道接收洞门的密封止水结构及施工方法。

背景技术

随着城市地铁隧道、越江跨海交通隧道、水利水电隧道、市政公用隧道等隧道工程建设的蓬勃发展，越来越多的隧道需要穿越江河湖海，不可避免要面临在高水压深厚松散砂土地层中始发和接收。盾构进出洞施工技术涉及到工作井封门的设计、封门外土体的加固、盾构机性能及导向系统精度等，是盾构隧道施工的难题，确保盾构机在顺利进出洞的同时防止出现坍塌等事故是盾构隧道施工的关键工序。盾构隧道端头土体加固是盾构进出洞施工技术中一个重要组成部分，端头加固的成功与否直接关系到盾构机能否安全始发、到达。因此，合理选择盾构隧道端头土体的加固方式是保证盾构法隧道顺利施工的关键环节。常用的加固方法有高压喷射注浆法、深层搅拌法、SMW工法、人工冻结法、注浆法、素砼灌注桩法、降水法和钢套筒密闭法等。盾构隧道端头土体加固可以采用一种工法或多种工法相结合的方式，主要取决于地质情况、地下水、盾构直径和周边环境等多种因素。

对于穿越江河海域的盾构隧道工程，经常面临盾构隧道在高水压环境、砂土等软弱地层中始发和接收的困难，此类环境组合具有渗透系数大、地下水压力高和地层承载能力差等特点。为了确保作业安全，需对洞门外大范围土层进行改良加固，使其具有一定的止水性，减小高水头压力的影响，确保大直径盾构安全以及洞门破除时掌子面的稳定性。

由于当前工程界各类地层加固工法在高水压砂性土层中的加固效果都存在不确定性，特别是地下水存在动水的环境中掺入的水泥容易被带走，加固体无法正常固结继而形成薄弱带，造成在洞门破除时发生涌水涌沙现象。此外，盾尾间隙的存在会造成无法避免地产生地下水连通通道。因此，盾构隧道工程领域的发展需要一种可解决上述矛盾的高水压松散砂土地层中盾构隧道接收洞门密封止水结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种通过在洞门环梁和特殊钢管片之间设置一种柔性钢索+加力螺杆+底板结构，通过该结构的伸缩变形来实现盾构接收后在洞门环梁和特殊钢管片之间的环状空间形成空间钢索网，并通过预埋注浆管将该环状空间注入水泥砂浆，该水泥砂浆结合空间钢索网形成钢索混凝土环梁结构，实现永久抵御洞门外水土压力的目的，继而简化盾构接收端头加固措施，提高端头加固措施的针对性和有效性，降低端头加固工程造价，减小对周围环境影响的应用于高水压松散地层盾构隧道接收洞门的密封止水结构及施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种应用于高水压松散地层盾构隧道接收洞门的密封止水结构，其特征在于：该止水结构为混凝土止水结构，其设置在钢管片与洞门外伸环梁之间的环状空间中；

该止水结构包括有底板、内侧固定环、外侧固定环、环向收紧拉索和加力压紧螺杆，外侧固定环预埋在洞门外伸环梁中，内侧固定环固定于底板上；

环向收紧拉索在内侧固定环和外侧固定环之间依次交替穿过，最终贯穿于整个洞门外伸环梁和钢管片之间的环状空间里，形成空间拉索网；

在洞门外伸环梁上设置有可活动的加力压紧螺杆，加力压紧螺杆的内侧端顶在底板上；通过移动加力压紧螺杆使其内侧端顶压底板，将底板顶向往钢管片移动，并在底板紧贴于钢管片的外壁时注入混凝土，由混凝土和展开后的空间拉索网浇筑成混凝土止水结构。