CN109235507B - 一种加固既有隧道的地层加固体系及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加固既有隧道的地层加固体系及方法，包括隧道和抗拔桩，隧道运行两侧设置有成列布置的多个抗拔桩，抗拔桩顶部连接有管幕，抗拔桩与管幕通过至少一个刚性连接件焊接，抗拔桩长度方向外侧设置有防护套筒，防护套筒与管幕通过至少一个刚性连接件焊接，抗拔桩靠近管幕一端的桩头钢筋通过连接套筒连接加长，桩头钢筋伸进管幕设置，桩头钢筋在管幕中的端部设置弯头，弯头沿桩头钢筋径向向中心延伸；刚性连接件将抗拔桩与管幕焊接连接，减少焊缝长度，加快施工速度，提高抗拔桩与管幕的连接强度，进一步提高了对既有隧道的加固。

Description

一种加固既有隧道的地层加固体系及方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种加固既有隧道的地层加固体系及方法。

背景技术

随着我国城市现代化进程的不断推进，人口密度大幅增加，交通工具越来越多，城市交通拥挤限制着城市发展，为拓展交通通行资源，国内越来越多的城市通过修建地铁缓解城市交通压力；由于地铁隧道是地下工程，当在既有地铁隧道附近新建工程时，需要考虑新建工程对既有隧道的影响，且地铁隧道埋深较浅，在既有地铁隧道上方进行基坑开挖、新建工程时，使隧道产生上浮、下压趋势，如果不加以控制，导致隧道结构出现超出允许值的变形或内力，导致隧道结构破坏，危及地铁运营安全。

传统常采用在既有地铁隧道两侧设置抗拔桩来完成对既有地铁隧道的加固，而基坑开挖、新建工程时，造成传统抗拔桩的上浮、下压趋势，使得传统抗拔桩出现下沉、上升等不稳定的现象，进而造成既有地铁隧道的结构发生破坏。

因此需求一种抗拔桩固定以克服上述新建工程对既有隧道造成的诸多问题。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种加固既有隧道的地层加固体系及方法，刚性连接件将抗拔桩与管幕焊接连接，减少焊缝长度，加快施工速度，提高抗拔桩与管幕的连接强度，进一步提高了对既有隧道的相关加固。

本发明提出的一种加固既有隧道的地层加固体系，包括既有隧道和抗拔桩，既有隧道运行两侧设置有成列布置的多个抗拔桩，抗拔桩顶部连接有管幕，抗拔桩与管幕通过至少一个刚性连接件焊接。

进一步地，抗拔桩长度方向外侧套设有防护套筒，防护套筒与管幕通过至少一个刚性连接件焊接。

进一步地，抗拔桩靠近管幕一端的桩头钢筋通过连接套筒连接加长，桩头钢筋伸进管幕设置，桩头钢筋在管幕中的端部设置弯头，弯头沿桩头钢筋径向向中心延伸。

进一步地，管幕在与抗拔桩的接触处开设有用于与防护套筒配合的连接孔，刚性连接件一端与防护套筒内壁焊接，刚性连接件另一端深入管幕中并与管幕内壁焊接，刚性连接件沿连接孔环向等间距设置。

进一步地，管幕轴向相对两侧设置有槽钢和工字钢，两管幕之间的工字钢和槽钢相互锁扣，工字钢和槽钢的轴线相互平行且轴向长度相等，刚性连接件为L型钢板。

一种加固既有隧道的地层加固体系的加固方法，包括如下步骤：

在既有隧道运行两侧依次施做抗拔桩和地下连续墙；

依次先中间后两侧的顶进管幕；

抗拔桩与管幕之间刚性连接，构成一体化结构。

进一步地，所述依次先中间后两侧的顶进管幕，包括如下步骤：

在地下连续墙中开挖用于顶进管幕的始发井和接收井；

在始发井中首先顶进中间排列的管幕，顶至接收井；

沿中间排列的管幕向两侧依次对称顶进相应管幕，相邻管幕间通过槽钢和工字钢形成锁扣连接。

进一步地，所述抗拔桩与管幕之间刚性连接，构成一体化结构，包括如下步骤：

管幕施工完成后，管幕在抗拔桩与管幕的连接处开设有连接孔，通过连接孔修整抗拔桩的桩头；

将抗拔桩的桩头钢筋通过套设连接套筒连接接长，抗拔桩的桩头钢筋伸入管幕内；

采用刚性连接件将抗拔桩套设的防护套筒和管幕焊接连接；

采用与抗拔桩同型号的混凝土第二次灌注抗拔桩至防护套筒的设计标高，并采用微膨胀混凝土填充管幕。

本发明提供的一种加固既有隧道的地层加固体系及方法的优点在于：本发明结构中提供的一种加固既有隧道的地层加固体系及方法，整个施工过程对地铁的扰动小，形成的结构体系，既可以承受后续因隧道上方开挖土体造成的上浮作用，又可以承受隧道上方新建结构对隧道造成的下压作用；桩头钢筋通过连接套筒加长伸入管幕中，提高抗拔桩与管幕的连接强度，避免既有隧道因上浮、下压力造成的结构变形，导致隧道结构破坏的问题；刚性连接件将抗拔桩与管幕焊接连接，减少焊缝长度，加快施工速度，提高抗拔桩与管幕的连接强度，而且降低了传统焊接时耗费大量焊条的缺陷，节省了相关成本；防护套筒的设置，提高了抗拔桩的耐久性，避免了抗拔桩因渗水造成其结构破坏的问题，进而提高了对既有隧道的持续性加固；槽钢和工字钢的咬合将相邻的管幕连接成整体，槽钢中设置的油脂可以在工字钢和槽钢之间起到润滑的作用，从而减少后推进管幕顶进过程中受到的阻力，而且油脂可以防止水渗入管幕中，造成管幕后续结构的变形破坏，进而提高了对既有隧道的持续性加固。

附图说明

图1为本发明提出的一种加固既有隧道的地层加固体系的结构示意图；

图2为本发明提出的一种加固既有隧道的地层加固体系的抗拔桩与管幕连接结构示意图；

图3为本发明提出的一种加固既有隧道的地层加固体系的管幕连接结构示意图；

图4为本发明提出的一种加固既有隧道的地层加固体系的加固方法的步骤示意图；

图5为本发明提出的一种加固既有隧道的地层加固体系的加固方法的管幕顶进步骤示意图；

图6为本发明提出的一种加固既有隧道的地层加固体系的加固方法的抗拔桩与管幕之间刚性连接的步骤示意图；

图7为本发明提出的一种加固既有隧道的地层加固体系的加固方法的管幕顶进顺序示意图；

其中，1、抗拔桩，2、管幕，3、刚性连接件，4、防护套筒，5、地下连续墙，6、隧道，7、吊车，8、反力墙，9、顶进装置，11、工字钢，12、槽钢，13、连接套筒，14、桩头钢筋。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

参照图1、2，本发明提出的一种加固既有隧道的地层加固体系，包括既有隧道6和抗拔桩1，隧道运行两侧设置有成列布置的多个抗拔桩1，抗拔桩1顶部连接有管幕2，抗拔桩1与管幕2通过至少一个刚性连接件3焊接。管幕2与抗拔桩1垂直设置时，管幕2与抗拔桩1之间的连接强度最佳，使得在既有隧道6附近施工时，易于施工，且管幕2与抗拔桩1的受力均匀，避免因局部受力造成的结构变形；抗拔桩1上端超过既有隧道6上端设置，管幕2设置于既有隧道上方，当在既有隧道6上方施工时，即为在管幕2上施工，管幕2对既有隧道6起到相对隔离保护的作用，当在既有隧道6侧部施工时，即为在抗拔桩1一侧施工，抗拔桩1对既有隧道6起到相对隔离保护的作用；即抗拔桩1与管幕2对既有隧道6形成相对的保护圈，使得既有隧道6不受其附近的新建工程的影响，进而保护了既有隧道6的结构完整性。

抗拔桩1长度方向外侧套设有防护套筒4，防护套筒4与管幕2通过至少一个刚性连接件3焊接。抗拔桩1靠近管幕2一端的桩头钢筋14通过连接套筒13连接加长，桩头钢筋14伸进管幕2设置。连接套筒13将桩头钢筋14进行加长并固定，提高了桩头钢筋14伸入管幕2中的稳定性，进而增强了抗拔桩1与管幕2的连接强度，桩头钢筋14在管幕2中的端部设置弯头，弯头沿桩头钢筋14径向向中心延伸，桩头钢筋14伸进管幕2中设置，提高了抗拔桩1与管幕2之间的连接强度，桩头钢筋14在管幕2中的端部设置弯头，弯头沿桩头钢筋14径向向中心延伸，弯头的径向延伸确保管幕注浆填充时，提高抗拔桩1与管幕2的连接强度。

管幕2在与抗拔桩1的接触处开设有用于与防护套筒4配合的连接孔，刚性连接件3一端与防护套筒4内壁焊接，刚性连接件3另一端深入管幕2中并与管幕2内壁焊接，刚性连接件3沿连接孔环向等间距设置。如果直接将管幕2与抗拔桩1用焊缝连接，需要耗费大量焊条，且管幕2内空间狭小，不便于操作。

刚性连接件3为L型钢板，由于抗拔桩1与管幕2之间通过开孔连接，其连接处为一端竖直，另一端呈一定角度偏移的形状，L型钢板的结构与其连接处的结构相似，通过L型钢板能较好的实现抗拔桩1与管幕2之间的连接；采用刚性连接件3将管幕2与抗拔桩1焊接，减少焊缝长度，加快施工速度，而且降低了焊条的耗材，节省了相关成本。

进一步地，防护套筒4的设计标高与管幕2底相隔一定距离，防护套筒4的设置，提高了抗拔桩1的耐久性。

如图3所示，管幕2轴向相对两侧设置有槽钢12和工字钢11，两管幕2之间的工字钢11和槽钢12相互锁扣，工字钢11和槽钢12的轴线相互平行且轴向长度相等。槽钢12和工字钢11的咬合将相邻的管幕2连接成整体。在槽钢12中填充有油脂，油脂填充于槽钢12和工字钢11之间的空隙，使得地下水无法穿过槽钢12和工字钢11之间的缝隙进入管幕2的内部，提高了管幕2的整体强度；而且油脂可以在工字钢11和槽钢12之间起到润滑的作用，从而减少后推进管幕2顶进过程中受到的阻力。

如图4所示，一种加固既有隧道的地层加固体系的加固方法，包括如下步骤：

S1：在既有隧道6运行两侧依次施做抗拔桩1和地下连续墙5；

S1：依次先中间后两侧的顶进管幕2；

S1：抗拔桩1与管幕2之间刚性连接，构成一体化结构。

如图5、7所示，所述依次先中间后两侧的顶进管幕2，包括如下步骤：

S11：在地下连续墙5中开挖用于顶进管幕2的始发井和接收井，位于始发井处的地下连续墙5相对既有隧道6的一侧设置有反力墙8，反力墙8一侧设置有用于将管幕2顶入的顶进装置9，地面上的吊车7将相应的管幕2吊设到顶进装置9的顶进位置，并与顶进装置9进行相应的安装以实现管幕2的相关顶进；

S12：在始发井中首先顶进中间排列的管幕2，管幕2顶进过程遇到抗拔桩1时，通过人工或机械对抗拔桩1的防护套筒进行切除后继续顶进，直至顶至接收井；

S13：沿中间排列的管幕2向两侧依次对称顶进相应管幕2，相邻管幕2间通过槽钢和工字钢形成锁扣连接。

如图6所示，所述抗拔桩1与管幕2之间刚性连接，构成一体化结构，包括如下步骤：

S21：管幕2施工完成后，管幕2在抗拔桩1与管幕2的连接处开设有连接孔，通过连接孔修整抗拔桩1的桩头；

S22：将抗拔桩1的桩头钢筋14通过套设连接套筒13连接接长，桩头钢筋14伸入管幕2内；

S23：采用刚性连接件3将抗拔桩1套设的防护套筒4和管幕2焊接连接；

S24：采用与抗拔桩1同型号的混凝土第二次灌注抗拔桩1至防护套筒4的设计标高，并采用微膨胀混凝土填充管幕2。

本实施例中所采用的管幕2是由4-10米长的钢管焊接而成，前一节钢管顶进剩余1米时，下放后一节钢管，焊接后继续顶进。先顶进中间钢管幕，依次对称施工两侧管幕2。

在隧道1运行两侧依次施做抗拔桩1和地下连续墙5之前，首先平整场地，根据设计图纸，确定管幕和抗拔桩的位置，进而进行施做抗拔桩1和地下连续墙5。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种加固既有隧道的地层加固体系，包括既有隧道（6）和抗拔桩（1），其特征在于，既有隧道（6）运行两侧设置有成列布置的多个抗拔桩（1），抗拔桩（1）顶部连接有管幕（2），抗拔桩（1）与管幕（2）通过至少一个刚性连接件（3）连接；

抗拔桩（1）长度方向外侧套设有防护套筒（4），防护套筒（4）与管幕（2）通过至少一个刚性连接件（3）焊接；管幕（2）在与抗拔桩（1）的接触处开设有用于与防护套筒（4）配合的连接孔，刚性连接件（3）一端与防护套筒（4）内壁焊接，刚性连接件（3）另一端深入管幕（2）中并与管幕（2）内壁焊接，刚性连接件（3）沿连接孔环向等间距设置；

管幕（2）轴向相对两侧设置有槽钢（12）和工字钢（11），两管幕（2）之间的工字钢（11）和槽钢（12）相互锁扣，工字钢（11）和槽钢（12）的轴线相互平行且轴向长度相等，刚性连接件（3）为L型钢板。

2.根据权利要求1所述的加固既有隧道的地层加固体系，其特征在于，抗拔桩（1）靠近管幕（2）一端的桩头钢筋（14）通过连接套筒（13）连接加长，桩头钢筋（14）伸进管幕（2）设置，桩头钢筋（14）在管幕（2）中的端部设置弯头，弯头沿桩头钢筋（14）径向向中心延伸。

3.一种根据权利要求1-2任一所述的加固既有隧道的地层加固体系的加固方法，其特征在于，包括如下步骤：

在隧道（6）运行两侧依次施做抗拔桩（1）和地下连续墙（5）；

依次先中间后两侧的顶进管幕（2），管幕（2）轴向相对两侧设置有槽钢（12）和工字钢（11），两管幕（2）之间的工字钢（11）和槽钢（12）相互锁扣，工字钢（11）和槽钢（12）的轴线相互平行且轴向长度相等，刚性连接件（3）为L型钢板；

抗拔桩（1）与管幕（2）之间刚性连接，构成一体化结构，具体为：

管幕（2）施工完成后，管幕（2）在抗拔桩（1）与管幕（2）的连接处开设有连接孔，通过连接孔修整抗拔桩（1）的桩头；

将抗拔桩（1）的桩头钢筋（14）通过套设连接套筒（13）连接接长，桩头钢筋（14）伸入管幕（2）内；

采用刚性连接件（3）将抗拔桩（1）套设的防护套筒（4）和管幕（2）焊接连接；

采用与抗拔桩（1）同型号的混凝土第二次灌注抗拔桩（1）至防护套筒（4）的设计标高，并采用微膨胀混凝土填充管幕（2）。

4.根据权利要求3所述的加固既有隧道的地层加固体系的加固方法，其特征在于，所述依次先中间后两侧的顶进管幕（2），包括如下步骤：

在地下连续墙（5）中开挖用于顶进管幕（2）的始发井和接收井；

在始发井中首先顶进中间排列的管幕（2），顶至接收井；

沿中间排列的管幕（2）向两侧依次对称顶进相应管幕（2），相邻管幕（2）间通过槽钢和工字钢形成锁扣连接。