CN111706342A - 富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固方法 - Google Patents

富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固方法 Download PDF

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Abstract

一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固方法，所述的盾构端头加固是通过施工素混凝土地下连续墙，并在接缝处袖阀管注浆来封闭端头地层，再附以内部降水完成；本发明改变了传统采用浆液凝结加固地层以止水和提升土体强度的思路，增大了富水砂卵石地层土体的内摩擦角和粘聚力，增加土体的自稳能力；通过降水使地层孔隙中的粉细砂不容易流失，加固后，盾构机可以直接切削素墙进出洞，素墙还能起到隔离变形的作用，保护临近的管线和建筑不受影响；工期短、质量可靠非常适用富水砂卵石地层，对周围环境扰动小，有效降低了富水砂卵石地层中盾构始发和到达的施工风险，同时可降低工程投资30％以上。

Description

富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固方法
技术领域
本发明属于地下工程非开挖技术领域，涉及到盾构、地下连续墙、降水和袖阀管注浆；具体是公开一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固方法。
背景技术
富水砂卵石地层中盾构施工始发和到达是重大风险源，需要事先对端头地层进行加固。传统加固方法采用旋喷桩或者注浆加固，加固区长度为顺线路方向9米，加固区底部进入相对隔水层不小于1米。靠近盾构井端头侧旋喷桩应与车站围护搭接不小于200mm，以保证接缝不渗漏水。
加固体检测标准：(1)加固后的土体应有良好的均匀性和自立性，无侧限单轴抗压强度≥1.0MPa；(2)在加固体的强度达到要求以后，需对加固体渗漏性进行检查。
传统方法存在以下不足：(1)富水砂卵石层的特点是高富水、渗透系数大、卵石强度大、级配不均等，采用旋喷桩或者注浆加固地层，由于成孔困难、地下水稀释、串浆和注浆体难以均匀等原因，导致加固效果不理想，容易漏水、涌砂，加大了盾构施工的风险，增加了盾构施工工期，也容易给周围建构筑物带来较大不利影响；(2)高压旋喷桩或者注浆加固地层不够经济。
针对富水砂卵石地层中盾构始发和到达这一重大风险源，有必要对传统的端头加固方法进行革新，发明一种更可靠，更经济和更快速的加固方法，保证周围建构筑物安全，节约工程投资。
发明内容
本发明公开了一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固方法，本发明改变了传统采用浆液凝结加固地层以止水和提升土体强度的思路，通过素混凝土地下连续墙(以下简称素墙)+接缝处袖阀管注浆来封闭端头地层，然后再附以内部降水增大富水砂卵石地层土体的内摩擦角和粘聚力，增加土体的自稳能力；降水也可以使地层孔隙中的粉细砂不容易流失。加固后，盾构机可以直接切削素墙进出洞，素墙还能起到隔离变形的作用，保护临近的管线和建筑不受影响。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
本发明提供一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固方法，所述的盾构端头加固是通过施工素混凝土地下连续墙以下简称素墙，并在接缝处袖阀管注浆来封闭端头地层和再附以内部降水完成；加固区长度为10米；具体包括以下步骤:
步骤一、在盾构隧道始发端或者到达端，从地面向下施工水平截面形状为
Figure BDA0002562627050000021
呈封闭环形的C20素混凝土地下连续墙即所述素墙：墙厚800mm，要求混凝土最大粒径不宜超过150mm；横向尺寸为纵向素墙外皮与最近隧道外皮水平距离3m，所述素墙宽度宽于最近隧道外皮的宽度；纵向尺寸为：最外侧的横向素墙外皮与盾构井的围护结构外皮的水平距离为10m；内侧的横向素墙与所述盾构井的围护结构之间预留200mm宽的空隙；两侧所述纵向素墙伸出端与所述围护结构搭接；
所述素墙上达地面，下端嵌入隔水层至少1米或者至所述隧道下三米；
步骤二、按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)4.6.16条的要求对素墙进行质量检测；
步骤三、所述素墙质量检测合格后，从地面采用袖阀管对内侧横向素墙和纵向素墙与围护结构之间的空隙进行注浆加固，袖阀管间距为0.6m；浆液采用水泥水玻璃双液浆，以形成封闭空间；
水泥浆与水玻璃体积比1：0.5；水泥浆水灰比1：1；水玻璃浓度35波美度；水玻璃模数2.4；注浆压力初压0.5～1.0MPa；终压2.0MPa；以上参数可以根据现场情况适当调整；
注浆范围上至所述隧道以上3米，下端嵌入隔水层至少1米或者至所述隧道下3米；
步骤四、在所述素墙围闭区域内部且在所述隧道区域外部打设降水井和观测井，进行降水、观测作业；
步骤五、当通过水位观察井揭示地下水位降到所述隧道底以下3米时，在盾构井内打设水平探孔伸入到所述素墙围闭区域内部，数量不少于3个，所述隧道底部必须有水平探孔，在所述素墙围闭区域内部的水平探孔长度建议不得小于3m，对加固效果进行检测；
步骤六、检测如无明显渗水，则从盾构井内部破除盾构切削范围内围护结构，然后进行盾构始发或者到达作业；
步骤七、检测如有渗水，进行补充注浆作业并继续降水，直至合格，然后重复步骤。
所述降水井和观测井与所述素墙等高。
本发明提供一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固结构，包括C20素混凝土地下连续墙以下简称素墙，所述素墙设置在盾构隧道始发端或者到达端，其水平截面形状为
Figure BDA0002562627050000031
的封闭环形墙体，所述素墙上达地面，下端嵌入隔水层至少1米或者至隧道下三米；所述素墙宽度宽于最近的所述隧道外皮3米宽度，内侧的横向素墙和盾构井的围护结构之间预留200mm宽的空隙；两侧的纵向素墙(伸出端与所述围护结构搭接；所述空隙接缝处袖阀管注浆来封闭端头地层，注浆范围上至所述隧道以上3米，下端嵌入隔水层至少1米或者至所述隧道下3米。
所述的一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固结构，所述素墙围闭区域内部且在所述隧道区域外部设置降水井、观测井并与所述素墙等高。
所述的一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固结构，在所述盾构井内打设水平探孔伸入到所述素墙围闭区域内部；所述水平探孔至少一个位于所述隧道区域底部。
所述的一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固结构，所述素墙加固区长度为10米。
发明的效果
本发明素混凝土地下连续墙+降水+袖阀管注浆的端头加固方法工期短、质量可靠非常适用富水砂卵石地层，盾构机可直接切削，对周围环境扰动小，有效降低了富水砂卵石地层中盾构始发和到达的施工风险。同时可降低工程投资30％以上。
附图说明
图1为本发明盾构井端头加固水平平面图，
图2为本发明盾构井端头加固立面剖面图，
附图编号说明：1素混凝土地下连续墙简称素墙；2素墙与围护结构间空隙(袖阀管注浆加固区)；3降水井；4观测井；5水平探孔；6隧道；7盾构井；8盾构井与隧道分界；9为隧道轨面线；10盾构井围护结构；101横向素墙；102纵向素墙；
具体实施方式
参见图1、2所示，本发明的一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固方法，是通过施工素混凝土地下连续墙以下简称素墙1，并在接缝处袖阀管注浆来封闭端头地层和再附以内部降水完成；加固区长度为10米；具体包括以下步骤:
步骤一、在盾构隧道始发端或者到达端，从地面向下施工水平截面形状为
Figure BDA0002562627050000041
呈封闭环形的C20素混凝土地下连续墙即所述素墙1：墙厚800mm，要求混凝土最大粒径不宜超过150mm；横向尺寸为纵向素墙102外皮与最近隧道6外皮水平距离3m，所述素墙1宽度宽于最近隧道6外皮的宽度；纵向尺寸为：最外侧的横向素墙101外皮与盾构井7的围护结构10(横向墙)外皮的水平距离为10m；内侧的横向素墙101与所述盾构井7的围护结构10之间预留200mm宽的空隙2；两侧所述纵向素墙102伸出端与所述围护结构10搭接；
所述素墙1上达地面，下端嵌入隔水层至少1米或者至所述隧道6下三米；
步骤二、按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)4.6.16条的要求对素墙进行质量检测；
步骤三、所述素墙1质量检测合格后，从地面采用袖阀管对内侧横向素墙和纵向素墙与围护结构之间的空隙2进行注浆加固，袖阀管间距为0.6m；浆液采用水泥水玻璃双液浆，以形成封闭空间；
水泥浆与水玻璃体积比1：0.5；水泥浆水灰比1：1；水玻璃浓度35波美度；水玻璃模数2.4；注浆压力初压0.5～1.0MPa；终压2.0MPa；以上参数可以根据现场情况适当调整；
注浆范围上至所述隧道6以上3米，下端嵌入隔水层至少1米或者至所述隧道6下3米；
步骤四、在所述素墙1围闭区域内部且在所述隧道6区域外部打设降水井3和观测井4，进行降水、观测作业；
步骤五、当通过水位观察井揭示地下水位降到所述隧道6底以下3米时，在盾构井7内打设水平探孔5伸入到所述素墙1围闭区域内部，数量不少于3个，所述隧道6底部必须有水平探孔，在所述素墙1围闭区域内部的水平探孔长度建议不得小于3m，对加固效果进行检测；
步骤六、检测如无明显渗水，则从盾构井7内部破除盾构切削范围内围护结构10，然后进行盾构始发或者到达作业；
步骤七、检测如有渗水，进行补充注浆作业并继续降水，直至合格，然后重复步骤六。
所述降水井3和观测井4与所述素墙1等高。
本发明的的一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固结构，参见图1、2，包括C20素混凝土地下连续墙以下简称素墙1，所述素墙1设置在盾构隧道始发端或者到达端，其水平截面形状为
Figure BDA0002562627050000051
的封闭环形墙体，所述素墙1上达地面，下端嵌入隔水层至少1米或者至隧道6下三米；所述素墙1宽度宽于最近的所述隧道6外皮3米宽度，内侧的横向素墙101和盾构井7的围护结构10之间预留200mm宽的空隙2；两侧的纵向素墙102伸出端与所述围护结构10搭接；所述空隙2接缝处袖阀管注浆来封闭端头地层，注浆范围上至所述隧道6以上3米，下端嵌入隔水层至少1米或者至所述隧道6下3米。
所述一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固结构，所述素墙1围闭区域内部且在所述隧道6区域外部设置降水井3、观测井4并与所述素墙1等高。
在所述盾构井7内打设水平探孔5伸入到所述素墙1围闭区域内部；所述水平探孔5至少一个位于所述隧道6区域底部。
所述素墙1加固区长度为10米。
实施例
在某地地铁1号线省政府站端头存在较厚的富水砂卵石层，且邻近管线和地面建筑，采用本发明进行端头地层加固，盾构始发施工顺利，管线和地面建筑变形在规范要求以内，节约工期约1个月，没有出现事故，降低工程投资约40％，取得了较好的社会和经济效益。
施工详细步骤如下：
步骤一、在省政府车站端头，从地面向下施工水平截面形状为
Figure BDA0002562627050000061
呈封闭环形的C20素混凝土地下连续墙1；素墙1：墙厚800mm，要求混凝土最大粒径140mm；横向尺寸为纵向素墙102外皮与最近隧道6外皮水平距离3m，素墙1宽度宽于最近隧道6外皮的宽度；纵向尺寸为：最外侧横向素墙101外皮与盾构井的围护结构10外皮的水平距离为10m；内侧横向素墙101与盾构井围护结构10之间预留200mm宽的空隙2；两侧所述纵向素墙102伸出端与所述围护结构搭接；
所述素墙上达地面，下端至所述隧道6下三米；
步骤二、按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)4.6.16条的要求对素墙进行质量检测；
步骤三、所述素墙质量检测合格后，从地面采用袖阀管对内侧横向素墙和纵向素墙与围护结构之间的空隙2进行注浆加固，袖阀管间距为0.6m；浆液采用水泥水玻璃双液浆，以形成封闭空间；
水泥浆与水玻璃体积比1：0.5；水泥浆水灰比1：1；水玻璃浓度35波美度；水玻璃模数2.4；注浆压力初压0.5～1.0MPa；终压2.0MPa；
注浆范围上至隧道6以上3米，下端至隧道6下3米；
步骤四、在所述素墙围闭区域内部且在隧道6区域外部打设降水井3和观测井4各1个，降水井和观测井与素墙1等高，进行降水、观测作业；
步骤五、通过水位观察井揭示地下水位降到所述6底以下3米时，在盾构井内针对左右线分别打设水平探孔5伸入到所述素墙围闭区域内部，数量为3个(包括隧道底部1个)，在所述素墙围闭区域内部的水平探孔，长度为3m，对加固效果进行检测；
步骤六、检测后无明显渗水，从盾构井内部破除盾构切削范围内围护结构(10)，然后进行盾构始发作业。

Claims (6)

1.一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固方法，其特征在于，所述的盾构端头加固是通过施工素混凝土地下连续墙以下简称素墙(1)，并在接缝处袖阀管注浆来封闭端头地层和再附以内部降水完成；加固区长度为10米；具体包括以下步骤:
步骤一、在盾构隧道始发端或者到达端，从地面向下施工水平截面形状为
Figure FDA0002562627040000011
呈封闭环形的C20素混凝土地下连续墙即所述素墙(1)：墙厚800mm，要求混凝土最大粒径不宜超过150mm；横向尺寸为纵向素墙(102)外皮与最近隧道(6)外皮水平距离3m，所述素墙(1)宽度宽于最近隧道(6)外皮的宽度；纵向尺寸为：最外侧的横向素墙(101)外皮与盾构井(7)的围护结构(10)外皮的水平距离为10m；内侧的横向素墙(101)与所述盾构井(7)的围护结构(10)之间预留200mm宽的空隙(2)；两侧所述纵向素墙(102)伸出端与所述围护结构(10)搭接；
所述素墙(1)上达地面，下端嵌入隔水层至少1米或者至所述隧道(6)下三米；
步骤二、按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)4.6.16条的要求对素墙进行质量检测；
步骤三、所述素墙(1)质量检测合格后，从地面采用袖阀管对内侧横向素墙和纵向素墙与围护结构之间的空隙(2)进行注浆加固，袖阀管间距为0.6m；浆液采用水泥水玻璃双液浆，以形成封闭空间；
水泥浆与水玻璃体积比1：0.5；水泥浆水灰比1：1；水玻璃浓度35波美度；水玻璃模数2.4；注浆压力初压0.5～1.0MPa；终压2.0MPa；以上参数可以根据现场情况适当调整；
注浆范围上至所述隧道(6)以上3米，下端嵌入隔水层至少1米或者至所述隧道(6)下3米；
步骤四、在所述素墙(1)围闭区域内部且在所述隧道(6)区域外部打设降水井(3)和观测井(4)，进行降水、观测作业；
步骤五、当通过水位观察井揭示地下水位降到所述隧道(6)底以下3米时，在盾构井(7)内打设水平探孔(5)伸入到所述素墙(1)围闭区域内部，数量不少于3个，所述隧道(6)底部必须有水平探孔，在所述素墙(1)围闭区域内部的水平探孔长度建议不得小于3m，对加固效果进行检测；
步骤六、检测如无明显渗水，则从盾构井(7)内部破除盾构切削范围内围护结构(10)，然后进行盾构始发或者到达作业；
步骤七、检测如有渗水，进行补充注浆作业并继续降水，直至合格，然后重复步骤六。
2.如权利要求1所述的一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固方法，其特征在于，所述降水井(3)和观测井(4)与所述素墙(1)等高。
3.一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固结构，其特征在于，包括C20素混凝土地下连续墙以下简称素墙(1)，所述素墙(1)设置在盾构隧道始发端或者到达端，其水平截面形状为
Figure FDA0002562627040000021
的封闭环形墙体，所述素墙(1)上达地面，下端嵌入隔水层至少1米或者至隧道(6)下三米；所述素墙(1)宽度宽于最近的所述隧道(6)外皮3米宽度，内侧的横向素墙(101)和盾构井(7)的围护结构(10)之间预留200mm宽的空隙(2)；两侧的纵向素墙(102)伸出端与所述围护结构(10)搭接；所述空隙(2)接缝处袖阀管注浆来封闭端头地层，注浆范围上至所述隧道(6)以上3米，下端嵌入隔水层至少1米或者至所述隧道(6)下3米。
4.如权利要求3所述的一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固结构，其特征在于，所述素墙(1)围闭区域内部且在所述隧道(6)区域外部设置降水井(3)、观测井(4)并与所述素墙(1)等高。
5.如权利要求3所述的一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固结构，其特征在于，在所述盾构井(7)内打设水平探孔(5)伸入到所述素墙(1)围闭区域内部；所述水平探孔(5)至少一个位于所述隧道(6)区域底部。
6.如权利要求3所述的一种富水砂卵石地层中基于封闭地层的盾构端头加固结构，其特征在于，所述素墙(1)加固区长度为10米。
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CN112253162A (zh) * 2020-11-10 2021-01-22 中铁四局集团有限公司 一种富水砂层大直径顶管群进出洞加固结构及施工方法
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