一種富水深埋條件下盾構(gòu)法隧道施工洞門封水方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于隧道盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種富水深埋條件下盾構(gòu)法隧道 施工洞門封水方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了降低地鐵隧道在盾構(gòu)法施工始發(fā)期間洞門涌水、突泥的風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)有的洞門密 封施工方法為采用橡膠簾布配合折壓板，達(dá)到洞門密封的目的。對(duì)于施工條件相對(duì)較好、水 土壓力較小的盾構(gòu)法施工隧道，大多數(shù)采用上述橡膠簾布配合折壓板的洞門密封施工方法 進(jìn)行密封。但上述洞門密封施工方法，主要存在以下兩方面缺陷：第一、只有一道密封，相 對(duì)簡(jiǎn)單，在水土壓力較小時(shí)，需要盾構(gòu)機(jī)快速通過并及時(shí)注漿才能達(dá)到封水的效果；第二、 密封主要靠橡膠，在盾構(gòu)施工過程中，因橡膠抗拉強(qiáng)度相對(duì)較低，往往容易損壞，導(dǎo)致涌水 突泥事故。對(duì)始發(fā)端埋深大且處于富水地層的隧道進(jìn)行盾構(gòu)法施工時(shí)，上述橡膠簾布配合 折壓板的洞門密封施工方法存在諸多問題。例如對(duì)始發(fā)站為地下四層地鐵車站（一般地 鐵車站為地下兩層站）的隧道進(jìn)行盾構(gòu)法施工時(shí)，盾構(gòu)隧道埋深達(dá)35m，且該處為粉細(xì)沙地 層，地下水位高（地面下3m見水），水土壓力達(dá)608kPa;另外，由于受施工場(chǎng)地限制，盾構(gòu)始 發(fā)時(shí)只能采取水平冷凍加固，且考慮周邊環(huán)境，不能大面積降水，為了保證盾構(gòu)始發(fā)施工安 全，必須解決以下問題：①提高密封的抗水土壓力的能力；②必須滿足便于安裝，且安裝后 不易損壞；③在水土壓力作用下能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作；④施工成本相對(duì)低廉。綜上，需設(shè)計(jì)一 種方法步驟簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、投入成本低且施工簡(jiǎn)便、密封效果好的富水深埋條件下盾構(gòu)法 隧道施工洞門封水方法，能對(duì)隧道施工洞門進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間有效封堵，且施工過程安全可靠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種富水深埋 條件下盾構(gòu)法隧道施工洞門封水方法，其方法步驟簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、投入成本低且施工簡(jiǎn) 便、密封效果好，能對(duì)隧道施工洞門進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間有效封堵，且施工過程安全可靠。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種富水深埋條件下盾構(gòu)法隧 道施工洞門封水方法，其特征在于該方法包括以下步驟：
[0005] 步驟一、彈性密封刷加工：對(duì)所施工盾構(gòu)隧道的始發(fā)洞門上需安裝的一圈或多圈 彈性密封刷分別進(jìn)行加工；每圈所述彈性密封刷均包括多個(gè)沿圓周方向布設(shè)在所述始發(fā)洞 門上設(shè)置的洞門鋼環(huán)內(nèi)側(cè)壁上的彈性密封刷，多個(gè)所述彈性密封刷均布設(shè)在洞門鋼環(huán)的同 一橫斷面上且其結(jié)構(gòu)和尺寸均相同；
[0006] 所述彈性密封刷包括底板、下夾板、位于下夾板上方的上夾板和多排由上至下布 設(shè)于下夾板與上夾板之間的刷毛，所述刷毛為鋼絲；所述下夾板包括第一固定板和位于所 述第一固定板后側(cè)且由前至后逐漸向上傾斜的第一夾板，所述上夾板包括第二固定板和位 于所述第二固定板后側(cè)且由前至后逐漸向上傾斜的第二夾板，所述第一固定板位于所述第 二固定板下方且二者均固定在底板的前部上方，所述第一夾板位于第二夾板后側(cè)；所述上 夾板和下夾板均為彈性鋼板且二者的板厚均為1mm~2mm;
[0007] 每排所述刷毛均包括多根由左至右布設(shè)的刷毛，每排所述刷毛中多根所述刷毛的 結(jié)構(gòu)和尺寸均相同，每根所述刷毛均分為前端固定段和連接于所述前端固定段后側(cè)的后側(cè) 傾斜段，所述后側(cè)傾斜段由前至后逐漸向上傾斜；每排所述刷毛的前端固定段均布設(shè)在同 一平面上，且每排所述刷毛的后側(cè)傾斜段均布設(shè)在同一平面上；
[0008] 多排所述刷毛的所述前端固定段由上至下夾裝于所述第二固定板與所述第一固 定板之間，多排所述刷毛的所述后側(cè)傾斜段由前至后布設(shè)于所述第二夾板與所述第一夾板 之間；多排所述刷毛的后端均相平齊，所述第一夾板和所述第二夾板的后端高度均低于刷 毛的后端高度，所述刷毛后端與底板底面之間的間距大于洞門鋼環(huán)與對(duì)所施工盾構(gòu)隧道進(jìn) 行施工的盾構(gòu)機(jī)的盾殼之間的間隙寬度；
[0009] 步驟二、彈性密封刷安裝：盾構(gòu)施工之前，在所述始發(fā)洞門上設(shè)置的洞門鋼環(huán)內(nèi)側(cè) 固定安裝一圈或多圈所述彈性密封刷，多圈所述彈性密封刷沿洞門鋼環(huán)的縱向長(zhǎng)度方向由 前至后進(jìn)行布設(shè)，且每個(gè)所述彈性密封刷的底板均固定在洞門鋼環(huán)的內(nèi)側(cè)壁上；每圈所述 彈性密封刷均形成一個(gè)直徑由后向前逐漸縮小的錐形密封環(huán)；
[0010] 步驟三、密封油脂充填：在步驟二中安裝完成的每個(gè)所述彈性密封刷的上夾板和 下夾板之間，均充填密封油脂；
[0011] 步驟四、盾構(gòu)掘進(jìn)及止水材料注入：采用盾構(gòu)機(jī)從所述始發(fā)洞門由后向前對(duì)所施 工盾構(gòu)隧道進(jìn)行掘進(jìn)施工；掘進(jìn)施工過程中，采用注漿設(shè)備且通過盾構(gòu)機(jī)的盾殼上設(shè)置的 多個(gè)徑向孔，向所述盾殼與所述盾殼外側(cè)的土體之間注入遇水膨脹類止水材料。
[0012] 上述一種富水深埋條件下盾構(gòu)法隧道施工洞門封水方法，其特征是：步驟一中所 述彈性密封刷還包括U字形卡套，所述第一固定板和第二固定板的前端均套裝在U字形卡 套內(nèi)，所述第一固定板和第二固定板與U字形卡套之間通過多個(gè)第一緊固螺栓固定為一 體。
[0013] 上述一種富水深埋條件下盾構(gòu)法隧道施工洞門封水方法，其特征是：步驟一中所 述彈性密封刷還包括多個(gè)第二緊固螺栓，所述第一固定板和第二固定板均通過多個(gè)所述第 二緊固螺栓固定安裝在底板上，所述第一固定板、第二固定板和底板上均開有多個(gè)分別供 多個(gè)所述第二緊固螺栓安裝的螺栓安裝孔。
[0014] 上述一種富水深埋條件下盾構(gòu)法隧道施工洞門封水方法，其特征是：步驟一中所 述第一固定板和第二固定板均與底板呈平行布設(shè)，所述第一夾板與底板之間的夾角A1 = 40°~50°，所述第二夾板與底板之間的夾角A2 = 50°~60°，且Al<A2 ;所述上夾板 和下夾板均為錳鋼板。
[0015] 上述一種富水深埋條件下盾構(gòu)法隧道施工洞門封水方法，其特征是：步驟一中所 述刷毛的排數(shù)為三排，三排所述刷毛由上至下分別為第一刷毛、第二刷毛和第三刷毛，其中 Al<A3 <A4 <A5 <A2,其中A3為所述第三刷毛的所述后側(cè)傾斜段與底板之間的夾角， A4為所述第二刷毛的所述后側(cè)傾斜段與底板之間的夾角，A5為所述第一刷毛的所述后側(cè) 傾斜段與底板之間的夾角；所述第一夾板的長(zhǎng)度大于所述第二夾板的長(zhǎng)度，所述第一夾板 的長(zhǎng)度為400mm~450mm，所述第二夾板的長(zhǎng)度為350mm~400mm。
[0016] 上述一種富水深埋條件下盾構(gòu)法隧道施工洞門封水方法，其特征是：步驟一中進(jìn) 行彈性密封刷加工時(shí)，還需對(duì)所施工盾構(gòu)隧道的接收洞門上需安裝的一圈或多圈所述彈性 密封刷分別進(jìn)行加工；所述接收洞門上安裝的彈性密封刷的結(jié)構(gòu)和尺寸均與所述始發(fā)洞門 上安裝的彈性密封刷的結(jié)構(gòu)和尺寸相同；步驟二中進(jìn)行彈性密封刷安裝時(shí)，還需在所述接 收洞門上設(shè)置的洞門鋼環(huán)內(nèi)側(cè)固定安裝一圈或多圈所述彈性密封刷。
[0017] 上述一種富水深埋條件下盾構(gòu)法隧道施工洞門封水方法，其特征是：所述第一夾 板的后端由左至右設(shè)置有多個(gè)長(zhǎng)度為8mm~15mm的鋼絲段，多個(gè)所述鋼絲段均與所述第一 夾板布設(shè)在同一平面上。
[0018] 上述一種富水深埋條件下盾構(gòu)法隧道施工洞門封水方法，其特征是：步驟三中所 述密封油脂在23°C±2°C溫度條件下的稠度為255X10imm~265X10imm，所述密封油脂 的抗?jié)B強(qiáng)度彡3MPa。
[0019] 上述一種富水深埋條件下盾構(gòu)法隧道施工洞門封水方法，其特征是：步驟四中所 述遇水膨脹類止水材料的遇水反應(yīng)時(shí)間為30s~90s且遇水反應(yīng)溫度為-30°C~40°C，所 述遇水膨脹類止水材料在-30°C溫度條件下的發(fā)泡率不低于20倍。
[0020] 上述一種富水深埋條件下盾構(gòu)法隧道施工洞門封水方法，其特征是：步驟一中所 施工盾構(gòu)隧道分為始發(fā)掘進(jìn)段和位于所述始發(fā)掘進(jìn)段后側(cè)的主體掘進(jìn)段，所述始發(fā)掘進(jìn)段 的長(zhǎng)度為8m~15m;
[0021] 步驟四中進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)及止水材料注入時(shí)，過程如下：
[0022] 步驟四中進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)及止水材料注入時(shí)，過程如下：
[0023] 步驟401、始發(fā)掘進(jìn)段掘進(jìn)：采用盾構(gòu)機(jī)從所述始發(fā)洞門由后向前對(duì)所施工盾構(gòu) 隧道的所述始發(fā)掘進(jìn)段進(jìn)行掘進(jìn)，且掘進(jìn)過程中，采用注漿設(shè)備且通過所述盾殼上設(shè)置的 多個(gè)所述徑向孔，向所述盾殼與所述盾殼外側(cè)的土體之間注入遇水膨脹類止水材料；
[0024] 步驟402、洞門涌水情況監(jiān)測(cè)：步驟401中所述始發(fā)掘進(jìn)段掘進(jìn)過程中，對(duì)所述始 發(fā)洞門的涌水和突泥情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，待所述始發(fā)洞門未出現(xiàn)涌水和突泥后，進(jìn)入步驟403 ;
[0025] 步驟403、盾構(gòu)繼續(xù)向前掘進(jìn)：采用盾構(gòu)機(jī)由后向前對(duì)所施工盾構(gòu)隧道的所述主 體掘進(jìn)段進(jìn)行掘進(jìn)。
[0026] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0027] 1、方法步驟簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且施工方便，投入成本較低，實(shí)現(xiàn)方便。
[0028] 2、設(shè)計(jì)合理，實(shí)際施工過程主要包括彈性密封刷加工、彈性密封刷安裝、密封油脂 充填和盾構(gòu)掘進(jìn)及止水材料注入等步驟，實(shí)現(xiàn)方便，操作簡(jiǎn)易且投入成本低。
[0029]