CN110700853A - 基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法，包括以下步骤：S1、采用三重管高压旋喷桩对地面进行加固，加固范围为隧道断面上下、左右各2m。S2、隧道内加固，盾构在浅覆土地层中掘进采用增加注浆孔的管片，盾构掘进模式采用土压平衡掘进并保证足量的同步注浆，管片脱出盾尾后及时二次注入双液浆以进一步提高管片的稳定性，管片脱出盾尾后的设备桥区段或管片脱出台车后位置，采用中空注浆锚杆沿着吊装孔和注浆孔对隧道进行深孔注浆加固。本发明采用上述基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法，能够解决软弱浅覆土地层中成型盾构隧道的上浮问题，为地铁列车的安全运营提供保障。

Description

基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法

技术领域

本发明属于盾构施工技术领域，尤其涉及一种基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法。

背景技术

盾构施工已成为城市轨道交通施工的主要施工工法，伴随着城市轨道交通的快速发展，盾构施工经常穿越各类复杂地层，既有富水复合地层，也有富水岩溶地层，既有超过20m以上的深覆土，也有不足隧道半径的浅覆土。不同水文地质条件下对成型隧道的稳定性要求不同。

在城市新兴CBD的建设中，有较多的轨道交通与地下空间、综合管廊的合建问题，在盾构下穿地下空间或综合管廊结构时常常遇到浅覆土的问题，盾构隧道覆土厚度的变化会带来隧道稳定性的影响，在富水地层易出现因成型隧道上浮带来的隧道错台、渗漏水等问题；盾构隧道正常施工完成后，因地下空间或综合管廊的开挖，造成成型盾构隧道覆土的减小，覆土的变化带来了隧道上浮的风险；成型盾构隧道的上浮带来了地铁列车正常运营的风险，对运营中的盾构隧道进行加固处理又会影响地铁列车的正常运营及存在较大的施工安全风险。

在盾构隧道设计、施工期间应充分考虑隧道覆土变化对盾构隧道稳定性的影响，必要时需采取预处理措施，以保证成型盾构隧道的质量，规避因隧道上浮变形带来的地铁列车运营风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法，解决软弱浅覆土地层中成型盾构隧道的上浮问题，为地铁列车的安全运营提供保障。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法，包括以下步骤：

S1、采用三重管高压旋喷桩对地层进行加固，加固范围为隧道断面上下、左右各2m；高压旋喷桩加固后形成注浆加固区和端头加固区；

S2、隧道内加固，盾构在浅覆土地层中掘进采用增加注浆孔的管片，盾构掘进模式采用土压平衡掘进并保证足量的同步注浆，管片脱出盾尾后及时二次注入双液浆以进一步提高地层的稳定性，管片脱出盾尾后的设备桥区段或管片脱出台车后位置，采用中空注浆锚杆沿着吊装孔或注浆孔对隧道进行深孔注浆加固。

优选的，所述高压旋喷桩加固包括：

S11、对旋喷机进行调试、就位；

S12、进行钻进，配送水、空气，配制水泥浆液，钻进到位后旋喷机旋喷提升；

S13、按照设定的注浆参数将浆液注入到地层中对地层进行加固，在注浆过程中将泥浆排出；

S14、完成注浆后清洗机具进行下一根桩的施工。

优选的，所述隧道由若干片管片组成，相邻管片之间通过连接件固定连接，吊装孔位于管片的中部，注浆孔位于吊装孔的两侧，管片上设置的注浆孔与管片的吊装孔在管片的横截面上均匀的分布。

优选的，所述深孔注浆加固为采用中空注浆锚杆进行深层注浆。

优选的，所述深孔注浆加固包括以下步骤：

S21、在预钻孔位置架设架柱，调整钻机位置，组装钻机并全面检查钻机状况；

S22、钻机连接压缩空气，空气压力为0.4-0.6MPa；

S23、在中空锚杆的头部装上硬质合金钻头，连接锚杆与钻机，用锚杆代替钻杆沿着吊装孔或注浆孔进行钻进，钻进到设计深度；

S24、卸下钻机并装上止浆塞及排气管，安装垫板、螺母，移动钻机开始下一个钻孔；

S25、采用钻机完成钻孔后，拆除钻机开始注浆作业，打开球阀，通过进浆管向钻孔内注浆；

S26、注浆结束后关闭球阀。

优选的，所述步骤S25中，注浆时采用压力与流量双控模式，注浆压力达到设计压力20min后注浆量未达到设计流量时停止注浆，注浆压力控制为0.4～0.6MPa。

本发明所述的基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法的有益效果是：

(1)在对隧道进行开挖施工前，首先对地面进行高压旋喷加固，加固范围为隧道断面的上下、左右各2米，提高了隧道上部地层的稳定性。

(2)在管片上增设注浆孔，吊装孔兼具注浆孔的作用，吊装孔和注浆孔在管片的横截面上均匀的分布。在盾构掘进过程中，采用土压平衡掘进并保证足量的同步注浆，管片脱出盾尾后及时二次注入双液浆，提高地层的稳定性。

(3)管片脱出盾尾后的设备桥区段或管片脱出台车后位置，采用中空注浆锚杆对管片进一步加固，用液压或气动锚杆钻机按设计管片加固位置的注浆孔处钻孔进行深层注浆加固，有效的控制隧道在运营期间可能产生的管片错台、上浮问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的掘进地面加固横剖面结构示意图；

图2为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的掘进地面加固平面结构示意图；

图3为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的成型隧道管片环注浆孔结构示意图；

图4为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的锚杆加固结构示意图；

图5为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的锚杆注浆示意图；

图6为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的高压旋喷桩加固流程图；

图7为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的锚杆注浆流程图。

附图标记

1、桩基；2、端头加固区；3、注浆加固区；4、连接件；5、管片；6、吊装孔；7、注浆孔；8、锚杆；9、地层；10、钻头；11、止浆塞；12、螺母；13、球阀；14、进浆管；15、排气管；16、垫板。

具体实施方式

实施例

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

图1为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的掘进地面加固横剖面结构示意图，图2为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的掘进地面加固平面结构示意图。一种基于软弱地层9的浅覆土盾构隧道加固方法，首先采用三重管高压旋喷桩对地层9进行加固。加固范围为隧道断面上下、左右各2m。高压旋喷桩加固后形成的桩基1包括注浆加固区3和端头加固区2。端头加固区2还可以采用其他的加固方式形成，具体的加固方案依据设计进行。

图6为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的高压旋喷桩加固流程图。高压旋喷桩加固包括：

S11、对旋喷机进行调试、就位，

S12、进行钻进，配送水、空气，配制水泥浆液，钻进到位后旋喷机旋喷提升，

S13、按照设定的注浆参数将浆液注入到地层9中对地层9进行加固，在注浆过程中将泥浆排出，

S14、完成注浆后清洗机具进行下一根桩的施工。高压旋喷为常规技术在此不再赘述，按照设计图纸要求进行施工并验收。

图3为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的成型隧道管片环注浆孔结构示意图，图4为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的锚杆加固结构示意图，图5为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的锚杆注浆示意图。在对地面进行加固后对隧道内进行加固。浅覆土地段选用增加注浆孔7的管片5，隧道的横截面上由6片管片5组成，相邻管片5之间通过连接件4固定连接，连接件4为螺栓。吊装孔6位于管片5的中部，注浆孔7位于吊装孔6的两侧。管片5上设置的注浆孔7与管片5的吊装孔6在管片5的横截面上均匀的分布。吊装孔6兼并注浆孔7使用，其与注浆孔7具有相同的结构。盾构掘进模式采用土压平衡掘进并保证足量的同步注浆，根据地面沉降监测情况对脱出盾尾的管片5及时二次注浆以进一步提高地层9稳定性，起到保证成型盾构隧道质量的目的。为了有效控制盾构成型隧道在运营期可能产生的管片5错台、上浮的问题对隧道进行深孔注浆加固。

洞内的深孔注浆加固利用管片5吊装孔6和增设的注浆孔7向地层9深处注浆，注浆范围为管片5周圈。根据地层9结构、地下水情况确定加固半径及注浆孔7位，采用中空注浆锚杆8进行深层注浆。

图7为本发明基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法实施例的锚杆注浆流程图。盾构隧道内的台车前后范围压缩空气供气方便，采用气动锚杆8钻机钻孔，根据现场实际情况也可采用液压锚杆8钻机，气动锚杆8钻机主要操作流程如下：

S21、在预钻孔位置架设架柱，调整钻机位置，组装钻机并全面检查钻机状况；

S22、钻机连接压缩空气，空气压力为0.4-0.6MPa；

S23、在中空锚杆8的头部装上硬质合金钻头10，连接锚杆8与钻机，用锚杆8代替钻杆沿着吊装孔6或注浆孔7进行钻进，钻进到设计深度；

S24、退出钻机，锚杆8与钻头10留在钻孔内，在钻孔上装上止浆塞11及排气管15，安装垫板16、螺母12，移动钻机开始下一个钻孔；

S25、采用钻机完成钻孔后，拆除钻机开始注浆作业，打开球阀13，通过进浆管14向钻孔内注浆；注浆期间应随时检查锚杆8垫板16与管片5注浆孔7的密贴情况，若有松动应及时处理；根据现场空间情况，在满足安全作业的前提下可钻孔与注浆交叉作业；

S26、注浆结束后关闭球阀13。

在实际施工中根据地面沉降数据、成型隧道上浮变形情况增加点位或多次注浆提高地层9的密实度，以达到控制隧道顶部地面沉降、成型隧道上浮的目的。

济南市CBD市政配套工程(轨道交通预留)土建施工某标段历下广场站～绸带公园站盾构区间位于济南市CBD区域，盾构掘进到达绸带公园站接收前需穿越地下空间浅覆土段到达接收车站。浅覆土区段为碎石土地层9稳定性较差，浅覆土区段长度约50m、覆土厚度2.8～3.0m，小于盾构隧道外径6.4m。采用本发明所述的盾构隧道加固方法对该段进行施工加固，建造的隧道结构稳定，没有出现隧道上浮的现象，取得了较好的施工效果。

因此，本发明采用上述基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法，能够解决软弱浅覆土地层中成型盾构隧道的上浮问题，为地铁列车的安全运营提供保障。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用三重管高压旋喷桩对地层进行加固，加固范围为隧道断面上下、左右各2m；高压旋喷桩加固后形成注浆加固区和端头加固区；

S2、隧道内加固，盾构在浅覆土地层中掘进采用增加注浆孔的管片，盾构掘进模式采用土压平衡掘进并保证足量的同步注浆，管片脱出盾尾后及时二次注入双液浆以进一步提高地层的稳定性，管片脱出盾尾后的设备桥区段或管片脱出台车后位置，采用中空注浆锚杆沿着吊装孔或注浆孔对隧道进行深孔注浆加固。

2.根据权利要求1所述的基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法，其特征在于：所述高压旋喷桩加固包括：

S11、对旋喷机进行调试、就位；

S12、进行钻进，配送水、空气，配制水泥浆液，钻进到位后旋喷机旋喷提升；

S13、按照设定的注浆参数将浆液注入到地层中对地层进行加固，在注浆过程中将泥浆排出；

S14、完成注浆后清洗机具进行下一根桩的施工。

3.根据权利要求1所述的基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法，其特征在于：所述隧道由若干片管片组成，相邻管片之间通过连接件固定连接，吊装孔位于管片的中部，注浆孔位于吊装孔的两侧，管片上设置的注浆孔与管片的吊装孔在管片的横截面上均匀的分布。

4.根据权利要求1所述的基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法，其特征在于：所述深孔注浆加固为采用中空注浆锚杆进行深层注浆。

5.根据权利要求4所述的基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法，其特征在于，所述深孔注浆加固包括以下步骤：

S21、在预钻孔位置架设架柱，调整钻机位置，组装钻机并全面检查钻机状况；

S22、钻机连接压缩空气，空气压力为0.4-0.6MPa；

S23、在中空锚杆的头部装上硬质合金钻头，连接锚杆与钻机，用锚杆代替钻杆沿着吊装孔或注浆孔进行钻进，钻进到设计深度；

S24、卸下钻机并装上止浆塞及排气管，安装垫板、螺母，移动钻机开始下一个钻孔；

S25、采用钻机完成钻孔后，拆除钻机开始注浆作业，打开球阀，通过进浆管向钻孔内注浆；

S26、注浆结束后关闭球阀。

6.根据权利要求5所述的基于软弱地层的浅覆土盾构隧道加固方法，其特征在于：所述步骤S25中，注浆时采用压力与流量双控模式，注浆压力达到设计压力20min后注浆量未达到设计流量时停止注浆，注浆压力控制为0.4～0.6MPa。

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