防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构及施工方法技术

本发明专利技术提供一种防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构及其施工方法。该加固结构的具体施工如下：在风井主体结构施工过程中在每个盾构进洞口端的扶臂柱和底纵梁上预先埋设好第一、第二钢板，并安装斜支撑，在两个盾构洞的进洞端侧墙和出洞端侧墙上对应焊接钢支撑托架，架设预先拼装好的钢支撑，在钢支撑上预加500KN的轴力，在风井轨行区范围内施工两个内斜面形成的圆的直径大于盾构机外径的导台，并在导台之间回填中粗砂及碎石，最后回填至风井内的普通回填区，确保盾构掘进过程中的土压力平衡。本发明专利技术可以确保盾构机进入洞门过程中不产生变形和位移，并可以加快盾构掘进的速度；整个结构施工简单、方便，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构及施工方法
本专利技术涉及一种盾构法隧道施工领域，具体是一种防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构及施工方法。
技术介绍
目前，盾构机已成为地铁施工的一种专用的施工机械，盾构的风险主要集中在盾构的始发阶段、接收阶段和过中间风井阶段。盾构机过中间风井的过程，相当于进行了一次到达、平移、再次始发的过程。根据以往的回填过站经验，盾构机过中间风井，通常采用水土平衡法，通过在风井已完结构内加设内支撑，同时回填塑性改良土至地下水位以上，既达到结构内外侧水土压力平衡，也有利于盾构机土仓压力保持。由于风井主体结构尚未全部完成，只是将地板及侧墙，中板没有施工完成，未能形成封闭的受力系统，在盾构机进入风井时，由于盾构机推力及扭矩较大，侧墙变形存在极大风险，侧墙一旦变形，将会造成不可估量的损失。同时，在盾构机通过风井过程中，回填材料配比选取不合理，压实度达不到要求，盾构机在通过风井时容易出现栽头的风险，一旦出现栽头现象，风井结构尺寸有限，重新调整将十分困难；由于风井结构空间有限，机械设备无法作业，后续结构内回填材料的清理尤为困难；因此，在盾构机通过时对起采取必要的防变形措施及按设计要求采用后期回填混凝土为盾构机修筑导台，对于盾构机能否顺利通过风井有着至关重要的作用。
技术实现思路
本专利技术根据现有技术的不足提供一种防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构及施工方法，该施工方法效果好、成本低且简单、易行，其施工结构能够确保盾构机进入洞门过程中不产生变形和位移，并可避免盾构机出现载头现象。本专利技术提供的技术方案：所述一种防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构，其特征在于：所述加固结构包括设置在中间风井结构内侧墙靠近盾构进洞口处的斜支撑、置于盾构进洞口与出洞口之间的钢支撑、设置在中间风井结构轨行区的左、右导台、两导台之间的碎石及中粗砂回填层和风井内导台以上的普通回填层；在中间风井结构的进洞侧墙扶臂柱上预埋第一钢板，在中间风井结构的底纵梁上预埋有第二钢板，所述斜支撑一端焊接在第一钢板上，另一端焊接在同侧底纵梁的第二钢板上；所述钢支撑有两根，分别置于盾构进洞口两侧上部，并在中间风井结构的进洞侧墙和出洞侧墙上部对应焊接钢支撑托架，所述钢支撑的两端分别置于对应侧的两个钢支撑托架上；所述左、右导台之间的斜面为大于盾构机外径的圆切面，所述碎石及中粗砂回填层的高度与左、右导台的高度一致。本专利技术较优的技术方案：所述钢支撑托架通过预埋钢板焊接在进洞侧墙或出洞侧墙内，在钢支撑托架的预埋钢板、第一钢板和第二钢板的背面均焊接有多根锚筋，并在预埋过程中通过其背面的锚筋与所预埋墙体内的主筋焊接；在第二钢板中心位置开设有的圆孔。本专利技术较优的技术方案：所述钢支撑托架焊接在洞口边缘以外的区域，每个钢支撑托架是由预埋在墙体内竖向钢板、水平焊接在竖向钢板下部的水平钢板和连接在两钢板之间的斜支撑钢板组成。本专利技术较优的技术方案：所述斜支撑采用H型钢，设有两根，两斜支撑相互平行，且每根斜支撑与中间风井结构的底纵梁之间的倾斜角度a为45～60°；且对应预埋在中间风井结构的进洞侧墙扶臂柱的第一钢板和预埋在中间风井结构的底纵梁的第二钢板分别有两块。本专利技术较优的技术方案：所述左、右导台形成的圆的直径应大于盾构机外径300mm～400mm，两导台的斜面为比盾构机外径大300mm～400mm的圆的切面，两切点与圆心连线的夹角为60°。本专利技术较优的技术方案：所述左、右导台之间的碎石及中粗砂回填层的是由中粗砂和碎石按1:1的质量比混合回填，其碎石粒径为200～300mm；所述导台以上的普通回填层是直接采用盾构掘进的改良渣土进行回填形成，其回填高度为水位以上2m。本专利技术较优的技术方案：所述每根钢支撑的直径为600mm～800mm,并通过设置在钢支撑和钢支撑托架的预埋竖向钢板间的轴力计预加500KN的轴力。本专利技术提供的一种防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构的施工方法，其特征在于具体步骤如下：(1)在风井主体结构施工过程中按照预先设计好的位置，在每个盾构进洞口端的扶臂柱和底纵梁上预先埋设好第一、第二钢板，在两个盾构洞的进洞端侧墙和出洞端侧墙上对应焊接钢支撑托架；所述钢支撑托架的预埋钢板、第一钢板和第二钢板的背面均焊接有多根锚筋，并在预埋过程中通过其背面的锚筋与所预埋墙体内的主筋焊接；(2)在扶臂柱与底纵梁间架设预先加工好的H型钢斜支撑，架设前应进行复测，确保斜支撑位置准确，斜支撑与底纵梁之间的倾斜夹角a为45～60°,斜支撑设有两根，两根斜支撑相互平行，斜支撑上端与预埋在扶臂柱上的第一钢板焊接，下端与预埋在底纵梁上的第二钢板焊接，斜支撑的两端与预埋钢板必须满焊，焊缝应饱满，焊缝检测合格后方可回填；所述斜支撑采用H型钢；(3)在风井进出洞门两侧墙间架设预先拼装好的钢支撑，并在架设好的钢支撑上预加500KN的轴力，并在盾构机进洞门过程中进行实时检测；(4)在风井轨行区范围内进行放样，精确放出导台轮廓范围，钻孔立模板，模板高度按照设计图纸中规定的后期回填高度设置，浇筑设计图纸中所要求标号的后期回填混凝土，分层浇筑，在浇筑过程按要求振捣密实；(5)拆除模板后进行复测，确保两导台所形成的圆的直径大于盾构机外径300mm～400mm范围，同时注意模板固定筋的清除，防止盾构推进过程中，模板固定筋卡住螺旋机；(6)在地面上将中粗砂及粒径为200～300mm碎石按1:1拌和均匀，并通过料斗送入两导台中间回填区内摊铺压平，回填高度等于导台高度；(7)最后采用盾构掘进中所出的改良后的渣土回填至风井内的普通回填区，回填高度为水位线以上2米，确保盾构掘进过程中的土压力平衡，完成盾构机过中间风井加固结构的施工过程。本专利技术较优的技术方案：所述步骤(1)中预埋在底纵梁上的第二钢板的中心位置开设有直径100mm～150mm的圆孔，并在安装预埋第二钢板时预留振捣孔与主筋的位置，在第二钢板按照好之后，可以将振动棒插入将浇筑的混凝土振捣密实。本专利技术较优的技术方案：所述步骤(3)中，在钢支撑与钢支撑托架之间安装有轴力计，并在盾构机进洞门过程中通过轴力计实时检测侧墙位移变化，发现异常时立即停止掘进，采取相应措施后方可继续掘进，为侧墙在盾构机推力作用下不产生变形及位移提供第二道保障。所述一种防止侧墙变形的装置及盾构机栽头的施工方法，包括主体结构两底纵梁上进洞侧墙扶臂柱上各埋设钢板两块，其特征在于：埋设的钢板尺寸为700*1000*20mm，且钢板底部设有直径为25mm的锚筋,24根，1000mm的边上分3列均匀布置，锚固深度为300mm，并与主筋焊接；所述进洞侧墙洞门两侧各埋设钢板一块，其特征在于：埋设的钢板尺寸为1000*1200*20mm，且钢板底部设有直径为25mm的锚筋，锚固深度为300mm，并与主筋焊接；且钢板底部设有直径为25mm的锚筋32根，1200mm的边上分3列均匀布置，锚固深度为300mm，并与主筋焊接；所述进出洞门两侧墙间钢支撑，其特征在于：钢支撑直径为800mm，预加轴力为500KN；所述底纵梁与扶臂柱间架设的H型钢，其特征在于：400*400mm的H型钢焊接在底纵梁及扶臂柱预先埋设好的钢板上，必须要求满焊，焊缝饱满；所述轨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构，其特征在于：所述加固结构包括设置在中间风井结构内侧墙(13)靠近盾构进洞口(6)处的斜支撑(5)、置于盾构进洞口(6)与出洞口(7)之间的钢支撑(4)、设置在中间风井结构轨行区的左、右导台(15、16)、两导台之间的碎石及中粗砂回填层(14)和风井内导台以上的普通回填层(17)；在中间风井结构的进洞侧墙扶臂柱(8)上预埋第一钢板(1)，在中间风井结构的底纵梁(9)上预埋有第二钢板(2)，所述斜支撑(5)一端焊接在第一钢板(1)上，另一端焊接在同侧底纵梁(9)的第二钢板(2)上；所述钢支撑(4)有两根，分别置于盾构进洞口(6)两侧上部，并在中间风井结构的进洞侧墙(10)和出洞侧墙(11)上部对应焊接钢支撑托架(3)，所述钢支撑(4)的两端分别置于对应侧的两个钢支撑托架(3)上；所述左、右导台(15、16)之间的斜面为大于盾构机外径的圆切面，所述碎石及中粗砂回填层(14)的高度与左、右导台(15、16)的高度一致。

【技术特征摘要】
1.一种防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构，其特征在于：所述加固结构包括设置在中间风井结构内侧墙(13)靠近盾构进洞口(6)处的斜支撑(5)、置于盾构进洞口(6)与出洞口(7)之间的钢支撑(4)、设置在中间风井结构轨行区的左、右导台(15、16)、两导台之间的碎石及中粗砂回填层(14)和风井内导台以上的普通回填层(17)；在中间风井结构的进洞侧墙扶臂柱(8)上预埋第一钢板(1)，在中间风井结构的底纵梁(9)上预埋有第二钢板(2)，所述斜支撑(5)一端焊接在第一钢板(1)上，另一端焊接在同侧底纵梁(9)的第二钢板(2)上；所述钢支撑(4)有两根，分别置于盾构进洞口(6)两侧上部，并在中间风井结构的进洞侧墙(10)和出洞侧墙(11)上部对应焊接钢支撑托架(3)，所述钢支撑(4)的两端分别置于对应侧的两个钢支撑托架(3)上；所述左、右导台(15、16)之间的斜面为大于盾构机外径的圆切面，所述碎石及中粗砂回填层(14)的高度与左、右导台(15、16)的高度一致。2.根据权利要求1所述的一种防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构，其特征在于：所述钢支撑托架(3)通过预埋钢板焊接在进洞侧墙(10)或出洞侧墙(11)内，在钢支撑托架(3)的预埋钢板、第一钢板(1)和第二钢板(2)的背面均焊接有多根锚筋(12)，并在预埋过程中通过其背面的锚筋(3-4)与所预埋墙体内的主筋焊接；在第二钢板(2)中心位置开设有的圆孔(1-1)。3.根据权利要求1或2所述的一种防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构，其特征在于：所述钢支撑托架(3)焊接在洞口边缘以外的区域，每个钢支撑托架(3)是由预埋在墙体内竖向钢板(3-1)、水平焊接在竖向钢板(3-1)下部的水平钢板(3-2)和连接在两钢板之间的斜支撑钢板(3-3)组成。4.根据权利要求1或2所述的一种防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构，其特征在于：所述斜支撑(5)采用H型钢，设有两根，两斜支撑(5)相互平行，且每根斜支撑(5)与中间风井结构的底纵梁(9)之间的倾斜角度a为45～60°；且对应预埋在中间风井结构的进洞侧墙扶臂柱(8)的第一钢板(1)和预埋在中间风井结构的底纵梁(9)的第二钢板(2)分别有两块。5.根据权利要求1或2所述的一种防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构，其特征在于：所述左、右导台(15、16)形成的圆的直径应大于盾构机外径300～400mm，两导台的斜面为比盾构机外径大300～400mm的圆的切面，两切点与圆心连线的夹角为60°。6.根据权利要求1或2所述的一种防侧墙变形及盾构机栽头的盾构机过中间风井加固结构，其特征在于：所述左、右导台(15、16)之间的碎石及中粗砂回填层(14)的是由中粗砂和碎石按1:1的质量比混合回填...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽伟，骆展鹏，万维燕，姚胜兰，冯亚辉，朱殿君，邓超，梁林林，尚晓飞，
申请(专利权)人：中铁十一局集团城市轨道工程有限公司，中铁十一局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42