CN110005419A - 一种盾构隧道端头加固方法 - Google Patents

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毛文祺
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吴赵友
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唐建忠
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张顺
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Abstract

本发明公开了一种盾构隧道端头加固方法,采用三轴搅拌桩或者高压旋喷桩对洞门处地层进行加固,使软土硬结而提高所述洞门处地层强度,然后在盾构始发或到达的工作井内,在待施工的墙面向内沿洞门圆周向布置一定数量的沿所述盾构隧道延伸方向的冻结孔,并在所述冻结孔设置冻结管用以对所述洞门处地层进行冻结加固。本发明解决了洞门处环境较为复杂,地面环境限制无法进行三轴搅拌桩和高压旋喷桩组合形式的水泥系加固,导致盾构始发、到达安全风险增大的问题,降低了盾构始发、达到施工风险。

Description

一种盾构隧道端头加固方法

技术领域

本发明涉及隧道工程施工技术领域,尤其是涉及一种盾构隧道端头加固方法。

背景技术

当前我国各地地铁建设大规模采用盾构法施工,盾构自工作井始发进入隧道地层或自隧道末端推出进入工作井,当盾构工作井周围地层为自稳能力差、透水性强的松散砂土或饱和含水粘土时,如不对其进行加固处理,则在工作井围护结构后,必将会有大量的土体和地下水向工作井内塌陷,导致洞周大面积地表下沉,危及地下管线和附近建筑物。因此,在盾构机进出洞前必须对洞门处地层进行加固处理,即端头加固。端头加固是盾构始发、到达技术的一个重要组成部分,端头加固的成败直接影响到盾构能否安全始发、到达。而盾构始发、到达是最容易发生事故的,端头加固的失败又是造成事故多发的最主要原因。随着盾构隧道里程不断增加,盾构工程端头加固失效案例不时发生。因此,加强端头加固施工控制,是保证盾构顺利施工的重要的环节。

盾构始发、到达现有较为成熟的施工工艺,主要使用三轴搅拌桩和高压旋喷桩组合形式的水泥系加固。水泥系加固施工过程中需一定场地空间来摆放设备,但目前城市轨道交通建设过程中周边环境较为复杂,端头加固经常无法满足水泥系加固施工条件的情况,导致盾构始发、到达安全风险增大,危及地下管线和附近建筑物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构隧道端头加固方法,以解决洞门处环境较为复杂,端头加固无法满足水泥系加固施工条件,导致盾构始发、到达安全风险增大的问题,降低盾构始发、达到施工风险。

为了达到上述目的,本发明提供了一种盾构隧道端头加固方法,采用三轴搅拌桩或者高压旋喷桩对洞门处地层进行加固,使软土硬结而提高所述洞门处地层强度,然后在盾构始发或到达的工作井内,在待施工的墙面向内沿洞门圆周向布置一定数量的沿所述盾构隧道延伸方向的冻结孔,并在所述冻结孔设置冻结管用以对所述洞门处地层进行冻结加固。

可选的,所述端头加固位置分布在盾构隧道之外的至少3m处。

可选的,当工作井为盾构始发井时,所述端头加固的加固长度为至少6m,当工作井为盾构到达井时,所述端头加固的加固长度为至少11m。

可选的,所述洞门处地层进行冻结加固的步骤包括:

S1:根据洞门位置对所述冻结孔进行定位;

S2:在内衬、地墙位置钻所述冻结孔,钻孔完成后打设所述冻结管;

S3:所述冻结孔施工完成后调试冻结站并连接所述冻结管,并在待试压试验合格后开始冻结;

S4:在冻结达到设计强度后,开始盾构始发或到达施工时,保持所述洞门外圈地层持续冻结;

S5:在盾构始发或到达施工完成后拔除所述冻结管并进行封孔。

可选的,使用经纬仪结合灯光测量所述冻结孔偏斜。

可选的,冻结温度低于零下10℃。

可选的,根据冻结温度计算冻结土发展帷幕厚度。

可选的,冻结时间35天。

可选的,冻结使用的冷媒剂包括盐水或液氮。

可选的,在盾构始发或到达施工成后对所述洞门处地层进行融沉注浆,以防止冻融影响地表沉降。

在本发明提供的一种盾构隧道端头加固方法中,采用三轴搅拌桩或者高压旋喷桩对洞门处地层进行加固,使软土硬结而提高所述洞门处地层强度,然后在盾构始发或到达的工作井内,在待施工的墙面向内沿洞门圆周向布置一定数量的沿所述盾构隧道延伸方向的冻结孔,并在所述冻结孔设置冻结管用以对所述洞门处地层进行冻结加固。本发明的水泥系加固和冻结法组合进出洞加固形式,有效解决了水泥系加固条件不利下的进出洞风险控制。先进行可施工区域水泥系加固施工,有效改良了进出洞范围内一定量土体质量,再使用冻结法对洞门范围内土体进行冻结,使洞门范围内土体强度提高,并有效封堵洞门范围外向洞门内的渗漏水通道,防止进洞施工过程中的洞门漏水、涌砂风险。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的第一冻结孔位置图;

图2是本发明一实施例提供的第一冻结孔剖面图;

图3是本发明一实施例提供的第二冻结孔位置图;

图4是本发明一实施例提供的第二冻结孔剖面图;

其中:10-冻结壁,11-地层,20-冻结孔,30-洞门,41-地墙,42-内衬。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明一实施例提供一种盾构隧道端头加固方法,当洞门处地面环境限制无法进行三轴搅拌桩和高压旋喷桩组合形式的水泥系加固时,采用三轴搅拌桩或者高压旋喷桩对洞门处地层进行加固,使软土硬结而提高所述洞门处地层强度,然后在盾构始发或到达的工作井内,在待施工的墙面向内沿洞门圆周向布置一定数量的沿所述盾构隧道延伸方向的冻结孔,并在所述冻结孔设置冻结管用以对所述洞门处地层进行冻结加固。

作为较佳的实施方式,所述端头加固位置分布在盾构隧道之外的至少3m处,即所述端头加固宽度为所述盾构隧道外径两侧至少各3m,所述端头加固深度为所述盾构隧道顶部、底部至少各3m。当工作井为盾构始发井时,所述端头加固的加固长度为至少6m,当工作井为盾构到达井时,所述端头加固的加固长度为至少11m。

作为较佳的实施方式,所述洞门处地层进行冻结加固的步骤包括:

S1:根据洞门位置对所述冻结孔进行定位;

S2:在待施工的墙面钻所述冻结孔,钻孔完成后打设冻结管;

S3:所述冻结孔施工完成后调试冻结站并连接所述冻结管,并在待试压试验合格后开始冻结;

S4:在冻结达到设计强度后,开始盾构始发或到达保持所述洞门外圈地层持续冻结;

S5:在盾构始发或到达施工完成后拔除所述冻结管并进行封孔。

当洞门处地面环境限制,无法采用三轴搅拌桩进行盾构到达的洞门处地层进行加固时,图1是本发明一实施例提供的第一冻结孔位置图,图2是本发明一实施例提供的第一冻结孔剖面图,如图1和图2所示,先采用高压旋喷桩对所述洞门处地层11进行端头加固,再在待施工的墙面(内衬42、地墙41)位置钻沿所述盾构隧道延伸方向的所述冻结孔20,所述冻结孔20沿所述洞门30圆周向布置,冻结壁10长度为1100毫米;当洞门处地面环境限制,无法采用高压旋喷桩进行盾构始发的洞门处地层进行加固时,图3是本发明一实施例提供的第二冻结孔位置图,图4是本发明一实施例提供的第二冻结孔剖面图,如图3和图4所示,先采用三轴搅拌桩对所述洞门处地层11进行端头加固,再在待施工的墙面(内衬42、地墙41)位置钻沿所述盾构隧道延伸方向的所述冻结孔20,所述冻结孔20沿所述洞门30圆周向设置,且分布在所述洞门30内圈和外圈,冻结壁10长度为600毫米。

作为较佳的实施方式,使用经纬仪结合灯光测量所述冻结孔偏斜,所述偏斜率不大于100mm。冻结温度低于零下10℃,冻结时间35天。

作为较佳的实施方式,根据冻结温度计算冻结土发展帷幕厚度。

作为较佳的实施方式,冻结使用的冷媒剂包括盐水或液氮。

作为较佳的实施方式,为防止冻融影响地表沉降,在盾构始发或到达施工成后对所述洞门处地层进行融沉注浆,直至地表情况稳定。

综上所述,在本发明一实施例提供的一种盾构隧道端头加固方法中,当洞门处地面环境限制无法进行三轴搅拌桩和高压旋喷桩组合形式的水泥系加固时,采用三轴搅拌桩或者高压旋喷桩对洞门处地层进行加固,使软土硬结而提高所述洞门处地层强度,然后在盾构始发或到达的工作井内,在待施工的墙面向内沿洞门圆周向布置一定数量的沿所述盾构隧道延伸方向的冻结孔,并在所述冻结孔设置冻结管用以对所述洞门处地层进行冻结加固。本发明解决了洞门处环境较为复杂,端头加固无法满足水泥系加固施工条件,导致盾构始发、到达安全风险增大的问题,降低了盾构始发、达到施工风险。

上述仅为本发明的优选实施例而已,并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员,在不脱离本发明的技术方案的范围内,对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动,均属未脱离本发明的技术方案的内容,仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构隧道端头加固方法,其特征在于,采用三轴搅拌桩或者高压旋喷桩对洞门处地层进行加固,使软土硬结而提高所述洞门处地层强度,然后在盾构始发或到达的工作井内,在待施工的墙面向内沿洞门圆周向布置一定数量的沿所述盾构隧道延伸方向的冻结孔,并在所述冻结孔设置冻结管用以对所述洞门处地层进行冻结加固。
2.根据权利要求1所述的盾构隧道端头加固方法,其特征在于,所述端头加固位置分布在盾构隧道之外的至少3m处。
3.根据权利要求1所述的盾构隧道端头加固方法,其特征在于,当工作井为盾构始发井时,所述端头加固的加固长度为至少6m,当工作井为盾构到达井时,所述端头加固的加固长度为至少11m。
4.根据权利要求1所述的盾构隧道端头加固方法,其特征在于,所述洞门处地层进行冻结加固的步骤包括:
S1:根据洞门位置对所述冻结孔进行定位;
S2:在待施工的墙面钻所述冻结孔,钻孔完成后打设所述冻结管;
S3:所述冻结孔施工完成后调试冻结站并连接所述冻结管,并在待试压试验合格后开始冻结;
S4:在冻结达到设计强度后,开始盾构始发或到达施工时,保持所述洞门外圈地层持续冻结;
S5:在盾构始发或到达施工完成后拔除所述冻结管并进行封孔。
5.根据权利要求1所述的盾构隧道端头加固方法,其特征在于,使用经纬仪结合灯光测量所述冻结孔偏斜率。
6.根据权利要求4所述的盾构隧道端头加固方法,其特征在于,冻结温度低于零下10℃。
7.根据权利要求6所述的盾构隧道端头加固方法,其特征在于,根据冻结温度计算冻结土发展帷幕厚度。
8.根据权利要求4所述的盾构隧道端头加固方法,其特征在于,冻结时间35天。
9.根据权利要求4所述的盾构隧道端头加固方法,其特征在于,冻结使用的冷媒剂包括盐水或液氮。
10.根据权利要求4所述的盾构隧道端头加固方法,其特征在于,在盾构始发或到达施工成后对所述洞门处地层进行融沉注浆,以防止冻融影响地表沉降。
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