CN112031801A - 一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法包括如下步骤：(A)在既有运营线路隧道的正下方和在建地铁隧道的正上方钻进水平段钻孔，所述水平段钻孔的走向沿所述在建地铁隧道的走向；(B)在所述水平段钻孔内下放安装注浆阀管；(C)采用充填材料对注浆阀管与水平段钻孔孔壁之间的环形空间进行充填；(D)对注浆阀管周围地层进行注浆。采用水平孔注浆预加固技术对既有运营线路隧道与在建地铁隧道交叉重叠区域进行预加固，通过注浆固结全风化和强风化复合花岗岩，提高岩体整体稳定性和强度，降低盾构通过时的超方风险，并且能够有效防止既有运营线路隧道沉降。
Description
技术领域
本发明涉及地铁施工技术领域。具体地说是一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法。
背景技术
在地铁施工中，在建地铁隧道需要下穿既有运营线路隧道的时候，如果地质资料揭示盾构开挖全断面为“上软下硬”地层，在该层位施工时存在下方“推不动”，上方“保不住”(超方)的风险，且盾构断面大，若不采取措施，盾构施工时会引起已建成运营的既有运营线路隧道发生沉降，若沉降变形值超过规范要求会影响该段地铁的运营安全。现有技术中尚无针对这一施工难题解决的技术方案
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，不影响既有运营地铁线路且能够确保在建地铁隧道顺利施工。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，包括如下步骤：
(A)在既有运营线路隧道的正下方和在建地铁隧道的正上方钻进水平段钻孔，所述水平段钻孔的走向沿所述在建地铁隧道的走向；
(B)在所述水平段钻孔内下放安装注浆阀管；
(C)采用充填材料对注浆阀管与水平段钻孔孔壁之间的环形空间进行充填；
(D)对注浆阀管周围地层进行注浆。
上述地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，每个所述水平段钻孔(300)的钻进施工方法如下：
(A-1)施工钻进造斜段钻孔；
(A-2)在所述造斜段钻孔的基础上施工钻进所述水平段钻孔，所述水平段钻孔的两端在所述既有运营线路隧道左右两侧且沿所述在建地铁隧道的走向扩展；施工钻进造斜段钻孔和施工水平段钻孔所用钻孔泥浆配方为1立方米水加入钠基膨润土65-75kg、羧甲基纤维素钠1.5-2.5kg、碳酸钠1.5-2.5kg、磺化沥青20-25kg和重晶石粉16-25kg；
在步骤(B)中：首先在所述造斜段钻孔内下放安装普通钢管，然后再在所述水平段钻孔内下放安装注浆阀管。
上述地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，所述水平段钻孔包括位于同一垂高的多个钻孔，相邻所述水平段钻孔的间距为1.5-2.5米，并且所述水平段钻孔距离所述在建地铁隧道遂顶的距离为1-2米。
上述地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，所述水平段钻孔包括分别位于不同垂高的两排钻孔，在同一垂高上：相邻所述水平段钻孔的间距为1.5-2.5米；距离所述在建地铁隧道较近的一排所述水平段钻孔为第一排钻孔，其距离所述在建地铁隧道遂顶的距离为1-2米；距离所述在建地铁隧道较远的一排所述水平段钻孔为第二排钻孔，所述第一排钻孔与所述第二排钻孔之间的垂高为0.4-0.7米。
上述地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，采用间隔打钻施工位于同一垂高的一排所述水平段钻孔：假设设计施工的所述水平段钻孔数目为N个，自左至右编号依次为1、2、3……N；首先施工第1个钻孔，然后施工第M个钻孔，再施工第2个钻孔，然后施工第M+1个钻孔……依次类推完成这排所有钻孔的施工；M＝N/2+1，其中N/2为进一法取整数后的自然数；
如果有两排位于不同垂高的钻孔，自距离所述在建地铁隧道较近的第一排所述水平段钻孔至距离所述在建地铁隧道较远的第二排所述水平段钻孔逐排依次进行施工，并所述第一排钻孔自左至右进行间隔打钻施工，第二排钻孔自右至左进行间隔打钻施工。
上述地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，所述造斜段钻孔和所述水平段钻孔组成的钻孔结构采用三开形式施工，施工三开的钻孔结构所采用的钻具组合为：
一开：Φ73mm钻杆+Φ120mm无磁钻铤+Φ311mm钻头；
二开：Φ73mm钻杆+Φ120mm无磁钻铤+1.75°螺杆钻具+Φ222.2mm三牙轮钻头(Φ152.4mm三牙轮钻头)；先采用Φ152.4mm三牙轮钻头施工152.4mm钻孔，然后再用Φ222.2mm三牙轮钻头进行扩孔，1.75°螺杆钻具的直径为120mm；
三开：Φ73mm钻杆+Φ120mm无磁钻铤+1.75°螺杆钻具+Φ152.4mm三牙轮钻头，1.75°螺杆钻具的直径为120mm。
上述地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，三开钻孔结构如下：
上述地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，在步骤(C)中采用充填材料对注浆阀管(1)与水平段钻孔孔壁之间的环形空间进行充填具体包括如下步骤：
(C-1)将Ф50钻杆连接止浆塞下至离管底1～2m，拉塞止浆；
(C-2)压注充填材料，充填材料的配方为1立方米水加入黏土粉75-85kg、水泥140-160kg、水玻璃13-17kg和微硅粉5-7kg,水玻璃规格为：模数2.6～3.4、浓度35～42波美度，待孔内泥浆全部上返；注充填材料满足泵送要求：析水率5％以下、初凝时间在30min～1h、终凝时间6～10h、早期强度为0.5-2.0MPa；
(C-3)待孔口返出纯充填材料后，压少量清水替换钻杆内充填材料，闷压1～2h，提出孔内钻杆，下钻扫孔，环形空间充填结束。
上述地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，在步骤(D)中：注浆材料选用由甲液和乙液组成的胶凝时间为30-35分钟的水玻璃双液注浆材料，甲液为水玻璃，乙液为水、乙二醇二乙酸酯和四硼酸钠组成的混合物，甲液和乙液的配比如下：495-505L水玻璃、470-480L水、23-27L乙二醇二乙酸酯和4-6kg四硼酸钠，水玻璃规格为：模数2.6～3.4、浓度35～42波美度。
上述地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，在步骤(D)中采用分段注浆，注浆段长为6-12米，最大注浆压力为0.8-1.0MPa。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：采用水平孔注浆预加固技术对既有运营线路隧道与在建地铁隧道交叉重叠区域进行预加固，通过注浆固结全风化和强风化复合花岗岩，提高岩体整体稳定性和强度，降低盾构通过时的超方风险，并且能够有效防止既有运营线路隧道沉降。
附图说明
图1钻孔轨迹示意图；
图2钻孔布置示意图；
图3加固治理范围示意图；
图4套壳料充填环形空间示意图；
图5注浆浆液突破套壳料固结体示意图。
图中附图标记表示为：100-既有运营线路隧道；200-在建地铁隧道；300-水平段钻孔；400-造斜段钻孔。
1-注浆阀管；2-加固体范围；3-掘进方向；4-盾尾；5-盾构机；6-刀盘；7-输浆管；8-注浆花眼；9-橡胶套；10-止浆塞；11-充填材料浆液流动方向；12-盾构隧道拱顶；13-注浆浆液流动方向；14-充填材料固结体；15-注浆浆液固结体。
具体实施方式
试验施工项目概况
1.1试验施工项目背景
某市轨道交通22号线A站中间风井～A站2#盾构井区间(区间长2.513KM)，在B路与C路交汇处下穿既有运营地铁3号线(D站-E站)，22号线隧顶距既有3号线隧底净距约5.5m，22号线左线隧顶埋深26.5m，既有3号线隧顶埋深15.1m。盾构通过时，先下穿3号线右线，再下穿左线。
3号线处于5Z-2和6Z-2地层中，为盾构法隧道，管片外径6米，22号线盾构机刀盘开挖直径8.840m，管片外径8.5米。
1.2二十二号线盾构下穿三号线概况
22号盾构下穿3号线长度为19.2～20.8m，对应在建22号线左线(297环-309环)、右线(291环-303环)。22号线左线已掘进至273环，刀盘距离3号线边线约30米，刀盘位置在东环路右转车道位置；右线已掘进至220环，距离3号线约113米。
1.3盾构下穿三号线附近管线情况
盾构区间地表建筑物主要为1～6层建筑，基础类型多为桩基础或条形基础，地表管线主要有给水管、雨水管、污水管、煤气管、消防管、通信光纤(含国防通信)及高压电缆。管线主要分布在东环路两侧绿化带及人行道，几个十字路口管线(主要有电力、雨水、污水管道)呈纵横交错，较为复杂。
1.4盾构下穿三号线主要风险
22号线盾构下穿通过3号线的主要风险为：影响3号线运营安全，补勘地质资料揭示盾构开挖全断面为“上软下硬”地层，在该层位施工时存在下方“推不动”，上方“保不住”(超方)的风险，且盾构断面大，若不采取措施，盾构施工时会引起已建成运营的3号线发生沉降，若沉降变形值超过规范要求会影响该段地铁的运营安全。
1.5地质条件
22号线施工区域为8Z地层(中风化混合花岗岩)，岩体裂隙发育，岩芯呈短柱状、碎块状，少量长柱状，岩质稍硬，局部夹微风化岩块，近似RQD为20％～40％。抗压强度为13.6～42.7Mpa，平均24.2Mpa。稳定地下水深度约3m。
本实施例的地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，包括如下步骤：
(A)在既有运营线路隧道100的正下方和在建地铁隧道200的正上方钻进水平段钻孔300，所述水平段钻孔300的走向沿所述在建地铁隧道200的走向；具体包括如下步骤(钻孔轨迹如图1所示)：
(A-1)施工钻进造斜段钻孔400；
(A-2)在所述造斜段钻孔400的基础上施工钻进所述水平段钻孔300，所述水平段钻孔300的两端在所述既有运营线路隧道100左右两侧且沿所述在建地铁隧道200的走向扩展；施工钻进造斜段钻孔400和施工水平段钻孔300所用钻孔泥浆配方为1立方米水加入钠基膨润土71kg、羧甲基纤维素钠2kg、碳酸钠2kg、磺化沥青23kg和重晶石粉21kg；
如图2所示，所述水平段钻孔300包括位于同一垂高的多个钻孔，相邻所述水平段钻孔300的间距为1.5-2.5米，并且所述水平段钻孔300距离所述在建地铁隧道200遂顶的距离为1-2米。
或者如图2所示，所述水平段钻孔300包括分别位于不同垂高的两排钻孔，在同一垂高上：相邻所述水平段钻孔300的间距为1.5-2.5米；距离所述在建地铁隧道200较近的一排所述水平段钻孔300为第一排钻孔，其距离所述在建地铁隧道200遂顶的距离为1-2米；距离所述在建地铁隧道200较远的一排所述水平段钻孔300为第二排钻孔，所述第一排钻孔与所述第二排钻孔之间的垂高为0.4-0.7米。
采用间隔打钻施工位于同一垂高的一排所述水平段钻孔300：假设设计施工的所述水平段钻孔300数目为N个，自左至右编号依次为1、2、3……N；首先施工第1个钻孔，然后施工第M个钻孔，再施工第2个钻孔，然后施工第M+1个钻孔……依次类推完成这排所有钻孔的施工；M＝N/2+1，其中N/2为进一法取整数后的自然数；
如果有两排位于不同垂高的钻孔，自距离所述在建地铁隧道200较近的第一排所述水平段钻孔300至距离所述在建地铁隧道200较远的第二排所述水平段钻孔300逐排依次进行施工，并所述第一排钻孔自左至右进行间隔打钻施工，第二排钻孔自右至左进行间隔打钻施工。
如图2所示，具体试验的时候，在地面施工L型钻孔至设计位置，并保证钻孔末端28m处的埋深为25±0.1m，钻孔水平方向实际落点与设计靶点最大偏差为0.1m。设计两排钻孔，第一排钻孔(第一顺位)在22号线隧顶向上1.5m，孔间距2m；第二排钻孔(第二顺位)在第一排钻孔向上0.5m，钻孔间距为2m，两排钻孔插花布置，共设计L型注浆钻孔26个，钻孔布置如图2所示。
钻孔施工顺序为，先施工22号线左线钻孔，左线钻孔施工完成后再施工右线钻孔；左线先施工第一排钻孔(第一顺位)，第一排钻孔施工完成后再施工第二排钻孔(根据第一排孔的施工情况再次论证分析第二排孔施工的必要性)，施工时采用间隔打钻施工，具体施工顺序如下：
左线：
第一顺位：LZ1→LZ5→LZ2→LZ6→LZ3→LZ7→LZ4
第二顺位：LZ8→LZ11→LZ9→LZ12→LZ10→LZ13
右线：
第一顺位：LY1→LY5→LY2→LY6→LY3→LY7→LY4
第二顺位：LY8→LY11→LY9→LY12→LY10→LY13
注浆顺序与钻孔施工顺序相同。
所述造斜段钻孔400和所述水平段钻孔300组成的钻孔结构采用三开形式施工，施工三开的钻孔结构所采用的钻具组合为：
一开：Φ73mm钻杆+Φ120mm无磁钻铤+Φ311mm钻头；
二开：Φ73mm钻杆+Φ120mm无磁钻铤+1.75°螺杆钻具+Φ222.2mm三牙轮钻头(Φ152.4mm三牙轮钻头)；先采用Φ152.4mm三牙轮钻头施工152.4mm钻孔，然后再用Φ222.2mm三牙轮钻头进行扩孔，1.75°螺杆钻具的直径为120mm；
三开：Φ73mm钻杆+Φ120mm无磁钻铤+1.75°螺杆钻具+Φ152.4mm三牙轮钻头，1.75°螺杆钻具的直径为120mm。
三开钻孔结构如下：
(B)首先在所述造斜段钻孔400内下放安装普通钢管，然后再在所述水平段钻孔300内下放安装注浆阀管1。
所述造斜段钻孔400和所述水平段钻孔300施工完成以后需要尽快进行注浆套管的安装。注浆套管结构分为造斜段和水平段两个组成部分。造斜段不注浆，采用普通钢管；水平段需进行定位注浆，采用注浆阀管。注浆阀管采用
的无缝钢管加工，每隔0.5m加工一条环槽，环槽内加工6个
的圆孔，然后套上橡胶密封套，实现浆液只出不进的单向阀的功能。
(C)如图4所示：注浆套管下放至设计位置后，立即采用充填材料对注浆套管与钻孔孔壁之间的环形空间进行充填。充填材料既满足固管止浆的强度要求，又能够在一定程度上被浆液压力击穿，渗入地层实现加固的目的。采用充填材料对注浆阀管1与水平段钻孔300孔壁之间的环形空间进行充填具体包括如下步骤：
(C-1)将Ф50钻杆连接止浆塞下至离管底1～2m，拉塞止浆；
(C-2)压注充填材料，充填材料的配方为1立方米水加入黏土粉80kg、水泥150kg、水玻璃15kg和微硅粉6kg,水玻璃规格为：模数2.6～3.4、浓度35～42波美度，待孔内泥浆全部上返；充填材料满足泵送要求：析水率5％以下、初凝时间在30min～1h、终凝时间6～10h、早期强度为0.5-2.0MPa；
(C-3)待孔口返出纯充填材料后，压少量清水替换钻杆内充填材料，闷压1～2h，提出孔内钻杆，下钻扫孔，环形空间充填结束。
(D)对注浆阀管1周围地层进行注浆(如图5所示)。
针对由风化混合花岗岩组成的松散地层或半胶结地层进行前期加固注浆，因上覆3号线的制约，注浆不能采用劈裂注浆等高压力注浆，要使得浆液在低压力作用下以渗透方式进入岩体空隙中，所以首选渗透性好的溶液型注浆材料。本实施例注浆材料选用由甲液和乙液组成的胶凝时间为30-35分钟的水玻璃双液注浆材料，甲液为水玻璃，乙液为水、乙二醇二乙酸酯和四硼酸钠组成的混合物，甲液和乙液的配比如下：500L水玻璃、475L水、25L乙二醇二乙酸酯和5kg四硼酸钠，水玻璃规格为：模数2.6～3.4、浓度35～42波美度。试验证实：聚氨酯类高强度化学浆和脲醛树脂类化学浆不适宜在本实施例的工况条件使用。
本实施例中采用分段注浆，注浆段长为6-12米，最大注浆压力为0.8-1.0MPa。
注浆加固范围如图3所示：
水平范围：以3号线隧道和22号线隧道交叉重叠区域为基础，沿22号线隧道方向注浆范围各向两侧扩展约5m；沿3号线隧道方向注浆范围各向两侧扩展约2m。治理范围为28m×28.17m。竖向范围：以22号线隧道顶线向上偏移1.5m为中心，上下各扩展2m为竖向注浆治理范围。即L型钻孔的水平段垂深应为25m(第一顺位)和24.5m(第二顺位)。
本实施例采用水平孔注浆预加固技术对22号线与3号线交叉重叠区域进行预加固，通过注浆固结全风化和强风化复合花岗岩，提高岩体整体稳定性和强度，降低盾构通过时的超方风险。
通过定向钻进水平钻孔，成孔后下入预制钢阀管，用分段注浆方法对治理区域进行注浆加固。注浆试验要严格控制注浆量和注浆压力，并根据地面沉降监测数据及时调整注浆参数；根据每次注浆期间，地面深层位移监测数据信息，及时调整注浆参数，确保注浆施工不对3号线造成不良的影响。当盾构机掘进至加固范围时，根据3号线及地面沉降监测数据，进行水平孔跟踪注浆。
由于22号线盾构下穿3号线时会对其产生一定程度的影响，严重时会影响3号线的运营及安全。水平定向钻孔注浆技术的目的是通过钻探成孔后，全孔下入钢阀管，并进行定点、定量控制注浆，实现钢阀管管棚支护效果+预注浆加固+跟踪注浆加固的技术目的。钢阀管管棚主要起临时超前支护作用，降低盾构推进时对3号线的影响。注浆的目的是降低22号线盾构下穿3号线的风险，预注浆加固把能凝固的浆液通过水平钻孔注入22号线与3号线交叉重叠区域的岩土层中，待浆液硬化将岩土胶结成一个整体，起到固结松散的全风化和强风化复合花岗岩的作用，提高其自稳强度和抗扰动能力；跟踪注浆主要是在盾构推进后对盾体上方出现的“空腔”进行及时快速充填，防止“空腔体”不断扩大从而对3号线产生影响。
根据盾构下穿3号线的地质与水文资料、建筑物分布及周边场地条件和管线分布，在不影响盾构施工和建筑物周边居民生活的前题下，采用从地面钻进水平定向钻孔注浆加固盾构上覆地层的方式。水平钻孔采用预置钢阀管，既可以达到注浆的目的，又可以起到部分管棚支护的效果；设置3号线和地表变形监测点，根据注浆时及盾构推过之后的监测结果，进行多次、定点、定量的加固和跟踪注浆；对注浆区域(水平范围、竖向范围)本着保证效果、节约成本的原则进行划分。
Claims (10)
1.一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(A)在既有运营线路隧道(100)的正下方和在建地铁隧道(200)的正上方钻进水平段钻孔(300)，所述水平段钻孔(300)的走向沿所述在建地铁隧道(200)的走向；
(B)在所述水平段钻孔(300)内下放安装注浆阀管(1)；
(C)采用充填材料对注浆阀管(1)与水平段钻孔(300)孔壁之间的环形空间进行充填；
(D)对注浆阀管(1)周围地层进行注浆。
2.根据权利要求1所述的一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，其特征在于，每个所述水平段钻孔(300)的钻进施工方法如下：
(A-1)施工钻进造斜段钻孔(400)；
(A-2)在所述造斜段钻孔(400)的基础上施工钻进所述水平段钻孔(300)，所述水平段钻孔(300)的两端在所述既有运营线路隧道(100)左右两侧且沿所述在建地铁隧道(200)的走向扩展；施工钻进造斜段钻孔(400)和施工水平段钻孔(300)所用钻孔泥浆配方为1立方米水加入钠基膨润土65-75kg、羧甲基纤维素钠1.5-2.5kg、碳酸钠1.5-2.5kg、磺化沥青20-25kg和重晶石粉16-25kg；
在步骤(B)中：首先在所述造斜段钻孔(400)内下放安装普通钢管，然后再在所述水平段钻孔(300)内下放安装注浆阀管(1)。
3.根据权利要求2所述的一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，其特征在于，所述水平段钻孔(300)包括位于同一垂高的多个钻孔，相邻所述水平段钻孔(300)的间距为1.5-2.5米，并且所述水平段钻孔(300)距离所述在建地铁隧道(200)遂顶的距离为1-2米。
4.根据权利要求2所述的一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，其特征在于，所述水平段钻孔(300)包括分别位于不同垂高的两排钻孔，在同一垂高上：相邻所述水平段钻孔(300)的间距为1.5-2.5米；距离所述在建地铁隧道(200)较近的一排所述水平段钻孔(300)为第一排钻孔，其距离所述在建地铁隧道(200)遂顶的距离为1-2米；距离所述在建地铁隧道(200)较远的一排所述水平段钻孔(300)为第二排钻孔，所述第一排钻孔与所述第二排钻孔之间的垂高为0.4-0.7米。
5.根据权利要求3或4所述的一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，其特征在于，采用间隔打钻施工位于同一垂高的一排所述水平段钻孔(300)：假设设计施工的所述水平段钻孔(300)数目为N个，自左至右编号依次为1、2、3……N；首先施工第1个钻孔，然后施工第M个钻孔，再施工第2个钻孔，然后施工第M+1个钻孔……依次类推完成这排所有钻孔的施工；M＝N/2+1，其中N/2为进一法取整数后的自然数；
如果有两排位于不同垂高的钻孔，自距离所述在建地铁隧道(200)较近的第一排所述水平段钻孔(300)至距离所述在建地铁隧道(200)较远的第二排所述水平段钻孔(300)逐排依次进行施工，并所述第一排钻孔自左至右进行间隔打钻施工，第二排钻孔自右至左进行间隔打钻施工。
6.根据权利要求5所述的一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，其特征在于，所述造斜段钻孔(400)和所述水平段钻孔(300)组成的钻孔结构采用三开形式施工，施工三开的钻孔结构所采用的钻具组合为：
一开：Φ73mm钻杆+Φ120mm无磁钻铤+Φ311mm钻头；
二开：Φ73mm钻杆+Φ120mm无磁钻铤+1.75°螺杆钻具+Φ222.2mm三牙轮钻头；先采用Φ152.4mm三牙轮钻头施工152.4mm钻孔，然后再用Φ222.2mm三牙轮钻头进行扩孔，1.75°螺杆钻具的直径为120mm；
三开：Φ73mm钻杆+Φ120mm无磁钻铤+1.75°螺杆钻具+Φ152.4mm三牙轮钻头，1.75°螺杆钻具的直径为120mm。
7.根据权利要求6所述的一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，其特征在于，三开钻孔结构如下：
8.根据权利要求1所述的一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，其特征在于，在步骤(C)中采用充填材料对注浆阀管(1)与水平段钻孔(300)孔壁之间的环形空间进行充填具体包括如下步骤：
(C-1)将Ф50钻杆连接止浆塞下至离管底1～2m，拉塞止浆；
(C-2)压注充填材料，充填材料的配方为1立方米水加入黏土粉75-85kg、水泥140-160kg、水玻璃13-17kg和微硅粉5-7kg,水玻璃规格为：模数2.6～3.4、浓度35～42波美度，待孔内泥浆全部上返；充填材料满足泵送要求：析水率5％以下、初凝时间在30min～1h、终凝时间6～10h、早期强度为0.5-2.0MPa；
(C-3)待孔口返出纯充填材料后，压少量清水替换钻杆内充填材料，闷压1～2h，提出孔内钻杆，下钻扫孔，环形空间充填结束。
9.根据权利要求1所述的一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，其特征在于，在步骤(D)中：注浆材料选用由甲液和乙液组成的胶凝时间为30-35分钟的水玻璃双液注浆材料，甲液为水玻璃，乙液为水、乙二醇二乙酸酯和四硼酸钠组成的混合物，甲液和乙液的配比如下：495-505L水玻璃、470-480L水、23-27L乙二醇二乙酸酯和4-6kg四硼酸钠，水玻璃规格为：模数2.6～3.4、浓度35～42波美度。
10.根据权利要求9所述的一种地铁隧道下穿既有运营线路的沉降控制方法，其特征在于，在步骤(D)中采用分段注浆，注浆段长为6-12米，最大注浆压力为0.8-1.0MPa。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114293994A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-04-08 | 中国建筑第五工程局有限公司 | 上下交叠隧道施工时既有隧道竖向变形控制结构及施工方法 |
| CN116906055A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-10-20 | 中南大学 | 控制隧道下穿铁路路基变形的施工方法及棚架支护结构 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003003459A (ja) * | 2001-06-22 | 2003-01-08 | Chem Grouting Co Ltd | 充填グラウト工法 |
| CN104594911A (zh) * | 2015-02-16 | 2015-05-06 | 中建交通建设集团有限公司 | 盾构始发阶段或接收阶段近距离下穿运营线路的施工方法 |
| CN107119669A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-01 | 中交第二航务工程局有限公司 | 用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法 |
| CN108060908A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-05-22 | 北京中煤矿山工程有限公司 | 建筑群下富水砂层长距离水平定向钻孔注浆加固工艺 |
| CN108104824A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-06-01 | 浙江大学城市学院 | 一种软土区泥水盾构穿越既有地铁隧道施工方法 |
| CN110230499A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-13 | 中铁第六勘察设计院集团有限公司 | 富水软土地区盾构近穿运营隧道主动保护结构及施工方法 |
-
2020
- 2020-07-27 CN CN202010731981.2A patent/CN112031801B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003003459A (ja) * | 2001-06-22 | 2003-01-08 | Chem Grouting Co Ltd | 充填グラウト工法 |
| CN104594911A (zh) * | 2015-02-16 | 2015-05-06 | 中建交通建设集团有限公司 | 盾构始发阶段或接收阶段近距离下穿运营线路的施工方法 |
| CN107119669A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-01 | 中交第二航务工程局有限公司 | 用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法 |
| CN108060908A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-05-22 | 北京中煤矿山工程有限公司 | 建筑群下富水砂层长距离水平定向钻孔注浆加固工艺 |
| CN108104824A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-06-01 | 浙江大学城市学院 | 一种软土区泥水盾构穿越既有地铁隧道施工方法 |
| CN110230499A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-13 | 中铁第六勘察设计院集团有限公司 | 富水软土地区盾构近穿运营隧道主动保护结构及施工方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘国栋等: "软土地层盾构穿越密集房屋群水平定向注浆加固技术", 《隧道建设(中英文)》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114293994A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-04-08 | 中国建筑第五工程局有限公司 | 上下交叠隧道施工时既有隧道竖向变形控制结构及施工方法 |
| CN116906055A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-10-20 | 中南大学 | 控制隧道下穿铁路路基变形的施工方法及棚架支护结构 |
| CN116906055B (zh) * | 2023-09-12 | 2023-11-21 | 中南大学 | 控制隧道下穿铁路路基变形的施工方法及棚架支护结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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