CN108397206A - 富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法 - Google Patents
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Abstract
富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法，本发明涉及一种富水软土地层中盾构机到达接收方法，它为了解决富水软土环境下盾构接收风险大，尤其是加固区的纵向加固长度较长的问题。接收方法：富水软土地层中在区间接收端头进行地基加固处理，第一加固体与地下连续墙之间设置第二加固体；二、钢套筒安装；三、通过检查探孔内漏水及涌砂情况，先凿除洞门地下连续墙的混凝土，然后凿除承压水含水层内洞门底部混凝土，底部填筑砂浆，再继续凿除余下的洞门地连墙；四、向钢套筒内注入砂浆填料，盾构掘进至钢套筒内停机。本发明设置的加固区仅需3～5m的纵向加固长度，可节省管线切改、征地拆迁、占道掘道等费用，极大地节约投资成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种富水软土地层中盾构机到达接收方法。
背景技术
目前我国城市地铁工程中盾构接收多采用一次接收、二次接收甚至多次接收的方式。即首先在盾构接收端施工一定长度的土体加固区，待盾构刀盘穿过加固区到达洞门时停止掘进，然后人工凿除洞门围护结构，最后视探水情况在洞门处采取一次或多次焊接弧形钢板并注双液浆密封洞门的方式完成盾构进洞接收。
实际施工中，这种接收方法受周边环境及地下管线制约较大，且在富水软土环境下漏水漏砂风险较大，主要体现在以下两方面：
1、加固区纵向加固长度一般按盾体长度+一定的安全储备量来设置，普遍设计为8～11m。但盾构加固区往往受地下管线或周边建筑物影响达不到设计要求的纵向长度。进行管线切改或征地拆迁工期长，对盾构施工的工期影响较大。如采取缩短加固区的方式接收，盾构进洞过程中漏水漏砂的风险增加。
2、盾构进洞接收过程中，当刀盘推出洞门时，盾构盾壳与加固区土体之间存在一定的建筑空隙，一旦土体加固或盾尾密封效果不好，地下水将通过此道建筑空隙渗流至盾构接收井，尤其在富水环境下易产生承压水突涌，施工风险极高。
发明内容
本发明的目的是要解决富水软土环境下盾构接收风险大，尤其是加固区的纵向加固长度较长，易受地下管线或周边建筑物影响达不到设计要求的纵向加固长度，漏水漏砂风险增加的问题，而提供一种富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法。
本发明富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法按以下步骤实现：
一、端头土体加固：富水软土地层中在区间接收端头进行地基加固处理，第一加固体采用三轴搅拌桩进行加固，第一加固体与地下连续墙之间设置第二加固体，第二加固体采用三重管(双)高压旋喷桩加固，第一加固体和第二加固体组成端头加固区；
二、钢套筒安装：车站主体结构施工时预留盾构接收井，在车站主体结构的侧墙上预埋有洞门钢环，盾构接收井及车站主体结构施工完成后，在车站主体结构的井底结构上安装套筒底座，钢套筒安装在套筒底座上，在钢套筒的后部安装后端盖，通过反力架支撑顶住后端盖，钢管斜撑一端连接在井底结构上，钢管斜撑另一端支撑连接到钢套筒的筒外壁上作为防侧移支撑，工字钢斜撑的一端连接在车站主体结构的顶部，工字钢斜撑的另一端连接到钢套筒的筒外壁上作为防侧移支撑，钢套筒筒口的过渡连接环与洞门钢环相焊接，完成钢套筒的安装；
三、洞门凿除：在洞门地下连续墙上开有多个探孔，通过检查探孔内漏水及涌砂情况，确定土体加固，先凿除洞门地下连续墙(内侧)的混凝土保护层并割去内侧钢筋，然后凿除承压水含水层内洞门底部混凝土至第二层钢筋并切断第二层钢筋，通过模板在凿除的洞门底部填筑砂浆，再继续凿除余下的洞门地下连续墙至第二层钢筋并切断第二层钢筋，拆除洞门底部模板，清理后完成洞门的凿除；
四、砂浆填充：向钢套筒内注入砂浆填料，同时对凿除的洞门余下部分浇筑砂浆，待砂浆固化后，盾构依次通过第一加固体、第二加固体、洞门并在钢套筒内继续掘进至停机位置，然后通过盾构尾部的环管片对洞门前进行注浆形成封闭环，检查无渗漏后对钢套筒泄压，完成中短加固区工况下盾构的接收。
本发明富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法包含以下有益效果：
1、加快施工进度。钢套筒安装、洞门凿除等工序可与盾构掘进同步进行，节省洞门凿除工期。
2、简化施工过程。盾构到达洞门后直接掘进进入钢套筒内完成接收，省去传统接收方法中一次接收、焊接止水帘布、注浆形成环箍、二次接收等工序。
3、提高安全系数。本发明加固区仅作为凿除洞门过程中抵抗水土侧压力，不承担接收过程风险，洞门凿除完成后立即填充形成密闭空间，盾构在密闭的钢套筒内掘进并完成接收，风险极小。
4、节约投资成本。为确保凿除洞门安全，加固区仅需3～5m的纵向加固长度，特殊环境下可节省管线切改、征地拆迁、占道掘道等费用，极大地节约投资成本。
5、使用寿命长，维修方便。钢套筒为工厂预制加工的钢构件，可周转使用，返厂维修方便。
附图说明
图1为本发明钢套筒辅助接受盾构的结构示意图；
图2为钢套筒筒体结构的剖面示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法按以下步骤实施：
一、端头土体加固：富水软土地层中在区间接收端头进行地基加固处理，第一加固体5采用三轴搅拌桩进行加固，第一加固体5与地下连续墙7之间设置第二加固体6，第二加固体6采用三重管(双)高压旋喷桩加固，第一加固体5和第二加固体6组成端头加固区；
二、钢套筒安装：车站主体结构2施工时预留盾构接收井1，在车站主体结构2的侧墙上预埋有洞门钢环2-2，盾构接收井1及车站主体结构2施工完成后，在车站主体结构2的井底结构2-1上安装套筒底座，钢套筒4安装在套筒底座上，在钢套筒4的后部安装后端盖，通过反力架支撑3顶住后端盖，钢管斜撑9一端连接在井底结构2-1上，钢管斜撑9另一端支撑连接到钢套筒4的筒外壁上作为防侧移支撑，工字钢斜撑8的一端连接在车站主体结构2的顶部，工字钢斜撑8的另一端连接到钢套筒4的筒外壁上作为防侧移支撑，钢套筒4筒口的过渡连接环与洞门钢环2-2相焊接，完成钢套筒的安装；
三、洞门凿除：在洞门地下连续墙上开有多个探孔，通过检查探孔内漏水及涌砂情况，确定土体加固，先凿除洞门地下连续墙(内侧)的混凝土保护层并割去内侧钢筋，然后凿除承压水含水层内洞门底部混凝土至第二层钢筋并切断第二层钢筋，通过模板在凿除的洞门底部填筑砂浆，再继续凿除余下的洞门地下连续墙至第二层钢筋并切断第二层钢筋，拆除洞门底部模板，清理后完成洞门的凿除；
四、砂浆填充：向钢套筒内注入砂浆填料，同时对凿除的洞门余下部分浇筑砂浆，待砂浆固化后，盾构依次通过第一加固体、第二加固体、洞门并在钢套筒内继续掘进至停机位置，然后通过盾构尾部的环管片对洞门前进行注浆形成封闭环，检查无渗漏后对钢套筒泄压，完成中短加固区工况下盾构的接收。
本实施方式洞门为地下连续墙结构，洞门底部处于第一层承压水含水层内，故在洞门凿除至第二层钢筋并切断第二层钢筋时涌水、涌砂风险最大，因此步骤三采用先凿洞门底部填筑底部砂浆、后凿洞门顶部填筑剩余砂浆的施工方法。
本实施方式缩短了加固区的纵向加固长度，避免对地下管线的影响，增加钢套筒并填充砂浆聚合物形成密闭空间减小接收风险，实现了富水软土地层中短加固区工况下盾构的到达接收。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中第一加固体5的纵向加固长度为3.0～5.0m。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中第二加固体6的纵向加固长度为0.6～1.0m。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤一中地下连续墙7的厚度为0.6～1.2m。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一中端头加固区的范围为盾构开挖面轮廓上下、左右各3m。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三在洞门地下连续墙上的中心及周边呈米字形布置9～13个探孔。
本实施方式探孔的孔深为打穿高压旋喷桩至第一排三轴搅拌桩。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤三和步骤四中浇筑的砂浆为M1.0水泥砂浆。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤四中向钢套筒内注入砂浆填料，待砂浆填料的无侧限抗压强度为1～1.5MPa时，盾构在钢套筒内掘进。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤三凿除承压水含水层内洞门底部高度0～3.5m的混凝土。
实施例：本实施例富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法按以下步骤实施：
一、端头土体加固：富水软土地层中在区间接收端头进行地基加固处理，第一加固体5采用套打法φ850@600三轴搅拌桩进行加固，第一加固体5的纵向加固长度为3.6m，第一加固体5与地下连续墙7之间设置第二加固体6，地下连续墙7的厚度为0.8m，地下连续墙7内共2层钢筋(钢套筒一侧为第一层钢筋)，第二加固体6的纵向加固长度为0.8m，第二加固体6采用双排φ600@400三重管(双)高压旋喷桩加固，第一加固体5和第二加固体6组成端头加固区；
二、钢套筒安装：车站主体结构2施工时预留盾构接收井1，在车站主体结构的侧墙上预埋有洞门钢环2-2，盾构接收井1及车站主体结构2施工完成后，在车站主体结构2的井底结构2-1上安装套筒底座，钢套筒4安装在套筒底座上，在钢套筒4的后部安装后端盖，通过反力架支撑3顶住后端盖，钢管斜撑9一端连接在井底结构2-1上，钢管斜撑9另一端支撑连接到钢套筒4的筒外壁上作为防侧移支撑，工字钢斜撑8的一端连接在车站主体结构2的顶部，工字钢斜撑8的另一端连接到钢套筒4的筒外壁上作为防侧移支撑，钢套筒4筒口的过渡连接环与洞门钢环2-2相焊接，完成钢套筒的安装；
三、洞门凿除：在洞门地下连续墙上的中心及周边呈米字形布置9个探孔，通过检查探孔内漏水及涌砂情况，确定土体加固，先凿除洞门地下连续墙(内侧)的混凝土保护层并割去内侧钢筋，然后凿除第一层承压水含水层内洞门底部h＝2.0m混凝土至第二层钢筋并切断第二层钢筋，通过模板在凿除的洞门底部填筑M1.0砂浆，砂浆填筑厚度为800mm，再继续凿除余下的洞门地下连续墙至第二层钢筋并切断第二层钢筋，拆除洞门底部模板，清理后完成洞门的凿除；
四、砂浆填充：向钢套筒内注入M1.0水泥砂浆，同时对凿除的洞门余下部分浇筑M1.0水泥砂浆，待砂浆固化后，盾构依次通过第一加固体、第二加固体、洞门并在钢套筒内继续掘进至停机位置，然后通过盾构尾部的环管片对洞门前2～4环管片进行注浆形成封闭环，检查无渗漏后对钢套筒泄压，完成中短加固区工况下盾构的接收。
本实施例应用在天津地铁6号线R3合同段黑牛城道站～梅江道站区间，盾构接收端受地面环境及地下管线影响，加固区达不到设计要求的纵向加固长度，加之接收洞门处于第一承压水含水层中，盾构接收风险极大。采用钢套筒辅助接收技术，将加固区纵向加固长度缩短至4.4m，克服接收端头地下管线的影响，加快了盾构施工进度。同时极大地减少了施工过程中涌水、涌砂的风险，将施工对周边环境、居民出行、道路交通等的不利影响降到最低，创造了安全、稳定的施工环境。
Claims (9)
1.富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法，其特征在于该方法按以下步骤实现：
一、端头土体加固：富水软土地层中在区间接收端头进行地基加固处理，第一加固体(5)采用三轴搅拌桩进行加固，第一加固体(5)与地下连续墙(7)之间设置第二加固体(6)，第二加固体(6)采用三重管高压旋喷桩加固，第一加固体(5)和第二加固体(6)组成端头加固区；
二、钢套筒安装：车站主体结构(2)施工时预留盾构接收井(1)，在车站主体结构(2)的侧墙上预埋有洞门钢环(2-2)，盾构接收井(1)及车站主体结构(2)施工完成后，在车站主体结构(2)的井底结构(2-1)上安装套筒底座，钢套筒(4)安装在套筒底座上，在钢套筒(4)的后部安装后端盖，通过反力架支撑(3)顶住后端盖，钢管斜撑(9)一端连接在井底结构(2-1)上，钢管斜撑(9)另一端支撑连接到钢套筒(4)的筒外壁上作为防侧移支撑，工字钢斜撑(8)的一端连接在车站主体结构(2)的顶部，工字钢斜撑(8)的另一端连接到钢套筒(4)的筒外壁上作为防侧移支撑，钢套筒(4)筒口的过渡连接环与洞门钢环(2-2)相焊接，完成钢套筒的安装；
三、洞门凿除：在洞门地下连续墙上开有多个探孔，通过检查探孔内漏水及涌砂情况，确定土体加固，先凿除洞门地下连续墙的混凝土保护层并割去内侧钢筋，然后凿除承压水含水层内洞门底部混凝土至第二层钢筋并切断第二层钢筋，通过模板在凿除的洞门底部填筑砂浆，再继续凿除余下的洞门地下连续墙至第二层钢筋并切断第二层钢筋，拆除洞门底部模板，清理后完成洞门的凿除；
四、砂浆填充：向钢套筒内注入砂浆填料，同时对凿除的洞门余下部分浇筑砂浆，待砂浆固化后，盾构依次通过第一加固体、第二加固体、洞门并在钢套筒内继续掘进至停机位置，然后通过盾构尾部的环管片对洞门前进行注浆形成封闭环，检查无渗漏后对钢套筒泄压，完成中短加固区工况下盾构的接收。
2.根据权利要求1所述的富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法，其特征在于步骤一中第一加固体(5)的纵向加固长度为3.0～5.0m。
3.根据权利要求1所述的富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法，其特征在于步骤一中第二加固体(6)的纵向加固长度为0.6～1.0m。
4.根据权利要求1所述的富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法，其特征在于步骤一中地下连续墙(7)的厚度为0.6～1.2m。
5.根据权利要求1所述的富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法，其特征在于步骤一中端头加固区的范围为盾构开挖面轮廓上下、左右各3m。
6.根据权利要求1所述的富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法，其特征在于步骤三在洞门地下连续墙上的中心及周边呈米字形布置9～13个探孔。
7.根据权利要求1所述的富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法，其特征在于步骤三和步骤四中浇筑的砂浆为M1.0水泥砂浆。
8.根据权利要求1所述的富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法，其特征在于步骤四中向钢套筒内注入砂浆填料，待砂浆填料的无侧限抗压强度为1～1.5MPa时，盾构在钢套筒内掘进。
9.根据权利要求1所述的富水软土地层中短加固区工况下盾构到达接收方法，其特征在于步骤三凿除承压水含水层内洞门底部高度0～3.5m的混凝土。
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