[发明专利]超高水压长距离海底盾构隧道主动换刀结构及施工方法

权利要求书

1.超高水压长距离海底盾构隧道主动换刀结构，其特征在于，包括海上作业平台(1)、预设加固区(4)、盾构机(12)，还包括盾构机保护结构(5)；所述海上作业平台(1)、预设加固区(4)间通过注浆孔(2)连接；所述盾构机(12)设于盾构机保护结构(5)内，设有刀盘(11)的一端朝向预设加固区(4)；所述盾构机保护结构(5)靠近刀盘(11)所在端的侧面均匀固定设有多个洞内补充加固结构(3)；

所述盾构机(12)相对刀盘(11)的另一端外表面固定设有二次补充注浆结构(8)，内侧固定设有多个加强注浆管片(9)，所述加强注浆管片(9)内设有多个预留注浆孔(10)；所述盾构机(12)位于盾构机保护结构(5)、二次补充注浆结构(8)之间的外表面固定设有盾尾隔水加固环(7)。

2.根据权利要求1所述的超高水压长距离海底盾构隧道主动换刀结构，其特征在于，所述盾尾隔水加固环(7)由盾尾后方2～4环管片注浆形成。

3.根据权利要求1所述的超高水压长距离海底盾构隧道主动换刀结构，其特征在于，所述二次补充注浆结构(8)由加强注浆管片(9)注浆形成。

4.根据权利要求1所述的超高水压长距离海底盾构隧道主动换刀结构，其特征在于，所述海上作业平台(1)位于预设加固区(4)上方的海面；所述海上作业平台(1)采用固定的船体拼接而成或采用钢结构和钢管桩基础建设而成。

5.根据权利要求1所述的超高水压长距离海底盾构隧道主动换刀结构，其特征在于，所述洞内补充加固结构(3)为在盾构机掘进进入预设加固区(4)后，停机利用盾构机中部超前孔进行水平超前注浆形成，环向设置16个超前孔，对刀盘(11)前方地层进行补充注浆加固。

6.根据权利要求1所述的超高水压长距离海底盾构隧道主动换刀结构，其特征在于，每块所述加强注浆管片(9)均留设1～2个预留注浆孔(10)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的超高水压长距离海底盾构隧道主动换刀结构，其特征在于，所述预设加固区(4)为沿隧道纵向间隔一定距离设置的加固区域，设置在特征部位，如水压最高处、地质变化处，所述预设加固区(4)在盾构掘进之前先行设置。

8.超高水压长距离海底盾构隧道主动换刀结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)盾构机始发掘进前，分析整个区间隧道的地质、水深和埋深情况，根据隧道穿越地层情况预测刀具磨损。根据预测结果沿隧道纵向间隔500m设置注浆预设加固区，同时注浆预设加固区兼顾软硬不均、上软下硬等特殊地层变化处，水深较大处等；

(2)按照预设加固区的位置设置海上作业平台；

(3)在海上作业平台上进行钻孔注浆施工：依据施工基准点，按注浆孔施工图布置孔位，采用套管钻进方式，进行注浆孔钻进到设计深度，下好注浆管进行注浆；注浆完成后进行钻孔检验注浆效果；

(4)按照设计的位置依次完成注浆加固区的注浆工作；

(5)盾构机掘进距离至预设加固区一定距离处的管片设置为加强注浆的管片，进入预设加固区后匀速掘进，刀盘距离加固区尽端一定距离时停机准备检查刀具，进行换刀作业；

(6)在盾构机内部进行盾构机保护工作，在盾体尾部注入泥浆对注浆管路和盾尾密封进行保护；

(7)在临近盾尾与预设加固区范围交界处环管片通过预留注浆孔注入聚氨酯浆液，形成隔水加固环封堵后方地下水；对后方临近的多个环加强注浆管片利用留置的注浆孔进行二次补充注浆；

(8)利用盾构中部超前孔进行水平超前注浆孔施工洞内补充加固，对刀盘前方和上方地层补充加固；

(9)常压开仓检查刀具磨损情况，更换刀具后盾构机恢复掘进，掘进至下一个预设加固区重复上述步骤，完成超高水压盾构主动换刀施工。