CN109779637B - 封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,该施工方法括以下步骤:(1)在既有地铁车站下新设增层换乘节点处的地连墙上打孔施工,包括检测孔施工、注浆孔施工和降水孔施工,注浆孔施工为在对应地连墙上部区域分层打设注浆孔,降水孔施工为在对应地连墙下部区域分层打设降水孔兼做后期注浆孔;(2)孔隙水压力计和降水管的布置;(3)降水加固作业:降水加固作业分为前期降水加固阶段、中期降水加固阶段和后期降水加固阶段。本发明实现注浆和降水的分层同步进行,同时采用孔隙水压力计对降水及注浆压力进行监测保持压力平衡,以达到不影响既有地铁车站运营的条件下,快速完成增层换乘节点处封闭空间内降水加固土体的效果。
Description
技术领域
本发明属于工程施工技术领域,具体涉及一种既有地铁车站换乘节点暗挖段的封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法。
背景技术
随着国民经济的发展,城市地铁建设数量在日益增多,伴随着线路站点的增多,换乘车站的数量也不断增加。在国内,换乘节点的预留多存在两种方式:第一种方式,先期施工的车站只为后期换乘节点负三层预留开挖条件,既只为后期车站施工预做围护结构,从而使后期车站施工的换乘节点位置处于四周地连墙、上部为板(先期施工的车站底板)的封闭箱体状态;第二种方式,先期施工车站时,已将后期换乘节点负三层结构施作完成,后期施工过程只需将开口位置打开即可。
而在地铁建设初期阶段,第一种预留方式居多,在预留暗挖段土体及含水量较大情况下,后期施工对既有线的运营安全将产生较大影响,往往成为后期施工的重点和难点。
发明内容
本发明的目的提供一种封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,实现注浆和降水的分层同步进行,同时采用孔隙水压力计对降水及注浆压力进行监测保证封闭箱体内的压力平衡,以达到不影响既有地铁车站运营的条件下,快速完成封闭空间内降水加固土体的效果。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,该施工方法依次按以下步骤进行:
(1)在既有地铁车站下新设增层换乘节点处的地连墙上打孔施工:
打孔施工包括检测孔施工、注浆孔施工和降水孔施工,其中,检测孔施工为在对应地连墙上打设检测孔;
注浆孔施工为在对应地连墙上部区域分层打设注浆孔,每层注浆孔由测量组按照注浆设计确定的注浆孔分布间距进行放样,由上至下依次为第1层注浆孔、第2层注浆孔……和第M层注浆孔;
降水孔施工为在对应地连墙下部区域分层打设降水孔,每层降水孔由测量组按照降水设计确定的降水孔分布间距进行放样,由上至下依次为第1层降水孔、第2层降水孔……和第N层降水孔;
(2)孔隙水压力计和降水管的布置:
由检测孔处放置孔隙水压力计,孔隙水压力计的检测头位于增层换乘节点处的暗挖土体内,以检测暗挖土体内的水压力;
每层降水孔内分别穿设暗挖土体布置降水管,由上至下依次为第1层降水管、第2层注降水管……和第N层降水管;
(3)降水加固作业:降水加固作业分为前期降水加固阶段、中期降水加固阶段和后期降水加固阶段;
前期降水加固阶段:
先开始对第1层降水管进行真空降水作业,降水的同时对第1层注浆孔进行注浆作业,注浆孔注浆作业按照单孔注浆工艺进行;单孔注浆工艺即为封闭对应层所有注浆孔,然后选取其中一个注浆孔进行注浆,注浆完毕后开启下一个注浆孔;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
然后开始对第2层降水管进行真空降水作业,降水的同时对第2层注浆孔进行注浆作业,注浆作业按照单孔注浆工艺进行;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
依次作业,直至完成对第N层降水管的真空降水作业和完成对第M层注浆孔的注浆作业;
中期降水加固阶段:
先将第1层降水孔的降水管抽出形成调整注浆孔,然后按照单孔注浆工艺进行注浆作业,即封闭第1层调整注浆孔,选取其中一个调整注浆孔对其完成注浆,之后开启下一个调整注浆孔;第1层调整注浆孔进行注浆过程中,第2层及以下降水管进行持续真空降水作业,注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
然后将第2层降水孔的降水管抽出形成调整注浆孔,对第2层调整注浆孔按照单孔注浆工艺进行注浆作业,注浆过程中第3层及以下降水管持续真空降水作业,注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
依次作业,直至将第N-1层降水孔的降水管抽出形成调整注浆孔,对第N-1层调整注浆孔按照单孔注浆工艺进行注浆作业,注浆过程中第N层降水管持续真空降水作业,注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
后期降水加固阶段:
从一侧开始,在第N层降水孔的相邻钻孔中间位置打设注浆孔,并封闭注浆孔相邻的降水孔,进行注浆降水作业,依次进行直至最后一个降水孔封闭;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测。
分层厚度满足上边注浆浆液凝结过程时间段不致扩散到下边降水孔的适当厚度。
既有地铁车站换乘节点处设自动化监测系统监测车站底板的隆起及沉降情况,与孔隙水压力计监测相配合,使暗挖土体内降水与注浆压力保持平衡,保证既有地铁车站结构稳定。
既有地铁车站换乘节点处车站底板的沉降和偏移控制值在7mm以内,发现既有结构隆起情况,需及时停止注浆并采取压降措施;发现既有结构沉降,则需调整降水速度,增加注浆压力,确保结构位移处于限值以内。
注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆。
采用前进式注浆机进行注浆作业。
第1至第M层注浆孔为水平注浆孔。
第1至第N-1层降水孔为水平降水孔,第N层降水孔为斜插降水孔,斜插降水孔斜插向下方。
斜插降水孔的斜向角度为15-30°。
检测孔在对应地连墙上分布设置多个。
本发明的有益效果是:
本发明实现了既有运营车站下封闭空间条件下富水粉细沙层的注浆和降水的分层同步进行,同时采用孔隙水压力计对降水及注浆压力进行监测保持压力平衡,以达到不影响既有地铁车站运营的条件下,快速完成封闭空间内降水加固土体的效果。本发明保证了既有线地铁车站的运营安全,施工进度明显增加,且安全质量均有保证。
本发明与同类型工程常规施工方法相比较,由于工序衔接紧密,工艺得到改进,并充分发挥了设备的使用效率,达到了控制既有线沉降及隆起的目的,加快了施工进度,节约成本投入,形成较好的经济效益;其土体加固及降水效果较显著,有效抑制了前期施工中存在的流砂情况、暗挖土体注浆效果明显,施工期间开挖的安全质量得到了有效的控制。
附图说明
图1是本发明实施例的施工示意图;
图2是本发明实施例中降水管的布置示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示,本发明的封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,该施工方法依次按以下步骤进行:
(1)在增层换乘节点处的地连墙上打孔施工:
打孔施工包括检测孔施工、注浆孔施工和水孔施工,其中,检测孔施工为在对应地连墙上打设检测孔A;检测孔A在对应地连墙上均布设置多个,以实现对暗挖土体内水压力的全面精确检测。
注浆孔施工为在对应地连墙上部区域分层打设注浆孔B,每层注浆孔由测量组按照注浆设计确定的注浆孔分布间距进行放样,由上至下依次为第1层注浆孔、第2层注浆孔……和第M层注浆孔;其中第1至第M层注浆孔为水平注浆孔。
降水孔施工为在对应地连墙下部区域分层打设降水孔C,每层降水孔由测量组按照降水设计确定的降水孔分布间距进行放样,由上至下依次为第1层降水孔、第2层降水孔……和第N层降水孔;其中第1至第N-1层降水孔为水平降水孔,第N层降水孔为斜插降水孔,斜插降水孔斜插向下方,斜插降水孔的斜向角度为15-30°,本实施例优选15°。
本实施中,分层厚度满足上边注浆浆液凝结过程时间段不致扩散到下边降水孔的适当厚度。
(2)孔隙水压力计和降水管的布置:
由检测孔A处放置孔隙水压力计,孔隙水压力计的检测头位于增层换乘节点处的暗挖土体内,以检测暗挖土体内的水压力;
每层降水孔C内分别穿设暗挖土体布置降水管,由上至下依次为第1层降水管、第2层注降水管……和第N层降水管;
(3)降水加固作业:降水加固作业分为前期降水加固阶段、中期降水加固阶段和后期降水加固阶段。
前期降水加固阶段:
先开始对第1层降水管进行真空降水作业,降水的同时对第1层注浆孔进行注浆作业,注浆孔注浆作业按照单孔注浆工艺进行;单孔注浆工艺即为封闭对应层所有注浆孔,然后选取其中一个注浆孔进行注浆,注浆完毕后开启下一个注浆孔;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
然后开始对第2层降水管进行真空降水作业,降水的同时对第2层注浆孔进行注浆作业,注浆作业按照单孔注浆工艺进行;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
依次作业,直至完成对第N层降水管的真空降水作业和完成对第M层注浆孔的注浆作业。
中期降水加固阶段:
先将第1层降水孔的降水管抽出形成调整注浆孔,然后按照单孔注浆工艺进行注浆作业,即封闭第1层调整注浆孔,选取其中一个调整注浆孔对其完成注浆,之后开启下一个调整注浆孔;第1层调整注浆孔进行注浆过程中,第2层及以下降水管进行持续真空降水作业,注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
然后将第2层降水孔的降水管抽出形成调整注浆孔,对第2层调整注浆孔按照单孔注浆工艺进行注浆作业,注浆过程中第3层及以下降水管持续真空降水作业,注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
依次作业,直至将第N-1层降水孔的降水管抽出形成调整注浆孔,对第N-1层调整注浆孔按照单孔注浆工艺进行注浆作业,注浆过程中第N层降水管持续真空降水作业,注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测。
后期降水加固阶段:
从一侧开始,在第N层降水孔的相邻钻孔中间位置打设注浆孔,并封闭注浆孔相邻的降水孔,进行注浆降水作业,依次进行直至最后一个降水孔封闭;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测。
本实施例中,既有地铁车站换乘节点处设自动化监测系统检测车站底板的隆起及沉降情况,与孔隙水压力计及配合,使暗挖土体内降水与注浆压力保持平衡,保证既有地铁车站结构稳定。并且既有地铁车站换乘节点处车站底板的沉降和偏移控制值在7mm以内,发现既有结构起隆情况,需及时停止注浆并采取压降措施;发现既有结构沉降,则需调整降水速度,增加注浆压力,确保结构位移处于限值以内。
本实施例中,注浆作业采用前进式注浆机进行,注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆。
本发明实现了既有运营车站下封闭空间条件下富水粉细沙层的注浆和降水的分层同步进行,同时采用孔隙水压力计对降水及注浆压力进行监测保持压力平衡,以达到不影响既有地铁车站运营的条件下,快速完成封闭空间内降水加固土体的效果。本发明保证了既有线地铁车站的运营安全,施工进度明显增加,且安全质量均有保证。
本发明与同类型工程常规施工方法相比较,由于工序衔接紧密,工艺得到改进,并充分发挥了设备的使用效率,达到了控制既有线沉降及隆起的目的,加快了施工进度,节约成本投入,形成较好的经济效益;其土体加固及降水效果较显著,有效抑制了前期施工中存在的流砂情况、暗挖土体注浆效果明显,施工期间开挖的安全质量得到了有效的控制。
下面以某地铁站施工为例进行详细说明:
某地铁站为地下三层双柱岛式车站,车站主体结构为三层三跨矩形框架结构,采用明挖顺作法施工,该站为1、2号线十字换乘站。既有1号线车站为地下两层站,换乘节点处1号线负二层底板即为2号线负二层中板。既有1号线车站施工过程在换乘节点位置的底板下为2号线施工设置了两排800厚地下连续墙。换乘节点位置处于四周地连墙21、上部为车站底板22的封闭箱体状态,采用暗挖法施工。该换乘节点位置地处细砂层,含水量十分丰富,为承压水。
破除地下连续墙之前,先在上部打设探孔探测换乘节点处土层含水情况,根据含水情况对暗挖段土体采用注射水泥-水玻璃双液浆进行土体加固。施工采用降水与注浆分层同步进行工艺,注浆压力控制在0.3~1Mpa范围之内,并根据地勘报告给出的粉砂层孔隙率计算理论注浆量,进行双控指标控制,注浆过程以注浆压力控制为主,达到理论注浆量后停止注浆,整个注浆、降水过程采用孔隙水压力计监测压差变化情况,避免降水、注浆对既有1号线底板造成影响,并在注浆过程中对既有1号线进行实时监测和巡视检查,出现问题立即停止注浆进行处理。
施工方法依次按以下步骤进行:
(1)在增层换乘节点处的地连墙上打孔施工:
打孔施工包括检测孔施工、注浆孔施工和水孔施工,其中,检测孔施工为在对应地连墙上打设检测孔A;检测孔A的布置要以实现对暗挖土体内水压力的全面精确检测。
注浆孔施工为在对应地连墙上部区域分层打设注浆孔B,注浆孔深13米,布设间距1.4m,梅花型布设;由上至下依次为第1层注浆孔、第2层注浆孔、第3层注浆孔和第4层注浆孔;其中第1至第4层注浆孔为水平注浆孔。注浆孔从暗挖段南北两端分别打设,中间搭设长度不小于1m。
降水孔施工为在对应地连墙下部区域分层打设降水孔C,降水孔长度为13m,布设间距1.5m,梅花型布设。由上至下依次为第1层降水孔、第2层降水孔和第3层降水孔;其中第1至第2第1层降水孔为水平降水孔,第3层降水孔为斜插降水孔,斜插降水孔斜插向下方,斜插降水孔的斜向角度为15°。降水孔从暗挖段南北两端分别打设,中间搭设长度不小于0.5m。
(2)孔隙水压力计、降水管和注浆孔的布置:
由检测孔A处放置孔隙水压力计,孔隙水压力计的检测头位于增层换乘节点处的暗挖土体内,以检测暗挖土体内的水压力;
每层降水孔C内分别布置穿透暗挖土体降水管,由上至下依次为第1层降水管、第2层注降水管……和第3层降水管;降水管均与集水总管24连接,通过真空泵25作用将水经集水总管24排出;
(3)降水加固作业:降水加固作业分为前期降水加固阶段、中期降水加固阶段和后期降水加固阶段。
前期降水加固阶段:
先开始对第1层降水管进行真空降水作业,降水的同时对第1层注浆孔进行注浆作业,注浆孔注浆作业按照单孔注浆工艺进行;单孔注浆工艺即为封闭对应层所有注浆孔,然后选取其中一个注浆孔进行注浆,注浆完毕后开启下一个注浆孔(注浆作业采用前进式注浆机进行,注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆,确保上层凝结厚度不侵入下层降水范围;下同);注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
然后开始对第2层降水管进行真空降水作业,降水的同时对第2层注浆孔进行注浆作业,注浆作业按照单孔注浆工艺进行;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
然后开始对第3层降水管进行真空降水作业,降水的同时对第3层注浆孔进行注浆作业,注浆作业按照单孔注浆工艺进行;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
然后开始对第3层降水管进行真空降水作业,降水的同时对第4层注浆孔进行注浆作业,注浆作业按照单孔注浆工艺进行;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测。
中期降水加固阶段:
先将第1层降水孔的降水管抽出形成调整注浆孔,然后按照单孔注浆工艺进行注浆作业,即封闭第1层调整注浆孔,选取其中一个调整注浆孔对其完成注浆,之后开启下一个调整注浆孔;第1层调整注浆孔进行注浆过程中,第2层及以下降水管进行持续真空降水作业,注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测。
然后将第2层降水孔的降水管抽出形成调整注浆孔,对第2层调整注浆孔按照单孔注浆工艺进行注浆作业,注浆过程中第3层及以下降水管持续真空降水作业,注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测。
后期降水加固阶段:
从一侧开始,在第3层降水孔的相邻钻孔中间位置打设注浆孔,并封闭注浆孔相邻的降水孔,进行注浆降水作业,依次进行直至最后一个降水孔封闭;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测。
降水加固作业后,土体无侧限抗压强度应达到0.8~1.0MPa,渗透系数小于1.0×10-6cm/s。
本实施例采用乘节点暗挖段土体降水和土体注浆加固同步分层进行方案,在进行降水的同时对开挖土体采用双液浆进行加固,通过既有1号线自动化监测系统随时关注1号线结构隆起及沉降情况,另外通过孔隙水压力计及时关注换乘节点位置水压力,使降水与注浆压力保持平衡,保证既有1号线结构稳定。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,其特征在于,该施工方法依次按以下步骤进行:
(1)在既有地铁车站下新设增层换乘节点处的地连墙上打孔施工:
打孔施工包括检测孔施工、注浆孔施工和降水孔施工,其中,检测孔施工为在对应地连墙上打设检测孔;
注浆孔施工为在对应地连墙上部区域分层打设注浆孔,每层注浆孔由测量组按照注浆设计确定的注浆孔分布间距进行放样,由上至下依次为第1层注浆孔、第2层注浆孔……和第M层注浆孔;
降水孔施工为在对应地连墙下部区域分层打设降水孔,每层降水孔由测量组按照降水设计确定的降水孔分布间距进行放样,由上至下依次为第1层降水孔、第2层降水孔……和第N层降水孔,第N层降水孔为斜插降水孔,斜插降水孔斜插向下方;
(2)孔隙水压力计和降水管的布置:
由检测孔处放置孔隙水压力计,孔隙水压力计的检测头位于增层换乘节点处的暗挖土体内,以检测暗挖土体内的水压力;
每层降水孔内分别穿设暗挖土体布置降水管,由上至下依次为第1层降水管、第2层注降水管……和第N层降水管;
(3)降水加固作业:降水加固作业分为前期降水加固阶段、中期降水加固阶段和后期降水加固阶段;
前期降水加固阶段:
先开始对第1层降水管进行真空降水作业,降水的同时对第1层注浆孔进行注浆作业,注浆孔注浆作业按照单孔注浆工艺进行;单孔注浆工艺即为封闭对应层所有注浆孔,然后选取其中一个注浆孔进行注浆,注浆完毕后开启下一个注浆孔;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
然后开始对第2层降水管进行真空降水作业,降水的同时对第2层注浆孔进行注浆作业,注浆作业按照单孔注浆工艺进行;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
依次作业,直至完成对第N层降水管的真空降水作业和完成对第M层注浆孔的注浆作业;
中期降水加固阶段:
先将第1层降水孔的降水管抽出形成调整注浆孔,然后按照单孔注浆工艺进行注浆作业,即封闭第1层调整注浆孔,选取其中一个调整注浆孔对其完成注浆,之后开启下一个调整注浆孔;第1层调整注浆孔进行注浆过程中,第2层及以下降水管进行持续真空降水作业,注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
然后将第2层降水孔的降水管抽出形成调整注浆孔,对第2层调整注浆孔按照单孔注浆工艺进行注浆作业,注浆过程中第3层及以下降水管持续真空降水作业,注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
依次作业,直至将第N-1层降水孔的降水管抽出形成调整注浆孔,对第N-1层调整注浆孔按照单孔注浆工艺进行注浆作业,注浆过程中第N层降水管持续真空降水作业,注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测;
后期降水加固阶段:
从一侧开始,在第N层降水孔的相邻钻孔中间位置打设注浆孔,并封闭注浆孔相邻的降水孔,进行注浆降水作业,依次进行直至最后一个降水孔封闭;注浆压力需保证和下侧降水压力释放基本达到平衡状态,具体压差变化通过孔隙水压力计监测。
2.根据权利要求1所述的封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,其特征在于:分层厚度满足上边注浆浆液凝结过程时间段不致扩散到下边降水孔的适当厚度。
3.根据权利要求1所述的封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,其特征在于:既有地铁车站换乘节点处设自动化监测系统监测车站底板的隆起及沉降情况,与孔隙水压力计监测相配合,使暗挖土体内降水与注浆压力保持平衡,保证既有地铁车站结构稳定。
4.根据权利要求3所述的封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,其特征在于:既有地铁车站换乘节点处车站底板的沉降和偏移控制值在7mm以内,发现既有结构隆起情况,需及时停止注浆并采取压降措施;发现既有结构沉降,则需调整降水速度,增加注浆压力,确保结构位移处于限值以内。
5.根据权利要求1所述的封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,其特征在于:注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆。
6.根据权利要求1所述的封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,其特征在于:采用前进式注浆机进行注浆作业。
7.根据权利要求1所述的封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,其特征在于:第1至第M层注浆孔为水平注浆孔。
8.根据权利要求1所述的封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,其特征在于:第1至第N-1层降水孔为水平降水孔。
9.根据权利要求1所述的封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,其特征在于:斜插降水孔的斜向角度为15-30°。
10.根据权利要求1所述的封闭空间内富水细砂地层降水加固施工方法,其特征在于:检测孔在对应地连墙上分布设置多个。
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