[发明专利]一种竖井盾构施工方法及竖井盾构机

说明书

本发明公开了一种竖井盾构施工方法及竖井盾构机，其在既有隧道对应待施工竖井的始发端处通过钻杆周向分布钻出多个贯穿始发端处既有隧道管片和待施工竖井所在地层的钻孔以穿设钢索，在地面对应待施工竖井出口的接收端处设置牵引机构，并将多根钢索的两端分别与始发端处的盾构机的盾壳和接收端处的牵引机构相连，使牵引机构可通过钢索拉动盾构机向前掘进，并可在盾构机不暂停掘进的情况下，依次拼装管片环和延长盾壳，至直完成竖井的掘进施工，并形成分别从始发端延伸至接收端的加长型盾壳和竖井管片环，可大幅度缩短施工时间，提高施工效率、降低施工成本并减少对地层扰动，防止地表过大沉降和开挖地面塌陷等施工风险的发生。

技术领域

本发明涉及竖井施工技术领域，特别涉及一种竖井盾构施工方法及竖井盾构机。

背景技术

在隧道(特别是长隧道)施工过程中，为了缩短工期，往往会在既有隧道上方施建通连既有隧道与地面的竖井以增加工作面，或者作为地铁竖向通风结构或深埋排水隧洞的集水井而修建。现有竖井施工一般均是自上而下掘进，掘进至一定深度后，再进行衬砌结构施工，掘进和衬砌施工交替进行，机械化程度低，施工工序复杂，效率较低。

如若采用盾构施工，将能在一定程度上提高施工效率，但受目前盾构机的结构及工作方式的影响，采用盾构施工仍存在不足，主要原因是，1、盾构施工过程中，盾构机推进和管片拼装是两个独立的过程，即盾构机千斤顶支撑靴顶在新拼装的竖井管片环侧壁时，方可向前掘进，此时无法拼装管片；当盾构机千斤顶支撑靴回缩时，才可进行管片的拼装，而此时又无法掘进。两个过程交错进行，盾构机频繁地暂停-前进，直至完成竖井的管片拼装，效率较低，仍需要较多的施工时间；2、竖井中管片若从下往上竖向拼装，管片本身就需要承载一部分上部结构的荷载，从管片结构强度安全方面考虑，不足以提供盾构机掘进所需的千斤顶力，还会对地层产生较大扰动，在竖井盾构施工中尤其明显。3、土体会因管片环外径小于盾构机盾壳外径而不断形成盾尾空隙，这就要求在盾构机推进的过程中进行同步注浆，以及时将形成的空隙填充，从而防止周围地层发生较大程度的坍塌变形对周围的地表建筑造成破坏。而同步注浆需要大量的人员和设备操作空间，施工难度大以及施工成本高；另外，注浆不到位时，还可能引起开挖面坍塌，地表过大沉降等问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种竖井盾构施工方法及竖井盾构机，旨在提高施工效率，降低施工成本以及降低施工过程对地层扰动，防止地表沉降和开挖面塌陷等施工风险的发生。

为实现上述目的，本发明提出一种竖井盾构施工方法，包括如下步骤：

S1、在既有隧道对应待施工竖井的始发端处安装始发结构，在地面对应待施工竖井出口的接收端处安装密封接收结构和牵引机构；

S2、在始发端处对应待施工竖井的区域通过钻杆周向分布钻出多个贯穿始发端处既有隧道管片和竖井所在地层的钻孔，并在钻孔穿设钢索；

S3、在始发端处安装不具有同步注浆系统和盾构千斤顶推进系统的盾构机，所述盾构机的刀盘半径小于盾构机的盾壳的内半径，所述钢索位于刀盘和盾壳的间隙之间；

S4、将多根钢索的一端分别与盾壳固连，另一端穿过密封接收结构预设的过孔后与牵引机构固连；

S5、使牵引机构通过钢索拉动盾构机从始发端往接收端方向掘进预定位移并拼装竖井管片形成至少一节竖井管片环；

S6、在保持牵引机构通过钢索拉动盾构机掘进的同时，在盾构机的盾壳的后端拼装一节延长盾壳，以对盾壳进行加长；

S7、使盾构机往接收端方向继续掘进预定位移并继续拼装竖井管片；

S8、按上述步骤S6和步骤S7重复操作至完成竖井的掘进施工，并形成分别从始发端延伸至接收端的加长型盾壳和竖井管片环；

S9、在已拼装的竖井管片预设的锚杆孔处往土层打入穿过加长型盾壳的锚杆，以对拼装的竖井管片进行锚固；