CN109026022A - 一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构及加固方法 - Google Patents

一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构及加固方法 Download PDF

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Abstract

一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构及加固方法，U型槽箱体底部及内侧用槽钢焊接型钢龙骨支撑，顶部采用型钢和走道板铺设作业平台，焊接垂直于底部的预留注浆管路，在靠近河道中心的1根预留注浆管路上布置水位监测装置。在河床上敷设U型注浆管后铺设软隔离装置，之后定位放置U型槽箱体，并采用小型水泵通过预留垂直注浆管抽取U型槽箱体底部与软隔离装置间隙的积水；全部完成后，分别利用U型注浆管路和预留垂直注浆管路注浆填充河床与软隔离及软隔离与U型槽箱体之间空隙，起到密封作用，避免河水流入软隔离层中。本发明使用简便，对同类盾构隧道工程及穿越河流等特殊地质段施工具有十分重要的参考价值及实际意义。

Description

一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构及加固方法
技术领域
本发明涉及地铁盾构隧道施工技术，具体涉及一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构及加固方法。
背景技术
近年来隧着国内盾构施工技术水平的不断提高，盾构法施工显示出了强大的优势，应用也越来越多。但规划地铁线路时，难免会遇到盾构穿越自然河渠及河道等情况。目前河道各种地面注浆加固方式都存在破坏河底原地层、工期长、安全性低、费用较高等不足，且周边环境复杂，难以实施。但是漂卵石地层具有富水渗透快、弱胶结、自稳性差，穿越过程中稍有控制不慎，可能因超方引起地层土体沉降导致河底沉降、开裂、塌陷，造成河水回灌，给盾构隧道施工带来危害。故盾构如何安全可靠地穿越河流，尤其是在始发掘进段的不利条件下盾构穿越施工无疑成为亟待解决的一大技术难题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构及加固方法，提高盾构施工安全及保护河道自然环境。通过采取河道软隔离+U型槽箱体的双重措施，削弱河流对漂卵石层地下水系的补偿效应，避免了盾构施工中出现涌水、喷砂甚至盾构机被淹的风险；加强河底的抗变形能力，减少了河道的不可逆破坏，保护了河道及河堤原环境，且施工费用低，可节约施工成本；且工序简单、操作简便、效率高，可循环使用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构，包括U型槽箱体，U型槽箱体底部及内侧用槽钢焊接型钢龙骨，U型槽箱体顶部采用型钢和走道板铺设的作业平台，U型槽箱体底部焊接垂直于槽底的预留注浆管路，布置在预留垂直注浆管路上的水位监测装置，U型槽箱体与U型注浆钢管之间铺设土工隔水布及彩条布软隔离装置。
所述的U型槽箱体为加工焊接工装，采用5mm厚钢板+14槽钢焊接而成。
所述的预留注浆管路在加工U型槽箱体时在箱体底部开孔，并焊接12根垂直于箱体底部的钢管作为预留垂直注浆管路。
所述的水位监测装置在靠河流中心处预留垂直注浆管路上布设，用于监测河流水深；
所述的软隔离装置为土工隔水布及彩条布，在放置U型槽箱体前预先在河床上部铺设钢丝网+彩条布+薄膜塑料布+彩条布+薄膜塑料布，范围涵盖盾构施工范围，满铺河底并延伸至河堤两侧。
一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固方法，包括以下步骤：
1）将预先焊接好的U型注浆钢管敷设在盾构影响范围内河道底部，与河道呈90°横向布设，横跨河底并随堤岸延伸至地面, U型注浆钢管在河床范围内梅花型开孔；
2）在U型注浆钢管及河床上部铺设包含钢丝网、土工隔水布及彩条布的软隔离装置；
3）采用汽车起重机将预制好的U型箱体定位于盾构隧道上方河道中，放置于已施工好的软隔离装置层上；
4）U型箱体就位后，在上游及下游方向的软隔离层上采用砂袋压实，并采用小型水泵通过预制垂直注浆管抽取U型箱体底部与软隔离层间的积水，确保河水不会渗漏流入软隔离层的隔水层内；
5）分别利用U型注浆钢管和预留垂直注浆管路注浆，填充河床与软隔离装置及软隔离装置与U型槽箱体之间空隙，起到密封作用，避免河道水流从软隔离底部通过，当盾构掘进出渣超方，造成河床塌陷时，不会引起河水倒灌；
6）若盾构掘进超方时，在U型槽箱体作业平台上架设地质钻机利用预留垂直注浆管路进行深层钻孔，排查空洞，进行注浆填充。
本发明的有益效果是：
1）本发明与河道截流、河底注浆加固相比，安全风险小，减少了河道的不可逆破坏，保护了河道及河堤原环境。
2）本发明采用软隔离装置+U型槽箱体两种防护措施相结合进行隔水导流，既达到河水与地层的隔离目的，又减小河水对地层水的直径补给关系，同时还具有足够的强度承载河水重量可预防河底沉降异常或塌陷后河水倒灌的风险。
3）本发明通过采用U型槽箱体可将左右线隧道分开防护，可减短河流河道加固长度，起到节约材料成本，相比较河道截流或采用永久硬化河底措施，投入钢板、钢管材料可周转使用，所需设备简单，节约成本。
4）本发明不仅可有效避免发生涌水、涌沙等险情事故的发生，还可避免对河道上下游引发次生灾害。
说明书附图
图1是本发明的加固结构示意图。
图2是本发明的加固结构平面示意图
其中，（1）为U型槽箱体；（2）为U型注浆钢管；（3）为水位监测装置；（4）为软隔离装置；（5）为作业平台；（6）为预留垂直注浆管路；（7）为型钢龙骨支撑。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步叙述。
如图1、2所示，一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构，包括U型槽箱体（1），U型槽箱体（1）涵底及内侧用槽钢焊接型钢龙骨（7），U型槽箱体（1）及型钢龙骨（7）顶部采用型钢和走道板铺设作业平台（5），U型槽箱体（1）涵底焊接垂直于槽底的预留注浆管路（6），水位监测装置（3）布置在预留注浆管路（6）上，U型槽箱体（1）与U型注浆钢管（2）之间铺设钢丝网、土工隔水布及彩条布组成的软隔离装置（4）。
所述的U型槽箱体（1）为加工焊接工装，采用5mm厚钢板+14槽钢焊接而成，箱体底宽7m，长12m，箱体壁高2.5m，长12m。
所述的预留注浆管路（6）垂直于U型槽箱体底部焊接；加工U型槽箱体时在箱体底部开孔，用于焊接12根φ200mm、长2.5m的垂直钢管作为预留垂直注浆管路（6）。
所述的水位监测装置在靠河流中心处预留垂直注浆管路上布设，用于监测河流水深；
所述的U型注浆钢管（2）为河底下部敷设8根φ146mm的钢管横跨河底并随堤岸延伸至地面，横向布置，隧道轮廓6m和轮廓外左右各3m范围内布设间距为1.5m。
所述的软隔离装置（4）为钢丝网、土工隔水布及彩条布，在放置U型槽箱体（1）前预先在河床上部自下而上铺设钢丝网、彩条布、土工隔水布、彩条布和土工隔水布5层材料而成。范围为：纵向：左线隧道直径（6m）+右线隧道直径（6m）+左右线轮廓间距（7m）+左右线各1倍洞径（2×6=12）=31m；横向：满铺河底并延伸至河岸两侧。
一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固方法，包括以下步骤：
1）将预先焊接好的U型注浆钢管敷设在盾构影响范围内河道底部，与河道呈90°横向布设，横跨河底并随堤岸延伸至地面, U型注浆钢管在河床范围内梅花型开孔，用于注浆孔道；
2）在敷设好U型注浆钢管（2）的河床上铺设软隔离装置（4）包含钢丝网、彩条布、土工隔水布、彩条布和土工隔水布；
3）采用汽车起重机将预制好的U型槽箱体（1）定位采用汽车起重机将预制好的U型箱体定位于盾构隧道上方河道中，放置于已施工好的软隔离装置层上；
4）U型槽箱体（1）就位后，在软隔离装置（4）上游及下游方向的土工隔水布及彩条布上方采用砂袋等重物压实，并采用小型水泵通过预留垂直注浆管（6）抽取U型槽箱体（1）与软隔离装置（4）的积水；
5）分别利用U型注浆钢管（2）和预留垂直注浆管路（6）注浆填充河床与软隔离装置（4）及软隔离装置（4）与U型槽箱体（1）之间空隙，起到密封，避免河道水流从软隔离底部通过，当盾构掘进出渣超方，造成河床塌陷时，不会引起河水倒灌；
6）U型槽箱体作业平台（5）便于施工期间的操作、巡查。若盾构掘进超方时，利用作业平台（5）作为施工场地架设地质钻机在预留垂直注浆管路（6）进行深层钻孔，排查空洞，进行注浆填充。

Claims (8)

1.一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构，包括U型槽箱体（1），其特征在于，U型槽箱体（1）底部及内侧用槽钢焊接型钢龙骨（7），U型槽箱体（1）及型钢龙骨（7）顶部采用型钢和走道板铺设作业平台（5），U型槽箱体（1）底焊接垂直的预留注浆管路（6），水位监测装置（3）布置在预留注浆管路（6）上，U型槽箱体（1）与U型注浆钢管（2）之间铺有钢丝网、土工隔水布及彩条布等软隔离装置（4）。
2.根据权利要求1所述的一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构，其特征在于，所述的U型槽箱体（1）为加工焊接工装，采用5mm厚钢板+14槽钢焊接而成。
3.根据权利要求1所述的一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构，其特征在于，所述的预留垂直注浆管路（6）在加工U型槽箱体（1）时在箱体底部开孔，并焊接垂直于箱体底部的钢管作为预留垂直注浆管路（6）。
4.根据权利要求1所述的一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构，其特征在于，在靠近河道中心的预留注浆管路（6）上布设水位监测装置（3），用于监测河流水深。
5.根据权利要求1所述的一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构，其特征在于，所述的软隔离装置（4）为钢丝网、彩条布、土工隔水布。
6.根据权利要求1所述的一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固结构，其特征在于，作业平台（5）位于U型槽箱体（1）及型钢龙骨（7）顶部，采用型钢和走道板铺设。
7.一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将8根预先焊接好的U型注浆钢管（2）敷设在盾构影响范围内河道底部，与河道呈90°横向布设，横跨河底并随堤岸延伸至地面，并在U型注浆钢管（2）端头安装注浆接头；
2）在敷设了U型注浆钢管（2）的河道上铺设钢丝网、土工隔水布及彩条布等软隔离装置（4）；
3）采用汽车起重机将预制的U型槽箱体（1）定位于盾构隧道的上方河道中，放置于2）完成的软隔离装置（4）上；
4）U型槽箱体（1）就位后，对上、下游方向的软隔离装置（4）采用砂袋重物压实，确保河水不漏流入软隔离装置内；
并采用小型水泵通过预留垂直注浆管抽取U型槽箱体（1）底部与软隔离装置（4）间隙的积水；
5）分别利用U型注浆钢管（2）和预留垂直注浆管路（6）注浆填充河床与软隔离装置（4）及软隔离装置（4）与U型槽箱体（1）之间空隙，起到密封作用，避免河道水流从软隔离底部通过，当盾构掘进出渣超方，造成河床塌陷时，不会引起河水倒灌；
6）若盾构掘进超方时，在U型槽箱体作业平台（5）上架设地质钻机利用预留垂直注浆管路（6）进行深层钻孔，排查空洞，进行注浆填充。
8.根据权利要求7所述的一种用于漂卵石地层盾构穿越河流的加固方法，其特征在于，所述的软隔离装置（4）为钢丝网、土工隔水布及彩条布，在放置U型槽箱体（1）前预先在河床自下而上铺设钢丝网、彩条布、土工隔水布、彩条布和土工隔水布，范围涵盖盾构施工范围，满铺河底并延伸至河堤两侧。
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