CN110005439B - 一种盾构近间距过先行隧道的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种盾构近间距过先行隧道的施工方法。该施工方法具体步骤如下：针对近间距施工范围内先行隧道两侧120°范围内的土体进行注浆加固；在近间距施工范围内的先行隧道与后行隧道之间施工高压旋喷桩隔离墙；在近间距施工范围内的先行隧道每环管片内壁设置临时型钢支撑，并在后行隧道范围两侧提前钻孔预埋钢袖阀管；在后行隧道穿过近间距施工范围内先行隧道时，控制盾构机掘进参数和监控盾构数据，发现异常时，进行跟踪注浆。本发明避免了后行隧道施工对原有先行隧道的影响，保证了先行隧道的成型质量和稳定，使穿过区域内的沉降能有效控制；同时有效解决了小近距隧道施工安全和后期双线隧道运行的长期相互影响。
Description
技术领域
本发明属于城市轨道交通工程领域，具体是针对盾构近间距过先行隧道时针对先行隧道及两隧道之间的位置进行加固处理、以及针对盾构参数进行特殊设定一种的盾构近间距过先行隧道的施工方。
背景技术
随着我国的基础设施建设进入了白热化阶段，城市轨道交通建设也跟随着基建的浪潮得以持续快速发展，但地下施工情况复杂，地质条件、水文条件、地面情况、管线情况等均是影响地铁隧道线路选择的因素，而国内施工技术在盾构近间距穿过先行隧道的洞内处理施工技术上处于探索阶段，此类工程存在施工难度大、技术要求高、风险大的问题，一旦出现问题，将会造成极大经济损失和社会影响。因此，对盾构近间距穿越先行隧道的技术研究分析和经验交流，保证现有基础设施正常运转，具有极高的经济效益和社会效益。
在地铁隧道施工中，一般采用不同步开挖的施工方法，先行隧道开挖与单洞隧道开挖基本一致，后开挖隧道施工时，围岩会再次发生应力分布，且分布规律与洞间距、洞距、两洞纵向间距(两洞掌子面的关系)关系较大。先开挖隧道的施工使围岩的原始应力发生改变，形成松动圈；后开挖隧道施工时，先开挖隧道的围岩和支护结构向临空面产生拉伸结构。当两洞间距较近时，这种程度影响更为突出。由于国内近间距隧道的出现和研究较晚，且近间距施工力学行为仍处于探索研究阶段，所以目前针对近间距隧道的处理方式比较欠缺。
发明内容
本发明根据现有技术的不足提供一种盾构近间距穿过先行隧道加固处理方法，该处理方法是在盾构近间距过先行隧道时针对先行隧道及两隧道之间的位置进行加固处理，能够解决近洞距、浅覆土工况下的盾构隧道掘进，保证先行隧道的成型质量和地面建筑物的安全稳定。
为了实践上述施工方法，本发明提供的技术方案为：所述一种盾构近间距过先行隧道的施工方法，其特征在于具体包括以下步骤：
(1)在先行隧道施工完成之后，后行隧道施工之前，针对近间距施工范围内先行隧道两侧至少120°范围内的土体进行注浆加固，其注浆方式是采用袖阀管通过近间距先行隧道内管片上预留的注浆孔向管片背后注浆；注浆压力为0.4～3.5MPa，注浆浆液是由水泥浆和水玻璃按照体积比为 1:1～1:0.5配制的双液浆，其中水泥砂浆的水灰比控制在0.8:1～1.5:1之间，水玻璃浓度为30～40Be；
(2)在步骤(1)中的注浆加固完成之后，在近间距施工范围内的先行隧道与后行隧道之间施工高压旋喷桩连续墙，所述高压旋喷桩的施工过程中，其转速度控制在10～20r/min范围内，压力为22～25MPa；
(3)在近间距施工范围内的先行隧道每环管片内壁设置临时型钢支撑，所述临时型钢支撑是由环形支撑和“井”字型支撑组成，其环形支撑焊接在盾构管片内壁，“井”字型支撑的四个角部焊接在环形支撑内壁；
(4)后行隧道通过前，在近间距施工范围内的后行隧道施工区域两侧提前钻孔预埋钢袖阀管，钢袖阀管底部预埋至隧道底部以下2m；
(5)在步骤(1)至步骤(4)中的加固完成之后，开始针对后行隧道进行施工，在后行隧道穿过近间距施工范围内先行隧道时，控制盾构机推进速度在10～20mm/min，刀盘转速为1.1rpm，刀盘扭矩小于800kN·m，推力小于10000kN，在穿过近间距施工范围内先行隧道之后，恢复正常的盾构掘进；并在后行隧道通过过程中，监测盾构出土量、土仓压力和地面沉降情况，盾构过程中出现出土量过大或土仓压力突变或地面下沉情况均及时通过对应位置预留的钢袖阀管进行注浆加固。
本发明较优的技术方案：所述近间距施工范围内的距先行隧道与后施工隧道之间的间距为小于1.5倍直径较大的施工隧道开挖断面的宽度。
本发明较优的技术方案：所述步骤(1)中注浆用的袖阀管采用导管，且述袖阀管钻入隧道外部范围大于2m，浆液扩散半径为1.2m，注浆压力逐步提升，地面或周边建筑物发生隆起等变化时应停止注浆。
本发明较优的技术方案：所述步骤(2)中高压旋喷桩为两排Φ600@450 双管旋喷桩，其每个旋喷桩施工时钻孔平面位置偏差应≤50mm、钻孔垂直度应≤1.5％、钻孔深度偏差应≤150mm。
本发明较优的技术方案：所述步骤(3)中的环形支撑是由内、外层环形连续钢板和置于内、外层环形连续钢板之间的环形腹板组成的截面成工字型的型钢支撑，并在环形腹板的两侧焊接有多块肋板，每块肋板的两端分别与内、外层环形连续钢板焊接。为保证环形钢板的强度，所述环形支撑的多块肋板之间的布置间距小于300mm，单层连续钢板的厚度不小于 10mm。
本发明较优的技术方案：所述步骤(3)中的井”字型支撑是采用四根 I22～I26的型钢焊接而成。
本发明较优的技术方案：所述步骤(4)中的预埋在后行隧道施工区域两侧的钢袖阀管均采用直径为42mm的钢袖阀管，且等距分布，香料两个钢袖阀管之间的间距为1～1.5m
本发明较优的技术方案：所述步骤(5)中的在盾构监测出现异常进行注浆加固时，其注浆压力为0.5～2MPa，注浆浆液采用步骤(1)中相同的注浆浆液，其注浆扩散半径为1.2m。
本发明的有益效果：
(1)本发明之在先行隧道开挖后、后行隧道开挖前针对先行隧道小近距、浅覆土区域，通过管片上预留的注浆孔，对两条隧道之间的土体和先行隧道背部土体进行加固，加固采用袖阀管注浆加固，更好的保护先行隧道的成型质量，其注浆加固增加了先行隧道与后行隧道之间的土体的强度；
(2)在小近距加固范围内的每环管片上安装临时型钢支撑，管片上焊接双层连续钢板，构成了管片内部支撑整体结构，合理的将内部支撑加固结构和外部袖阀管注浆加固区结合，解决了先行隧道施工过程中发生椭变等问题，充分保证了先行隧道的安全和质量；
(3)本发明中临时型钢支撑呈“井”字型，并在在临时型钢与管片接触点上增设环形支撑，防止了临时型钢支撑与管片接触面较小而导致使用过程中管片被挤裂，同时保证了整环隧道的收敛在可控的范围；
(4)本发明中在两条隧道之间施工一排高压旋喷桩形成一道加固隔离腔墙，其隔离墙进一步针对先行隧道与后行隧道之间的土体进行加固，降低了后行隧道在近间距穿过先行隧道时对先行隧道的影响；
(5)本发明通过在后行隧道通过前，提前预埋钢袖阀管，根据出土量及时、有效地进行补充注浆，进一步保证了后行隧道的安全通过，同时保证了地面建筑物的安全。
(6)本发明通过控制了近间距穿过先行隧道时，后行隧道的盾构掘进参数，进一步降低了穿过先行隧道时对其周围土体进行干扰。
本发明整体施工方法简单，采用注浆的方式、洞内支撑以及高压旋喷桩隔离墙对近间距先行隧道以及先行隧道与后行隧道之间的土体进行加固，再配合后行隧道盾构掘进参数的调整以及后行隧道跟踪注浆，避免了后行隧道施工对原有先行隧道的影响，保证了先行隧道的成型质量和稳定，使穿过区域内的沉降能有效控制；同时有效解决了小近距隧道施工安全和后期双线隧道运行的长期相互影响。
附图说明
图1是本发明中注浆加固示意图；
图2是本发明中高压旋喷桩的分布图；
图3是先行隧道中型钢支撑布置图；
图4是先行隧道中型钢支撑平面图；
图5是本发明的环形支撑部分放大结构示意图；
图6是环形支撑剖面图；
图7是本发明中加固处理后的结构示意图；
图8是先行隧道和后施工隧道平面图。
图中：1—先行隧道，2—预留注浆孔，3—注浆加固区，4—管片，5—环形支撑，5-1、5-2—内、外层环形连续钢板，5-3—环形腹板，5-4—肋板 6—井字型支撑，6-1—支撑腋板，7—后施工隧道，8—高压旋喷桩连续墙， 9—预埋的钢袖阀管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例是针对某地铁施工段，该区域的出入段盾构区间全长1289.986 m，出入段线区间隧道在DCK0+947.50～967.50里程范围内为小近距隧道，最小净距2.8m，先行隧道为入段线隧道，后开挖隧道施工时，围岩会再次发生应力重新分布，且分布规律与洞间距、洞距、两洞纵向间距(两洞掌子面的关系)关系较大。先开挖隧道的施工使围岩的原始应力发生改变，形成松动圈；后开挖隧道施工时，先开挖隧道的围岩和支护结构向临空面产生拉伸结构。当两洞间距较近时，这种程度影响更为突出。
针对该施工项目，采用本发明中的盾构近间距过先行隧道的施工方法进行施工，其具体包括以下步骤：
(1)在先行隧道施工完成之后，后行隧道施工之前，针对近间距施工范围内先行隧道两侧至少120°范围内的土体进行注浆加固，其注浆方式是采用导管袖阀管通过近间距先行隧道内管片上预留的注浆孔向管片背后注浆，袖阀管钻入隧道外部范围大于2m，浆液扩散半径为1.2m，其注浆加固具体如图1所示；注浆点的选择分布在管片两侧的上1点、2点半、3 点半、4点半、7点、8点、9点半、10点半方向的注浆孔，注浆压力为 0.4～3.5MPa，注浆浆液是由水泥浆和水玻璃按照体积比为1:1～1:0.5配制的双液浆，其中水泥砂浆的水灰比控制在0.8:1～1.5:1之间，水玻璃浓度为 30～40Be；注浆压力逐步提升，地面或周边建筑物发生隆起等变化时应停止注浆；
(2)在步骤(1)中的注浆加固完成之后，在近间距施工范围内的先行隧道与后行隧道之间施工高压旋喷桩连续墙，具体如图2所示，所述高压旋喷桩的施工过程中，其转速度控制在10～20r/min范围内，压力为22～ 25MPa；所述高压旋喷桩为两排Φ600@450双管旋喷桩，其每个旋喷桩施工时钻孔平面位置偏差应≤50mm、钻孔垂直度应≤1.5％、钻孔深度偏差应≤150mm；
(3)在近间距施工范围内的先行隧道每环管片内壁设置临时型钢支撑，所述临时型钢支撑如图3和图4所示，是由设置在近间距先行隧道1置于盾构施工范围内的每环管片4内壁的环形支撑5和嵌设在每个环形支撑5 内的井字型支撑6组成，且每个井字型支撑6与对应的环形支撑5接触的部位焊接；所述井字型支撑6是采用四根I22～I26的型钢焊接而成，并在四根型钢交叉部位内侧焊接有支撑腋板6-1；如图5和图6所示，所述环形支撑5是由内、外层环形连续钢板5-1、5-2和置于内、外层环形连续钢板5-1、 5-2之间的环形腹板5-3组成的截面成工字型的型钢支撑，并在环形腹板5-3 的两侧焊接有多块肋板5-4，每块肋板5-4的两端分别与内、外层环形连续钢板5-1、5-2焊接。所述环形支撑5的双层连续钢板5-1之间的腹板5-2 布置间距小于300mm，单层连续钢板5-1的厚度不小于10mm；
(4)在后行隧道通过前，在后行隧道近间距范围两侧预埋直径为42mm 的钢袖阀管，如图8所示，相邻袖阀管的间距为1.2m，袖阀管底部应至隧道底部2m以下；
(5)在步骤(1)至步骤(4)中的加固完成之后，开始针对后行隧道进行施工，在后行隧道穿过近间距施工范围内先行隧道时，控制盾构机推进速度在10mm/min以下，刀盘转速为1.1rpm，刀盘扭矩小于800kN·m，推力小于10000kN，并在穿过近间距施工范围内先行隧道之后，恢复正常的盾构掘进；同时，盾构掘进之前，在后行隧道范围地面均匀布设常规沉降监测点，并在盾构过程中针对盾构出土量、土仓压力和地面沉降情况进行监测，盾构过程中出现出土量过大或土仓压力突变或地面下沉情况，应随即开始在变化范围的预埋袖阀管跟踪注浆，注浆速度根据沉降监测变化调整，直至土体和地面无异常。
实施例施工完成之后形成的加固结构，具体如图7，包括设置近间距先行隧道1洞内的型钢支撑架、置于盾构施工范围内近间距先行隧道1两侧的注浆加固区3和置于先行隧道1和后行隧道7之间的高压旋喷桩连续墙8；先行隧道1每侧的注浆加固区3是采用袖阀管选用管片两侧120°夹角的区域内的预留注浆孔2进行注浆，其具体注浆点位分布在管片4两侧的上1 点、2点半、3点半、4点半、2点、8点、9点半、10点半的位置。其每侧注浆加固区3覆盖范围不小于隧道中心夹角120°的覆盖范围。实施例中的型钢支撑架中环形支撑5作为管片与井字型支撑之间的传力构件，在焊接前应进行一定程度的弯曲，弯曲弧度同管片弯曲弧度，以增加受力过程中混凝土管片与连续钢板的接触面，使整环管片受力均匀，从而保证整环管片的圆度。
实施例的施工项目中采用了本发明中的盾构近间距过先行隧道施工方法后，实现了盾构掘进安全、快速、稳定的通过小近距隧道施工范围，保证了成型隧道的质量，为隧道贯通提供了有力保障。
以上所述，只是本发明的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种盾构近间距过先行隧道的施工方法，其特征在于具体包括以下步骤：
（1）在先行隧道施工完成之后，后行隧道施工之前，针对近间距施工范围内先行隧道两侧至少120°范围内的土体进行注浆加固，其注浆方式是采用袖阀钢管通过近间距先行隧道内管片上预留的注浆孔进行后退式管片背后注浆；注浆压力为0.4~3.5MPa，注浆浆液是由水泥浆和水玻璃按照体积比为1:1~1:0.5配制的双液浆，其中水泥砂浆的水灰比控制在0.8:1~1.5:1之间，水玻璃浓度为30~40Be；
（2）在步骤（1）中的注浆加固完成之后，在近间距施工范围内的先行隧道与后行隧道之间施工高压旋喷桩隔离墙，所述高压旋喷桩的施工过程中，其转速度控制在10～20r/min范围内，压力为22～25MPa；
（3）在近间距施工范围内的先行隧道每环管片内壁设置临时型钢支撑，所述临时型钢支撑是由环形支撑和“井”字型支撑组成，其环形支撑焊接在盾构管片内壁，“井”字型支撑的四个角部焊接在环形支撑内壁；
（4）后行隧道通过前，在近间距施工范围内的后行隧道施工区域两侧提前钻孔预埋钢袖阀管，钢袖阀管底部预埋至隧道底部以下2m；
（5）在步骤（1）至步骤（4）中的加固完成之后，开始针对后行隧道进行施工，在后行隧道穿过近间距施工范围内先行隧道时，控制盾构机推进速度在10～20 mm/min，刀盘转速为1.1rpm，刀盘扭矩小于800kN·m，推力小于10000kN，在穿过近间距施工范围内先行隧道之后，恢复正常的盾构掘进；并在后行隧道通过过程中，监测盾构出土量、土仓压力和地面沉降情况，盾构过程中出现出土量过大或土仓压力突变或地面下沉情况均及时通过对应位置预留的钢袖阀管进行注浆加固。
2. 根据权利要求1所述的一种盾构近间距过先行隧道的施工方法，其特征在于：所述近间距施工范围内的距先行隧道与后施工隧道之间的间距为小于1. 5 倍直径较大的施工隧道开挖断面的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种盾构近间距过先行隧道的施工方法，其特征在于：所述步骤（1）中注浆用的袖阀管采用φ48导管，且述袖阀管钻入隧道外部范围大于2m，浆液扩散半径为1.2m；注浆压力逐步提升，地面或周边建筑物发生隆起变化时应停止注浆。
4.根据权利要求1所述的一种盾构近间距过先行隧道的施工方法，其特征在于：所述步骤（2）中高压旋喷桩为两排Φ600@450双管旋喷桩，其每个旋喷桩施工时钻孔平面位置偏差应≤50mm、钻孔垂直度应≤1.5％、钻孔深度偏差应≤150mm。
5.根据权利要求1所述的一种盾构近间距过先行隧道的施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中的环形支撑是由内、外层环形连续钢板和置于内、外层环形连续钢板之间的环形腹板组成的截面成工字型的型钢支撑，并在环形腹板的两侧焊接有多块肋板，每块肋板的两端分别与内、外层环形连续钢板焊接。
6.根据权利要求1所述的一种盾构近间距过先行隧道的施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中的井”字型支撑是采用四根I22~I26的型钢焊接而成。
7.根据权利要求1所述的一种盾构近间距过先行隧道的施工方法，其特征在于：所述步骤（4）中的预埋在后行隧道施工区域两侧的钢袖阀管均采用直径为42mm的钢袖阀管，且等距分布，香料两个钢袖阀管之间的间距为1～1.5m。
8.根据权利要求1所述的一种盾构近间距过先行隧道的施工方法，其特征在于：所述步骤（5）中的在盾构监测出现异常进行注浆加固时，其注浆压力为0.5～2MPa，注浆浆液采用步骤（1）中相同的注浆浆液，其注浆扩散半径为1.2m。
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