CN111911167A - 一种盾构加固施工工艺 - Google Patents

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陈嘉瑜
毛文祺
吴赵友
章庆
王�琦
徐骏春
苏晨鸣
张定国
彭卫兴
刘红果
刑浩毅
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/001—Improving soil or rock, e.g. by freezing; Injections
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
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    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining

Abstract

本发明公开了一种盾构加固施工工艺，将盾构始发加固土体和接收加固土体均分别沿盾构开挖路径划分成第一区域土体和第二区域土体，所述盾构加固施工工艺包括如下步骤：S1：对所述第一区域土体采用高压旋喷桩和/或三轴搅拌桩进行加固，对所述第二区域土体土体进行冻结法施工；S2：在始发井内或接收井内，对所述盾构进洞洞门或所述盾构出洞洞门外圈进行冻结法施工，冻结管成圆圈状排布，且圆圈直径大于所述盾构进洞洞门和所述盾构出洞洞门直径；该盾构加固施工工艺可以在城市轨道交通建设过程中周边环境较为复杂的情况下应用，并可以有效防止刀盘冻结。

Description

一种盾构加固施工工艺
技术领域
本发明涉及盾构工程施工技术领域，尤其是涉及一种盾构加固施工工艺。
背景技术
当前我国各地地铁建设大规模采用盾构法施工，盾构自工作井始发进入隧道地层或自隧道末端推出进入工作井，当盾构工作井周围地层为自稳能力差、透水性强的松散砂土或饱和含水粘土时，如不对其进行加固处理，则在工作井围护结构后，必将会有大量的土体和地下水向工作井内塌陷，导致洞周大面积地表下沉，危及地下管线和附近建筑物。因此，在盾构机进出洞前必须对洞门处地层进行加固处理。
目前盾构进出洞加固已拥有较为成熟的工艺，主要使用三轴搅拌桩+高压旋喷桩组合形式的水泥系加固。加固完成后要求加固土体具有良好的均质性、密封性、自立性。另外还会使用水平冻结法，常规水平的冻结法均使用外圈冻结加上杯底冻结的方式进行施工，为保证洞门凿除过程中的施工安全，杯底冻结不可取消。
水泥系加固施工过程中需一定场地空间来摆放设备，但目前城市轨道交通建设过程中周边环境较为复杂，常常无法满足水泥系加固施工条件；并且杯底冻结有冻结刀盘的施工风险。
因此，有必要提供一种盾构加固施工工艺，可以在城市轨道交通建设过程中周边环境较为复杂的情况下应用，并可以有效防止刀盘冻结。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盾构加固施工工艺，该盾构加固施工工艺可以在城市轨道交通建设过程中周边环境较为复杂的情况下应用，并可以有效防止刀盘冻结。
为实现上述目的和其他相关目的，本发明提供了一种盾构加固施工工艺，其特征在于，将盾构始发加固土体和接收加固土体均分别沿盾构开挖路径划分成第一区域土体和第二区域土体，所述第一区域土体为靠近盾构进洞洞门或盾构出洞洞门的土体区域，所述第二区域土体为远离所述盾构进洞洞门或所述盾构出洞洞门的土体区域；
所述盾构加固施工工艺包括如下步骤：
S1：对所述第一区域土体采用高压旋喷桩和/或三轴搅拌桩进行加固，对所述第二区域土体土体进行冻结法施工；
S2：在始发井内或接收井内，对所述盾构进洞洞门或所述盾构出洞洞门外圈进行冻结法施工，冻结管成圆圈状排布，且圆圈直径大于所述盾构进洞洞门和所述盾构出洞洞门直径。
优选地，所述冻结法施工步骤为：先设置冻结孔，再在所述冻结孔内设置冻结管，形成冻结加固区域。
优选地，所述第二区域土体的冻结区域分布在距离隧道外周至少3m外。
优选地，所述盾构始发加固土体沿盾构开挖路径的长度至少为6m，所述接收加固土体沿盾构开挖路径的长度至少为11m。
优选地，所述第一区域土体沿盾构开挖路径的长度为3m。
优选地，待所述第一区域土体加固达到28天强度后进行所述第二区域土体加固。
优选地，使用经纬仪结合灯光测量所述冻结孔偏斜率。
优选地，冻结温度低于零下10℃。
优选地，冻结时间为35天。
优选地，冻结使用的冷媒剂包括盐水或液氮。
综上所述，本发明提供的盾构加固施工工艺将始发加固土体和接受加固土体都进行分两个区域处理，一个区域采用水泥系加固，另一个区域采用冻结法加固，因为水泥系加固对施工周边环境有较高的要求，尽量少的使用水泥系加固便于进行施工；并且以水泥系加固取代常规冻结法的杯底冻结，有效防止盾构进出洞过程中持续转动刀盘破坏环箍注浆效果的弊端，也有效防止了盾构冻结法冻结刀盘的施工风险，解决了不使用杯底冻结洞门打开过程中的塌方风险。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的盾构加固施工工艺侧面示意图。
图2为本发明一实施例提供的盾构加固施工工艺正面示意图。
其中，附图标记说明如下：
1-洞门区域，2-洞门外圈冻结区域，3-盾构机，10-第一区域土体，20-第二区域土体。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
图1和图2为本发明一实施例提供的盾构加固施工工艺的示意图，参阅图1，本发明提供的盾构加固施工工艺将盾构始发加固土体和接收加固土体均分别沿盾构开挖路径划分成第一区域土体10和第二区域土体20，所述第一区域土体10为靠近盾构进洞洞门或盾构出洞洞门的土体区域，所述第二区域土体20为远离所述盾构进洞洞门或所述盾构出洞洞门的土体区域；(图1所示为盾构进洞时第一区域土体10和第二区域土体20的划分示意图，盾构出洞时可以类比得知)。对土体进行划分之后进行具体的施工步骤，主要包括如下步骤：
步骤一、对所述第一区域土体10采用高压旋喷桩和/或三轴搅拌桩进行加固，对所述第二区域土体20进行冻结法施工；
步骤二、在始发井和接受井内，对所述盾构进洞洞门和所述盾构出洞洞门外圈进行冻结法施工，冻结管成圆圈状排布，且圆圈直径略大于所述盾构进洞洞门和所述盾构出洞洞门直径。
具体实施的时候，参阅图2，对于盾构机3的进洞洞门区域1的外圈进行冻结法加固，形成外圈冻结区域2，如图1所示，外圈冻结区域2在纵向也要延伸一段距离。这样外圈冻结区域2形成了环状的杯壁，其杯底土体区域在常规冻结方式下也要进行冻结，即所谓的杯底冻结，但是杯底冻结容易造成进出洞过程中的盾构机刀盘冻结，如果不进行杯底冻结又容易造成塌方，因此常规的冻结方式存在保留杯底冻结和去除杯底冻结的两难。但是，本发明由于采用对所述第一区域土体10进行水泥系加固，取代了杯底冻结，即不会造成刀盘冻结，又避免了塌方。
先进行所述第一区域土体10的水泥系加固，待水泥系加固体达到28d强度后进行所述第二区域土体20的冻结施工，防止水泥系加固体水化热影响冻结施工。
所述高压旋喷桩和三轴搅拌桩均为水泥系加固的方式，出洞加固长度一般是6m，进洞加固一般11m；对于盾构进洞加固，在施工条件允许的情况下，水泥系加固可以做到尽量长，一般为3m，然后水平冻结加固到6m；对于盾构出洞加固，在施工条件允许的情况下，水泥系加固也可以做到尽量长，然后水平冻结加固到11m。三轴搅拌桩加固主要用于进出洞范围内土体加固改良，三轴搅拌桩一般使用套打工艺，按设计加固区域合理安排桩位，加固完成后要求加固土体具有良好的均质性、密封性、自立性；要求无侧限抗压强度不小于0.8Mpa，渗透系数小于10-7cm/sec。地墙与三轴搅拌桩中间使用高压旋喷桩进行搭接。高压旋喷桩一般使用搭接工艺，搭接长度大于等于200mm，加固长度一般为0.6m。加固完成后要求加固土体具有良好的均质性、密封性、自立性；要求无侧限抗压强度不小于0.8Mpa，渗透系数小于10-7cm/sec。
所述冻结法施工的步骤一般为：先设置冻结孔，再在所述冻结孔内设置冻结管，形成冻结加固区域。一般对于所述第一区域土体10采用的水泥系加固方式为高压旋喷桩和三轴搅拌桩结合进行，如果加固长度为3m，可以先进性0.6m的高压旋喷桩加固，再进行2.4m的三轴搅拌桩加固。所述第二区域土体20进行冻结的区域一般设置在开挖隧道上下左右至少3m以外，即可以保证的不塌方，又可以保证开挖的正常进行。且一般使用经纬仪结合灯光测量所述冻结孔偏斜率，冻结温度一般低于零下10℃，冻结时间一般为35天，冻结使用的冷媒剂包括盐水或液氮。
步骤三、盾构进洞：待冻结达到设计强度后，开始进洞施工，进洞过程中外圈冻结持续冻结。
步骤四、拔除冻结管和融沉注浆：待进洞完成后拔除冻结管并进行封孔。并且因冻融影响地表沉降，待进洞完成后进行融沉注浆，直至地表情况稳定。继而完成整个盾构进出洞施工。
本发明的优点在于采用水泥系加固+冻结法组合进出洞加固形式，有效解决了水泥系加固条件不利下的进出洞风险控制。并且使用水泥系加固取代冻结法杯底冻结，有效解决了盾构机进洞过程中因杯底冻结无法有效进行后部环箍注浆的弊端，且有效减少了水平冻结盾构机盾壳及刀盘的风险。此外，施工先进行可施工区域水泥系加固施工，有效改良了进出洞范围内一定量土体质量，再使用冻结法对洞门范围内土体进行冻结，使洞门范围内土体强度提高，并有效封堵洞门范围外向洞门内的渗漏水通道，防止进洞施工过程中的洞门漏水、涌砂风险。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构加固施工工艺，其特征在于，将盾构始发加固土体和接收加固土体均分别沿盾构开挖路径划分成第一区域土体和第二区域土体，所述第一区域土体为靠近盾构进洞洞门或盾构出洞洞门的土体区域，所述第二区域土体为远离所述盾构进洞洞门或所述盾构出洞洞门的土体区域；
所述盾构加固施工工艺包括如下步骤：
S1：对所述第一区域土体采用高压旋喷桩和/或三轴搅拌桩进行加固，对所述第二区域土体土体进行冻结法施工；
S2：在始发井内或接收井内，对所述盾构进洞洞门或所述盾构出洞洞门外圈进行冻结法施工，冻结管成圆圈状排布，且圆圈直径大于所述盾构进洞洞门和所述盾构出洞洞门直径。
2.如权利要求1所述的盾构加固施工工艺，其特征在于，所述冻结法施工步骤为：先设置冻结孔，再在所述冻结孔内设置冻结管，形成冻结加固区域。
3.如权利要求1所述的盾构加固施工工艺，其特征在于，所述第二区域土体的冻结区域分布在距离隧道外周至少3m外。
4.如权利要求1所述的盾构加固施工工艺，其特征在于，所述盾构始发加固土体沿盾构开挖路径的长度至少为11m，所述接收加固土体沿盾构开挖路径的长度至少为6m。
5.如权利要求4所述的盾构加固施工工艺，其特征在于，所述第一区域土体沿盾构开挖路径的长度为3m。
6.如权利要求1至5任一项所述的盾构加固施工工艺，其特征在于，待所述第一区域土体加固达到28天强度后进行所述第二区域土体加固。
7.如权利要求6所述的盾构加固施工工艺，其特征在于，使用经纬仪结合灯光测量所述冻结孔偏斜率。
8.如权利要求7所述的盾构加固施工工艺，其特征在于，冻结温度低于零下10℃。
9.如权利要求8所述的盾构加固施工工艺，其特征在于，冻结时间为35天。
10.如权利要求9所述的盾构加固施工工艺，其特征在于，冻结使用的冷媒剂包括盐水或液氮。
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