CN106638669B - 一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统和方法，包括：第一加固区，为在既有车站外侧，远离新建车站基坑另一面围护结构，紧贴其施工的旋喷桩加固区；第二加固区，为紧贴既有车站和新建车站共用的地铁围护结构施工的冻结法加固区，该加固区靠既有车站一侧；第三加固区，为紧贴既有车站和新建车站共用的地铁围护结构施工的单排RJP桩加固区，该加固区靠新建车站一侧；潜水降水井，设在新建车站基坑内部；备用承压水降水井，设在新建车站基坑外，兼作承压水位观测孔之用。本发明可以有效提高紧邻围护结构土体的自稳性和承载力，减小盾构进洞、到站时涌水涌砂风险，降低对既有车站运营影响。

Description

一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统和方法
技术领域
本发明涉及城市轨道交通盾构施工等市政工程的技术领域，尤其是指一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统和方法。
背景技术
随着城市轨道交通建设的迅猛发展，盾构施工时穿越新建车站基坑围护结构屡见不鲜，盾构进出洞口时对围护结构进行加固处理也应用广泛，相关技术也较为成熟。但地下铁路交叉换乘越来越频繁，新建车站与既有车站紧邻，盾构下穿既有车站同时穿越其围护结构的加固方案较少。
盾构法下穿既有车站、穿越其围护结构施工不仅需要考虑穿越车站围护结构，同时要考虑下穿既有运营车站带来的风险，在这种情况下进行盾构施工时，必需严格控制地层沉降、位移，以免带来严重的后果。
特别在粉砂层、淤泥质粘土层、粉土层及粉质粘土层等含水或为承压水的恶劣地质条件下，盾构隧道穿越既有地铁围护结构时更加危险。因此在恶劣地质条件进行盾构隧道穿越铁路站施工时，有必要对土体进行加固和降水处理，从而提高土体的强度和止水性，以利于盾构穿越。
发明内容
本发明的目的在于针对粉砂层、淤泥质粘土层、粉土层及粉质粘土层等含水或为承压水的恶劣地质条件下，盾构下穿既有车站及穿越其围护结构施工过程产生的涌水涌砂、沉降过大等问题，提供一种安全可靠的盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统和方法，可以有效提高紧邻围护结构土体的自稳性和承载力，减小盾构进洞、到站时涌水涌砂风险，降低对既有车站运营影响。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案，如下：
一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统，包括：
第一加固区，为在既有车站外侧，远离新建车站基坑另一面围护结构，紧贴其施工的旋喷桩加固区；
第二加固区，为紧贴既有车站和新建车站共用的地铁围护结构施工的冻结法加固区，该加固区靠既有车站一侧；
第三加固区，为紧贴既有车站和新建车站共用的地铁围护结构施工的单排RJP桩加固区，该加固区靠新建车站一侧；
潜水降水井，设在新建车站基坑内部；
备用承压水降水井，设在新建车站基坑外，兼作承压水位观测孔之用。
所述第一加固区采用旋喷桩加固土体，加固宽度为盾构外径两侧至少3m及顶底部至少各3m，加固长度至少为6m。
所述第二加固区采用冻结法加固进、出洞口的土体，加固宽度为盾构外径两侧至少3m及顶底部至少各3m，加固长度至少为11m。
所述第三加固区采用RJP桩，对围护结构的接缝进行加固处理，直径采用1800mm～2300mm，间距1200mm～1700mm，长度为贯穿整个承压水层进入低渗透性土层，其中外边缘两侧各多根桩从地面开始打设，中间部分视承压土层埋深而定。
所述潜水降水井应使基坑施工中，基坑内地下水位保持在开挖面以下1米。
所述备用承压水降水井配套有滤水管、沉淀管、井壁管，其深度和滤水管长度根据地质报告中的承压水层埋深、厚度确认；井口位于地面以上，井壁采用钢管；滤水管外包无纺布，沉淀管接在滤水管底部，沉淀管底口封死；滤水管、沉淀管与井壁管管径相同；从井底向上至滤水管顶部均匀围填中粗砂；在中粗砂的围填面以上采用粘土围填；井口封闭的止水填料采用粘土。
所述滤水管采用桥式滤水管。
所述沉淀管底口用铁板封死。
一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固方法，如下：
盾构机从新建车站基坑始发或者进站，新建地铁车站基坑和既有车站共用相交处地下连续墙作为围护结构；在新建车站开挖前，先采用旋喷桩加固土体进行加固，具体是在既有车站外侧，远离新建车站基坑另一面围护结构紧贴其施工，加固宽度为盾构外径两侧至少3m及顶底部至少各3m，加固长度至少为6m；待新建车站地下连续墙施工完成后，紧贴既有车站和新建车站共用的地铁围护结构，施工RJP桩，对围护结构的接缝进行加固处理，直径采用1800mm～2300mm，间距1200mm～1700mm，长度为贯穿整个承压水层进入低渗透性土层，其中外边缘两侧各多根桩从地面开始打设，中间部分顶标高略高于承压土层；土方开挖后，开始施工潜水降水井，控制基坑施工中基坑内地下水位保持在开挖面以下1米，降低新建车站基坑内土体含水量，以方便挖掘机和工人在基坑内施工作业；土方开挖至设定阶段，施工备用承压水降水井，该备用承压水降水井兼作承压水位观测孔之用，其中井壁管下面接滤水管，滤水管外包无纺布，管径与井壁管相同，长度大于承压水层；沉淀管接在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度1m，沉淀管底口用铁板封死；待基坑施工完毕，盾构机进洞或出站前，采用冻结法加固进、出洞口的土体，加固宽度为盾构外径两侧至少3m及顶底部至少各3m，加固长度至少为11m。
盾构机所穿过的地层处于粉砂层、粉土层及粉质粘土层交错的土层中，粉砂层中富含承压水；既有车站底部已用旋喷桩进行过加固处理。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明在盾构下穿既有地铁车站两面围护结构，不仅仅是穿越新建地铁车站基坑围护结构的进出洞问题，同时要考虑既有车站运营的安全，所以施工难度较大，沉降控制更为严格，止水性要求更高。
2、本发明加固的地下土层主要针对粉砂层、淤泥质粘土层、粉土层及粉质粘土层等含水以及含承压水的恶劣地质土层，在这样的条件下，出现涌水涌砂的风险大大提高，而将本发明在粉砂层、淤泥质粘土层、粉土层及粉质粘土层等含水或为承压水的恶劣地质条件下应用，具有良好的施工效果。
3、本发明同时采用四种不同方式：旋喷桩、冻结法、RJP桩以及降水井，通过间接加固土体、直接加固围护结构和降低承压水的方式使土体强度得到增强、土体渗透性降低、土体稳定性提高，能有效控制盾构施工引起的沉降量，保证既有车站安全运营。
附图说明
图1为盾构下穿既有地铁车站加固平面示意图。
图2为盾构下穿既有地铁车站加固剖面示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
参见图1所示，本实施例提供的盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统，包括：
第一加固区1，为在既有车站外侧，远离新建车站基坑另一面围护结构，紧贴其施工的旋喷桩加固区；
第二加固区2，为紧贴既有车站和新建车站共用的地铁围护结构施工的冻结法加固区，该加固区靠既有车站一侧；
第三加固区3，为紧贴既有车站和新建车站共用的地铁围护结构施工的单排RJP桩加固区，该加固区靠新建车站一侧；
潜水降水井4，设在新建车站基坑内部；
备用承压水降水井5，设在新建车站基坑外，兼作承压水位观测孔之用。
所述第一加固区1采用高压旋喷桩加固土体，加固宽度为盾构外径两侧至少3m及顶底部至少各3m，加固长度至少为6m；旋喷桩加固提高土体强度和抗渗性，减小土体破坏时对车站的影响。
所述第二加固区2采用冻结法加固进、出洞口的土体，加固宽度为盾构外径两侧至少3m及顶底部至少各3m，加固长度至少为11m；其中局部采用冻结法加固，能够有效降低土体沉降对车站的影响；冻结法加固提高土体强度，防止水土流失，能够有效控制盾构施工时承压水对车站的影响。
所述第三加固区3采用RJP桩(优选RJP大直径桩)，对围护结构的接缝进行加固处理，直径采用1800mm～2300mm，间距1200mm～1700mm，长度为贯穿整个承压水层进入低渗透性土层，其中外边缘两侧各三根桩从地面开始打设，中间部分视承压土层埋深而定。RJP桩能够对围护结构的接缝进行有效的加固，从而加强围护结构整体止水效果，同时实现大深度的土体改良，隔断新建车站基坑下部地下承压水对既有车站的影响。
所述潜水降水井4“按需降水”，应使基坑施工中，基坑内地下水位保持在开挖面以下1米；降低新建车站基坑内土体含水量，方便挖掘机和工人在基坑内施工作业，控制潜水水位。
所述备用承压水降水井5配套有滤水管、沉淀管、井壁管，其深度和滤水管长度根据地质报告中的承压水层埋深、厚度确认；井口位于地面以上，井壁采用钢管；采用桥式滤水管，滤水管外包两层无纺布；沉淀管接在滤水管底部，长度1m，沉淀管底口用铁板封死；滤水管、沉淀管与井壁管管径相同；从井底向上至滤水管顶部均匀围填中粗砂；在中粗砂的围填面以上采用优质的粘土围填；井口封闭的止水填料宜采用粘土。观测承压水水位。降低下部承压水水位，减少坑底隆起和围护结构的变形量，确保施工时基坑底板的稳定性，防止盾构过程中涌水涌砂、基坑底部突涌的发生。
本实施例提供的盾构下穿既有地铁车站围护结构加固方法，主要针对粉砂层、淤泥质粘土层、粉土层及粉质粘土层等含水以及含承压水的恶劣地质土层；其具体情况如下：
参见图1和图2所示，盾构机从新建车站基坑8出洞或者进站，盾构机所穿过的地层处于粉砂层、粉土层及粉质粘土层交错的土层中，粉砂层中富含承压水。新建地铁车站基坑8和既有车站6共用相交处地下连续墙作为围护结构，既有车站底部已用旋喷桩进行过加固处理，图2中所示的7为已施工既有车站加固区。
在新建车站开挖前，先采用旋喷桩加固土体进行加固，具体是在既有车站6外侧，远离新建车站基坑8另一面围护结构紧贴其施工，加固宽度为盾构外径两侧至少3m(优选3m)及顶底部至少各3m(优选3m)，加固长度至少为6m(优选6m)；待新建车站地下连续墙施工完成后，紧贴既有车站和新建车站共用的地铁围护结构，施工RJP桩，对围护结构的接缝进行加固处理，直径采用1800mm～2300mm(优选2000mm)，间距1200mm～1700mm(优选1400mm)，长度为贯穿整个承压水层进入低渗透性土层，其中外边缘两侧各三根桩从地面开始打设，中间部分顶标高略高于承压土层。土方开挖后，开始施工潜水降水井4，控制基坑施工中基坑内地下水位保持在开挖面以下1米，降低新建车站基坑内土体含水量，方便挖掘机和工人在基坑内施工作业。土方开挖至一定阶段，施工备用承压水降水井，该备用承压水降水井5兼作承压水位观测孔之用，其中井壁管下面接桥式滤水管，滤水管外包两层无纺布，管径与井壁管相同，长度略大于承压水层；沉淀管接在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度1m，沉淀管底口用铁板封死；待基坑施工完毕，盾构机进洞或出站前，采用冻结法加固进、出洞口的土体，加固宽度为盾构外径两侧至少3m(优选3m)及顶底部至少各3m(优选3m)，加固长度至少为11m(优选11m)。
以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统，其特征在于，包括：
第一加固区，为在既有车站外侧，远离新建车站基坑另一面围护结构，紧贴其施工的旋喷桩加固区；其中，所述第一加固区采用旋喷桩加固土体，加固宽度为盾构外径两侧至少3m及顶底部至少各3m，加固长度至少为6m；
第二加固区，为紧贴既有车站和新建车站共用的地铁围护结构施工的冻结法加固区，该加固区靠既有车站一侧；其中，所述第二加固区采用冻结法加固进、出洞口的土体，加固宽度为盾构外径两侧至少3m及顶底部至少各3m，加固长度至少为11m；
第三加固区，为紧贴既有车站和新建车站共用的地铁围护结构施工的单排RJP桩加固区，该加固区靠新建车站一侧；
潜水降水井，设在新建车站基坑内部；
备用承压水降水井，设在新建车站基坑外，兼作承压水位观测孔之用。
2.根据权利要求1所述的一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统，其特征在于：所述第三加固区采用RJP桩，对围护结构的接缝进行加固处理，直径采用1800mm～2300mm，间距1200mm～1700mm，长度为贯穿整个承压水层进入低渗透性土层，其中外边缘两侧多根桩从地面开始打设，中间部分视承压土层埋深而定。
3.根据权利要求1所述的一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统，其特征在于：所述潜水降水井应使基坑施工中，基坑内地下水位保持在开挖面以下1米。
4.根据权利要求1所述的一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统，其特征在于：所述备用承压水降水井配套有滤水管、沉淀管、井壁管，其深度和滤水管长度根据地质报告中的承压水层埋深、厚度确认；井口位于地面以上，井壁采用钢管；滤水管外包无纺布，沉淀管接在滤水管底部，沉淀管底口封死；滤水管、沉淀管与井壁管管径相同；从井底向上至滤水管顶部均匀围填中粗砂；在中粗砂的围填面以上采用粘土围填；井口封闭的止水填料采用粘土。
5.根据权利要求4所述的一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统，其特征在于：所述滤水管采用桥式滤水管。
6.根据权利要求4所述的一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固系统，其特征在于：所述沉淀管底口用铁板封死。
7.一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固方法，盾构机从新建车站基坑出洞或者进站，新建地铁车站基坑和既有车站共用相交处地下连续墙作为围护结构；其特征在于：在新建车站开挖前，先采用旋喷桩加固土体进行加固，具体是在既有车站外侧，远离新建车站基坑另一面围护结构紧贴其施工，加固宽度为盾构外径两侧至少3m及顶底部至少各3m，加固长度至少为6m；待新建车站地下连续墙施工完成后，紧贴既有车站和新建车站共用的地铁围护结构，施工RJP桩，对围护结构的接缝进行加固处理，直径采用1800mm～2300mm，间距1200mm～1700mm，长度为贯穿整个承压水层进入低渗透性土层，其中外边缘两侧各多根桩从地面开始打设，中间部分顶标高略高于承压土层；土方开挖后，开始施工潜水降水井，控制基坑施工中基坑内地下水位保持在开挖面以下1米，降低新建车站基坑内土体含水量，以方便挖掘机和工人在基坑内施工作业；土方开挖至设定阶段，施工备用承压水降水井，该备用承压水降水井兼作承压水位观测孔之用，其中井壁管下面接滤水管，滤水管外包无纺布，管径与井壁管相同，长度大于承压水层；沉淀管接在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度至少1m，沉淀管底口用铁板封死；待基坑施工完毕，盾构机进洞或出站前，采用冻结法加固进、出洞口的土体，加固宽度为盾构外径两侧至少3m及顶底部至少各3m，加固长度至少为11m。
8.根据权利要求7所述的一种盾构下穿既有地铁车站围护结构加固方法，其特征在于：盾构机所穿过的地层处于粉砂层、粉土层及粉质粘土层交错的土层中，粉砂层中富含承压水；既有车站底部已用旋喷桩进行过加固处理。
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盾构进出洞施工关键技术;赵峻;《上海建设科技》;20080531;全文 *

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