CN111593726A - 富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构mjs+人工冻结联合加固方法 - Google Patents

富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构mjs+人工冻结联合加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法，所述方法首先在敏感管线下部对称进行垂直旋喷注浆形成MJS加固体。在MJS加固体部分设置冻结管辅助冻结进行止水，在MJS加固体施工完成28天后进行冻结施工，利用低温盐水循环冷热交换对土体进行冻结，冻结水泥土对MJS水泥土体进行加固补强、止水。对比传统单一使用MJS工法或冻结法，本发明具有以下特点：(1)联合加固方法弥补了两者的缺点，冻结MJS水泥土的承载能力得到进一步的提升，冻结法产生的冻胀融沉变形被MJS水泥土抑制；(2)形成冻土帷幕具有很好的止水性；(3)对周围环境影响小，可以保证周边敏感管线安全运营，适用范围广。

Description

富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结 联合加固方法
技术领域
本发明属于地下工程加固技术领域，涉及一种加固富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构的方法，具体为富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法。
背景技术
近年来，随着经济发展及城市建设速度加快，地下交通、市政管廊的不断完善，地下空间开发的不断深入，城市道路交通网络的立体化，地铁隧道、市政管道、车行隧道等之间互相穿越建设的工程将越来越多。如何在不影响已有地下构筑物安全和使用性能的前提下修建新的地下工程，已成为城市地下空间开发的新课题。
目前地下工程常用的加固方法有：深层搅拌法或SMW工法、高压喷射注浆法、注浆法、人工冻结法、素砼灌注桩法和降水法，以及一些不太常用的工法如开挖回填法、双重钢板桩法等。人工冻结法是利用人工制冷技术使地层中的水结冰形成冻土，隔绝地下水与地下工程的联系，在冻结壁保护下进行地下工程施工的地基处理方法。而MJS工法又称全方位高压喷射注浆工法，利用高压水、高压空气和高压水泥浆三种介质，通过独特的多孔管和前端造成装置，以高压射流切割破坏周围土体，将硬化材料泥浆加压输送、喷射、切削地层、混合、排泥、集中泥浆、泥浆运送一系列工序作为监控对象，是一种能进行水平、垂直及倾斜和360°全方位地基加固的施工工法。
两种工法相辅相成，将两种工法结合在一起，MJS+人工冻结联合加固方法互相弥补了两者的缺点，冻结MJS水泥土的承载能力得到进一步的提升，冻结法产生的冻胀融沉变形被MJS水泥土抑制，并可有效控制地下水的渗流，对周围环境影响小，可以保证周边敏感管线安全运营，适用范围广。
发明内容
解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，获得冻胀融沉变形小且具有较高承载力的冻结MJS水泥土，并可有效控制地下水的渗流，本发明提供了富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法。
技术方案：富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法，其特征在于，所述方法首先在敏感管线下部对称进行垂直旋喷注浆形成MJS加固体，并在MJS加固体部分设置两侧冻结管与底部冻结管辅助冻结形成止水帷幕，并布置测温孔，在地面设置地面监测点，下穿暗挖范围位于既有地铁车站出入口与地下隧道之间。
进一步地，所述敏感管线包含自来水管、煤气管线。
进一步地，通过在敏感管线两侧下部40cm处对称垂直旋喷施做两排相互搭接交圈的MJS桩，桩直径2400mm，桩间距1200mm，排距1600mm，桩深超过地下结构底部4m，形成MJS加固体，敏感管线底部轴线两侧2000mm为MJS加固范围，应按以下步骤进行MJS工法桩施工：
a.通过试桩，确定主要工艺参数，并对道路及周边地层位移和沉降监测，检验加固效果；
b.查看地质报告及管线图，根据地下环境与施工图确定单桩位置，测量放线，然后沿线开挖沟槽；
c.预成孔施工：必要时埋设护筒，采用十字线校正护筒中心及桩位中心，护筒需垂直固定牢固；
d.套管下放：套管下放到位后应保证孔壁内外水头差，缺少时及时向套管内关注有一定稠度的泥浆，防止塌孔或缩孔。
e.MJS主机设置与试喷：放置主机后，试喷应依次开启倒吸气、水泵倒吸水，确认排泥口和倒吸适配器正常；
f.下放钻杆与喷浆：确认注浆方向、角度、回转速度、提拔速度，设定好后再喷浆，直至喷射至设计桩顶标高，单桩施工结束进行封孔养护，重复上述步骤完成MJS桩体施工。
进一步地，MJS工法桩施工引孔垂直度误差控制≤1/150，采用水灰比为1：1，水泥掺量为50％。
进一步地，在对MJS加固体养护28天后进行冻结施工，冻结加固体应包含在MJS加固体部分内。
进一步地，应按以下步骤进行冻结施工：
a.场地清理干净，钻孔及冻结材料设备进场等准备工作；
b.冻结管钻孔施工；
c.安装和焊接供液管；
d.冻结器安装和管路保温施工；
e.积极冻结，使冻结帷幕达到设计厚度和设计平均温度。
进一步地，冻结工程制冷方法为盐水制冷人工冻结系统，利用低温盐水循环冷热交换对土体进行冻结。
进一步地，冻结管U形布置为：两侧分别按照单列布置，底板按照单排布置，并在冻结加固范围布置测温孔。
进一步地，冻结期间通过测温孔与沉降位移监测点以及冻结站设备仪表对盐水温度、土体温度、冻结器以及管道及周边环境状态进行监测。
有益效果
(1)本发明所述富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法，两种工法相辅相成互相弥补了两者的缺点，突出两者的优点，冻结MJS水泥土的承载能力得到进一步的提升，冻结法产生的冻胀融沉变形被MJS水泥土抑制；(2)形成冻土帷幕具有很好的止水性；(3)对周围环境影响小，可以保证周边敏感管线安全运营，适用范围广。
附图说明：
图1是实施例1中施工现场平面图；
图2是实施例1中加固结构示意图；
图3是实施例1中冻结管侧面示意图；
其中，1为地面监测点，2为地表，3为填土，4为敏感管线，5为地下隧道，6为两侧冻结管，7为底部冻结管，8为冻结加固范围，9为MJS加固体，10为既有地铁车站出入口，11为下穿暗挖范围，12为测温孔。
具体实施方式：
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
某市地铁1号线既有车站与既有广场地下连接通道工程，暗挖区域为地下隧道与地铁预留2号出口之间，为不规则梯形，上方有直径1m自来水主管道贯穿，暗挖区域水文地质情况如下，暗挖区域处于②-1d4粉砂层中，该层为松散粉砂，均含丰富地下水，透水性强，易产生涌砂现象，经液化判别该层为可液化土层。
所述方法包括以下步骤：
1.通过试桩，确定主要工艺参数，并对道路及周边地层位移和沉降监测，检验加固效果；查看地质报告及管线图，根据地下环境与施工图确定单桩位置，测量放线，然后沿线开挖沟槽；预成孔施工：必要时埋设护筒，采用十字线校正护筒中心及桩位中心，护筒需垂直固定牢固；套管下放：套管下放到位后应保证孔壁内外水头差，缺少时及时向套管内关注有一定稠度的泥浆，防止塌孔或缩孔。MJS主机设置与试喷：放置主机后，试喷应依次开启倒吸气、水泵倒吸水，确认排泥口和倒吸适配器正常；下放钻杆与喷浆：确认注浆方向、角度、回转速度、提拔速度，设定好后再喷浆，直至喷射至设计桩顶标高，单桩施工结束进行封孔养护。重复上述步骤完成20根MJS桩体(桩直径2400mm，桩间距1200mm，排距1600mm，桩深超过地下结构底部4m)施工(如图1)。其中MJS工法桩施工引孔垂直度误差控制≤1/150，采用水灰比为1∶1，水泥掺量为50％。
2.对MJS加固体养护28天后进行冻结施工，场地清理干净，钻孔及冻结材料设备进场等准备工作；冻结管钻孔施工；安装和焊接供液管；冻结器安装和管路保温施工；其中冻结孔U形布置，暂按南侧单列5个孔(Z1-Z5)，北侧单列5个孔(Y1-Y5)，底部单排11孔(D1-D11)，冻结管布置(见图2、3)，共计21个冻结管，外加6个测温孔(C1-C6)，具体参数见下表。
3，积极冻结，使冻结帷幕达到设计厚度和设计平均温度，当冻结帷幕有效厚度≥1.2米，冻结帷幕平均温度≤10℃即可进行暗挖作业。积极冻结与暗挖施工期间，对土体温度与盐水温度监测。暗挖施工期间，继续保持对路面和通道内进行隆沉高程监测，路面上7个监测点，通道内6个监测点。积极冻结期间，保持每12小时一次的监测频率；暗挖期间，保持每4小时一次的监测频率。
Figure BSA0000209057880000051

Claims (9)

1.富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法，其特征在于，所述方法首先在位于填土(3)中的敏感管线(4)下部对称进行垂直旋喷注浆形成MJS加固体(9)，并在MJS加固体(9)部分设置两侧冻结管(6)与底部冻结管(7)辅助冻结形成止水帷幕，并布置测温孔(12)，在地表(2)设置地面监测点(1)，下穿暗挖范围(11)位于既有地铁车站出入口(10)与地下隧道(5)之间。
2.根据权利要求1所述的富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加同方法，其特征在于，所述敏感管线包含自来水管、煤气管线。
3.根据权利要求1所述的富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法，其特征在于，通过在敏感管线两侧下部40cm处对称垂直旋喷施做两排相互搭接交圈的MJS桩，桩直径2400mm，桩间距1200mm，排距1600mm，桩深超过地下结构底部4m，形成MJS加固体(9)，敏感管线底部轴线两侧2000mm为MJS加固范围，应按以下步骤进行MJS工法桩施工：
a.通过试桩，确定主要工艺参数，并对道路及周边地层位移和沉降监测，检验加固效果；
b.查看地质报告及管线图，根据地下环境与施工图确定各单桩位置，测量放线，然后沿线开挖沟槽；
c.预成孔施工：必要时埋设护筒，采用十字线校正护筒中心及桩位中心，护筒需垂直固定牢固；
d.套管下放：套管下放到位后应保证孔壁内外水头差，缺少时及时向套管内关注有一定稠度的泥浆，防止塌孔或缩孔。
e.MJS主机设置与试喷：放置主机后，试喷应依次开启倒吸气、水泵倒吸水，确认排泥口和倒吸适配器正常；
f.下放钻杆与喷浆：确认注浆方向、角度、回转速度、提拔速度，设定好后再喷浆，直至喷射至设计桩顶标高，单桩施工结束进行封孔养护，重复上述步骤完成MJS桩体施工。
4.根据权利要求2所述的富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法，其特征在于，MJS工法桩施工引孔垂直度误差控制≤1/150，泥浆采用水灰比为1∶1，水泥掺量为50％。
5.根据权利要求1-3所述的富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法，其特征在于，在对MJS加固体(9)养护28天后进行冻结施工，冻结加固范围(8)应包含在MJS加固体(9)部分内。
6.根据权利要求1-4所述的富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法，其特征在于，应按以下步骤进行冻结施工：
a.场地清理干净，钻孔及冻结材料设备进场等准备工作；
b.冻结管钻孔施工；
c.安装和焊接供液管；
d.冻结器安装和管路保温施工；
e.积极冻结，使冻结帷幕达到设计厚度和设计平均温度。
7.根据权利要求5所述的富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法，其特征在于，冻结工程制冷方法为盐水制冷人工冻结系统，利用低温盐水循环冷热交换对土体进行冻结。
8.根据权利要求6所述的富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法，其特征在于，冻结管U形布置为：两侧冻结管(6)分别按照单列布置，底部冻结管(7)按照单排布置，并在冻结加固范围(8)布置测温孔(12)。
9.根据权利要求1所述的富水地层地下隧道下穿敏感管线对接既有结构MJS+人工冻结联合加固方法，其特征在于，冻结期间通过测温孔(12)与地面监测点(1)以及冻结站设备仪表对盐水温度、土体温度、冻结器以及管道及周边环境状态进行监测。
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