CN106988753A - 一种u形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构及其接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构，包括U形素混凝土地连墙、墙缝止水高压旋喷桩、三轴搅拌桩加固体、单排高压旋喷桩、降水井、车站围护结构地连墙、车站主体结构侧墙、钢套筒、前后法兰连接螺栓、吊耳、进料口、托架、洞门预埋环板、反力架、钢管直撑、钢管斜撑和钢板预埋件；本发明可克服软弱地层，隧道埋深及高水位等不良地质条件的给盾构接收施工带来的诸多困难和风险，适应性很强，实施安全可靠，且该施工方法取消止水帘布，简化了盾构接收工艺，而且钢套筒装置可循环使用，经济性良好，技术先进；在盾构接收端头形成一个封闭的止水加固区域，配合钢套筒接收，安全可控。

Description

一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构及其接收方法

技术领域

本发明涉及一种盾构接收方法，具体为一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构及其接收方法，属于隧道施工领域。

背景技术

随着我国经济建设的蓬勃发展，城市里的剩余空间越来越小，公共交通越来越拥堵，严重的影响了经济建设的进程；因此，发展地下轨道交通成为当今城市发展的必然趋势；盾构法因其施工安全性高，自动化程度高，施工效率高，对周边环境干扰小等优点成为了地下轨道交通区间隧道施工的首选工法。

盾构法施工的盾构接收一直以来都是该工法风险高、难度大的关键环节，通常需要对接收端头的软弱土体进行加固，使端头土体的强度达到设计要求。常用的端头加固法有搅拌桩加固法、冻结加固法、钢板桩置换法等。然而实际工程中，特别是在隧道埋深较深或在富水砂层中时，仅采用传统的三轴搅拌桩端头加固法加固效果难以保证，不能满足盾构安全接收的要求；因此，针对上述问题提出一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构的接收方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构的接收方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构，包括U形素混凝土地连墙和钢套筒，所述U形素混凝土地连墙外部设有墙缝止水高压旋喷桩，且U形素混凝土地连墙内侧设有三轴搅拌桩加固体；所述三轴搅拌桩加固体的一侧设有单排高压旋喷桩，且三轴搅拌桩加固体之间设有降水井；所述三轴搅拌桩加固体内部贯穿钢套筒，且三轴搅拌桩加固体顶部通过车站主体结构侧墙连接车站围护结构地连墙；所述U形素混凝土地连墙一侧通过三轴搅拌桩加固体、单排高压旋喷桩、车站围护结构地连墙和车站主体结构侧墙连接钢套筒，且钢套筒内部设有前后法兰连接螺栓、吊耳、进料口、托架和洞门预埋环板；所述钢套筒通过洞门预埋环板连接反力架，且反力架通过钢管斜撑和钢管直撑连接钢板预埋件。

一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构的接收方法，所述操作方法包括以下步骤：

A1：施作U形素混凝土地连墙作止水帷幕；

A2：施作U形素混凝土地连墙外侧墙缝止水高压旋喷桩，形成四周封闭的结构；

A3：对U形素混凝土地连墙内土体进行三轴搅拌桩及高压旋喷桩加固，形成加固体；

A4：施作加固区内降水井，并将加固体内水位降水至隧道底以下；

A5：将钢套筒与洞门预埋环板焊接，并安装好后端盖及反力架；

A6：向钢套筒内填料，采用欠压掘进以减小钢套筒内砂浆对筒壁的压力，并进行注双液浆封堵，继续推进直至盾构机完全进洞后完成盾尾密封并封闭洞门；

A7：钢套筒及盾构机解体吊出，完成接收。

优选的：所述A1中的U形素混凝土地连墙的厚度约为0.8m-1.2m，且U形素混凝土地连墙形成一个矩形半封闭结构。

优选的：所述的A2中的墙缝止水高压旋喷桩置于U形素混凝土地连墙外侧墙缝处，且墙缝止水高压旋喷桩插入在U形素混凝土地连墙内部与U形素混凝土地连墙的深度相同；所述墙缝止水高压旋喷桩与U形素混凝土地连墙连接处采用预留袖阀管状结构。

优选的：所述A5中的钢套筒采用钢板卷制而成，且钢套筒采用外周焊接纵、环向筋板的结构。

优选的：所述A6中的向钢套筒内填料主要是填粗砂和少量膨润土，且填料采用分批多次注入。

本发明的有益效果是：该种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构的接收方法，可克服软弱地层，隧道埋深及高水位等不良地质条件的给盾构接收施工带来的诸多困难和风险，适应性很强，实施安全可靠，且该施工方法取消止水帘布，简化了盾构接收工艺，而且钢套筒装置可循环使用，经济性良好，技术先进；在盾构接收端头形成一个封闭的止水加固区域，配合钢套筒接收，安全可控，降低了盾构接收安全风险，适用于地层稳定性较差、孔隙承压水丰富、渗透性强，易发生漏水、突涌、涌水涌砂或坍塌事故等不良地质条件，具有良好的借鉴作用。

附图说明

图1为本发明素混凝土地连墙及端头加固示意图；

图2为本发明钢套筒装置安装示意图。

图中：1、U形素混凝土地连墙，2、墙缝止水高压旋喷桩，3、三轴搅拌桩加固体，4、单排高压旋喷桩，5、降水井，6、车站围护结构地连墙，7、车站主体结构侧墙，8、钢套筒，9、前后法兰连接螺栓，10、吊耳，11、进料口，12、托架，13、洞门预埋环板，14、反力架，15、钢管直撑，16、钢管斜撑，17、钢板预埋件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2所示，一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构，包括U形素混凝土地连墙1和钢套筒8，所述U形素混凝土地连墙1外部设有墙缝止水高压旋喷桩2，且U形素混凝土地连墙1内侧设有三轴搅拌桩加固体3；所述三轴搅拌桩加固体3的一侧设有单排高压旋喷桩4，且三轴搅拌桩加固体3之间设有降水井5；所述三轴搅拌桩加固体3内部贯穿钢套筒8，且三轴搅拌桩加固体3顶部通过车站主体结构侧墙7连接车站围护结构地连墙6；所述U形素混凝土地连墙1一侧通过三轴搅拌桩加固体3、单排高压旋喷桩4、车站围护结构地连墙6和车站主体结构侧墙7连接钢套筒8，且钢套筒8内部设有前后法兰连接螺栓9、吊耳10、进料口11、托架12和洞门预埋环板13；所述钢套筒8通过洞门预埋环板13连接反力架14，且反力架14通过钢管斜撑16和钢管直撑15连接钢板预埋件17。

一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构的接收方法，所述操作方法包括以下步骤：

A1：施作U形素混凝土地连墙1作止水帷幕；U形素混凝土地连墙1墙厚0.8m-1.2m，同车站端头围护结构底标高，接头采用锁口管接头，三边素地连墙与车站围护结构端墙形成一个矩形封闭区域。

A2：施作U形素混凝土地连墙1外侧墙缝止水高压旋喷桩2，形成四周封闭的结构；墙缝止水高压旋喷桩2位于U形素混凝土地连墙1外侧墙缝处，加固深度同墙深，并在接缝位置预留袖阀管注浆，保证接头止水效果，形成四周封闭式结构。

A3：对U形素混凝土地连墙1内土体进行三轴搅拌桩及高压旋喷桩加固，形成加固体；三轴搅拌桩及高压旋喷桩加固是将盾构端头加固区内的软弱土体加固为具有均质性、自立性的加固体，加固完后采取取芯方式进行加固效果检查，加固体无侧限抗压强度不小于1MPa，如未达设计要求，应进行补充加固。

A4：施作加固区内降水井5，并将加固体内水位降水至隧道底以下；加固区降水是采用布置于加固区内的降水井5，将加固区内的水抽出，保证加固区内水位降至隧道底以下1m。

A5：将钢套筒8与洞门预埋环板13焊接，并安装好后端盖及反力架14；洞门预埋环板13采用钢材特殊设计，厚度不小于20mm，无螺栓孔，后背焊接连接筋与结构钢筋有效焊接，洞门预埋环板13在主体施工时预埋在车站主体结构上，通过已经焊接好的锚固钢筋与主体结构钢筋相连；钢套筒8下方至接收托架12后，将钢套筒8后端与洞门预埋环板13进行焊接；后盖板由椭球盖和受力板组成，椭球盖采用厚钢板冲压加工制作，受力板采用钢结构组焊而成，后盖板边缘设置法兰，与钢套筒第五节段端头法兰采用高强度螺栓连接紧固，法兰之间采用密封垫圈密封好；反力架14下部工字钢与标准段台阶顶紧，大直径钢管斜撑与底板预埋的钢板焊接。

A6：向钢套筒8内填料，采用欠压掘进以减小钢套筒内砂浆对筒壁的压力，并进行注双液浆封堵，继续推进直至盾构机完全进洞后完成盾尾密封并封闭洞门；具体的是在钢套筒8内下部浇筑自拌素混凝土，防止刀盘碰到筒体，钢套筒8内主要是填粗砂和少量膨润土，回填过程中，边填边加入适量水，让砂处于自然密实状态，盾构机破除洞门掘进至钢套,8内后，采用欠压模式掘进，以减小仓内泥水对钢套筒壁的压力，同时优化盾构到达时的同步注浆配比，增加水泥和砂子用量，分批多次注入，盾构机完全进入钢套,8内之后，立刻注双液浆封堵盾尾与洞门结构位置，封住洞门。

A7：钢套筒8及盾构机解体吊出，完成接收，钢套筒8及盾构机解体吊出是将钢套筒卸压后拆解，盾构机解体吊出，最后将钢套筒8下半部拆解，割开与洞门预埋环板13的连接，吊出钢套筒8，以完成接收。

作为本发明的一种技术优化方案，所述A1中的U形素混凝土地连墙1的厚度约为0.8m-1.2m，且U形素混凝土地连墙1形成一个矩形半封闭结构，牢固，稳定。

作为本发明的一种技术优化方案，所述的A2中的墙缝止水高压旋喷桩2置于U形素混凝土地连墙1外侧墙缝处，且墙缝止水高压旋喷桩2插入在U形素混凝土地连墙1内部与U形素混凝土地连墙1的深度相同；所述墙缝止水高压旋喷桩2与U形素混凝土地连墙1连接处采用预留袖阀管状结构，便于进行注浆，保证接头止水效果，形成四周封闭式结构。

作为本发明的一种技术优化方案，所述A5中的钢套筒8采用钢板卷制而成，且钢套筒8采用外周焊接纵、环向筋板的结构，刚性强，不易变形。

作为本发明的一种技术优化方案，所述A6中的向钢套筒8内填料主要是填粗砂和少量膨润土，且填料采用分批多次注入，密实坚固。

接收方法如下：

A1：施作U形素混凝土地连墙1作止水帷幕，在车站围护结构地连墙6施工阶段即在盾构接收端端头同时施作一圈U形素混凝土地连墙1，形素混凝土地连墙1与车站围护结构端墙6形成一个矩形区域，即端头加固区，区域长12m，宽30m，素墙墙厚800mm，深度同车站端头围护结构底标高，素墙接头采用锁口管接头；

A2：施作U形素混凝土地连墙1外侧墙缝止水高压旋喷桩2，U形素混凝土地连墙1施工完成后，在U形素混凝土地连墙1的墙缝处采用φ800@600墙缝止水高压旋喷桩2进行止水，形成四周封闭式结构，加固深度同U形素混凝土地连墙1相同，并在接缝位置预留袖阀管注浆，保证接头止水效果；

A3：对U形素混凝土地连墙1内土体进行三轴搅拌桩及高压旋喷桩加固，形成加固体，端头加固区采用Ф850@600的三轴搅拌桩加固体3和Ф800@500单排高压旋喷桩4进行加固，加固长度12m，加固宽度为盾构隧道结构外侧3m，竖向加固范围为盾构隧道结构上下各3m，加固目的是将加固区内的软弱土体改良为具有均质性、自立性的加固体，加固完后采取取芯方式进行加固效果检查，加固体无侧限抗压强度不小于1MPa，如未达设计要求，应进行补充加固；

A4：施作加固区内降水井5，并将加固体内水位降水至隧道底以下为保证盾构接收的无水施工环境，必须对接收端头深层地下水进行有效治理，在端头加固区域设计位置打六口降水井5，并进行单井及群井抽水试验，接收前将加固区水位降至隧道底以下1m；

A5：将钢套筒8与洞门预埋环板13焊接，并安装好后端盖及反力架14、钢套筒8主体部分，总长10.5m，直径6800mm，外径7100mm，共分成五段，第一段500mm，第二段至第五段均为2500mm，每段又分为上下两个半圆，筒体采用Q345钢板卷制而成，每段筒体的外周焊接纵、环向筋板以保证筒体刚度；每段筒体的端头和上下两半圆接合面均焊接圆法兰，筒体纵向及上下均采用法兰连接，用高强度螺栓连接紧固；每节钢套筒分别于顶部设置四个起吊用吊耳10，一个直径600mm的进料口11；在筒体底部安装托架12，托架12分四块制作，均与筒体底部焊接固定一体；洞门预埋环板13采用钢材特殊设计，厚度不小于20mm，无螺栓孔，后背焊接连接筋与结构钢筋有效焊接，洞门环板在主体施工时预埋在车站主体结构上，通过已经焊接好的锚固钢筋与主体结构钢筋相连；钢套筒8下方至接收托架12后，将钢套筒8后端与洞门预埋环板13进行焊接，后盖板由椭球盖和受力板组成，椭球盖采用厚钢板冲压加工制作，受力板采用钢结构组焊而成，后盖板边缘设置法兰，与钢套筒第五节段端头法兰采用高强度螺栓连接紧固，法兰之间采用密封垫圈密封好；反力架14下部工字钢与标准段台阶顶紧，大直径钢管斜撑16与底板预埋钢板17焊接；

A6：向钢套筒8内填料；采用欠压掘进以减小钢套筒内砂浆对筒壁的压力，并进行注双液浆封堵，继续推进直至盾构机完全进洞后完成盾尾密封并封闭洞门，向钢套筒8内填料，钢套筒底60°范围全部回填100mm厚自拌素混凝土，防止刀盘碰到筒体；钢套筒8仓内主要是填粗砂和少量膨润土，回填过程中，边填边加入适量水，让砂处于自然密实状态；盾构机破除洞门掘进至钢套筒内后，采用欠压模式掘进，以减小仓内泥水对钢套筒壁的压力。同时优化盾构到达时的同步注浆配比，增加水泥和砂子用量，分批多次注入，盾构机完全进入钢套筒8内之后，立刻注双液浆封堵盾尾与洞门结构位置，封住洞门；

A7：钢套筒8及盾构机解体吊出，完成接收，钢套筒8及盾构机解体吊出是将钢套筒8卸压后拆解，盾构机解体吊出，最后将钢套筒8下半部拆解，割开与洞门预埋环板13的连接，吊出钢套筒，完成接收。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构，包括U形素混凝土地连墙（1）和钢套筒（8），其特征在于：所述U形素混凝土地连墙（1）外部设有墙缝止水高压旋喷桩（2），且U形素混凝土地连墙（1）内侧设有三轴搅拌桩加固体（3）；所述三轴搅拌桩加固体（3）的一侧设有单排高压旋喷桩（4），且三轴搅拌桩加固体（3）之间设有降水井（5）；所述三轴搅拌桩加固体（3）内部贯穿钢套筒（8），且三轴搅拌桩加固体（3）顶部通过车站主体结构侧墙（7）连接车站围护结构地连墙（6）；所述U形素混凝土地连墙（1）一侧通过三轴搅拌桩加固体（3）、单排高压旋喷桩（4）、车站围护结构地连墙（6）和车站主体结构侧墙（7）连接钢套筒（8），且钢套筒（8）内部设有前后法兰连接螺栓（9）、吊耳（10）、进料口（11）、托架（12）和洞门预埋环板（13）；所述钢套筒（8）通过洞门预埋环板（13）连接反力架（14），且反力架（14）通过钢管斜撑（16）和钢管直撑（15）连接钢板预埋件（17）。

2.根据权利要求1所述的一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构的接收方法，其特征在于：所述操作方法包括以下步骤：

A1：施作U形素混凝土地连墙（1）作止水帷幕；

A2：施作U形素混凝土地连墙（1）外侧墙缝止水高压旋喷桩（2），形成四周封闭的结构；

A3：对U形素混凝土地连墙（1）内土体进行三轴搅拌桩及高压旋喷桩加固，形成加固体；

A4：施作加固区内降水井（5），并将加固体内水位降水至隧道底以下；

A5：将钢套筒（8）与洞门预埋环板（13）焊接，并安装好后端盖及反力架（14）；

A6：向钢套筒（8）内填料，采用欠压掘进以减小钢套筒（8）内砂浆对筒壁的压力，并进行注双液浆封堵，继续推进直至盾构机完全进洞后完成盾尾密封并封闭洞门；

A7：钢套筒（8）及盾构机解体吊出，完成接收。

3.根据权利要求2所述的一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构的接收方法，其特征在于：所述A1中的U形素混凝土地连墙（1）的厚度约为0.8m-1.2m，且U形素混凝土地连墙（1）形成一个矩形半封闭结构。

4.根据权利要求2所述的一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构的接收方法，其特征在于：所述A2中的墙缝止水高压旋喷桩（2）置于U形素混凝土地连墙（1）外侧墙缝处，且墙缝止水高压旋喷桩（2）插入在U形素混凝土地连墙（1）内部与U形素混凝土地连墙（1）的深度相同；所述墙缝止水高压旋喷桩（2）与U形素混凝土地连墙（1）连接处采用预留袖阀管状结构。

5.根据权利要求2所述的一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构的接收方法，其特征在于：所述A5中的钢套筒（8）采用钢板卷制而成，且钢套筒（8）采用外周焊接纵、环向筋板的结构。

6.根据权利要求2所述的一种U形素混凝土地连墙加钢套筒盾构结构的接收方法，其特征在于：所述A6中的向钢套筒（8）内填料主要是填粗砂和少量膨润土，且填料采用分批多次注入。