CN111734448B - 地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固的结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固的结构及方法，方法包括：在地下结构底板至盾构隧道顶部以下一定范围内设置第一加固土体进行坑底加固；于竖向通道施工范围两侧位置，在地下结构底板至盾构隧道底部以下一定范围内设置第二加固土体；通过盾构隧道管片上预设的注浆孔，在盾构隧道管片和第二加固土体之间加强注浆，封闭盾构隧道的纵向渗水通道；在竖向通道开挖过程中，通过地下结构底板内部预设的袖阀管进行跟踪注浆，封闭地下结构底板与第一加固土体间的渗流通道。过在盾构隧道欲设竖向通道的首尾段进行加固及隧道内注浆形成“环箍”达到阻止地下水纵向渗流的目的，具有节省加固量，缩短施工时间等优点，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于竖向通道施工的加固方法，尤其涉及一种地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固的结构及方法。
背景技术
随着我国城市经济的快速发展以及城市人口密度的急剧增加，受土地资源、环境保护、天然屏障等约束条件的限制，在城市核心区修建城市道路和轨道交通，盾构法隧道已逐渐成为唯一的选择。盾构隧道间隔一段距离就需要与地面建立空间联系以满足通风、排线、检修等要求，传统的做法是建造一个超深的地下空间结构，然后让盾构在此位置完成一次进出洞，该地下空间结构就成为了盾构隧道与地面的空间联系，但是该种做法存在基坑开挖深、主线隧道需多次进出洞等施工难题。
目前新型的做法是建造一个埋深较浅的地下空间结构，然后让盾构隧道下穿已建成的地下空间结构，最后在盾构隧道与地下空间结构之间建造竖向通道以完成盾构隧道与地面的空间联系。即使采用了新型的建造方式，也仍然无法避免地面大范围的开挖，此时城市河道附近的绿化带空间往往是建立盾构隧道与地面之间的空间联系的最佳场所。在新型的建造工艺下，盾构隧道的埋深不是很深且一般位于粉质粘土层，通过壁后注浆即能有效阻止地下水沿环向向盾构隧道内部流动。但是在新型的建造工艺下，若需设盾构隧道与地面之间竖向通道的位置附近存在河流，此时地层与盾构隧道之间的纵向渗水通道的封闭就显得尤为重要。为了竖向通道建造过程中的安全，工程上需要考虑采用合适的工艺来封闭地下水向竖向通道施工范围的渗流路径。
在暗挖法隧道工程中，业内专家通常采用土体加固的方法达到改良土体、抗渗的效果。
经对现有技术文献检索发现，中国专利申请号CN201910156203.2，专利名称：一种全断面注浆加固地层的施工方法，公开号：CN109681214A，该专利自述为一种全断面注浆加固地层的施工方法，先在待开挖掌子面外边界形成浆液封闭圈，在掌子面上进行引孔得到深度由深到浅的第一环注浆引孔圈、第二环注浆引孔圈和第三环注浆引孔圈，再向各引孔圈内插入导管进行注浆，注浆时从外环向内环注浆，每一环内相邻注浆深度不同，每一相邻注浆圈之间注浆深度不同，注浆完成后开挖已加固地层。该发明的施工方法可确保浆液能均匀注入地层中，高效固结地层和封闭渗水通道，且能将注入浆液控制在设计注浆范围内，有效减少浆液浪费，操作简单、施工快速，具有显著推广意义。
中国专利申请号CN201811045505.4，专利名称：隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法，公开号：CN109098732A，该专利自述：一种隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法，用于隧道分段挖掘中每一施工段的掌子面的挖掘施工，其特征在于：确定加固位置，所述加固位置包括在掌子面的轮廓线外侧连续交替设置的第一位置和第二位置；分别配置所述第一位置和所述第二位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液；依次在所述第一位置打设高压水平旋喷桩；待所述第一位置的高压水平旋喷桩打设完成第一预设时间段之后，依次在所述第二位置打设高压水平旋喷桩；开挖掌子面。
上述方法虽然可以通过改进措施对开挖面进行全断面加固来保证盾构管片开洞、竖向通道开挖的安全，但是由于采取了全断面加固，加固量巨大，加固作业需要在开挖面操作，工期很长。最为重要的是，上述加固方法无法有效封闭盾构施工形成的隧道与周围土体间的间隙，无法防止地下水沿隧道向通道的纵向渗流。由上可见，研究新型的地下空间结构与盾构隧道之间竖向通道的加固方法具有重要的社会、经济价值。
发明内容
为解决现有技术中存在或潜在的不足之处，本发明提供一种地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固的结构及方法，能够阻止竖向通道施工时的地下水纵向渗流。
本发明所采用的技术方案为：一种地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固方法，其包括：
于竖向通道施工范围，在地下结构底板至盾构隧道顶部以下一定范围内设置第一加固土体进行坑底加固；
于竖向通道施工范围沿盾构隧道纵向的两侧位置，在所述地下结构底板至盾构隧道底部以下一定范围内设置第二加固土体，所述第二加固土体全断面包住盾构隧道管片且与所述第一加固土体连结成一体；
通过盾构隧道管片上预设的注浆孔，在所述盾构隧道管片和第二加固土体之间加强注浆，封闭沿盾构隧道纵向的渗水通道；
在竖向通道开挖过程中，通过所述地下结构底板内部预设的袖阀管进行跟踪注浆，封闭所述地下结构底板与所述第一加固土体间的渗流通道。
本发明加固方法的一些实施例中，在所述竖向通道开挖过程中，根据土体开挖及对地下结构的影响实时采用所述袖阀管进行跟踪注浆。
本发明加固方法的一些实施例中，所述袖阀管埋设在所述地下结构底板的下表面，沿欲设竖向通道的外围在所述竖向通道施工范围内均匀分布所述袖阀管。
一种地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固结构，其包括：
第一加固土体，对应于竖向通道施工范围，设置在地下结构底板至盾构隧道顶部以下一定范围内；
第二加固土体，对应于竖向通道施工范围沿盾构隧道纵向的两侧位置，设置在所述地下结构底板至盾构隧道底部以下一定范围内，所述第二加固土体全断面包住盾构隧道管片且与所述第一加固土体连结成一体；
注浆孔，对应于所述第二加固土体的区域设置在盾构隧道管片上；
袖阀管，对应于所述第一加固土体的区域设置在所述地下结构底板内部。
本发明加固结构的一些实施例中，所述第一加固土体采用三轴搅拌桩或高压旋喷桩施工，施工至盾构隧道的上1/4肩部位置，宽度为盾构隧道投影范围两侧各2米。
本发明加固结构的一些实施例中，所述第二加固土体采用三轴搅拌桩或双高压旋喷桩施工，施工至盾构隧道投影范围两侧各2米、底部2米。
本发明加固结构的一些实施例中，所述袖阀管埋设在所述地下结构底板的下表面。
本发明加固结构的一些实施例中，沿欲设竖向通道的外围在所述竖向通道施工范围内均匀分布所述袖阀管。
本发明加固结构的一些实施例中，沿所述盾构隧道管片的周向均匀分布所述注浆孔。
本发明提供一种适用于地下空间结构与盾构隧道之间竖向通道施工的加固方法及加固结构，通过在盾构隧道欲设竖向通道的首尾段进行加固及隧道内注浆形成“环箍”达到阻止地下水纵向渗流的目的，具有节省加固量，缩短施工时间等优点，具有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固结构示意图。
图2为图1中1-1处的剖面图。
图3为图1中2-2处的剖面图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
下面结合附图和具体实施例对本发明实施例做进一步详细的说明。
参见图1～3所示，其中图1是本发明实施例适用于地下空间结构与盾构隧道之间竖向通道施工的加固结构的纵断面结构示意图，图2和图3分别是1-1和2-2剖面图。如图所示，本发明的地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固结构，主要包括有：第一加固土体1、第二加固土体2、注浆孔(图中未显示)以及袖阀管3。
其中，第一加固土体1，对应于竖向通道施工范围，设置在地下结构底板4至盾构隧道5顶部以下一定范围内，该加固区域的作用是保证了在竖向通道开挖过程中土体的稳定和防止盾构隧道回弹，如图1和图2所示。从图中可以看到，第一加固土体1的顶部与地下结构底板4的下表面紧密结合，第一加固土体1的底部位于盾构隧道5顶部以下、但高于盾构隧道中线的一定范围内，即第一加固土体1的底部宜位于盾构隧道管片的上半环。优选地，第一加固体1可采用常规坑底加固的加固方式，如三轴搅拌桩、双重管、三重管高压旋喷桩等，第一加固土体1的主要为水泥加固，优选加固至隧道肩部(上1/4环)位置，可以有效控制隧道上浮。宽度为隧道投影范围两侧各2米，一方面有效控制隧道上浮，另一方面，在盾构推进过程中保证盾构姿态控制。
第二加固土体2，对应于竖向通道施工范围沿盾构隧道5纵向的两侧位置，设置在地下结构底板4至盾构隧道5底部以下一定范围内，该第二加固土体2通过全断面加固包住盾构隧道且与第一加固土体1的两端连结成一体，第二加固土体2形成后期竖向通道施工过程中沿盾构隧道纵向两端的类似“瓶盖”的结构。如图1和图3所示。从图中可以看到，第二加固土体2呈矩形块状，中部略偏下位置为盾构隧道穿越段。第二加固土体2用于止水，优选采用三轴搅拌桩或三重管双高压旋喷桩等止水加固，第二加固土体2的材料主要为水泥加固，优选加固至隧道投影范围两侧各2米，底部2米确保可全面包裹隧道，且盾构穿越过程中加固体不会破碎。
注浆孔，对应于第二加固土体2的区域预留设置在盾构隧道5的管片上，较佳地，沿盾构隧道管片的周向均匀分布所述注浆孔。通过增设注浆孔，向盾构管片外注浆加固，可对盾构管片的外表面与第二加固土体2之间的间隙6进行加强注浆，优选双液浆注浆，在第二加固土体2和盾构隧道之间形成“环箍”，封闭沿盾构隧道纵向的纵向渗水通道，当盾构隧道与地下结构底板之间需设竖向通道的位置附近存在河流、河道时，可通过该第二加固土体2与注浆孔注浆封闭沿盾构隧道纵向的纵向渗水通道，防止河流、河道内的水沿纵向渗水通道入侵到竖向通道施工范围内，防止竖向通道施工时出现盾构隧道的纵向渗水。
袖阀管3，对应于第一加固土体1的区域设置在地下结构底板4内部。在竖向通道开挖过程中，通过地下结构底板内部预设的袖阀管3可进行跟踪注浆，封闭地下结构底板4与第一加固土体1之间地下水的渗流通道。其中，袖阀管3跟踪注浆技术为现有技术，在此不赘。本发明的创新点在于将袖阀管技术应用到竖向通道加固施工中，结合第一加固土体1、第二加固土体2及注浆孔注浆，确保竖向通道施工过程的土体稳定性及防止地下水渗流至竖向通道施工范围内。如图1所示，袖阀管3埋设在地下结构底板4的下表面。较佳地，沿欲设竖向通道的外围在竖向通道施工范围内均匀分布袖阀管3，袖阀管3在被加固的地层中，进行多点、定量、均衡的注浆，注浆体在地层中均匀分布，均匀连接，因此，大大提高了被加固地层段的整体稳定性。袖阀管3注浆可采用具有一定压力的超细水泥-水玻璃浆液，通过土层颗粒间的孔隙强行注入土层中，起到挤密和充填作用，迫使土层孔隙内的部分或大部分水和空气排去，从而加快土层的固结稳定，阻止或控制路基不均匀沉陷，同时达到封闭地下结构底板4与土层间的地下水纵向渗流通道。
本发明还提供了一种地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固方法，根据以下步骤完成上述地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固结构，主体包括：
(一)于竖向通道施工范围，在地下结构底板4至盾构隧道5顶部以下一定范围内设置第一加固土体1进行坑底加固，保证了在竖向通道开挖过程中土体的稳定和防止盾构隧道回弹；
(二)于竖向通道施工范围沿盾构隧道纵向的两侧位置，在地下结构底板4至盾构隧道5底部以下一定范围内设置第二加固土体2，第二加固土体2全断面包住盾构隧道5且与第一加固土体1连结成一体，形成后期竖向通道施工过程中的盾构隧道两端的“瓶盖”；
(三)通过盾构隧道管片上预设的注浆孔，在盾构隧道管片和第二加固土体2之间加强注浆，封闭沿盾构隧道纵向的渗水通道；在“瓶盖”范围的隧道管片增设注浆孔注浆，在第二加固土体2和盾构隧道5之间形成“环箍”，封闭盾构隧道5的纵向渗水通道
(四)在竖向通道开挖过程中，根据土体开挖及对地下结构的影响，通过地下结构底板4内部预设的袖阀管3及时进行跟踪注浆，封闭地下结构底板4与第一加固土体1间的渗流通道。
本发明提供一种适用于地下空间结构与盾构隧道之间竖向通道施工的加固结构及加固方法，其通过在盾构隧道欲设竖向通道的首尾段进行加固及隧道内注浆形成“环箍”达到阻止地下水纵向渗流的目的，具有节省加固量，缩短施工时间等优点，具有广阔的应用前景。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固方法，其特征在于，包括：
于竖向通道施工范围，在地下结构底板至盾构隧道顶部以下一定范围内设置第一加固土体进行坑底加固；
于竖向通道施工范围沿盾构隧道纵向的两侧位置，在所述地下结构底板至盾构隧道底部以下一定范围内设置第二加固土体，所述第二加固土体全断面包住盾构隧道管片且与所述第一加固土体连结成一体；
通过盾构隧道管片上预设的注浆孔，在所述盾构隧道管片和第二加固土体之间加强注浆，封闭沿盾构隧道纵向的渗水通道；沿所述盾构隧道管片的周向均匀分布所述注浆孔；
在竖向通道开挖过程中，根据土体开挖及对地下结构的影响实时通过所述地下结构底板内部预设的袖阀管进行跟踪注浆，封闭所述地下结构底板与所述第一加固土体间的渗流通道；所述袖阀管埋设在所述地下结构底板的下表面，沿欲设竖向通道的外围在所述竖向通道施工范围内均匀分布所述袖阀管。
2.如权利要求1所述的地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固方法，其特征在于：所述第一加固土体采用三轴搅拌桩或高压旋喷桩施工，施工至盾构隧道的上1/4肩部位置，宽度为盾构隧道投影范围两侧各2米。
3.如权利要求1所述的地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固方法，其特征在于：所述第二加固土体采用三轴搅拌桩或双高压旋喷桩施工，施工至盾构隧道投影范围两侧各2米、底部2米。
4.一种地下空间结构与盾构隧道间竖向通道加固结构，其特征在于，包括：
第一加固土体，对应于竖向通道施工范围，设置在地下结构底板至盾构隧道顶部以下一定范围内；
第二加固土体，对应于竖向通道施工范围沿盾构隧道纵向的两侧位置，设置在所述地下结构底板至盾构隧道底部以下一定范围内，所述第二加固土体全断面包住盾构隧道管片且与所述第一加固土体连结成一体；
注浆孔，对应于所述第二加固土体的区域设置在盾构隧道管片上，沿所述盾构隧道管片的周向均匀分布所述注浆孔；
袖阀管，对应于所述第一加固土体的区域设置在所述地下结构底板内部，所述袖阀管埋设在所述地下结构底板的下表面，沿欲设竖向通道的外围在所述竖向通道施工范围内均匀分布所述袖阀管。
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