[实用新型]一种富水上软下硬复合地层的盾构掘进施工结构

说明书

本实用新型公开了一种富水上软下硬复合地层的盾构掘进施工结构，包括位于预计掘进隧道上部的隧道掌子面前方软质地层、位于预计掘进隧道下部的隧道掌子面前方硬质地层，其特征在于还包括：沿隧道掌子面前方硬质地层边缘设置的若干个边缘孔，设置于掌子面前方硬质地层内部、且孔深与边缘孔相同的若干个内部孔，切割线；所述切割线与边缘孔、内部孔连接形成网格结构。本实用新型解决了盾构掘进过程中上下地层物理特性指标差别较大造成的刀盘、刀具磨损等问题，且节约了盾构掘进施工成本，能使工作环境更绿色环保。

技术领域

本实用新型涉及盾构掘进技术领域，具体涉及一种富水上软下硬复合地层的盾构掘进施工结构。

背景技术

盾构法是建造地下隧道最先进的施工方法之一。由此，盾构掘进技术的要求也在不断加大。

盾构法一般只适应于较为均质的软土、软岩地层或砂层及其互层。在较为均质的地层中采用盾构法施工，盾构掘进方式及掘进模式相对简单、掘进方向容易控制、掘进参数相对稳定，因此盾构施工难度较低。但由于自然界地质构造的随机性，导致地质条件变化莫测，地层分界面起伏较大，在盾构施工过程中遇到上软下硬等复合地层不可避免。在上软下硬地层中，坚硬岩层仅在隧道开挖面下半部分出露，下部分硬岩自稳性较好而上部软岩自稳性较差，软硬不均现象明显，局部存在不均匀风化夹层，给盾构施工造成极大困难，施工过程中也出现不少问题。比如：盾构掘进姿态控制困难、刀具偏磨严重、刀盘受力不均致使主轴承受损或主轴承密封被破坏、工况转换频繁造成较大地表变形等问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种富水上软下硬复合地层的盾构掘进施工结构，其解决了盾构掘进过程中上下地层物理特性指标差别较大造成的刀盘、刀具磨损等问题，节约了盾构掘进施工成本，使工作环境更绿色环保。

本实用新型通过下述技术方案实现。

一种富水上软下硬复合地层的盾构掘进施工结构，包括位于预计掘进隧道上部的隧道掌子面前方软质地层、位于预计掘进隧道下部的隧道掌子面前方硬质地层，其特征在于还包括：沿隧道掌子面前方硬质地层边缘设置的若干个边缘孔，设置于掌子面前方硬质地层内部、且孔深与边缘孔相同的若干个内部孔，切割线；所述切割线与边缘孔、内部孔连接形成网格结构。

作为优选技术方案，所述边缘孔、内部孔采用超前钻钻设。

作为优选技术方案，所述内部孔、边缘孔的孔深为2～4m。

作为优选技术方案，所述内部孔、边缘孔的孔径为0.05～0.2m。

作为优选技术方案，所述内部孔之间的间距控制为0.3～0.6m。

作为优选技术方案，所述切割线采用超高压磨料水射流切割而成。

作为优选技术方案，所述切割线的深度小于等于边缘孔的深度。

本实用新型有益效果：

1)本实用新型通过沿切割区域的边缘设置边缘孔、于切割区域内部设置内部孔，并通过超高压磨料水射流使切割线与内部孔、边缘孔连接形成“棋盘”状网格结构进行预裂处理，可将盾构隧道掌子面中的硬质地层区域切割成岩土块体，从而降低了隧道硬质地层部分岩土体的强度，可便于盾构机切削，减少刀盘、刀具的磨损，同时可提高盾构掘进的效率和降低施工成本。

2)采用本实用新型施工结构，在盾构机掘进施工过程中，相比采用爆破处理和直接盾构掘进开挖，有效降低了隧道内粉尘浓度，具有绿色环保的特点。

附图说明

图1为本实用新型富水上软下硬复合地层的盾构掘进施工结构的剖视图；

图2为本实用新型富水上软下硬复合地层的盾构掘进施工结构的主视图；

图3为实施例2中地质分层三维模型；