软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107083964A(43)申请公布日2017.08.22(21)申请号201710357518.4(22)申请日2017.05.19(71)申请人中铁隧道集团有限公司地址471000河南省洛阳市老城区状元红路3号(72)发明人刘垚管泽英刘国良张泽卫许俊伟逄锦伟卢金栋管羽(74)专利代理机构洛阳市凯旋专利事务所41112代理人韩晓静(51)Int.Cl.E21D9/06(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图3页(54)发明名称软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法(57)摘要本发明公开一种软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法，其在临界掌子面后方，通过盾构机中盾上的超前加固孔在软土中成孔；在软土中的多个成孔中均埋设有超前冷冻管，超前冷冻管呈放射状排列；超前冷冻管中注入低温流体，低温流体通过超前冷冻管将超前冷冻管周围的土体进行冻结，低温流体为温度范围在-20℃～-28℃之间的低温盐水，在临界掌子面前方产生长度不小于20m、临界掌子面边界范围外至少3m的冷冻加固区域，加固完成后盾构机进行掘进。本发明确保临界掌子面前方土体始终保持支护状态，杜绝因支护距离过远冷冻效果差，引起机头上扬及较大的地表变形，提高工程质量。CN107083964ACN107083964A权利要求书1/1页1.一种软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法，其特征是：其包括以下步骤：步骤1、对盾构机前方软硬不均地层进行加固施工：在临界掌子面后方，通过盾构机中盾上的超前加固孔，使用超前钻机在软土中成孔，超前加固孔的孔径为110mm～120mm；多个超前加固孔均为沿盾构机的中心轴线呈圆周方向布设的圆形孔且相邻超前加固孔之间的夹角为10°～30°；在软土中的多个成孔中均埋设有超前冷冻管，超前冷冻管孔径小于成孔孔径2～5mm，超前冷冻管呈放射状排列；超前冷冻管中注入低温流体，低温流体通过超前冷冻管将超前冷冻管周围的土体进行冻结，低温流体为温度范围在-20℃～-28℃之间的低温盐水；开冻7天需达到-20℃，冷冻30～40天，最终在临界掌子面前方产生长度不小于20m、临界掌子面边界范围外至少3m的冷冻加固区域，加固完成后盾构机进行掘进；步骤2、盾构掘进过程中，当加固支护区域剩余5m时，到达新的临界掌子面，再次重复进行步骤1中的超前冷冻加固，产生新的超前冷冻加固区域，始终保证盾构机前方5m范围内形成有超前冷冻支护区域。2.根据权利要求1所述的软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法，其特征是：其盾构机中盾上的超前加固孔通道数量为6～10个。2CN107083964A说明书1/2页软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法技术领域[0001]本发明属于地下工程隧道施工技术领域，尤其是涉及一种软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法。背景技术[0002]近年来，我国城市轨道交通得到了迅速发展，在进行城市地铁隧道施工过程中，通常采用盾构机进行隧道掘进。在盾构施工过程中，当施工地段为软硬不均地层时，由于地层软硬不均造成盾构姿态控制困难，易发生机头上扬，造成刀口折断以及较大的地表变形，直接威胁到施工人员和机械设备的安全，同时严重影响施工进度。随着越来越多的盾构隧道施工，在软硬不均地层施工的情况越来越多，如何有效的解决已成为至关重要的问题。[0003]目前，对于软硬不均盾构隧道的掘进，大多采用旋喷桩加固土体，也有通过渣土改良和控制推力，以达到控制盾构机机头上扬及地表变形过大等问题，虽然旋喷桩施工效果较好，但旋喷桩必须在地面施工，对场地要求高，经常由于客观因素导致无法施工；渣土改良和控制推力的方法均未能很好的控制盾构机机头上扬和地表变形过大的问题。发明内容[0004]为解决上述问题，本发明的目的是提供一种软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法。[0005]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法，其包括以下步骤：步骤1、对盾构机前方软硬不均地层进行加固施工：在临界掌子面后方，通过盾构机中盾上的超前加固孔，使用超前钻机在软土中成孔，超前加固孔的孔径为110mm～120mm；多个超前加固孔均为沿盾构机的中心轴线呈圆周方向布设的圆形孔且相邻超前加固孔之间的夹角为10°～30°；在软土中的多个成孔中均埋设有超前冷冻管，超前冷冻管孔径小于成孔孔径2～5mm，超前冷冻管呈放射状排列；超前冷冻管中注入低温流体，低温流体通过超前冷冻管将超前冷冻管周围的土体进行冻结，低温流体为温度范围在-20℃～-28℃之间的低温盐水；开冻7天需达到-20℃，冷冻30～40天，最终在临界掌子面前方产生长度不小于20m、临界掌子面边界范围外至少3m的冷冻加固区域，加固完成后盾构机进行掘进；步骤2、盾构掘进过程中，当加固支护