盾构进洞接收装置及其进洞施工方法 技术领域：
本发明涉及一种用于盾构隧道施工的装置与方法，尤其是涉及一种盾构进洞接收装置及其施工方法，属于隧道建筑工程领域。
背景技术：
在盾构法隧道施工中，当盾构机掘进临近接收井的基坑时，就要准备接收盾构进洞的施工。在接收基坑的围护结构上一般都预留有封闭着的盾构进洞预留洞圈，该预留洞圈下方设置钢制或混凝土制的接收基座，进洞时盾构机就由除去封门的预留洞圈中进入接收基坑抵达接收基座上。盾构的进出洞施工要确保洞口周围、接收基坑围护结构外部的土体稳定，防止土体泄漏、坍塌和流失。目前盾构的进出洞施工一般采取下列几方面稳定土体的措施：一、在接收基坑围护结构外部的一定范围内，采用适当的地层加固技术，如高压旋喷桩法、SMW工法等对盾构进洞段的土体进行加固改良；二、采用适当的地层降水方式对接收基坑外部、盾构进洞段的地下水位进行人工降低，从而防止盾构进洞过程中地下水从缝隙中涌入接收基坑造成破坏；三、在接收基坑内盾构进洞预留洞圈处安装一圈密封止水垫圈，以防止泥水渗漏来保证盾构进洞的安全。
然而上述现有盾构进洞施工技术存在着一定的缺陷：1、洞门外部需要较大区域的土体加固和地层降水，成本费用大且加固质量难以保证；2、洞圈密封垫圈虽有一定的止水作用，但在盾构机进洞过程中非常容易发生外翻或损坏，从而导致泥水泄漏，一旦发生破坏造成工程事故，现场很难及时有效地进行处理，容易引发险情。因此，现有盾构进洞接收施工安全隐患多、施工风险大，容易出现坍塌、漏水、漏泥、漏浆等现象，导致结构安全问题或造成地层沉降过大，从而降低隧道工程的施工安全性和施工质量。
经对现有国内外技术文献的检索后发现，申请号为200510112098.0的中国专利申请《盾构隧道的进洞防水装置》(公开号CN1789666)公开了一种用于盾构隧道的进洞防水装置，该装置在井圈进口处设置橡胶板，并通过气囊和弹簧钢板对其的压合，将橡胶板紧密包裹于盾构或衬砌外表面，使盾构与井圈之间间隙达到很好的水密性，避免可能产生的泥水渗漏。然而该发明依然采取与洞圈密封垫圈同类的橡胶板、气囊等柔性密封材料来达到洞圈的密封性，因而还是难以避免与洞圈密封垫圈同样外翻或损坏的后果，同时气囊和弹簧钢板也难以达到足以平衡土体、泥水的压力，因此无法保证止水的可靠性，再说该技术方案仍然无法省略成本昂贵的土体加固和地层降水施工步骤。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是克服现有盾构法隧道施工中盾构进洞技术难度高、成本费用大、安全隐患多的缺陷，提供一种盾构进洞接收装置及其施工方法，其不再需要对接收基坑围护结构外部的土体进行加固和地层降水，从而极大地降低成本，同时避免泥水泄漏以减少工程的安全隐患，实现盾构快速安全的进洞。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：
一种盾构进洞接收装置，其为带有空腔的拼装式钢结构件，该接收装置密封地安装于接收基坑围护结构上盾构进洞预留洞圈的周围，其上设有通入空腔的泥水加压管道。
本发明所述的盾构进洞接收装置包括有后门架、两侧立板、前立板和两上盖板，该后门架为框型构件，位于所述接收装置的后侧，其连接固定在盾构进洞预留洞圈四周的接收基坑围护结构上，该两侧立板位于所述接收装置的左右两侧，该前立板位于所述接收装置的前侧，所述后门架、两侧立板和前立板相互密封焊接拼围成所述接收装置的空腔，其下部连接固定在盾构进洞预留洞圈下方的接收基座上，两上盖板分别与左右两侧立板铰接且覆盖于所述接收装置空腔的上侧，上述各构件之间的连接处安装有用以密封空腔的橡胶止水条，所述泥水加压管道设置于侧立板上用以向接收装置空腔内填注泥水。
一种进行盾构进洞施工的方法，其运用上述盾构进洞接收装置，按照下列步骤进行施工：
(1)安装所述盾构进洞接收装置，将其后部固定在盾构进洞预留洞圈四周的接收基坑围护结构上，将其下部连接固定在盾构进洞预留洞圈下方的接收基座上或者接收基坑底板上；
(2)根据工艺要求分块凿除盾构进洞预留洞圈内的钢筋混凝土封门；
(3)关闭两上盖板并将之固定，从而密封所述盾构进洞接收装置的空腔；
(4)根据接收基坑围护结构外部土体压力的大小，通过泥水加压管道向所述接收装置的空腔内加水、泥浆或压缩空气，以在该接收装置内形成与外侧水土压力相平衡的压力环境；
(5)实施盾构进洞操作；
(6)待盾构机完全进入所述接收装置后，通过泥水加压管道抽出所述空腔内的泥水或空气，待该接收装置完全卸压后，打开所述上盖板，拆除盾构机。
与现有盾构进洞技术相比较，本发明采用了一种盾构进洞接收装置作为盾构进洞施工的辅助装置，盾构进洞前将其安装在预留洞圈的周围。由于该盾构进洞接收装置具有密封的内腔，所以在通过泥水加压管道向该空腔内加水、泥浆或压缩空气之后，当盾构进洞时能够在该接收装置内形成与外侧水土压力相平衡的压力环境；因此，接收基坑围护结构内外的压力平衡避免了盾构与围护结构预留洞圈之间的泥水泄漏，保证了盾构进洞的安全，即使发生了意外的险情，也被限制在盾构进洞接收装置的内腔中，便于及时有效地进行应急处理。此外，内外压力的平衡也免除了外部土体加固施工和地层降水的必要性，从而大大地降低了工程成本，同时也提高了工程质量。总之，应用本发明所述盾构进洞接收装置及其方法进行盾构进洞的施工，达到了降低成本、减少安全隐患、实现盾构快速安全进洞的有益效果。
附图说明：
图1为本发明的结构立体示意图。
图2为本发明的盾构进洞施工方法步骤之一示意图。
图3为本发明的盾构进洞施工方法步骤之二示意图。
图4为本发明的盾构进洞施工方法步骤之三示意图。
图5为本发明的盾构进洞施工方法步骤之四示意图。
图6为本发明的盾构进洞施工方法步骤之五示意图。
具体实施方式：
本发明是在盾构接收施工事前于接收基坑围护结构上盾构进洞预留洞圈的周围安装盾构进洞接收装置，并在该接收装置内部形成与外侧水土压力相平衡的环境，再实施盾构进洞的施工操作。现结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
首先请结合参阅图1和图2本发明的结构示意图，图示盾构进洞接收装置为带有空腔的拼装式钢结构件，采用全密封设计。该盾构进洞接收装置密封地安装于接收基坑围护结构9上盾构进洞预留洞圈11的周围，其上设有通入空腔的泥水加压管道8。所述盾构进洞接收装置包括有后门架2、两侧立板1、前立板3和两上盖板4。所述后门架2为钢材焊接而成的框型构件，其位于所述接收装置的后侧，该后门架2通过螺栓连接固定在盾构进洞预留洞圈11四周的接收基坑围护结构9上，使该盾构进洞预留洞圈11全部处于后门架2的钢框之内。所述两侧立板1位于所述接收装置的左右两侧，所述前立板3位于所述接收装置的前侧，该两侧立板1和前立板3均为板状件。所述后门架2、两侧立板1和前立板3相互密封焊接且拼围成所述接收装置的空腔，它们的下部通过螺栓安装连接固定在盾构进洞预留洞圈11下方的接收基座7上，该接收基座7若为钢筋混凝土基座，则将后门架2、两侧立板1和前立板3与钢筋混凝土基座7上的预埋件连接；接收基座7若为钢制基座，则将后门架2、两侧立板1和前立板3与在接收基坑底板上的预埋件连接。再请参阅图2，所述左右两上盖板4通过铰链5分别与左右两侧立板1铰接且能够绕铰链5转动，当它们依次翻下后就覆盖于所述接收装置空腔的上侧。为了保证所述盾构进洞接收装置的整体密封性，上述各构件后门架2、两侧立板1和前立板3与接收基座7之间，后门架2与接收基坑的围护结构9之间，后门架2、两侧立板1和前立板3与两上盖板4之间，两上盖板4相互之间的连接处均安装有用以密封空腔的橡胶止水条6，以保证在加压情况下所述盾构进洞接收装置不会出现泄漏。所述泥水加压管道8设置于侧立板1上且通入所述盾构进洞接收装置的空腔内，用以向接收装置空腔内填注泥水并施加压力。由于所述盾构进洞接收装置内部需要加压，因此其结构的强度和刚度应根据所要承受的压力值来设计。
本发明还提供了运用上述盾构进洞接收装置进行进洞施工的方法，现结合附图说明其施工过程，该盾构进洞施工方法按照下列步骤进行：
(1)参照图2，安装所述盾构进洞接收装置。将其后部的后门架2通过螺栓固定在盾构进洞预留洞圈11四周的接收基坑围护结构9上；若盾构进洞预留洞圈11下方的接收基座7为钢筋混凝土基座，则将后门架2、两侧立板1和前立板3与钢筋混凝土基座7上的预埋件连接；若接收基座7为钢制基座，则将后门架2、两侧立板1和前立板3与在接收基坑底板上的预埋件连接，从而将盾构进洞接收装置下部连接固定在接收基座7上或者接收基坑底板上。
(2)参阅图3，根据工艺要求分块凿除盾构进洞预留洞圈11内的钢筋混凝土封门，凿除工作可以按照图3中N1-N9的顺序进行。
(3)参阅图4，待钢筋混凝土封门凿除完毕后关闭两上盖板4，并用螺栓将之拧紧固定，从而密封所述盾构进洞接收装置的空腔。
(4)参阅图5，根据不同工程的特点和需要，依据接收基坑围护结构9外部土体侧向压力的大小，通过泥水加压管道8向所述接收装置的空腔内加水，或者泥浆，或者直接加压缩空气，以在该盾构进洞接收装置内部空腔中形成与外侧水土压力相平衡的压力环境。空腔中所加压力应略大于接收基坑围护结构9外部的水土压力值，以保证盾构10在进洞过程中(见图1)，盾构进洞接收装置内压力大于外部压力，而不会出现漏泥、漏浆等问题，从而保证盾构10进洞过程中的安全。
(5)参阅图6，待所述盾构进洞接收装置内的压力达到能够保证盾构10顺利进洞的压力水平后，按照常规工艺实施盾构10的进洞操作。
(6)待盾构机10完全进入所述盾构进洞接收装置的空腔后，通过泥水加压管道8抽出该空腔内的泥水或空气，待该盾构进洞接收装置完全卸压后，打开所述上盖板4，拆除盾构机10，进行后续施工。
综上所述，应用本发明所述盾构进洞接收装置及其方法进行盾构10的进洞施工，由于当盾构10进洞时能够在该接收装置内形成与外侧水土压力相平衡的压力环境，因此，盾构10进洞区域无需土体加固和降水施工，从而了降低成本；同时避免了盾构10进洞所引起的漏泥漏浆现象，减少了安全隐患，有效地降低了盾构进洞的施工风险，即使进洞出现险情，也可以限制在盾构进洞接收装置的内腔中，便于及时有效地对险情进行抢救。总之，本发明达到了盾构快速安全进洞的有益效果，能够应用于大型隧道的盾构进洞施工中。