CN103790592B - 一种端头土体加固系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种端头土体加固系统和方法，涉及盾构隧道建设工程的技术领域，旨在提供一种减小盾构始发、到达时涌水、涌砂风险、提高土体的自稳性和承载力、降低工程成本的端头土体加固系统和方法。所述端头土体加固系统，包括盾构始发端注浆加固区（5）和结构围护桩（4），和布设在盾构始发端注浆加固区外围的降水井（1），还包括设置在施工洞门口结构围护桩（4）边缘外侧的素混凝土桩（2）。所述端头土体加固方法，包括如下步骤：注浆加固、降水井布设、降水井抽水、素混凝土桩加固、洞门土体加固效果检验、盾构进洞接收。本发明在盾构始发端注浆加固区外围布设降水井，并在洞门口结构围护桩边缘外侧设置素混凝土桩，加固效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及盾构隧道建设工程的技术领域，是一种端头土体加固系统和方法。
背景技术
盾构始发是指盾构由始发井进入洞门开始掘进直至拆除反力架及负环管片的整个施工过程。盾构到达是指盾构在区间隧道贯通前100m至盾构机出隧道到达区间接收井的整个施工过程。盾构始发与到达，是盾构施工的两个关键环节，也是施工的重难点之一。端头加固的范围和质量的好坏直接影响到工程的成败和成本。特别是在富水砂层等不利地质条件下进行盾构机始发与接收施工作业的风险更高，必须予以高度重视，因此，合理选择端头土体加固施工方法，是保证盾构顺利施工的重要环节。
现有的盾构接收或始发端头加固技术主要有以下方法：
冻结法端头加固法，即，在始发或者接收井的端头处插入冷却管，然后向各个冷却管内通入循环的冷却剂，一般为冷却盐水或者液氮，进行循环制冷，把地下水和土砂冻结成有一定强度和不透水的冻结加固体，以此达到盾构始发和接受的安全。此种方法在一般工程中，造价相当高昂，而且弊端很多，如：盾构在通过冻结加固区时容易被冻在加固区内无法动弹；另外由于冻结加固体的强度很高，外置注浆管式盾构的外置注浆管很难挤入加固体，造成盾构无法通过加固体或者全面挤裂加固体；还有冻结加固体强度高且没有可松性，盾构通过后形成的圆洞与管片隧道间的孔隙十分明显而且完整，容易造成突水冒砂。故这种方法不但造价高而且其加固效果并不理想。
水平注浆加固法，即，在端头井的洞门处，应用高压向端头土体压入双液浆或者单液浆进行端头加固。此种方法虽然有效弥补了第一种方法的缺陷即能从纵向对隧道断面的周边土体进行有效的加固，但是其不足之处在于：一方面，要达到预定的加固范围和效果注浆压力难于掌握，很容易引起地面的大面积隆起，尤其在城市的繁华地带，其危害极大；另一方面，由于此种注浆方法属于劈裂注浆方法，加固体的夹层现象较多，夹泥层往往成为巨大风险源；再者，此种加固方法造价高昂，只适用于特殊工程中，难以普及。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明要解决的技术问题是：提供一种减小盾构到达时涌水、涌砂风险、提高土体的自稳性和承载力、降低工程成本的端头土体加固系统和方法。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种端头土体加固系统，包括盾构始发端注浆加固区和结构围护桩，还包括布设在盾构始发端注浆加固区外围的降水井。
所述系统还包括设置在施工洞门口结构围护桩边缘外侧的素混凝土桩。
所述混凝土桩设置在距结构围护桩边缘外侧，间距1000-1400mm。
一种应用于端头土体加固系统的加固方法，包括如下步骤：
注浆加固、降水井布设、降水井抽水；素混凝土桩加固；洞门土体加固效果检验；盾构始发、接收；所述降水井布设是沿盾构始发端注浆加固区外围布设降水井，所述素混凝土桩加固是在洞门口结构围护桩边缘外侧设置素混凝土桩。
一种应用于端头土体加固系统的加固方法，还包括如下步骤：
(1)端头土体深孔注浆加固；
(2)降水井布设：沿盾构始发端注浆加固区外围布设降水井；
(3)降水井抽水，即当地下水水位达到隧道底下1米以上时,方可进行盾构始发、接收；
(4)素混凝土桩加固：是在洞门口结构围护桩边缘外侧设置混凝土桩，间距1000-1400mm；
(5)洞门土体加固效果检验：在土体加固完成一周后对土体的加固效果进行取芯检查；
(6)盾构始发、接收：包括盾构机姿态控制、同步注浆、注浆封堵洞门。
所述注浆加固的范围是沿隧道,注浆浆液为泥水玻璃双液浆。
所述洞门土体加固效果检验的各项指标和标准为：加固土体强度为0.5-0.8MPa，加固体渗透性≤1.0×10-8cm/s，加固体匀质性：加固体均匀。
所述盾构机姿态控制:①始发时,将盾构机控制在抬头20-25mm，以保证盾构机能顺利从始发基座进入加固区；②接收时,将盾构机控制在抬头20-25mm，以保证盾构机能顺利从加固区进入始发基座。
所述同步注浆是在盾构机完全进入加固区后，进行壁后注浆，填充管片与加固体间的建筑空隙，使管片与加固体联接成整体。
所述注浆封堵洞门是盾构机盾体进入、驶出洞门环后，通过管片注浆孔对洞门处后进行二次补充注浆，将管片与围岩间的间隙充填密实；注浆压力0.3-0.5MPa，注浆材料先注水泥单液浆，使浆液能充分扩散，洞门环出现漏浆现象时注水泥水玻璃双液浆。
本发明的有益效果是：
1、本发明在盾构始发、接收端注浆加固区外围布设降水井，并在在洞门口结构围护桩边缘外侧设置素混凝土桩，较比没有这两项加固措施工程，加固效果更好。
2、同时，在富水砂层中进行盾构机始发与接收施工作业风险大，技术难度要求高，该盾构机始发工程结合工程现场条件和特点，采用深孔注浆+降水+素混凝土桩加固盾构机始发、接收端头地层、安装洞门止水橡胶帘布、管片壁后充分挤密注浆等多重风险预防和治理措施叠加，盾构机安全顺利始发、接收，盾构始发、接收完成后停止降水井降水作业，进行盾构机后续施工，洞门就不会出现渗漏水情况，效果良好。
附图说明
以下结合附图来具体说明本发明所述的一种端头土体加固系统。
图1是本发明加固系统平面图。
图中：1、降水井，2、素混凝土桩，3、注浆孔，4、结构围护桩，5、注浆加固区。
具体实施方式
如图所示，一种端头土体加固系统，一种端头土体加固系统，包括盾构始发、接收端注浆加固区和结构围护桩，还包括布设在盾构始发端注浆加固区外围的降水井。
所述系统还包括设置在施工洞门口结构围护桩边缘外侧的素混凝土桩。
所述降水井内径300-400mm，井深25-31m，间距6-8m。
所述混凝土桩设置在距结构围护桩边缘外侧0.5米，间距1000-1400mm。
一种端头土体加固方法，包括如下步骤：
注浆加固、降水井布设、降水井抽水、素混凝土桩加固、洞门土体加固效果检验、盾构始发、接收；所述降水井布设是沿盾构始发端注浆加固区外围布设降水井，所述素混凝土桩加固是在洞门口结构围护桩边缘外侧设置素混凝土桩。
一种端头土体加固方法，还包括如下步骤：
(1)端头土体深孔注浆加固；
(2)降水井布设：沿盾构始发端注浆加固区外围布设降水井；
(3)降水井抽水，即当地下水水位达到隧道底下1米以上时,方可进行盾构始发、接收；
(4)素混凝土桩加固：是在洞门口结构围护桩边缘外侧0.5米设置混凝土桩，间距1000-1400mm；
(5)洞门土体加固效果检验：在土体加固完成一周后对土体的加固效果进行取芯检查；
(6)盾构始发、接收：包括盾构机姿态控制、同步注浆、注浆封堵洞门。
所述注浆加固的范围是沿隧道纵向长8m，竖直方向加固范围为盾构隧道上下各3m范围，横向加固范围为盾构隧道左右各3m范围内,注浆浆液为泥水玻璃双液浆。
所述洞门土体加固效果检验的各项指标和标准为：加固土体强度为0.5-0.8MPa，加固体渗透性≤1.0×10-8cm/s，加固体匀质性：加固体均匀。
所述盾构机姿态控制:①始发时,将盾构机控制在抬头20-25mm，以保证盾构机能顺利从始发基座进入加固区；②接收时,将盾构机控制在抬头20-25mm，以保证盾构机能顺利从加固区进入始发基座。
所述同步注浆是在盾构机完全进入加固区后，进行壁后注浆，填充管片与加固体间的建筑空隙，使管片与加固体联接成整体。
所述同步注浆材料配比为：水泥100kg，粉煤灰450kg，膨润土50kg，细砂600kg，水500kg。
所述注浆封堵洞门是盾构机盾体进入洞门环后，通过管片注浆孔对洞门处后进行二次补充注浆，将管片与围岩间的间隙充填密实，注浆压力0.3-0.5MPa，注浆材料采用先注水泥单液浆，使浆液能充分扩散，直到洞门环出现漏浆现象时改注水泥水玻璃双液浆。
二次补浆材料比为：单液浆为水泥和水，比例为1:1；双液浆为A液∶B液＝3∶1，其中，A液为水泥∶水＝1∶1，B液为水玻璃，凝结时间为30s。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (5)
1.一种端头土体加固系统，包括盾构始发端注浆加固区(5)和结构围护桩(4)，其特征在于：还包括布设在盾构始发端注浆加固区外围的降水井(1)；所述系统还包括设置在施工洞门口结构围护桩(4)边缘外侧的素混凝土桩(2)；所述素混凝土桩(2)设置在距结构围护桩(4)边缘外侧，间距1000-1400mm；
所述端头土体加固系统的加固方法，包括如下步骤：注浆加固；降水井布设；降水井抽水；素混凝土桩加固；洞门土体加固效果检验；盾构始发、接收；
所述降水井布设是沿盾构始发端注浆加固区外围布设降水井；
所述素混凝土桩加固是在洞门口结构围护桩边缘外侧设置混凝土桩；
所述端头土体加固系统的加固方法，所述加固方法包括如下步骤：
(1)端头土体深孔注浆加固：是沿隧道注浆,注浆浆液为水泥水玻璃双液浆；
(2)(2)降水井布设；
(3)降水井抽水，即当地下水水位达到隧道底下1米以上时,方可进行盾构始发、接收；
(4)素混凝土桩加固；
(5)洞门土体加固效果检验：在土体加固完成一周后对土体的加固效果进行取芯检查；
(6)盾构进洞接收：包括盾构机姿态控制、同步注浆、水平注浆加固补强和注浆封堵洞门。
2.根据权利要求1所述的一种端头土体加固系统，其特征在于：所述洞门土体加固效果检验的各项指标和标准为：加固土体强度为0.5-0.8MPa，加固体渗透性≤1.0×10-8cm/s。
3.根据权利要求1所述的一种端头土体加固系统，其特征在于：所述盾构机姿态控制时将盾构机控制在抬头20-25mm。
4.根据权利要求1所述的一种端头土体加固系统，其特征在于：所述同步注浆是在盾构机完全进入加固区后，进行壁后注浆，填充管片与加固体间的建筑空隙，使管片与加固体联接成整体。
5.根据权利要求1所述的一种端头土体加固系统，其特征在于：所述注浆 封堵洞门是盾构机盾体进入洞门环后，通过管片注浆孔对洞门处后进行二次补充注浆，将管片与围岩间的间隙充填密实；注浆压力为0.3-0.5MPa，注浆材料先注水泥单液浆，使浆液能充分扩散，洞门环出现漏浆现象时注水泥水玻璃双液浆。
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