CN108999218A - 盾构区间施工穿越防渗板墙施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种盾构区间施工穿越防渗板墙施工方法，包括：在盾构机穿越防渗板墙之前，设置新增防渗墙，所述新增防渗墙围成一能够完全容纳盾构机的闭合区域，所述防渗板墙和隧道中轴线贯穿所述闭合区域；对所述闭合区域进行土体加固施工；推进盾构机通过所述闭合区域，以完成穿越所述防渗板墙的施工。通过本发明提供的方法，能够提高防渗板墙的防渗能力，控制盾构机姿态，减小对防渗板墙的破坏，提高河堤的防洪效果。
Description
技术领域
本发明涉及市政工程施工领域，具体地，涉及隧道施工中的一种盾构区间施工穿越防渗板墙施工方法。
背景技术
防渗板墙是一种修建在松散透水层或土石坝(堰)中，起防渗作用的地连续墙。防渗板墙可修筑于河堤的背水侧，以提高河堤的防洪效果。
在盾构法挖掘隧道时，需要先穿越防渗板墙，而在穿越防渗板墙的时候，会对防渗板墙造成局部破坏，水流将从防渗板墙破坏处集中渗透，影响防渗板墙的防渗能力；同时盾构机在穿越防渗板墙时，在软硬不均地层中推进，姿态控制难度极大，极易造成隧道轴线偏差，扩大对防渗板墙破坏范围；另外盾构机在穿越防渗板墙过程中，防渗板墙在盾构机顶推力的作用下会出现开裂、折断等情况，对防渗板墙造成新的破坏，以上均会影响河堤的防洪能力。
发明内容
针对现有技术中盾构区间施工穿越防渗板墙施工方法防渗板墙的防渗能力差，盾构机姿态难以控制，对防渗板墙破坏力大，影响河堤防洪效果的技术问题，本发明提供了一种盾构区间施工穿越防渗板墙施工方法，采用该方法可以增强防渗板墙的防渗能力，控制盾构机姿态，减小对防渗板墙的破坏，提高河堤的防洪效果。
为实现上述目的，本发明提供的盾构区间施工穿越防渗板墙施工方法包括以下步骤：在盾构机穿越防渗板墙之前，设置新增防渗墙，所述新增防渗墙围成一能够完全容纳盾构机的闭合区域，所述防渗板墙和隧道中轴线贯穿所述闭合区域；对所述闭合区域进行土体加固施工；推进盾构机通过所述闭合区域，以完成穿越所述防渗板墙的施工。
优选地，所述新增防渗墙包括垂直于隧道中轴线的第一防渗墙和第二防渗墙，以及平行于所述隧道中轴线的第三防渗墙和第四防渗墙，所述第一防渗墙、所述第二防渗墙、所述第三防渗墙和所述第四防渗墙围成所述闭合区域，所述第一防渗墙与所述第二防渗墙之间的距离大于所述盾构机的机头的长度，所述第三防渗墙与所述第四防渗墙之间的距离大于所述盾构机的机头的宽度。
优选地，所述第三防渗墙与所述隧道中轴线之间的距离等于所述第四防渗墙与所述隧道中轴线之间的距离。
优选地，所述设置新增防渗墙包括：通过打设多个高压旋喷桩来设置所述新增防渗墙。
优选地，每一高压旋喷桩的桩径为600mm，相邻两个高压旋喷桩的桩距为450mm，所述高压旋喷桩的桩底低于隧道底面1m，所述高压旋喷桩的桩身垂直度介于0‰～2‰。
优选地，打设所述高压旋喷桩的浆液包含普通硅酸盐水泥和冒浆，所述浆液的比重介于1.65～1.70。
优选地，采用化学注浆、高压喷灌、水泥土搅拌和袖阀管注浆中的至少一种方式进行所述土体加固施工。
优选地，所述袖阀管注浆的注浆液包含水泥浆和水玻璃，所述水泥浆包含普通硅酸盐水泥和水，所述水泥浆的水灰比介于0.6～1.0，所述水玻璃的波美度介于30Be’～45Be’，所述水玻璃的模数介于2.4～3.4，所述水泥浆与所述水玻璃的体重比介于1:0.5～1:0.6，所述注浆液的胶凝时间介于50s～75s，所述袖阀管注浆的注浆压力介于1.0MPa～2.0MPa。
优选地，在推进盾构机通过所述闭合区域的过程中，所述盾构机穿越所述新增防渗墙和防渗板墙时的推进速度小于等于10mm/min，所述盾构机通过所述闭合区域中的隧道路面时的推进速度介于10mm/min～15mm/min，所述盾构机的刀盘转速小于等于1.0rpm。
通过本发明提供的技术方案，本发明至少具有如下技术效果：
本发明的盾构区间施工穿越防渗板墙施工方法，首先在原有防渗板墙的基础上加设新增防渗墙，新增防渗墙围成的闭合区域能够完全容纳盾构机，并对闭合区域中的土体进行加固，完成新增防渗墙的设置和闭合区域的土体加固之后，再推进盾构机穿越所述防渗板墙，能够增强防渗板墙的防渗能力，控制盾构机姿态，减小对防渗板墙的破坏，提高河堤的防洪效果。
附图说明
图1为本发明提供的盾构区间施工穿越防渗板墙施工方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的盾构区间施工穿越防渗板墙施工方法中防渗墙和闭合区域的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
请参考图1，本发明实施例提供一种盾构区间施工穿越防渗板墙施工方法，该方法包括以下步骤：S101：在盾构机穿越防渗板墙之前，设置新增防渗墙，所述新增防渗墙围成一能够完全容纳盾构机的闭合区域，所述防渗板墙和隧道中轴线贯穿所述闭合区域；S102：对所述闭合区域进行土体加固施工；S103：推进盾构机通过所述闭合区域，以完成穿越所述防渗板墙的施工。
根据盾构施工的工艺特点，盾构机的机头在穿越既有的防渗板墙的过程中，防渗板墙局部失去防渗能力，形成地下水渗流路径。盾构机的机头通过防渗板墙后，在盾构管片外侧与周围土体、防渗板墙之间的空隙用水泥砂浆填充，又可封堵地下水的渗流通路。因此，在盾构机的机头穿越防渗板墙时，会削弱防渗板墙的防渗能力。为了提高盾构机穿越防渗板墙时的防渗板墙的防渗能力，本发明实施例中，在盾构机穿越防渗板墙之前，在隧道中轴线附近设置新增防渗墙，设置的新增防渗墙能够围成一个闭合区域，原有的防渗板墙贯穿闭合区域，且该闭合区域能够完全容纳盾构机。本发明的实施例中还对闭合区域中的土体进行加固。完成土体加固施工之后，再推进盾构机穿越闭合区域。
闭合区域中的土体进行了加固之后，闭合区域内土质均匀，盾构机在闭合区域中推进时便于控制姿态，能够减小隧道轴线偏差，避免对防渗板墙和新增防渗墙造成进一步破坏；同时，盾构机在推进时，加固后的土体能够增加对防渗板墙和新增防渗墙的支撑力，避免盾构机在穿越防渗板墙和新增防渗墙的过程中，防渗板墙和新增防渗墙的在盾构机顶推力的作用下开裂、折断，进一步提高了河堤的防洪效果。
当盾构机机头穿越闭合区域时，首先穿越远离河堤处的新增防渗墙，由于防渗板墙和靠近河堤处的新增防渗墙未被破坏，并不影响防渗能力。紧接着盾构机的机头开始穿越防渗板墙，由于靠近河堤处的新增防渗墙未被破坏，并不影响防渗能力。盾构机继续向前推进，钻穿防渗板墙。由于新增防渗墙围成的闭合区域能够完全容纳盾构机，当盾构机盾尾脱离远离河堤处的新增防渗墙时，盾构机的机头还未开始穿越靠近河堤处的新增防渗墙，靠近河堤处的新增防渗墙仍未被破坏，并不影响防渗能力。待盾构机盾尾脱离远离河堤处的新增防渗墙之后，在远离河堤处的新增防渗墙处拼装盾构管片，并在盾构管片外侧与周围土体、远离河堤处的新增防渗墙之间的空隙填充水泥砂浆。
接着盾构机穿越靠近河堤处的新增防渗墙，此时远离河堤处的新增防渗墙与盾构管片之间的空隙已用水泥砂浆填充密实，封闭了地下水渗流路径，防渗能力仍未降低。接着盾构机盾尾脱离防渗板墙，在防渗板墙处拼装盾构管片，并在盾构管片外侧与周围土体、防渗板墙之间的空隙填充水泥砂浆。盾构机继续向前推进，盾构机盾尾脱离靠近河堤处的新增防渗墙，在靠近河堤处的新增防渗墙处拼装盾构管片，并在盾构管片外侧与周围土体、靠近河堤处的新增防渗墙之间的空隙填充水泥砂浆，由于远离河堤处的新增防渗墙与盾构管片之间的空隙已用水泥砂浆填充密实，封闭了地下水渗流路径，防渗能力并未降低。盾构机继续向前推进，直至盾构机完全穿越闭合区域，防渗板墙和新增防渗墙处均已拼装盾构管片，并在盾构管片外侧与周围土体、防渗板墙、新增防渗墙之间的空隙填充水泥砂浆，防渗能力一直未下降。
本发明中，闭合区域可以是能够完全容纳盾构机机头的任意形状，即可以是圆形、三角形、多边形或不规则图形中的任意一种形状，相应的，新增防渗墙可以是一道或多道，只要能够围成完全容纳盾构机的闭合区域即可，本实施例中可以根据实际需求选择，本实施例中不做限制。
通过本发明实施例的方法，能够提高防渗板墙的防渗能力，控制盾构机姿态，减小对防渗板墙的破坏，提高河堤的防洪效果。
优选地，所述新增防渗墙包括垂直于隧道中轴线的第一防渗墙和第二防渗墙，以及平行于所述隧道中轴线的第三防渗墙和第四防渗墙，所述第一防渗墙、所述第二防渗墙、所述第三防渗墙和所述第四防渗墙围成所述闭合区域。
请参考图2，本发明实施例中，新增防渗墙可以是四道，包括第一防渗墙、第二防渗墙、第三防渗墙和第四防渗墙。第一防渗墙和第二防渗墙分别设置在防渗板墙两侧，与隧道中轴线垂直，第三防渗墙和第四防渗墙分别设置在隧道中轴线两侧，与隧道中轴线平行，新增防渗墙围成的闭合区域与盾构机机头轮廓相匹配。本发明实施例中，盾构机的机头长为9m，优选地，第一防渗墙与第二防渗墙之间的距离为10m，第三防渗墙与第四防渗墙之间的距离为10m，闭合区域刚好可以完全容纳盾构机机头。
通过本发明实施例的方法，新增防渗墙围成的闭合区域与盾构机机头的轮廓相匹配，能够减少新增防渗墙的施工量，缩小土体加固的施工区域，加快盾构施工进度。
优选地，所述第三防渗墙与所述隧道中轴线之间的距离等于所述第四防渗墙与所述隧道中轴线之间的距离。
本发明实施例中，由于盾构机沿隧道中轴线向前推进，第三防渗墙与隧道中轴线之间的距离等于第四防渗墙与隧道中轴线之间的距离，能够保证盾构机完全从第三防渗墙与第四防渗墙之间穿过时，保证闭合区域与盾构机机头的轮廓相匹配，缩减土体加固的区域，进一步提高盾构施工的进度。
优选地，所述设置新增防渗墙包括：通过打设多个高压旋喷桩来设置所述新增防渗墙。
本发明实施例中，可以通过打设高压旋喷桩的方法设置新增防渗墙，高压旋喷桩的施工设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地面积少，并且施工设备的振动很小，噪音也较低，不会对周围建筑物带来振动影响以及产生噪音等公害。
优选地，每一高压旋喷桩的桩径为600mm，相邻两个高压旋喷桩的桩距为450mm，所述高压旋喷桩的桩底低于隧道底面1m，所述高压旋喷桩的桩身垂直度介于0‰～2‰。
本发明实施例中，高压旋喷桩采用小桩径、小桩距的布孔方式，每一高压旋喷桩的桩径为600mm，相邻两个高压旋喷桩的桩距为450mm，相邻两个高压旋喷桩相互咬合，高压旋喷桩的桩底低于隧道底面1m，封闭了所有可能的渗流路径，具有较高的防渗能力。
通过本发明实施例的方法，能够提高新增防渗墙的防渗能力，提高河堤的防洪效果。
优选地，打设所述高压旋喷桩的浆液包含普通硅酸盐水泥和冒浆，所述浆液的比重介于1.65～1.70。
本发明实施例中，采用型号为P.O42.5的普通硅酸盐水泥和冒浆的混合物作为高压旋喷桩的浆液。
通过本发明实施例的方法，能够提高高压旋喷桩的强度，保证新增防渗墙的防渗能力，从而保证河堤的防洪效果。
优选地，采用化学注浆、高压喷灌、水泥土搅拌和袖阀管注浆中的至少一种方式进行所述土体加固施工。
本发明实施例中，采用化学注浆、高压喷灌、水泥土搅拌和袖阀管注浆中的至少一种方式进行土体加固施工，可以根据实际情况选择，本实施例中不做限制。
优选地，所述袖阀管注浆的注浆液包含水泥浆和水玻璃，所述水泥浆包含普通硅酸盐水泥和水，所述水泥浆的水灰比介于0.6～1.0，所述水玻璃的波美度介于30Be’～45Be’，所述水玻璃的模数介于2.4～3.4，所述水泥浆与所述水玻璃的体重比介于1:0.5～1:0.6，所述注浆液的胶凝时间介于50s～75s，所述袖阀管注浆的注浆压力介于1.0MPa～2.0MPa。
本发明实施例中，采用工艺熟、造价低的袖阀管注浆工艺对土体进行加固。首先配置注浆液：先将水和型号为P.O42.5的普通硅酸盐水泥混合成水泥浆，水灰比介于0.6～1.0，再将水玻璃与水泥将进行混合，混合时间介于50s～75s，水泥浆与水玻璃的体重比介于1:0.5～1:0.6，水玻璃的波美度介于30Be’～45Be’，模数介于2.4～3.4。注浆液配置完成之后即可进行袖阀管注浆，注浆时的注浆压力介于1.0MPa～2.0MPa。
通过本发明实施例的方法，能够提高袖阀管注浆的注浆效果，提高土体的强度及均匀性，保证盾构机的姿态，减小隧道轴线偏差，增加对防渗板墙和新增防渗墙的支撑力，避免防渗板墙和新增防渗墙的在盾构机顶推力的作用下开裂、折断。
优选地，在推进盾构机通过所述闭合区域的过程中，所述盾构机穿越所述新增防渗墙和防渗板墙时的推进速度小于等于10mm/min，所述盾构机通过所述闭合区域中的隧道路面时的推进速度介于10mm/min～15mm/min，所述盾构机的刀盘转速小于等于1.0rpm。
为保证盾构机对新增防渗墙和防渗板墙的破坏，本发明实施例中，盾构机在穿越新增防渗墙和防渗板墙时，要减小推进速度以及挖掘速度。优选地，盾构机穿越新增防渗墙和防渗板墙时的推进速度小于等于10mm/min，通过隧道路面时的推进速度介于10mm/min～15mm/min，盾构机的刀盘转速小于等于1.0rpm。
通过本发明实施例的方法，能够确保盾构机的平稳穿越闭合区域、新增防渗墙和防渗板墙，减小对新增防渗墙和防渗板墙的破坏。从而保证新增防渗墙和防渗板墙的防渗能力。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (9)
1.一种盾构区间施工穿越防渗板墙施工方法，其特征在于，所述方法包括：
在盾构机穿越防渗板墙之前，设置新增防渗墙，所述新增防渗墙围成一能够完全容纳盾构机的闭合区域，所述防渗板墙和隧道中轴线贯穿所述闭合区域；
对所述闭合区域进行土体加固施工；
推进盾构机通过所述闭合区域，以完成穿越所述防渗板墙的施工。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述新增防渗墙包括垂直于隧道中轴线的第一防渗墙和第二防渗墙，以及平行于所述隧道中轴线的第三防渗墙和第四防渗墙，所述第一防渗墙、所述第二防渗墙、所述第三防渗墙和所述第四防渗墙围成所述闭合区域。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三防渗墙与所述隧道中轴线之间的距离等于所述第四防渗墙与所述隧道中轴线之间的距离。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置新增防渗墙包括：
通过打设多个高压旋喷桩来设置所述新增防渗墙。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，每一高压旋喷桩的桩径为600mm，相邻两个高压旋喷桩的桩距为450mm，所述高压旋喷桩的桩底低于隧道底面1m，所述高压旋喷桩的桩身垂直度介于0‰～2‰。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，打设所述高压旋喷桩的浆液包含普通硅酸盐水泥和冒浆，所述浆液的比重介于1.65～1.70。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用化学注浆、高压喷灌、水泥土搅拌和袖阀管注浆中的至少一种方式进行所述土体加固施工。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述袖阀管注浆的注浆液包含水泥浆和水玻璃，所述水泥浆包含普通硅酸盐水泥和水，所述水泥浆的水灰比介于0.6～1.0，所述水玻璃的波美度介于30Be’～45Be’，所述水玻璃的模数介于2.4～3.4，所述水泥浆与所述水玻璃的体重比介于1:0.5～1:0.6，所述注浆液的胶凝时间介于50s～75s，所述袖阀管注浆的注浆压力介于1.0MPa～2.0MPa。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在推进盾构机通过所述闭合区域的过程中，所述盾构机穿越所述新增防渗墙和防渗板墙时的推进速度小于等于10mm/min，所述盾构机通过所述闭合区域中的隧道路面时的推进速度介于10mm/min～15mm/min，所述盾构机的刀盘转速小于等于1.0rpm。
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