盾构隧道洞内组装和始发的施工方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111206936 A(43)申请公布日 2020.05.29

(21)申请号 202010084970.X(22)申请日 2020.02.10

(71)申请人 中铁二院重庆勘察设计研究院有限

责任公司

地址 400023 重庆市渝北区北部新区昆仑

大道46号(72)发明人 陈杨　田攀　陶伟明　杨翔　

于茂春　曹林卫　刘保林　马洪　杨宝　吴伟　裴昌进　(74)专利代理机构 重庆双马智翔专利代理事务

所(普通合伙) 50241

代理人 方洪(51)Int.Cl.

E21D 9/06(2006.01)E21D 9/14(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图3页

E21D 11/08(2006.01)E21D 11/40(2006.01)

CN 111206936 A(54)发明名称

盾构隧道洞内组装和始发的施工方法(57)摘要

本发明提供了一种盾构隧道洞内组装和始发的施工方法，它解决了现有的盾构法施工存在设计和施工技术控制难度大、风险高的问题。包

支洞、正线隧括以下步骤：采用钻爆法完成斜井、

道以及组装与始发洞室施工；运输车通过斜井将盾构刀盘、盾体、反力架、钢斜撑等运送至组装与始发洞室，完成盾构刀盘的组装与翻转、盾体的组装和反力架的制作拼接；同法将盾构后配套运输至组装与始发洞室完成组装，并牵引至正线隧道内存放；将盾构后配套与盾体连接，完成整机组装调试；初始时管片由支洞运入，待所有盾构后配套通过斜井与正线隧道的交叉口后，管片由斜井运入，直至盾构区间完成施工。本发明施工方便，流程简单明确，经济社会效益高，具有广阔的应用前景。

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权　利　要　求　书

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1.一种盾构隧道洞内组装和始发的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：①在始发岸结合工程需要和盾构就位需要设计组装与始发洞室(1)、斜井(2)、支洞(4)和正线隧道(3)，正线隧道(3)的前端和组装与始发洞室(1)的后端对接，斜井(2)、支洞(4)分别与正线隧道(3)斜交，斜井(2)与支洞(4)相交；

②按设计要求施工斜井(2)和支洞(4)，利用斜井(2)施工组装和始发洞室(1)；③利用斜井(2)和支洞(4)完成正线隧道(3)的施工；④运输车通过斜井(2)将盾构刀盘(7)、盾体(8)、反力架(9)、钢斜撑(10)运送至组装与始发洞室(1)，在组装与始发洞室(1)内完成盾构刀盘(7)的组装与翻转、盾体(8)的组装以及反力架(9)的制作拼接；

⑤运输车利用斜井(2)将单节盾构后配套(12)各部件依次运送至组装与始发洞室(1)完成组装，组装完成的单节盾构后配套(12)牵引至正线隧道(3)内存放；

⑥重复步骤⑤，直至所有的盾构后配套(12)牵引至正线隧道(3)内存放并完成依次对接，将连接件(13)送入并使其与位于最前端的盾构后配套(12)连接；

⑦将依次对接好的盾构后配套(12)和连接件(13)牵引至组装与始发洞室(1)，将连接件(13)的前端与盾体(8)连接，从而完成整机的组装，待相关调试完成后，准备始发；

⑧运输车通过支洞(4)运输管片(14)，将管片(14)依次拼装在盾体(8)与反力架(9)之间，待盾构机抵达组装与始发洞室(1)的前端面时，盾构机开挖掘进，开挖掘进的过程中不断运输管片(14)和拼装管片(14)；

⑨待所有盾构后配套(12)通过斜井(2)与正线隧道(3)的交叉口后，运输车通过斜井(2)运输管片(14)，并继续常态化掘进盾构区间，直到完成盾构区间掘进作业。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法，其特征在于，所述的斜井(2)以30°-60°平面交角接入正线隧道(3)，所述斜井(2)的坡度不大于10％；所述的支洞(4)以40°-90°平面交角接入正线隧道(3)。

3.根据权利要求1所述的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法，其特征在于，所述组装与始发洞室(1)的长度为80-120米，宽度为10-20米，高度为15-30米；所述的正线隧道(3)长50-150米。

4.根据权利要求2或3所述的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法，其特征在于，所述的斜井(2)和支洞(4)靠近直线隧道的一端均设有缓冲段。

5.根据权利要求4所述的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法，其特征在于，所述缓冲段的长度大于等于30米，坡度为3‰。

6.根据权利要求1所述的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法，其特征在于，所述的组装与始发洞室(1)内设有沿其长度方向延伸的钢轨(5)，所述的钢轨(5)上架设有桥式起重机(6)。

7.根据权利要求6所述的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法，其特征在于，所述的组装与始发洞室(1)内具有位于前部的始发位置和位于后部的卸货区(11)，所述卸货区(11)的长度为20-50米。

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盾构隧道洞内组装和始发的施工方法

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技术领域

[0001]本发明属于土木隧道工程技术领域，涉及一种盾构隧道洞内组装和始发的施工方法。

背景技术

[0002]随着国家建设的发展，交通及其他功能路径以桥梁方式越江越来越受到城市建筑、市政工程以及航道管理的限制，而以隧道穿越江河、峡湾甚至海峡，已成为现实成就和基本趋势，如武汉长江隧道、济南穿黄隧道、港珠澳跨海隧道等。[0003]为保证隧道工程的施工安全，越江隧道优先采用盾构法修建。修建越江隧道时主要以竖井作为始发和接收场地，但亦存在不足和局限。首先，竖井需要设于江岸合宜位置并位于通路路径正上方，同时配套设置料场，在山地城市将与市政密集建筑或高层建筑相邻，并长期挤占有限的社会生活空间，或引起大面积拆迁，将导致很高的建设成本和社会运行代价。其次，越江隧道高程需低于水体一定高度，以降低施工和环境安全风险，而在山地江岸上设置竖井，其深度势必很大，亦将影响相邻构筑物安全，设计和施工技术控制难度大、风险高；施工出渣、进料效能低下，需较长工期，或致工期延误；运营管理不便、成本高。发明内容

[0004]本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种可避开人文活动区域、降低设计施工风险的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法。[0005]本发明的目的可通过下列技术方案来实现：[0006]盾构隧道洞内组装和始发的施工方法，包括以下步骤：

[0007]①在始发岸结合工程需要和盾构就位需要设计组装与始发洞室、斜井、支洞和正线隧道，正线隧道的前端和组装与始发洞室的后端对接，斜井、支洞分别与正线隧道斜交，斜井与支洞相交；

[0008]②按设计要求施工斜井和支洞，利用斜井施工组装和始发洞室；[0009]③利用斜井和支洞完成正线隧道的施工；[0010]④运输车通过斜井将盾构刀盘、盾体、反力架、钢斜撑等盾构机的相关构件运送至组装与始发洞室，在组装与始发洞室内完成盾构刀盘的组装与翻转、盾体的组装以及反力架的制作拼接；

[0011]⑤运输车利用斜井将单节盾构后配套各部件依次运送至组装与始发洞室完成组装，组装完成的单节盾构后配套牵引至正线隧道内存放；[0012]⑥重复步骤⑤，直至所有的盾构后配套牵引至正线隧道内存放并完成依次对接，将连接件送入并使其与位于最前端的盾构后配套接；

[0013]⑦将依次对接好的盾构后配套和连接件牵引至组装与始发洞室，将连接件的前端与盾体连接，从而完成整机的组装，待相关调试完成后，准备始发；[0014]⑧运输车通过支洞运输管片，将管片依次拼装在盾体与反力架之间，待盾构机抵

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达组装与始发洞室的前端面时，盾构机开挖掘进，开挖掘进的过程中不断运输管片和拼装管片；

[0015]⑨待所有盾构后配套通过斜井与正线隧道的交叉口后，运输车通过斜井运输管片，并继续常态化掘进盾构区间，直到完成盾构区间掘进作业。[0016]在上述的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法中，所述的斜井以30°-60°平面交角接入正线隧道，所述斜井的坡度不大于10％；所述的支洞以40°-90°平面交角接入正线隧道。

[0017]在上述的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法中，所述组装与始发洞室的长度为80-120米，宽度为10-20米，高度为15-30米；所述的正线隧道长50-150米。正线隧道的具体长度根据盾构后配套的总长度确定，完成整机的组装后，处于最后的盾构后配套也应位于支洞与正线隧道的交叉口的前部。

[0018]在上述的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法中，所述的斜井和支洞靠近直线隧道的一端均设有缓冲段。

[0019]在上述的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法中，所述缓冲段的长度大于等于30米，坡度为3‰。

[0020]在上述的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法中，所述的组装与始发洞室内设有沿其长度方向延伸的钢轨，所述的钢轨上架设有桥式起重机。[0021]在上述的盾构隧道洞内组装和始发的施工方法中，所述的组装与始发洞室内具有位于前部的始发位置和位于后部的卸货区，所述卸货区的长度为20-50米。[0022]与现有技术相比，本发明具有以下优点：[0023]斜井和支洞可灵活布置，其洞口可选设于场地条件较好的荒地处，避开城市建筑区域和人文活动区域，避免大范围拆迁，减小对社会生活和环境等的影响，社会效益高；尽管组装与始发洞室仍具较高技术要求，但可通过加强支护和局部支挡、支撑解决，并在实际工程投入上较深井方式仍有一定优势，经济性更好，经济性好；盾构始发位置可根据需要选设，无深竖井，避免了深井施工和对构筑物影响的技术风险，并且作业路径平缓，以车辆快速运输代替竖井低速升降运输，明显方便快捷，且减少实际耗费，并有利于保证工期，施工便捷，工效高。附图说明

[0024]图1是本发明提供的相关洞室的平面示意图。[0025]图2是本发明提供的相关洞室的纵断面示意图。[0026]图3是盾构刀盘、盾体、反力架、钢斜撑拼装后位置示意图。[0027]图4是本发明提供的第一节盾构后配套组装位置示意图。[0028]图5是本发明提供的步骤⑥的位置示意图。[0029]图6是本发明提供的步骤⑦的位置示意图。[0030]图7是本发明提供的步骤⑧的位置示意图。[0031]图8是本发明提供的步骤⑨的位置示意图。[0032]图中，1、组装与始发洞室；2、斜井；3、正线隧道；4、支洞；5、钢轨；6、桥式起重机；7、盾构刀盘；8、盾体；9、反力架；10、钢斜撑；11、卸货区；12、盾构后配套；13、连接件；14、管片。

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具体实施方式

[0033]以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

[0034]本盾构隧道洞内组装和始发的施工方法，包括以下步骤：

[0035]①在始发岸结合工程需要和盾构就位需要设计组装与始发洞室1、斜井2、支洞4和正线隧道3。设计要求：如图1所示，正线隧道3的前端和组装与始发洞室1的后端对接，斜井2以30°-60°平面交角接入正线隧道3，斜井2的坡度不大于10％；支洞4以40°-90°平面交角接入正线隧道3，斜井2与支洞4相交。斜井2净空尺寸结合盾构机运输扫过的空间最不利尺寸确定，以满足盾构大件运输车及管片14运输车转弯需要。

[0036]②按设计要求采用钻爆法从斜井2洞口(斜井2洞口为斜井2远离正线隧道3的一端)施工斜井2和支洞4，利用斜井2完成组装与始发洞室1施工，组装与始发洞室1的长度为80-120米，宽度为10-20米，高度为15-30米。如图2和图3所示，在组装与始发洞室1内设置位于前部的始发位置和位于后部的卸货区11，卸货区11的长度为20-50米。如图2所示，在组装与始发洞室1内设有沿其长度方向延伸的钢轨5，在钢轨5上架设有桥式起重机6。[0037]③利用斜井2和支洞4完成正线隧道3的施工，正线隧道3长50-150米。在斜井2和支洞4靠近正线隧道3的一端均设有缓冲段，缓冲段的长度大于等于30米，坡度为3‰。[0038]④运输车通过斜井2将盾构刀盘7、盾体8、反力架9、钢斜撑10等盾构机的相关构件以倒退的方式运送至组装与始发洞室1中的卸货区11，运输车速度不大于20km/h，完成卸货后运输车空载正向驶出洞外。桥式起重机6沿着钢轨5将盾构刀盘7、盾体8、反力架9、钢斜撑10等盾构机的相关构件运输到始发位置，如图3所示，完成盾构刀盘7的组装与翻转、盾体8的组装以及反力架9的制作拼接。

[0039]⑤运输车利用斜井2将单节盾构后配套12各部件以倒退方式运送至组装与始发洞室1的卸货区11，完成卸货并就地组装，如图4所示，运输车正向驶出洞外。组装完成的单节盾构后配套12牵引至正线隧道3内存放。[0040]⑥重复步骤⑤，直至所有的盾构后配套12牵引至正线隧道3内存放并完成依次对接，将连接件13送入并使其与位于最前端的盾构后配套12连接，如图5所示。

[0041]⑦将依次对接好的盾构后配套12和连接件13牵引至组装与始发洞室1，如图6所示，将连接件13的前端与盾体8连接，从而完成整机的组装，待相关调试完成后，准备始发。完成整机的组装后，处于最后的盾构后配套12也应位于支洞4与正线隧道3的交叉口的前部。

[0042]⑧运输车通过支洞4运输管片14，将管片14依次拼装在盾体8与反力架9之间，待盾构机抵达组装与始发洞室1的前端面时，盾构机开挖掘进，如图7所示，开挖掘进的过程中不断运输管片14和拼装管片14。

[0043]⑨待所有盾构后配套12通过斜井2与正线隧道3的交叉口后，如图8所示，运输车通过斜井2运输管片14，并继续常态化掘进盾构区间，直到完成盾构区间掘进作业。[0044]支洞4主要配合斜井2用于盾构组装始发作业，后续视工程具体情况可利用其作为盾构反向地段的钻爆作业。

[0045]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替

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代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

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图8

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