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一種低瓦斯盾構(gòu)隧道施工方法

專利號
CN109209402B
公開日期
2019-08-20
申請人
中國電建集團鐵路建設(shè)有限公司; 中國水利水電第五工程局有限公司(北京市海淀區(qū)車公莊西路22號院2號樓10層1001)
發(fā)明人
李新強; 王英俊; 薛彥軍; 孟慶明; 肖政偉; 趙煒; 李元坤
IPC分類
E21D9/06; E21D9/12; E21D11/10; E21F1/08; E21F17/18
技術(shù)領(lǐng)域
瓦斯,盾構(gòu),隧道,豎井,渣土,施工,掘進,通風(fēng),螺旋輸送機,螺旋
地域: 北京市 北京市海淀區(qū)

摘要

本發(fā)明公開了一種低瓦斯盾構(gòu)隧道施工方法,包括以下步驟:對盾構(gòu)機出渣方案進行設(shè)計,并將出渣方案設(shè)置為臺車側(cè)面出渣;根據(jù)出渣量選擇螺旋出料機型號和運渣電瓶車型號,并根據(jù)出渣量確定盾構(gòu)井處龍門吊型號和數(shù)量;對盾構(gòu)隧道進行通風(fēng),并設(shè)置瓦斯監(jiān)測點;在盾構(gòu)機掘進過程中通過泡沫和水對渣土進行改良至渣土在螺旋輸料機上形成土塞;對成型隧道接縫處進行過量注漿。本發(fā)明一種低瓦斯盾構(gòu)隧道施工方法,將低瓦斯盾構(gòu)隧道的瓦斯源頭分為螺旋輸送機口的瓦斯?jié)B透、成型隧道接縫處瓦斯?jié)B入和出渣過程中渣土的瓦斯釋放;并對不同類型的源頭采取針對性施工措施;從源頭上減少了低瓦斯盾構(gòu)隧道內(nèi)的瓦斯含量,有效的降低了低瓦斯盾構(gòu)隧道的施工風(fēng)險。

說明書

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[0038] 本實施例實施時,先設(shè)置瓦斯限值的第一閾值和第二閾值,這里是為了針對不同的工況作出不同的應(yīng)急反應(yīng),然后當瓦斯?jié)舛冗_到第一閾值時,緊急關(guān)閉螺旋輸送機閘門,停止盾構(gòu)掘進并加強通風(fēng),當任一值達到報警值,監(jiān)測控制系統(tǒng)發(fā)出報警信號和關(guān)聯(lián)設(shè)備的控制指令,主司機可緊急關(guān)閉螺旋輸送機閘門,停止盾構(gòu)掘進。主機室的瓦斯?jié)舛鹊缺O(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)能傳至地鐵公司安全風(fēng)險監(jiān)控系統(tǒng),以便實現(xiàn)集中管控。而當瓦斯?jié)舛冗_到第二閾值時,進行瓦斯超前預(yù)釋放,本申請創(chuàng)造性的提出了針對瓦斯超限狀況下進行超前排氣豎井施工的應(yīng)急預(yù)案,采用該種預(yù)案可以有效的提高低瓦斯盾構(gòu)施工的安全性,并在突發(fā)狀況下降低盾構(gòu)隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛?,保障施工進度。主要的超前排氣豎井施工的應(yīng)急預(yù)案采取在盾構(gòu)隧道掘進方向上通挖掘豎井對盾構(gòu)隧道前方的瓦斯進行提前排放,必要時可以采用斜豎井,盡量減小豎井與圍巖節(jié)理走向的夾角;具體豎井的開挖措施視圍巖節(jié)理發(fā)育等情況而定。當盾構(gòu)隧道掘進方向上不具備豎井挖掘條件時,可以考慮采用多個鉆孔的方式進行地層的預(yù)排放,從而減少因瓦斯而耽誤的施工工期,有效的提高了施工安全。 [0039] 實施例3 [0040] 本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上,步驟S4中所述泡沫采用FER為15的泡沫,且泡沫混合液濃度為3%。 [0041] 本實施例實施時,發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過這種配比的泡沫可以達到實現(xiàn)土塞的目的。 [0042] 實施例4 [0043] 本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上,步驟S3包括以下子步驟:在盾構(gòu)隧道內(nèi)頂部設(shè)置防爆風(fēng)扇;在盾構(gòu)隧道內(nèi)臺車頂部設(shè)置射流風(fēng)扇;設(shè)置通風(fēng)管道連通洞外風(fēng)機和盾構(gòu)機,且通風(fēng)方式選用壓入式通風(fēng);在通風(fēng)管道朝向防爆風(fēng)扇和射流風(fēng)扇處設(shè)置通風(fēng)支路。 [0044] 本實施例實施時,瓦斯主要成分是烷烴,其中甲烷占絕大多數(shù),另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣,以及微量的惰性氣體,如氦和氬等。瓦斯對空氣的相對密度是0.554,所以在瓦斯擴散至盾構(gòu)隧道內(nèi)時,會發(fā)生聚集,主要聚集點在隧道頂部。發(fā)明人創(chuàng)造性的采用了防爆風(fēng)扇和通風(fēng)支路相結(jié)合的方式,防爆風(fēng)扇對隧道頂部聚集的瓦斯進行吹散,使得瓦斯處于紊流擾動狀態(tài),并且濃度降低,體積增大,從而更加接近通風(fēng)支路,通風(fēng)支路對擴散后的瓦斯進行抽取,有效提高了隧道施工的安全性。 發(fā)明人在實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn),僅僅通過通風(fēng)支路進行排風(fēng)時,靠近隧道頂部處依然會存在一定的瓦斯聚集,威脅生產(chǎn)安全,所以發(fā)明人采用這種結(jié)合的方式,可以有效的將隧道頂部聚集的瓦斯徹底排出,提高了生產(chǎn)安全。 [0045] 以上所述的具體實施方式,對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明,所應(yīng)理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已,并不用于限定本發(fā)明的保護范圍,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

權(quán)利要求

1.一種低瓦斯盾構(gòu)隧道施工方法,其特征在于,包括以下步驟:
S1:對盾構(gòu)機出渣方案進行設(shè)計,并將出渣方案設(shè)置為臺車側(cè)面出渣;
S2:根據(jù)出渣量選擇螺旋出料機型號和運渣電瓶車型號,并根據(jù)出渣量確定盾構(gòu)井處龍門吊型號和數(shù)量;
S3:對盾構(gòu)隧道進行通風(fēng),并設(shè)置瓦斯監(jiān)測點;
S4:在盾構(gòu)機掘進過程中通過泡沫和水對渣土進行改良至渣土在螺旋輸料機上形成土塞;
S5:對成型隧道接縫處進行過量注漿;
S6:當隧道內(nèi)瓦斯超限時,執(zhí)行應(yīng)急方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低瓦斯盾構(gòu)隧道施工方法,其特征在于,步驟S6包括以下子步驟:
S61:設(shè)置瓦斯限值的第一閾值和第二閾值;
S62:當瓦斯?jié)舛冗_到第一閾值時,緊急關(guān)閉螺旋輸送機閘門,停止盾構(gòu)掘進并加強通風(fēng);當瓦斯?jié)舛冗_到第二閾值時,進行瓦斯超前預(yù)釋放。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低瓦斯盾構(gòu)隧道施工方法,其特征在于,所述瓦斯超前預(yù)釋放包括以下步驟:
根據(jù)盾構(gòu)隧道前方地質(zhì)情況確定預(yù)排放手段;
所述預(yù)排放手段包括在隧道掌子面前方開挖豎井和在隧道掌子面前方施工多組鉆孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低瓦斯盾構(gòu)隧道施工方法,其特征在于,所述隧道掌子面前方開挖豎井包括垂直豎井和斜豎井,所述斜豎井的走向與圍巖節(jié)理走向一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低瓦斯盾構(gòu)隧道施工方法,其特征在于,所述第一閾值采用瓦斯?jié)舛葹?.5%;所述第二閾值采用瓦斯?jié)舛葹?%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低瓦斯盾構(gòu)隧道施工方法,其特征在于,步驟S4中所述泡沫采用FER為15的泡沫,且泡沫混合液濃度為3%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低瓦斯盾構(gòu)隧道施工方法,其特征在于,步驟S3包括以下子步驟:
在盾構(gòu)隧道內(nèi)頂部設(shè)置防爆風(fēng)扇;
在盾構(gòu)隧道內(nèi)臺車頂部設(shè)置射流風(fēng)扇;
設(shè)置通風(fēng)管道連通洞外風(fēng)機和盾構(gòu)機,且通風(fēng)方式選用壓入式通風(fēng);
在通風(fēng)管道朝向防爆風(fēng)扇和射流風(fēng)扇處設(shè)置通風(fēng)支路。
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