用于盾构始发和接收施工中的封门结构及其施工方法技术

一种用于盾构始发和接收施工中的封门结构及其施工方法，地下连续墙由钢筋笼作为骨架埋设在混凝土中组成，钢筋笼对应的盾构圆形贯通区域底部横向焊接有一块底钢板，与底钢板同尺寸的两块侧钢板分别竖向焊接在底钢板的左、右侧组成正方形的上开口钢模板，钢筋笼上对应的竖向钢筋与底钢板上、下表面相焊接，两块侧钢板之间横向焊接有多根钢筋；上述底钢板的长度为隧道直径加1m，厚度为2cm至5cm，宽度等于地下连续墙的厚度；上开口钢模板内绕筑硫磺混凝土，上开口钢模板以外的地下连续墙体为普通混凝土浇筑；本发明专利技术解决了传统盾构方法缠绕刀头、刀头与钢筋硬碰硬以及拉扯周边混凝土问题，具有减少盾构机刀头损耗，提高盾构效率的特点。

Sealing Structure and Construction Method for Shield Tunnel Initiation and Receiving Construction

The diaphragm wall is composed of steel cage embedded in concrete as a skeleton. A bottom steel plate is welded laterally at the bottom of the circular penetrating area corresponding to the steel cage, and two side steel plates of the same size are welded vertically on the left and right sides of the bottom steel plate to form a square upper open steel formwork. The corresponding vertical steel bars are welded to the upper and lower surfaces of the bottom steel plate in the reinforcing cage, and there are many reinforcing bars transversely welded between the two side steel plates. The length of the bottom steel plate is 1 m in diameter and 2 cm to 5 cm in thickness, which is equal to the thickness of the diaphragm wall. Sulfur concrete is surrounded in the upper open steel formwork, and the diaphragm wall outside the upper open steel formwork is poured with ordinary concrete. The invention solves the problems of traditional shield method winding cutter head, hard collision between cutter head and steel bar and pulling surrounding concrete, and has the characteristics of reducing cutter head loss of shield machine and improving shield efficiency.

【技术实现步骤摘要】
用于盾构始发和接收施工中的封门结构及其施工方法
本专利技术涉及盾构机施工中的配套构筑物，具体涉及盾构机始发和接收施工中配合使用的混凝土封门结构及其施工方法。
技术介绍
地下连续墙采用钢筋混凝土结构，整体或分步吊装钢筋笼，整体现浇混凝土，盾构机贯通地下连续墙。隧道施工过程中，盾构机在始发和接收过程中，对地下连续墙贯通，盾构机刀头会产生很大磨耗。钢筋会缠绕刀头，同时周边钢筋会撕裂周边混凝土，造成周边混凝土开裂、盾构掘进困难等一系列问题，致使盾构掘进效率低、耗时长、造价高。盾构机在贯通地下连续墙过程中，刀头直接接触混凝土，因此会产生较大的刀头磨耗。出露的钢筋与刀头是“硬碰硬”的过程，刀头磨损更加严重。而出露的部分钢筋会缠绕刀头，对盾构产生不利影响。而缠绕在刀头的钢筋会对隧道与地下连续墙交接的洞周混凝土产生拉扯作用，这种附加拉应力会增大刀头变形及磨耗，且造成周边混凝土开裂。地下连续墙采用纤维筋（纤维增强复合材料）混凝土结构，代替上述方案的钢筋混凝土。来减小盾构机刀头磨损，较少钢筋缠绕刀头现象。但是，这种方案仍然存在以下不足之处：基坑开挖时，吊装纤维筋笼，在自重作用、现场施工不利冲击作用下，纤维钢筋脆断现象严重，需要采用分段、分幅手段进行钢筋笼的吊装，施工工艺要求高，施工工期长。同时仍然会出现少部分纤维筋缠绕刀头以及拉扯周边混凝土现象，磨损刀头且造成周边混凝土开裂。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题而提供一种能有效避免钢筋对盾构机刀头造成磨损的用于盾构始发和接收施工中的封门结构。本专利技术的目的是这样实现的：一种用于盾构始发和接收施工中的封门结构，包括地下连续墙：由钢筋笼作为骨架埋设在混凝土中组成，所述钢筋笼对应的盾构圆形贯通区域底部横向焊接有一块底钢板，与底钢板同尺寸的两块侧钢板分别竖向焊接在底钢板的左、右侧组成正方形的上开口钢模板，钢筋笼上对应的竖向钢筋与底钢板上、下表面相焊接，两块侧钢板之间横向焊接有多根钢筋；上述底钢板的长度为隧道直径加1m，厚度为2cm至5cm，宽度等于地下连续墙的厚度；上开口钢模板内绕筑硫磺混凝土，上开口钢模板以外的地下连续墙体为普通混凝土浇筑；所述硫磺混凝土的重量比组成为：硫磺:砂:水泥:工业石蜡为1:1.3:0.4:0.02。本专利技术的又一目的是提供一种用于盾构始发和接收施工中的封门结构的施工方法。本专利技术的又一目的是这样实现的：所述封门结构的施工方法包括以下步骤：1）灌注硫磺混凝土封墙的上开口钢模板施工：在钢筋笼对应的圆形贯通区域底部焊接一块底钢板，底钢板尺寸：长为隧道直径加1m，厚度2cm至5cm，宽为地下连续墙厚度，竖向钢筋焊接在底钢板上下表面，以提供竖向支撑力,增强钢筋笼的整体性；在底钢板两侧，焊接2块同尺寸侧钢板，2块侧钢板之间焊接多根横向支撑钢筋，该多根横向支撑钢筋与侧钢板外侧的横向钢筋一一对应，以提供横向支撑力；上开口钢模板为固定模板；2）浇筑顺序：边拔导管边浇筑混凝土至设计顶标高，先浇筑普通硅酸盐混凝土浇到开口处，然后往模板内浇筑硫磺混凝土，最后地下连续墙上部分浇筑普通硅酸盐混凝土；拔出锁口管或接头箱，养护成墙；3）开挖后融化硫磺混凝土：加热设备加热融化贯通区域硫磺混凝土至流塑状态，采用运输机械将流塑状态的硫磺混凝土运至洞外；4）人工切割钢筋：贯通区域硫磺混凝土融化后，钢筋出露，采用钢筋切割机人工切割钢筋；加热设备停止加热，洞周硫磺混凝土恢复至原强度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1））本专利技术对地下连续墙围护结构中封门，从材料着手采用一种新型混凝土材料，充分利用硫磺混凝土的特性，在贯通区域替代传统硅酸盐混凝土；加热后呈流塑状态的硫磺混凝土，贯通容易，极大减小刀头磨损。（2）钢筋露出，可通过人工切割，不会出现盾构机刀头与钢筋“硬碰硬”的过程，解决传统盾构方法缠绕刀头、刀头与钢筋硬碰硬以及拉扯周边混凝土问题。（3）本专利技术特殊的浇筑顺序解决的硫磺混凝土浇筑问题，进而解决地下连续墙围护结构封门破除的难题。（4）缩短工期，提高盾构效率。附图说明图1是本专利技术浇筑完成地下连续墙的示意图。图2是本专利技术钢筋笼及上开口钢模板的施工示意图。图3是本专利技术人工切割钢筋示意图。图4是本专利技术盾构穿越封门示意图。具体实施方式图2示出，一种用于盾构始发和接收施工中的封门结构，包括地下连续墙：由钢筋笼作为骨架埋设在混凝土中组成，所述钢筋笼1对应的盾构圆形贯通区域底部横向焊接有一块底钢板2a，与底钢板同尺寸的两块侧钢板2b、2c分别竖向焊接在底钢板的左、右侧组成正方形的上开口钢模板，钢筋笼1上对应的竖向钢筋与底钢板上、下表面相焊接，两块侧钢板2b、2c之间横向焊接有多根钢筋；上述底钢板2a的长度为隧道直径加1m，厚度为2cm至5cm，宽度等于地下连续墙的厚度；上开口钢模板内绕筑硫磺混凝土4，上开口钢模板以外的地下连续墙体为普通混凝土浇筑3；所述硫磺混凝土的重量比组成为：硫磺:砂:水泥:工业石蜡为1:1.3:0.4:0.02（参见图3、图4）。底钢板中点位于盾构圆形区域的最下点（6点钟位置）。封门结构的施工方法包括以下步骤：1）灌注硫磺混凝土封墙的上开口钢模板施工：在钢筋笼对应的圆形贯通区域底部焊接一块底钢板，底钢板尺寸：长为隧道直径加1m，厚度2cm至5cm，宽为地下连续墙厚度，多根竖向钢筋焊接在底钢板上下表面，以提供竖向支撑力,增强钢筋笼的整体性；在底钢板两侧，焊接2块同尺寸侧钢板，2块侧钢板之间焊接多根横向支撑钢筋，该多根横向支撑钢筋与侧钢板外侧的横向钢筋一一对应，以提供横向支撑力；上开口钢模板为固定模板；2）浇筑顺序：边拔导管边浇筑混凝土至设计顶标高，先浇筑普通硅酸盐混凝土浇到开口处，然后往模板内浇筑硫磺混凝土，最后地下连续墙上部分浇筑普通硅酸盐混凝土；拔出锁口管或接头箱，养护成墙；3）开挖后融化硫磺混凝土：加热设备加热融化贯通区域硫磺混凝土至流塑状态，采用运输机械将流塑状态的硫磺混凝土运至洞外；4）人工切割钢筋：贯通区域硫磺混凝土融化后，钢筋出露，采用钢筋切割机人工切割出露钢筋5（图3）；加热设备停止加热，洞周硫磺混凝土恢复至原强度。硫磺混凝土具有良好的耐蚀性和密实性，熔点低。硫磺混凝土为热塑性材料，暴露在热循环的环境中，其耐高温性，耐久性较差。故使用硫磺混凝土代替传统硅酸盐混凝土，充分利用其特性，在地下连续墙盾构始发、到达封门区域使用硫磺混凝土，盾构刀盘穿越该区域时，用加热设备对硫磺混凝土封门结构进行加热，此时，硫磺混凝土呈流塑状态，出露的钢筋可人工剪断（参见图3）。图4示出，盾构机6的机头掘进方向正对封门结构的上开口模板内的硫磺混凝土的位置。图4中贯通区域内的钢筋5用人工切除。缩略语和关键术语定义：硫磺混凝土：硫磺混凝土主要由硫磺和粗、细骨料组成，并加入少量增韧剂的新型建筑材料。地下连续墙封门：地下连续墙体中的门洞结构，用以盾构始发、接收。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于盾构始发和接收施工中的封门结构，包括，地下连续墙：由钢筋笼作为骨架埋设在混凝土中组成，其特征在于，所述钢筋笼（1）对应的盾构圆形贯通区域底部横向焊接有一块底钢板（2a），与底钢板同尺寸的两块侧钢板（2b、2c）分别竖向焊接在底钢板的左、右侧组成正方形的上开口钢模板（2），钢筋笼（1）上对应的竖向钢筋与底钢板上、下表面相焊接，两块侧钢板（2b、2c）之间横向焊接有多根钢筋；上述底钢板（2a）的长度为隧道直径加1m，厚度为2cm至5cm，宽度等于地下连续墙的厚度；上开口钢模板（2）内绕筑硫磺混凝土，上开口钢模板以外的地下连续墙体为普通混凝土浇筑；所述硫磺混凝土的重量比组成为：硫磺:砂:水泥:工业石蜡为1:1.3:0.4:0.02。

【技术特征摘要】
1.一种用于盾构始发和接收施工中的封门结构，包括，地下连续墙：由钢筋笼作为骨架埋设在混凝土中组成，其特征在于，所述钢筋笼（1）对应的盾构圆形贯通区域底部横向焊接有一块底钢板（2a），与底钢板同尺寸的两块侧钢板（2b、2c）分别竖向焊接在底钢板的左、右侧组成正方形的上开口钢模板（2），钢筋笼（1）上对应的竖向钢筋与底钢板上、下表面相焊接，两块侧钢板（2b、2c）之间横向焊接有多根钢筋；上述底钢板（2a）的长度为隧道直径加1m，厚度为2cm至5cm，宽度等于地下连续墙的厚度；上开口钢模板（2）内绕筑硫磺混凝土，上开口钢模板以外的地下连续墙体为普通混凝土浇筑；所述硫磺混凝土的重量比组成为：硫磺:砂:水泥:工业石蜡为1:1.3:0.4:0.02。2.一种如权利要求1所述封门结构的施工方法，其特征是，包括以下步骤：1）灌注硫磺混凝土封墙的上开口钢模板施工：在钢筋笼对...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔超，朱晓璐，梁远刘，高洁，刘雪松，顾颖，任松波，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51