CN102839674A - 近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构及其施工方法。本发明的目的提供一种近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构及其施工方法，减少基坑开挖的隆起变形，降低施工难度。本发明的技术方案是：一种近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构及其施工方法，在拟开挖基坑区域下面的盾构隧道上设有M型加固结构，该M型加固结构包括位于隧道两侧和隧道与隧道之间的深层加固区，相邻两深层加固区顶端经盾构隧道上方的顶部加固区连接，基坑范围内的其余区域为浅层加固区；所述深层加固区内间隔施工有钻孔灌注桩，所有加固区的顶面整体浇筑有底板；所述基坑的边缘设有一圈基坑围护结构。本发明适用于城市地下空间建设与近端头井盾构隧道的节点处理。

Description

近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构及其施工方法。适用于城市地下空间建设与近端头井盾构隧道的节点处理。

背景技术

随着我国城市建设的发展和公共交通压力的增大，地铁盾构区间隧道会越来越多，在已经建好盾构隧道上进行新项目建设也日渐增多。

基坑开挖会使基坑下面的盾构随道产生向上的隆起变形，在实际工程中，为保证盾构隧道的正常运行，对盾构随道的变形要求非常严格，要求盾构随道结构最终绝对位移不能超过20mm，变形曲线的曲率半径不小于15000m，相对弯曲不大于1/2500，这就给工程建设提出了非常大的挑战。特别当近端头井盾构隧道上基坑开挖时，因盾构隧道纵向约束刚度差距很大，使得此类工程施工尤为困难。   

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种安全、可靠、结构简单的近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构及其施工方法，减少基坑开挖的隆起变形，降低施工难度。

本发明所采用的技术方案是：一种近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构，其特征在于：在拟开挖基坑区域下面的盾构隧道上设有M型加固结构，该M型加固结构包括位于隧道两侧和隧道与隧道之间的深层加固区，相邻两深层加固区顶端经盾构隧道上方的顶部加固区连接，基坑范围内的其余区域为浅层加固区；所述深层加固区内间隔施工有钻孔灌注桩，所有加固区的顶面整体浇筑有底板；所述基坑的边缘设有一圈基坑围护结构。

所述深层加固区由坑内土体经三轴搅拌桩加固而成，加固深度至少达盾构隧道以下2米。

所述顶部加固区和浅层加固区均由坑内土体经三轴搅拌桩加固而成，加固深度为盾构隧道以上0.5米。

所述三轴搅拌桩水泥掺量沿隧道纵向递减，水泥掺量最大值取X+5%X，水泥掺量最小值不低于15%X，X为既有盾构隧道端头井加固区水泥掺量。

有盾构穿越段的基坑围护结构由SMW工法桩组成，该基坑围护结构顶部筑有冠梁。

本发明近端头井盾构隧道上基坑开挖支护施工方法，其特征在于包括以下步骤：

1）查清工程地质及既有结构情况，既有结构主要包括车站端头井主体、端头井围护结构、端头井加固区，以及盾构隧道结构；

2）施工围挡，场地整平后采用直径850mm，间距600mm三轴搅拌桩进行坑内深层加固区和顶部加固区加固； 

3）采用直径850mm、间距600mm三轴搅拌桩进行坑内浅层加固区加固；

4）在深层加固区内间隔施工钻孔灌注桩；

5）施工基坑围护结构，然后通过施做顶部冠梁把围护结构连成一体；

6）分层开挖基坑内土体，第一层内支撑采用混凝土支撑，第二层、三层支撑采用直径609mm钢管支撑或混凝土支撑；

7）最后一层土体抽条分段开挖，每小条土方挖完后立即铺设碎石垫层，进行中间段钢筋绑扎，浇筑添加有早强剂的底板混凝土，并在混凝土达到一定强度后在其上压载；

8）施工主体结构的底板（9）及其它二次结构，待混凝土的结构设计强度达80%时，回填覆土，拆除压载。

本发明的有益效果是：提供了一种盾构隧道上基坑开挖支护结构，减少了基坑开挖时的隆起变形，从而使盾构隧道的变形符合规定的要求，满足地铁正常运行的需要，施工工序得以简化，极大的降低了的施工风险。 

附图说明

图1为本发明的平面示意图。

图2为本发明的纵剖图。    

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例在两条盾构隧道2的上方拟开挖基坑，在基坑下方的盾构隧道2上设置M型加固结构，该M型加固结构包括位于隧道两侧和两隧道之间的深层加固区4，相邻两深层加固区4之间设有顶部加固区7，该顶部加固区位于盾构隧道2的上方。基坑范围内的其余区域采用??850600（直径850mm、间距600mm）三轴搅拌桩进行坑内土体加固，形成浅层加固区6，加固深度以盾构隧道上0.5米为宜。本例中在深层加固区4内间隔施工有钻孔灌注桩8，所有加固区的上面整体浇筑一层底板9。

在待开挖的基坑边线范围设有一圈基坑围护结构3，有盾构穿越段的基坑围护结构多采用SMW工法桩（水泥土桩内插入H 型钢），该围护结构顶部施做有冠梁，把基坑围护结构3连成一体。

本例中深层加固区4和顶部加固区7也采用??850600三轴搅拌桩进行加固，顶部加固区7加固深度以盾构隧道上0.5米为宜，深层加固区4以加固深度至少达盾构隧道以下2米，具体深度可须根据土层情况，盾构埋深进行综合取值。深层加固区4和顶部加固区7内搅拌桩水泥掺量沿隧道纵向递减，掺量最大值取既有盾构隧道端头井加固区5水泥掺量（X）+2%，掺量最小值不低于15%，其中X为既有盾构隧道端头井加固区5水泥掺量。

本实施例的基坑施工方法基于变刚度及时空效应原理，对变形要求严格的近端头井盾构随道上基坑施工提出了完整的施工方法，保证了在基坑施工时，近端头井盾构随道的结构变形满足现行的标准，对实际施工具有明确的指导意义。主要实施方案如下：

1）查清工程地质及既有结构情况，既有结构主要包括车站端头井主体、端头井围护结构1、端头井加固区5，以及盾构隧道结构2；

2）施工围挡，场地整平后进行坑内深层加固区4和顶部加固区7加固，顶部加固区7加固深度以盾构隧道上0.5米为宜，深层加固区4以加固深度至少达盾构隧道以下2米，具体深度可须根据土层情况，盾构埋深进行综合取值；

3）采用??850600三轴搅拌桩进行坑内浅层加固区6加固，加固深度以盾构隧道上0.5米为宜；

4）施工钻孔灌注桩8，钻孔灌注桩8间距可按照2、2、3、3、4、4、5、5……5米设置（远离端头井方向），使其约束刚度在不影响受力情况下逐渐减小。具体距离可根据抗隆起、抗浮与抗压承载能力综合考虑；

5）施工基坑的围护结构3，有盾构穿越段围护结构多采用SMW工法桩，通过施做顶部冠梁把围护结构3连成一体；

6）分层开挖层基坑内土体，第一层内支撑采用混凝土支撑，第二层、三层支撑根据工程受力计算可采用609（直径609mm）钢管支撑或混凝土支撑；

7）最后一层土体抽条分段开挖，每小条土方挖完后立即铺设碎石垫层，进行中间段钢筋绑扎，浇筑添加有早强剂的底板混凝土，并在混凝土达到一定强度后在其上压载，尽量减少基坑卸载对下方盾构隧道回弹的影响。

8）施工主体结构的底板、侧墙、中板及顶板，待结构设计强度达80%时，回填覆土，拆除压重。 

Claims (6)

1.一种近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构，其特征在于：在拟开挖基坑区域下面的盾构隧道（2）上设有M型加固结构，该M型加固结构包括位于隧道两侧和隧道与隧道之间的深层加固区（4），相邻两深层加固区（4）顶端经盾构隧道（2）上方的顶部加固区（7）连接，基坑范围内的其余区域为浅层加固区（6）；所述深层加固区（4）内间隔施工有钻孔灌注桩（8），所有加固区的顶面整体浇筑有底板（9）；所述基坑的边缘设有一圈基坑围护结构（3）。

2.根据权利要求1所述的近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构，其特征在于：所述深层加固区（4）由坑内土体经三轴搅拌桩加固而成，加固深度至少达盾构隧道（2）以下2米。

3.根据权利要求1所述的近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构，其特征在于：所述顶部加固区（7）和浅层加固区（6）均由坑内土体经三轴搅拌桩加固而成，加固深度为盾构隧道（2）以上0.5米。

4.根据权利要求2或3所述的近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构，其特征在于：所述三轴搅拌桩水泥掺量沿隧道纵向递减，水泥掺量最大值取X+5%X，水泥掺量最小值不低于15%X，X为既有盾构隧道端头井加固区水泥掺量。

5.根据权利要求4所述的近端头井盾构隧道上基坑开挖支护结构，其特征在于：有盾构穿越段的基坑围护结构（3）由SMW工法桩组成，该基坑围护结构顶部筑有冠梁。

6.一种如权利要求4所述的近端头井盾构隧道上基坑开挖支护施工方法，其特征在于包括以下步骤：

1）查清工程地质及既有结构情况，既有结构主要包括车站端头井主体、端头井围护结构（1）、端头井加固区（5），以及盾构隧道结构（2）；

2）施工围挡，场地整平后采用直径850mm，间距600mm三轴搅拌桩进行坑内深层加固区（4）和顶部加固区（7）加固； 

3）采用直径850mm、间距600mm三轴搅拌桩进行坑内浅层加固区（6）加固；

4）在深层加固区（4）内间隔施工钻孔灌注桩（8）；

5）施工基坑围护结构（3），然后通过施做顶部冠梁把围护结构连成一体；

6）分层开挖基坑内土体，第一层内支撑采用混凝土支撑，第二层、三层支撑采用直径609mm钢管支撑或混凝土支撑；

7）最后一层土体抽条分段开挖，每小条土方挖完后立即铺设碎石垫层，进行中间段钢筋绑扎，浇筑添加有早强剂的底板混凝土，并在混凝土达到一定强度后在其上压载；

8）施工主体结构的底板（9）及其它二次结构，待混凝土的结构设计强度达80%时，回填覆土，拆除压载。