CN112031794B - 富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法,包括盾构接收前措施,采用三重管旋喷桩配合三轴搅拌桩进行端头井加固,在端头井外设置降水井,在端头井内设置钢套筒;施工中措施,在穿越既有线及接收施工中对既有线进行降速,盾构保持匀速掘进,掘进过程中壁后同步注浆,并对既有线自动化监测及地表进行监测;盾构接收进洞后措施,进洞后,对钢套筒和洞门连接区域进行快速封堵,在已成型的隧道内壁后二次注浆,对既有线范围内的采用深孔注浆。穿越既有线过程缓慢施工并加强隧道,端头井设置降水加固措施结合进洞后快速封堵,避免地面坍塌,保证安全;整体流程简单,易推广;取消了既有线的加固或隔离桩施工,节约成本。
Description
技术领域
本发明属于地铁盾构工程领域,涉及一种富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法。
背景技术
随着城市地铁建设的大力发展,盾构技术作为城市地铁建设的主流工法,面临的地质条件和工况越来越复杂。
在富水粉砂层中进行盾构接收时,盾构在进洞过程中可能出现掌子面失稳、盾尾漏水、洞门涌水涌砂、接收井涌水等风险。
盾构近距离下穿既有运营线时极易因土体扰动造成既有运营隧道不均匀沉降,从而导致隧道结构开裂渗水、轨道变形及移位等风险,从而影响运营列车的行车安全。
现有技术中,针对富水粉砂层盾构接收时会出现涌水、涌砂导致地面坍塌等问题,在盾构接收之前,使用旋喷桩及三轴搅拌桩进行接收端头加固,同时设置降水井减少接收区域地下水。
但地层条件和临近既有地铁运营线两种情况下施工风险叠加,采用常规施工方法难以满足富水粉砂层中临近既有地铁运营线进行盾构接收的施工要求:盾构穿越时既有地铁运营线的沉降变形控制以及盾构接收过程中施工安全;而且盾构下穿地铁运营线,一般采取既有地铁运营线注浆加固措施或在既有地铁运营线两侧打设MJS隔离桩,加固范围为隧道结构外缘3m,造价昂贵。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法,包括如下步骤:
(1)盾构接收前措施,采用三重管旋喷桩(7)配合三轴搅拌桩进行端头井(1)加固,所述三重管旋喷桩(7)设置于所述三轴搅拌桩与车站围护结构(4)之间空隙内,旋喷桩水泥掺量为34%-35%,在端头井(1)外设置降水井(6),在端头井(1)内设置钢套筒(5),所述端头井(1)内沿地表纵向向下依次分为加固一区(31)与加固二区(32)构成加固区域(3),所述加固二区(32)位于所述加固一区(31)的下方,所述加固一区(31)的深度尺寸为15.5m,水泥掺量为8%,无侧限抗压强度qu≥0.5MPa,所述加固二区(32)的深度尺寸为12.7m,水泥掺量为20%,无侧限抗压强度qu≥1.0Mpa,所述降水井(6)包括设置于加固区域(3)内的多个,加固二区(32)设置有两条隧道,每条隧道两侧设置有至少一个所述降水井(6),或者,所述降水井(6)包括设置于加固区域(3)内及加固区域(3)外的多个,加固二区(32)设置有两条隧道,每条隧道两侧设置有至少一个所述降水井(6),在整个加固区域(3)外的两侧分别设置有至少一个所述降水井(6);
(2)施工中措施,在穿越既有地铁运营线(2)及接收施工中对既有运营线进行降速至25km/h-35km/h,盾构保持在20-25mm/min匀速掘进,掘进过程中壁后同步注浆,注浆量为5-5.5 m3,并对既有运营线自动化监测及地表进行人工监测;
(3)盾构接收进洞后措施,在盾构接收进洞后,对所述钢套筒(5)和洞门连接区域进行二次注浆快速封堵,在已成型的隧道内壁后二次注浆,并对既有地铁运营线(2)影响范围15-30m的盾构隧道内进行深孔注浆加固,完成盾构接收施工,盾构机推进至尾刷位于最后一环位置,在后10环范围内由下而上,由后向前进行所述二次注浆封堵洞门,并通过最后一环注浆孔开孔检查,观察注浆孔是否有漏水漏砂情况判断加固效果。
在某些实施方式中,所述钢套筒(5)长14300mm,内径7400mm,分5段由法兰连接而成的筒体,每段所述筒体由上下2块对接构成,每段筒体的外周焊接纵、环向筋板形成保证筒体刚度的网状构架,在洞门环板上烧焊连接有过渡连接板,洞门环板与过渡连接板全部密贴,过渡连接板满焊在洞门环板上,所述钢套筒(5)的法兰端与所述过渡连接板之间采用螺栓连接,中间夹厚橡胶垫以保证密封效果。
在某些实施方式中,对既有运营线进行降速45%,降速至30km/h。
在某些实施方式中,对所述既有地铁运营线(2)的监测,采用0.1mm的高精度的自动化监测方法,频率为15min/次;对地表的监测,盾构穿越期间,人工监测频率为2次/天,当沉降超出预警值1mm时,所述预警值为单日±3mm,上报施工单位,及时调整施工参数,每日增加至测量3~4次。
在某些实施方式中,对穿越段的盾构隧道内进行深孔注浆加固中,采用钢花管深孔注浆,加固注浆过程中钢管采用Φ38钢管,利用原管片上二次注浆孔,跳孔注入。
在某些实施方式中,注浆中的浆液采用水泥浆与水玻璃浆组成的双液浆,水泥浆采用水灰比为1:1,水玻璃浆用水稀释1:3,水泥浆:水玻璃浆为1:1,注浆压力0.5~1Mpa。
本发明的范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。
本发明针对现有的技术不足,具有以下优点:穿越既有地铁运营线过程缓慢施工并加强隧道,保证隧道、轨道、运营列车安全;端头井设置降水加固措施结合进洞后快速封堵,有效避免涌水、涌砂导致地面坍塌等问题;控制减小富水粉砂地层中小净距下穿地铁运营线盾构接收施工时对既有地铁运营线的运营影响及盾构安全接收的风险,工艺流程简单,便于推广实施;通过采用此方法,取消了既有地铁运营线的加固或隔离桩施工,间接的减少了人、机、料的投入,节约了施工成本。
附图说明
附图1为既有地铁运营线与盾构隧道布局图;
附图2为富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法;
附图3为端头井剖面图;
附图4为降水井布置图;
其中:1、端头井;2、既有地铁运营线;3、加固体;31、加固一区;32、加固二区;4、车站围护结构;5、钢套筒;6、降水井;7、三重管旋喷桩。
具体实施方式
如附图1所示。本发明在实施前,需要对既有地铁线的结构状态进行评估,在本实施例中,根据《盾构法隧道结构服役性能鉴定规范》,对下穿段隧道做服役状态评价;综合评定该段区间隧道结构整体服役状态等级为Ⅱ级:性能退化,但不影响正常功能;综合评定该段隧道结构安全状况等级为Ⅱ级,因此可判定本实施例的盾构接收可施工,在此基础上,通过各附图来具体说明下述实施例。
如附图2所示,一种富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法,包括如下步骤:
(1)盾构接收前措施,采用三重管旋喷桩7配合三轴搅拌桩进行端头井1加固,在端头井1外设置降水井6,在端头井1内设置钢套筒5;
(2)施工中措施,在穿越既有地铁运营线2及接收施工中对既有运营线进行降速至25km/h-35km/h,盾构保持在20-25mm/min匀速掘进,掘进过程中壁后同步注浆,注浆量为5-5.5m3,对既有运营线自动化监测及地表进行人工监测;
(3)盾构接收进洞后措施,在盾构接收进洞后,对钢套筒5和洞门连接区域进行二次注浆快速封堵,在已成型的隧道内壁后二次注浆,并对既有地铁运营线2影响范围15-30m的盾构隧道内进行深孔注浆加固,完成盾构接收施工。
在本实施例中,具体的,如附图3所示,盾构接收前需对端头井1通过三重管旋喷桩7配合三轴搅拌桩进行加固,三轴搅拌桩用于对端头井1内部土体的加固,加固时将端头井1内部沿地表纵向向下依次分为加固一区31与加固二区32构成加固区域3,加固二区32位于加固一区31的下方,加固一区31的深度尺寸为15.5m,对加固一区31加固时水泥掺量为8%,要求达到的加固程度为该区域的无侧限抗压强度qu≥0.5MPa,加固二区32的深度尺寸为12.7m,对加固二区32加固时水泥掺量为20%,要求达到的加固程度为该区域的无侧限抗压强度qu≥1.0Mpa;三重管旋喷桩7用于对端头井1外部土体的加固,设置于三轴搅拌桩与车站围护结构4之间空隙内,加固时三重管旋喷桩7中水泥掺量为34%-35%。同时,如附图4所示,在加固区域3内每个隧道的一侧1.5m处布置一处降水井6,另一侧布置两处降水井6,目的是为了确保接收时地下水位至隧道底1m以下,防止盾构接收进洞时涌水,完成端头井1加固;然后,在加固完成后的端头井1内设置钢套筒5,钢套筒5长14300mm,内径7400mm,分5段由法兰连接而成的筒体,每段筒体由上下2块对接构成,每段筒体的外周焊接纵、环向筋板形成保证筒体刚度的网状构架;同时,在接收的洞门环板上烧焊连接有过渡连接板,洞门环板与过渡连接板全部密贴,过渡连接板满焊在洞门环板上,钢套筒5的法兰端与过渡连接板采用螺栓连接,中间夹厚橡胶垫以保证密封效果。
在本实施例中,具体的,在施工时在盾构穿越既有地铁运营线2时对既有运营线降速,整体降速45%,降速至30km/h,同时盾构保持在25mm/min匀速掘进来保证施工安全与顺利。掘进过程中使用管片拼装隧道壁,并对隧道壁后进行同步注浆,注浆量为5m3;同时,在施工时对既有地铁运营线2的影响进行监测,采用0.1mm的高精度的自动化监测方法,频率为15min/次;同时盾构穿越期间对地表的沉降值进行人工监测,监测频率为2次/天,当地表沉降超出预警值1mm时,预警值为单日±3mm,上报施工单位,及时调整施工参数,并增加监测次数,每日增加至测量4次。
在本实施例中,具体的,在盾构接收进洞后,盾构机推进至尾刷位于最后一环位置,在后10环范围内由下而上,由后向前进行二次注浆封堵洞门,并通过最后一环注浆孔开孔检查,观察注浆孔是否有漏水漏砂情况判断一次注浆的加固效果,然后在当天内对钢套筒5和洞门连接区域进行快速封堵;同时对已成型的隧道内进行壁后二次注浆,且对距离既有地铁运营线2影响范围30m内的盾构隧道进行深孔注浆加固,在布置好的管片的深孔上,采用钢花管深孔注浆,加固注浆过程中钢管采用Φ38钢管,利用原管片上二次注浆孔,跳孔注入;所有一次注浆和二次注浆中的浆液均采用水泥浆与水玻璃浆组成的双液浆,水泥浆采用水灰比为1:1,水玻璃浆用水稀释1:3,水泥浆:水玻璃浆为1:1,注浆压力0.75Mpa。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)盾构接收前措施,采用三重管旋喷桩(7)配合三轴搅拌桩进行端头井(1)加固,所述三重管旋喷桩(7)设置于所述三轴搅拌桩与车站围护结构(4)之间空隙内,旋喷桩水泥掺量为34%-35%,在端头井(1)外设置降水井(6),在端头井(1)内设置钢套筒(5),所述端头井(1)内沿地表纵向向下依次分为加固一区(31)与加固二区(32)构成加固区域(3),所述加固二区(32)位于所述加固一区(31)的下方,所述加固一区(31)的深度尺寸为15.5m,水泥掺量为8%,无侧限抗压强度qu≥0.5MPa,所述加固二区(32)的深度尺寸为12.7m,水泥掺量为20%,无侧限抗压强度qu≥1.0Mpa,所述降水井(6)包括设置于加固区域(3)内的多个,加固二区(32)设置有两条隧道,每条隧道两侧设置有至少一个所述降水井(6),或者,所述降水井(6)包括设置于加固区域(3)内及加固区域(3)外的多个,加固二区(32)设置有两条隧道,每条隧道两侧设置有至少一个所述降水井(6),在整个加固区域(3)外的两侧分别设置有至少一个所述降水井(6);
(2)施工中措施,在穿越既有地铁运营线(2)及接收施工中对既有运营线进行降速至25km/h-35km/h,盾构保持在20-25mm/min匀速掘进,掘进过程中壁后同步注浆,注浆量为5-5.5 m3,并对既有运营线自动化监测及地表进行人工监测;
(3)盾构接收进洞后措施,在盾构接收进洞后,对所述钢套筒(5)和洞门连接区域进行二次注浆快速封堵,在已成型的隧道内壁后二次注浆,并对既有地铁运营线(2)影响范围15-30m的盾构隧道内进行深孔注浆加固,完成盾构接收施工,盾构机推进至尾刷位于最后一环位置,在后10环范围内由下而上,由后向前进行所述二次注浆封堵洞门,并通过最后一环注浆孔开孔检查,观察注浆孔是否有漏水漏砂情况判断加固效果。
2.根据权利要求1所述的富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法,其特征在于,所述钢套筒(5)长14300mm,内径7400mm,分5段由法兰连接而成的筒体,每段所述筒体由上下2块对接构成,每段筒体的外周焊接纵、环向筋板形成保证筒体刚度的网状构架,在洞门环板上烧焊连接有过渡连接板,洞门环板与过渡连接板全部密贴,过渡连接板满焊在洞门环板上,所述钢套筒(5)的法兰端与所述过渡连接板之间采用螺栓连接,中间夹厚橡胶垫以保证密封效果。
3.根据权利要求1所述的富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法,其特征在于,对既有运营线进行降速45%,降速至30km/h。
4.根据权利要求1所述的富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法,其特征在于,对所述既有地铁运营线(2)的监测,采用0.1mm的高精度的自动化监测方法,频率为15min/次;对地表的监测,盾构穿越期间,人工监测频率为2次/天,当沉降超出预警值1mm时,所述预警值为单日±3mm,上报施工单位,及时调整施工参数,每日增加至测量3~4次。
5.根据权利要求1所述的富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法,其特征在于,对穿越段的盾构隧道内进行深孔注浆加固中,采用钢花管深孔注浆,加固注浆过程中钢管采用Φ38钢管,利用原管片上二次注浆孔,跳孔注入。
6.根据权利要求1所述的富水粉砂地层中临近既有地铁运营线的盾构接收施工方法,其特征在于,注浆中的浆液采用水泥浆与水玻璃浆组成的双液浆,水泥浆采用水灰比为1:1,水玻璃浆用水稀释1:3,水泥浆:水玻璃浆为1:1,注浆压力0.5~1Mpa。
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