(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111734420 A(43)申请公布日 2020.10.02
(21)申请号 202010547544.5(22)申请日 2020.06.16
(71)申请人 中建三局基础设施建设投资有限公
司
地址 430000 湖北省武汉市武昌区武珞路
456号新时代商务中心主楼40层
申请人 中建三局集团有限公司(72)发明人 刘开扬 彭文韬 苏长毅 陈伟
罗义生 刘灿光 许剑波 胡宜昌 (74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务
所(普通合伙) 11350
代理人 傅海鹏(51)Int.Cl.
E21D 9/00(2006.01)E21D 11/18(2006.01)
权利要求书2页 说明书4页 附图2页
E21D 11/08(2006.01)E21D 11/10(2006.01)E21D 9/06(2006.01)E02D 19/10(2006.01)E02D 19/18(2006.01)
CN 111734420 A(54)发明名称
一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法(57)摘要
本发明公开了一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法，包括以下步骤，S1：接收井端头加固及降水施工；S2：接收井端头地表预埋注浆管；S3：井底砂浆接收基座浇筑；S4：接收洞门处砂浆挡水墙浇筑；S5：井内灌水平衡坑内外水压；S6：盾构掘进至盾尾脱出挡水墙，同步进行洞内二次注浆及地面注浆快速有效封堵洞门；S7：接收井抽水；S8：分层破除挡水墙，环形钢板封堵接收基座以上洞门；S9：盾构解体吊出，接收基座分层破除，钢板封堵剩余洞门；S10：关闭降水井完成接收。该方法适用于隧道埋深大承压水头高、或接收段位于半岩半砂/土地层条件下的盾构接收，在保障安全的同时，解决了现有水下接收方法容易出现洞门封堵不到位的技术问题。
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权 利 要 求 书
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1.一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法，其特征在于，该接收方法包括以下步骤：
S1：接收井（1）端头加固及降水施工，采用旋喷桩或搅拌桩对接收井端头地层（2）进行加固，端头加固体完毕后，在加固区域的内外侧打设降水井（3）进行降水施工；
S2：在接收井端头围护结构（11）外边缘地表进行预埋注浆管（4）施工，在接收井端头围护结构（11）外边缘、隧道正上方周围钻设一定数量的注浆孔，孔底标高控制在隧道上方1.5-2米左右，钻孔完毕后安设注浆管（4）；
S3：接收井（1）基底砂浆接收基座（5）的浇筑施工，在接收井（1）基底进行M10水泥砂浆浇筑并等强，浇筑高度低于洞门中心线，为盾构机掘进提供水平反力，同时盾构切削砂浆层完成后形成盾构机承载基座；
S4：接收井（1）基底砂浆挡水墙（6）的浇筑施工，根据盾构直径，在砂浆接收基座（5）的基础上，再在洞门侧浇筑一堵M10水泥砂浆挡水墙（6），所述砂浆挡水墙（6）的高度高于洞门钢环（8）顶部；
S5：盾构掘进至端头加固区内，向接收井（1）内灌水以平衡坑内外水压，端头加固区加固体及接收井（1）基底砂浆接收基座（5）、砂浆挡水墙（6）等强完毕后，盾构方可掘进至端头加固区内，同时在接收井（1）内灌水，灌水高度高于端头降水井（3）的静水位，盾构掘进至盾尾进入加固区后，及时在加固区入口处管片（9）背后注水泥水玻璃双液浆封环；
S6：盾构掘进至接收井（1）内，盾构掘进至盾尾脱出砂浆挡水墙（6），同步进行洞内二次注浆及地面预留注浆管（4）注浆快速封堵洞门，盾构机切削端头围护结构（11）、砂浆挡水墙（6），在进入接收井（1）内后采用全封闭模式掘进，关闭出渣系统，同时密切监测接收井（1）内的水位变化，盾构掘进至盾尾脱出砂浆挡水墙（6）后，立即从接收井端头围护结构（11）到砂浆挡水墙（6）端部范围选取多个点位同时进行二次注浆，并开启地表预埋注浆管（4）注浆，两种注浆方式同步进行，实现快速有效封堵洞门，浆液选用水泥水玻璃双液浆；
S7：在接收井（1）抽水，洞门封堵过程中，持续监测水位变化情况，水位不再变化并稳定超过12h后，且洞门处管片（9）顶部吊装孔注浆球阀开启状态无水流出，方可开始抽水，在抽水过程中，接收井（1）水位每下降一定高度后暂停抽排，监测水位变化1-2h，若水位未发生上涨，且同时上述洞门处注浆球阀无水流出，则继续抽排，如有异常情况，应停止抽排，继续进行注浆，必要时应取水回灌，反复以上过程直至抽水完成；
S8：分层破除接收井（1）内砂浆挡水墙（6），环形钢板封堵砂浆接收基座（5）以上部分洞门，排水完成后，应及时组织进行洞门处砂浆挡水墙（6）的破除作业，砂浆挡水墙（6）破除应分层进行，封堵采用环形钢板，厚度10-20mm，根据盾构管片（9）外径分为多块，钢板封堵时与管片（9）外伸接触面提前塞垫一层棉布，一端抵紧管片（9），另一端与洞门钢环（8）焊连，两侧与相邻分块钢板焊连；
S9：盾构解体吊出，砂浆接收基座（5）分层破除，环向钢板封堵砂浆接收基座（5）以下部分洞门，在步骤S8中由于砂浆接收基座（5）未破除，需待盾构吊出、砂浆接收基座（5）分层破除后进行剩余洞门封堵，封堵方法同步骤S8；
S10：钢板封堵完成后，关闭降水井（3），进行接收井（1）内清理，完成接收工作，若为在临时钢混封堵墙（7）内进行水下接收的大断面接收工作井，则还需完成封堵墙拆除工作。
2.根据权利要求1所述的一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法，其特
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征在于：所述接收井端头围护结构（11）的其洞门范围使用玻璃纤维筋。
3.根据权利要求1所述的一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法，其特征在于：为避免洞口管片松弛，盾构出洞最后10-15环管片（9）进行多点位型钢焊接纵向拉紧。
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一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法
技术领域
[0001]本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法。
背景技术
[0002]近年来盾构法隧道在国内呈爆炸式发展，在公路、铁路、地铁、输水、输气、电力等领域修建了很多盾构隧道。盾构接收是盾构法施工的关键工序之一，存在较大安全风险。在富水地层的盾构接收中，接收井内灌水或覆土灌水的盾构水下接收方法作为一项安全保障率较高的技术近年来已得到多次应用。[0003]盾构富水地层的接收中，在采用水下接收方法时多基于以下4类条件：（1）接收井端头不具备加固及降水施工条件；（2）接收井可实施端头加固，但因端头周边存在重要建构筑物，降水影响大而无法实施井点降水；（3）接收井可实施端头加固，但隧道埋深大，承压水头高，无法确保降水到位；（4）接收井可实施端头加固，但隧道接收段地层位于半岩半砂/土地层，难以将水深降至岩面线。
[0004]现有的富水地层盾构水下接收方法，优点在于，有效规避了常规非水下接收方式带来的洞门涌水涌砂/泥风险，提高了盾构接收安全性；不足之处在于，多采用洞门帘布及折页压板作为出洞防水装置，在水下接收环境下无法监视其状态，存在出洞时帘布被刀盘损坏风险；亦无法保证钢丝绳对帘布包裹盾构或管片的拉紧效果。此外，在富水砂层接收中，因砂层瞬时沉降，隧道内注浆封堵效果较差，洞门封堵范围被局限在围护结构和洞门钢环附近。以上不足造成洞门封堵容易出现不到位现象，在水下接收完成后接收井抽水或洞门密封装置拆除过程中可能出现洞门二次渗漏风险。
发明内容
[0005]为了克服现有技术中现有盾构水下接收方法容易出现洞门封堵不到位的技术缺陷，本发明提供了一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法，适用于隧道接收段埋深大承压水头高、或接收段隧道位于半岩半砂/土地层条件下的盾构接收，在保障安全接收的前提下，解决了上述技术问题。
[0006]本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法，该接收方法包括以下步骤：
S1：接收井端头加固及降水施工，采用旋喷桩或搅拌桩对接收井端头地层进行加固，端头加固体完毕后，在加固区域的内外侧打设一定数量的降水井进行降水施工；
S2：在接收井端头围护结构外边缘地表进行预埋注浆管施工，在接收井端头围护结构外边缘、隧道正上方周围钻设一定数量的注浆孔，孔底标高控制在隧道上方1.5-2米左右，钻孔完毕后安设注浆管；
S3：接收井基底砂浆接收基座的浇筑施工，在接收井基底进行M10水泥砂浆浇筑并等强，浇筑高度低于洞门中心线，为盾构机掘进提供水平反力，同时盾构切削砂浆层完成后形
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成盾构机承载基座；
S4：接收井基底砂浆挡水墙的浇筑施工，根据盾构直径，在砂浆接收基座的基础上，再在洞门侧浇筑一堵M10水泥砂浆挡水墙，砂浆挡水墙的高度高于洞门钢环顶部；
S5：盾构掘进至端头加固区内，向接收井内灌水以平衡坑内外水压，端头加固区加固体及接收井基底砂浆接收基座、砂浆挡水墙等强完毕后，盾构方可掘进至端头加固区内，同时在接收井内灌水，灌水高度高于端头降水井的静水位，盾构掘进至盾尾进入加固区后，及时在加固区入口处管片背后注水泥水玻璃双液浆封环；
S6：盾构掘进至接收井内，盾构掘进至盾尾脱出砂浆挡水墙，同步进行洞内二次注浆及地面预留注浆管注浆快速封堵洞门，盾构机切削端头围护结构、砂浆挡水墙，在进入接收井内后采用全封闭模式掘进，关闭出渣系统，同时密切监测接收井内的水位变化，盾构掘进至盾尾脱出砂浆挡水墙后，立即从接收井端头围护结构到砂浆挡水墙端部范围选取多个点位同时进行二次注浆，并开启地表预埋注浆管注浆，两种注浆方式同步进行，实现快速有效封堵洞门，浆液选用水泥水玻璃双液浆；
S7：在接收井抽水，洞门封堵过程中，持续监测水位变化情况，水位不再变化并稳定超过12h后，且洞门处管片顶部吊装孔注浆球阀开启状态无水流出，方可开始抽水，在抽水过程中，接收井水位每下降一定高度后暂停抽排，监测水位变化1-2h，若水位未发生上涨，且同时上述洞门处注浆球阀无水流出，则继续抽排，如有异常情况，应停止抽排，继续进行注浆，必要时应取水回灌，反复以上过程直至抽水完成；
S8：分层破除接收井内砂浆挡水墙，环形钢板封堵砂浆接收基座以上部分洞门，排水完成后，应及时组织进行洞门处砂浆挡水墙的破除作业，砂浆挡水墙破除应分层进行，封堵采用环形钢板，厚度10-20mm，根据盾构管片外径分为多块，钢板封堵时与管片外伸接触面提前塞垫一层棉布，一端抵紧管片，另一端与洞门钢环焊连，两侧与相邻分块钢板焊连；
S9：盾构解体吊出，砂浆接收基座分层破除，环向钢板封堵砂浆接收基座以下部分洞门，在步骤S8中由于砂浆接收基座未破除，需待盾构吊出、砂浆接收基座分层破除后进行剩余洞门封堵，封堵方法同步骤S8；
S10：钢板封堵完成后，关闭降水井，进行接收井内清理，完成接收工作，若为在临时钢混封堵墙内进行水下接收的大断面接收工作井，则还需完成封堵墙拆除工作。[0007]上述的一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法，所述接收井端头围护结构的其洞门范围使用玻璃纤维筋。
[0008]上述的一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法，为避免洞口管片松弛，盾构出洞最后10-15环管片进行多点位型钢焊接纵向拉紧。[0009]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，可以达到以下有益效果：
1、本发明通过接收井端头加固及降水结合基坑内灌水平衡内外水压的方法，有效阻止了洞门涌水涌泥/砂，使洞门处水流速度显著减小，有效降低了洞内注浆封堵的难度，保障了盾构接收安全；
2、本发明通过设置砂浆接收基座，为盾构出洞提供充足反力，使得管片充分顶紧，规避了接收段管片渗漏风险；
3、本发明通过在砂浆接收基座上设置砂浆挡水墙，无需设置常规洞门密封装置，有效
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规避了其在水下接收环境下应无法监视出现出洞时被刀盘破坏、无法保证有效裹紧盾构或管片的风险；缩小了洞门封堵的间隙，使洞门封堵间隙由洞门钢环内径减去管片外径缩小为盾构刀盘开挖直径减去管片外径；增长了注浆封堵距离，使洞门封堵范围从围护结构和洞门钢环附近延长至砂浆挡水墙端部，配合地面预留注浆管注浆，可实现快速有效封堵洞门；注浆封堵距离长、环形钢板随破随封，有效规避了接收井抽水及砂浆破除过程中洞门二次渗漏风险，配合地面预留注浆管注浆，安全有效地解决了现有富水地层水下接收方法容易出现洞门封堵不到位的技术问题。
附图说明
[0010]下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，其中：
图1为本发明一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法应用于小断面接收工作井的平面示意图；
图2为本发明一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法应用于小断面接收工作井的纵断面示意图；
图3为本发明一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法应用于大断面接收工作井的平面示意图；
图4为本发明一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法中接收工作井洞门处横断面局部放大示意图；
图中：1-接收井，11-接收井端头围护结构，2-接收井端头地层，3-降水井，4-注浆管，5-砂浆接收基座，6-砂浆挡水墙，61-加气砖胎膜，7-钢混封堵墙，8-洞门钢环，9-管片。具体实施方式
[0011]如图1和图2所示，为本发明一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法应用于小断面接收工作井的平面示意图和断面示意图，该接收方法包括以下步骤：
步骤一：接收井1端头加固及降水施工，采用旋喷桩或搅拌桩对接收井端头地层2进行加固，端头加固体等强完毕后，在加固区内外打设降水井3进行降水施工以尽量降低端头水头；
步骤二：在接收井端头围护结构11外边缘进行地表预埋注浆管4施工，在接收井端头围护结构11外边缘、隧道正上方周围钻设一定数量的注浆孔，孔底标高控制在隧道上方1.5-2米左右，钻孔完毕后安设注浆管4；
步骤三：接收井1基底砂浆接收基座5的浇筑施工，在接收井1基底进行M10水泥砂浆浇筑并等强，浇筑高度低于洞门中心线，为盾构机掘进提供水平反力，同时盾构切削砂浆层完成后形成盾构机承载基座；
步骤四：接收井1基底砂浆挡水墙6的浇筑施工，根据盾构直径，在砂浆接收基座5的基础上，再在洞门侧浇筑一堵M10水泥砂浆挡水墙6，砂浆挡水墙6的高度高于洞门钢环8顶部；
步骤五：盾构掘进至端头加固区内，向接收井1内灌水以平衡坑内外水压，端头加固区加固体及接收井1基底砂浆接收基座5、砂浆挡水墙6等强完毕后，盾构方可掘进至端头加固区内，同时在接收井1内灌水，灌水高度高于端头降水井3的静水位，盾构掘进至盾尾进入加固区后，及时在加固区入口处管片9背后注水泥水玻璃双液浆封环；
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步骤六：盾构掘进至接收井1内，盾构掘进至盾尾脱出砂浆挡水墙6，同步进行洞内二次注浆及地面预留注浆管4注浆快速封堵洞门，盾构机切削接收井端头围护结构11、砂浆挡水墙6，在进入接收井1内后采用全封闭模式掘进，关闭出渣系统，同时密切监测接收井1内的水位变化，盾构掘进至盾尾脱出砂浆挡水墙6后，立即从接收井端头围护结构11到砂浆挡水墙6端部范围选取多个点位同时进行二次注浆，并开启地表预埋注浆管4注浆，两种注浆方式同步进行，实现快速有效封堵洞门，浆液选用水泥水玻璃双液浆，为避免洞口管片9松弛，盾构出洞最后10-15环管片9尚应进行多点位型钢焊接纵向拉紧；
步骤七：在接收井1抽水，洞门封堵过程中，持续监测水位变化情况，水位不再变化并稳定超过12h后，且洞门处管片9顶部吊装孔注浆球阀开启状态无水流出，方可开始抽水，在抽水过程中，接收井1水位每下降一定高度后暂停抽排，监测水位变化1-2h，若水位未发生上涨，且同时上述洞门处注浆球阀无水流出，则继续抽排，如有异常情况，应停止抽排，继续进行注浆，必要时应取水回灌，反复以上过程直至抽水完成；
步骤八：分层破除接收井1内砂浆挡水墙6，环形钢板封堵砂浆接收基座5以上部分洞门，排水完成后，应及时组织进行洞门处砂浆挡水墙6的破除作业，砂浆挡水墙6破除应分层进行，封堵采用环形钢板，厚度10-20mm，根据盾构管片9外径分为多块，钢板封堵时与管片9外伸接触面提前塞垫一层棉布，一端抵紧管片9，另一端与洞门钢环8焊连，两侧与相邻分块钢板焊连；
步骤九：盾构解体吊出，砂浆接收基座5分层破除，环向钢板封堵砂浆接收基座5以下部分洞门，在步骤八中由于砂浆接收基座5未破除，需待盾构吊出、砂浆接收基座5分层破除后进行剩余洞门封堵，封堵方法同步骤八；
步骤十：钢板封堵完成后，关闭降水井3，进行接收井1内清理，完成接收工作，若为在临时钢混封堵墙7内进行水下接收的大断面接收工作井，则还需完成钢混封堵墙7的拆除工作。
[0012]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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说 明 书 附 图
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