CN112502731B - 富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构及方法，该预加固结构包括对所施工联络通道所处区域地层进行加固的通道地层整体加固结构和两个分别对所施工联络通道前后两端地层进行加固的通道端部地层加固结构；该方法包括步骤:一、超前小导管打设；二、通道端部地层注浆加固；三、通道地层整体注浆加固。本发明设计合理、施工简便且加固效果好，对富水砂层联络通道地层的超前待加固区域进行划分，并采用对应类型的注浆加固结构进行有效加固，加固后的地层与已施工完成盾构隧道的盾构管片固定连接为一体，在进一步提高所施工联络通道地层加固效果的同时，能有效提高盾构隧道的结构稳固性。

Description

富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构及方法

技术领域

本发明属于盾构区间联络通道施工技术领域，具体涉及一种富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构及方法。

背景技术

在地铁隧道施工工程中，为了应急疏散及排水需要，需要在盾构区间设置联络通道。联络通道施工风险较大，一直是地铁施工中事故多发的部位。联络通道事故易导致地面线缆破坏和建筑物的毁坏，甚至危及整个地铁线路。因此，联络通道施工在盾构施工中占有举足重轻的作用。但是，对于富水砂层地区，因砂石结构松散、空隙率大、地层自稳性差，开挖风险大，如何保证联络通道施工质量及其安全性，成为亟待攻克的难题。目前，富水砂层中地铁区间暗挖联络通道所采用的常规施工方案不仅周期长，而且对其它工序施工影响非常严重，最重要的是施工安全风险较大，极易发生安全事故。在地层加固方面，现如今主要采用旋喷桩加固，旋喷桩加固过程中不仅对地面影响较大，并且联络通道埋深较大时，施工难度大且投入成本高，施工工期不能得到有效保证。

常规联络通道施工时，在开挖方面，隧道与联络通道相接处的顶部支护薄弱区开挖时有很大的坍塌风险，此部位分两阶段开挖，第一阶段从洞门标高斜向上至联络通道设计拱顶呈坡度开挖，形成过渡段，第二阶段待初期支护贯通后再反向开挖过渡段至设计要求，但该方法在地层为富水砂层的条件下仍存在很大的坍塌风险，因砂石结构松散、空隙率大、地层自稳性差，隧道与联络通道相接处顶部的超前支护薄弱区开挖坍塌风险更大，因此现在需要一种更加安全、可靠的富水砂层盾构区间联络通道超前注浆加固结构及方法，以减少事故的发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其结构设计合理、施工简便且加固效果好，对富水砂层联络通道地层的超前待加固区域进行划分，并采用对应类型的注浆加固结构进行有效加固，加固后的地层与已施工完成盾构隧道的盾构管片固定连接为一体，在进一步提高所施工联络通道地层加固效果的同时，能有效提高盾构隧道的结构稳固性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征在于：包括对所施工联络通道所处区域地层进行加固的通道地层整体加固结构和两个分别对所施工联络通道前后两端地层进行加固的通道端部地层加固结构，两个所述通道端部地层加固结构分别位于所述通道地层整体加固结构前后两侧且二者均与所述通道地层整体加固结构紧固连接为一体；所施工联络通道为连接于两个盾构隧道之间且洞身位于富水砂层内的暗挖隧道；

每个所述通道端部地层加固结构均为通过盾构隧道向所施工联络通道前端或后端的地层打设一组超前小导管进行注浆加固后形成的注浆加固结构，两组所述超前小导管分别布设于所施工联络通道的前后两端且二者呈对称布设；每组所述超前小导管均包括多根均布设于同一平面上的超前小导管，每组所述超前小导管中的多根所述超前小导管沿所施工联络通道宽度方向由左至右进行布设且其均呈平行布设；每根所述超前小导管均沿所施工联络通道的纵向延伸方向布设，所述超前小导管的一端为打入地层内的地层打入端且其另一端为注浆端；每根所述超前小导管均从所述注浆端向所述地层打入端逐渐向上倾斜；

所述通道地层整体加固结构为对所施工联络通道所处地层整体进行袖阀管注浆加固后形成的注浆加固结构。

上述富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征是：所施工联络通道呈水平布设，所述超前小导管与水平面之间的夹角为15°～30°，所述超前小导管的所述地层打入端位于所施工联络通道的拱顶上方且二者之间的竖向间距为1m～2m，所述超前小导管的所述注浆端位于所施工联络通道的拱顶下方。

上述富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征是：两个所述盾构隧道与所施工联络通道衔接的区域均为隧道衔接区域，每组所述超前小导管均布设于一个所述隧道衔接区域外侧；每组所述超前小导管中位于最左侧和位于最右侧的两根所述超前小导管之间的间距D大于所施工联络通道的开挖宽度；

每组所述超前小导管中所包括超前小导管的数量为2M根，其中M为正整数且M≥3；每组所述超前小导管中位于所施工联络通道隧道中线左右两侧的超前小导管数量均为M根。

上述富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征是：还包括两组管片临时支撑结构；

两个所述盾构隧道与所施工联络通道衔接的区域均为隧道衔接区域，每个所述盾构隧道中所述隧道衔接区域所处的隧道节段均为待加固隧道节段，两组所述管片临时支撑结构分别布设于两个所述盾构隧道的所述待加固隧道节段内；

每组所述管片临时支撑结构均包括2N个对所述待加固隧道节段内的盾构管片环逐一进行临时支撑的管片临时支撑结构，每组所述管片临时支撑结构中2N个所述管片临时支撑结构的结构均相同且其沿所布设盾构隧道的纵向延伸方向由后向前布设，每个所述管片临时支撑结构均支撑于一个所述盾构管片环内，每个所述管片临时支撑结构均位于盾构隧道的一个隧道横断面上；其中，N为正整数且N≥2；

每组所述管片临时支撑结构分为两个分别位于所述隧道衔接区域两侧的管片临时支撑组，每个所述管片临时支撑组均包括N个所述管片临时支撑结构。

上述富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征是：所述通道地层整体加固结构为通过两个所述盾构隧道分别对前后两个袖阀管注浆结构进行注浆加固后形成的注浆加固结构，两个所述袖阀管注浆结构呈对称布设且二者均为对待加固地层进行整体加固的注浆加固结构；每个所述袖阀管注浆结构均包括多根从同一个所述盾构隧道打入待加固地层内的袖阀管，每个所述袖阀管注浆结构中的多根所述袖阀管均呈放射状布设；所述待加固地层为所施工联络通道的开挖轮廓线外侧L米范围内的地层，其中L的取值范围为2.5～3.5；

一个所述袖阀管注浆结构中的每根所述袖阀管均与另一个所述袖阀管注浆结构中的至少一根所述袖阀管交叉。

上述富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征是：所述待加固地层分为重叠加固区域、位于重叠加固区域外侧的外侧注浆薄弱区和两个分别位于重叠加固区域前后两侧的端部注浆薄弱区，所述重叠加固区域为两个所述袖阀管注浆结构的注浆区域相重叠的区域；

两个所述端部注浆薄弱区分别位于重叠加固区域的前后两端上方，所述超前小导管位于端部注浆薄弱区内，且每组所述超前小导管中的所有超前小导管均位于同一个所述端部注浆薄弱区内；两个所述端部注浆薄弱区均为采用超前小导管进行加固的超前小导管注浆加固区，所述重叠加固区域和两个所述端部注浆薄弱区组成核心加固区；

所施工联络通道洞身所处地层位于所述核心加固区内。

上述富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征是：所施工联络通道的隧道洞分为下部洞体和位于所述下部洞体上方的上部洞体；

每个所述袖阀管注浆结构均包括多组对所述上部洞体所处区域的待加固地层进行加固的上部袖阀管和多组对所述下部洞体所处区域的待加固地层进行加固的下部袖阀管，多组所述上部袖阀管和多组所述下部袖阀管均由内向外进行布设；每组所述上部袖阀管均包括多根沿所述上部洞体开挖轮廓线布设的袖阀管，多组所述上部袖阀管的袖阀管外插角由内至外逐渐增大；每组所述下部袖阀管均包括多根沿所述下部洞体开挖轮廓线布设的袖阀管，每组所述下部袖阀管的袖阀管外插角由内至外逐渐增大。

上述富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征是：两个所述盾构隧道与所施工联络通道衔接的区域均为隧道衔接区域，两个所述盾构隧道中所述隧道衔接区域的盾构管片环上均开设有多个供袖阀管打设的袖阀管安装孔；

两个所述盾构隧道中所述隧道衔接区域均开有所施工联络通道的洞门，所述洞门在盾构隧道内盾构管片上的开设区域为洞门开设区，所述袖阀管安装孔位于所述洞门开设区内。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好的富水砂层盾构区间联络通道地层预加固方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、超前小导管打设：通过两个所述盾构隧道分别向所施工联络通道前后两端地层打设一组超前小导管；

步骤二、通道端部地层注浆加固：通过步骤一中两组所述超前小导管分别对所施工联络通道前后两端地层进行超前小导管注浆加固，并形成两个所述通道端部地层加固结构；

步骤三、通道地层整体注浆加固：对所施工联络通道所处地层整体进行袖阀管注浆加固，形成所述通道地层整体加固结构，并使所述通道地层整体加固结构与步骤三中两个所述通道端部地层加固结构紧固连接为一体。

上述方法，其特征是：所述预加固结构还包括两组管片临时支撑结构；

两个所述盾构隧道与所施工联络通道衔接的区域均为隧道衔接区域，每个所述盾构隧道中所述隧道衔接区域所处的隧道节段均为待加固隧道节段，两组所述管片临时支撑结构分别布设于两个所述盾构隧道的所述待加固隧道节段内；

每组所述管片临时支撑结构均包括2N个对所述待加固隧道节段内的盾构管片环逐一进行临时支撑的管片临时支撑结构，每组所述管片临时支撑结构中2N个所述管片临时支撑结构的结构均相同且其沿所布设盾构隧道的纵向延伸方向由后向前布设，每个所述管片临时支撑结构均支撑于一个所述盾构管片环内，每个所述管片临时支撑结构均位于盾构隧道的一个隧道横断面上；其中，N为正整数且N≥2；

每组所述管片临时支撑结构分为两个分别位于所述隧道衔接区域两侧的管片临时支撑组，每个所述管片临时支撑组均包括N个所述管片临时支撑结构；

步骤一中进行超前小导管打设之前，先在两个所述盾构隧道内分别架设一组所述管片临时支撑结构，并使两组所述管片临时支撑结构分别位于所施工联络通道的前后两侧。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、预加固结构简单、设计合理且区域划分明确，投入成本低，施工工期短。

2、预加固方法步骤简单、设计合理且施工简便，投入成本较低。

3、所采用的端部地层注浆加固结构施工简便、注浆过程易于控制且加固效果好，端部地层注浆加固时所采用的超前小导管打设简便且加固效果好，在联络通道地层整体加固之前，先形成一个结构稳固的止浆环，并能对联络通道端部地层进行有效加固，同时端部地层注浆加固与袖阀管注浆加固互为补充，能有效增强联络通道地层最终加固效果；并且，通过端部地层注浆加固能从外侧对盾构隧道进行有效加固，并能确保盾构隧道与联络通道衔接处的加固质量和连接效果；另外，通过端部地层注浆加固能将联络通道地层加固结构与两端盾构隧道紧固连接为一体，进一步确保盾构隧道与联络通道的整体加固效果，并能却把盾构隧道的整体稳定性。本发明通过布设通道端部地层加固结构对所施工联络通道前后两端地层进行对称加固，同时两个通道端部地层加固结构形成两道对称的止浆环，能有防止通道地层整体注浆加固注浆过程中的浆液回流，同时能有效截断对所施工联络通道前后两端的地下水流，确保所施工联络通道与两个盾构隧道之间衔接处的结构稳定性、确保施工安全。

4、所采用的袖阀管注浆加固结构施工简便、注浆过程易于控制且加固效果好，施工成型的袖阀管注浆加固结构对所施工联络通道所处地层进行整体、有效加固，采用放射状注浆加固方式能满足对所施工联络通道所处地层进行全范围加固的目的，整体加固效果非常好；所施工联络通道两端地层内超前小导管的布设间距较小，能有效确保所施工联络通道两端地层内的注浆密度和注浆加固效果；而所施工联络通道中部地层内的超前小导管虽布设间距较大，但所施工联络通道中部地层内前后两侧的超前小导管相互交叉，因而同样能保证地层内的注浆密度和注浆加固效果。

5、采用本发明进行注浆加固时，将联络通道端部超前小导管注浆加固与联络通道地层袖阀管整体加固相结合，施工简便且加固质量便于控制，注浆加固完成后，加固后的地层与已施工完成盾构隧道内的盾构管片固定连接为一体，在进一步提高所施工联络通道所处区域地层加固效果的同时，能有效提高盾构隧道的结构稳固性，并能有效限制甚至避免盾构隧道的地表沉降。将富水砂层地区的联络通道预加固地层划分为多个加固区域，并对不同加固区域采用不同加固方法进行地层预加固施工，从而实现联络通道预加固地层的简便、快速、可靠加固，给后续联络通道的开挖打好基础，降低联络通道开挖时的坍塌风险，保证施工安全。

6、所采用的管片临时支撑结构设计合理、拆装方便且加固效果好，洞内的管片临时支撑结构与盾构隧道外侧的通道端部地层加固结构相结合，在盾构隧道与所施工联络通道衔接处的内外两侧形成有效的加固支撑，能有效防止洞门处管片开孔造成的预应力集中而导致的管片变形开裂破损，同时在管片外部加强加固支撑结构，内外两侧加固支撑结构结合在一起，使联络隧道洞门处盾构管片的加固效果更好，施工更加安全。

综上所述，本发明设计合理、施工简便且加固效果好，对富水砂层联络通道地层的超前待加固区域进行划分，并采用对应类型的注浆加固方法进行有效加固，使加固后的地层与已施工完成盾构隧道的盾构管片固定连接为一体，在进一步提高所施工联络通道地层加固效果的同时，能有效提高盾构隧道的结构稳固性，且能有效限制甚至避免盾构隧道的地表沉降，为联络通道开挖打好基础，降低联络通道坍塌风险，保证施工安全。本发明采用洞内注浆加固及圆环形管片支撑既确保了洞门破除过程中成型隧道管片的安全，又能满足铺轨作业正常进行。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明联络通道地层预加固结构的施工状态图。

图2为本发明盾构隧道横断面上超前小导管和袖阀管的布设位置示意图。

图3为本发明联络通道横断面上袖阀管、超前小导管和洞门的布设示意图。

图4为本发明管片临时支撑结构的支撑状态示意图。

附图标记说明:

具体实施方式

如图1至图3所示的一种富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，包括对所施工联络通道2所处区域地层进行加固的通道地层整体加固结构和两个分别对所施工联络通道2前后两端地层进行加固的通道端部地层加固结构，两个所述通道端部地层加固结构分别位于所述通道地层整体加固结构前后两侧且二者均与所述通道地层整体加固结构紧固连接为一体；所施工联络通道2为连接于两个盾构隧道1之间且洞身位于富水砂层内的暗挖隧道；

每个所述通道端部地层加固结构均为通过盾构隧道1向所施工联络通道2前端或后端的地层打设一组超前小导管8进行注浆加固后形成的注浆加固结构，两组所述超前小导管8分别布设于所施工联络通道2的前后两端且二者呈对称布设；每组所述超前小导管8均包括多根均布设于同一平面上的超前小导管8，每组所述超前小导管8中的多根所述超前小导管8沿所施工联络通道2宽度方向由左至右进行布设且其均呈平行布设；每根所述超前小导管8均沿所施工联络通道2的纵向延伸方向布设，所述超前小导管8的一端为打入地层内的地层打入端且其另一端为注浆端；每根所述超前小导管8均从所述注浆端向所述地层打入端逐渐向上倾斜；

所述通道地层整体加固结构为对所施工联络通道2所处地层整体进行袖阀管注浆加固后形成的注浆加固结构。

结合图4，本发明所述的富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，还包括两组管片临时支撑结构；

两个所述盾构隧道1与所施工联络通道2衔接的区域均为隧道衔接区域，每个所述盾构隧道1中所述隧道衔接区域所处的隧道节段均为待加固隧道节段，两组所述管片临时支撑结构分别布设于两个所述盾构隧道1的所述待加固隧道节段内；

每组所述管片临时支撑结构均包括2N个对所述待加固隧道节段内的盾构管片环逐一进行临时支撑的管片临时支撑结构，每组所述管片临时支撑结构中2N个所述管片临时支撑结构的结构均相同且其沿所布设盾构隧道1的纵向延伸方向由后向前布设，每个所述管片临时支撑结构均支撑于一个所述盾构管片环内，每个所述管片临时支撑结构均位于盾构隧道1的一个隧道横断面上；其中，N为正整数且N≥2；

每组所述管片临时支撑结构分为两个分别位于所述隧道衔接区域两侧的管片临时支撑组，每个所述管片临时支撑组均包括N个所述管片临时支撑结构。

本实施例中，每个所述管片临时支撑结构均支撑于一个所述盾构管片环的内侧中部。因而，每个所述管片临时支撑组中相邻两个所述管片临时支撑结构之间的间距与所处盾构隧道1内相邻两个所述盾构管片环之间的间距相同。

为确保支护效果，所述管片临时支撑结构为对所述盾构管片环进行全断面支撑的圆环形支撑结构。

如图4所示，本实施例中，所述圆环形支撑结构包括多个沿圆周方向布设于同一竖直面上的圆弧形支撑架，相邻两个所述圆弧形支撑架之间设置有用于施加预应力的施力机构，所述圆环形支撑结构中的多个所述施力机构沿圆周方向布设；所述施力机构为螺旋千斤顶14，每个所述圆弧形支撑架均由多个沿圆周方向布设的弧形型钢支架12拼接而成，每个所述圆弧形支撑架中相邻两个所述弧形型钢支架12之间以铰接方式进行连接；每个所述弧形型钢支架12与所支撑的盾构管片环之间设置有支座13。

为连接简便，每个所述圆弧形支撑架中相邻两个所述弧形型钢支架12之间通过铰接座11进行连接。所述圆环形支撑结构中相邻两个所述圆弧形支撑架之间一个可伸缩连接件10进行连接，所述可伸缩连接件10为弧形连接件。本实施例中，所述弧形型钢支架12由工字钢弯曲而成，加工效果好且支护效果更佳。

为确保支护力度，本实施例中，每个所述施力机构均包括多个螺旋千斤顶14。实际施工时，可根据具体需要，对每个所述施力机构中所包括螺旋千斤顶14的数量进行相应调整。

本实施例中，N=4。因而，在每个所述盾构隧道1内均对所施工联络通道2洞门3前后两侧的四环盾构管片进行分别临时支撑，由于管片临时支撑结构采用圆环形支撑结构，因而可满足铺轨作业及轨道车通行，规避交叉施工带来的影响。

实际施工过程中，所采用的管片临时支撑结构与盾构隧道1外侧的通道端部地层加固结构相结合，在盾构隧道1与所施工联络通道2衔接处的内外两侧形成有效的加固支撑，能有效防止洞门处管片开孔造成的预应力集中而导致的管片变形开裂破损，同时在管片外部加强加固支撑结构，内外两侧加固支撑结构结合在一起，使联络隧道洞门处盾构管片的加固效果更好，施工更加安全。

本实施例中，每个所述管片临时支撑组中前后相邻两个所述管片临时支撑结构之间的间距为1.5m，每个所述盾构隧道1内均设置有8环所述管片临时支撑结构。

为进一步确保加固效果，每组所述管片临时支撑结构中多个所述管片临时支撑结构均通过多个沿圆周方向布设的纵向连接件紧固连接为一体，每个所述管片临时支撑结构均沿所处盾构隧道1的纵向延伸方向布设。本实施例中，所述纵向连接件为纵向连接型钢，所述纵向连接件与所述管片临时支撑结构的弧形型钢支架12紧固连接且二者之间通过连接螺栓进行连接，设计拆装简便。为连接简便、可靠，所述纵向连接件为平直工字钢，并且相邻俩个所述纵向连接件的环向间距为2m。

实际施工时，通过所述管片临时支撑结构进行加固时，待每组所述管片临时支撑结构中多个所述管片临时支撑结构均架设完成且所有管片临时支撑结构均通过所述纵向连接件紧固连接为一体后，采用螺旋千斤顶14施加预应力，每个千斤顶的压力预先设置为100kN。

本实施例中，所述通道地层整体加固结构为通过两个所述盾构隧道1分别对前后两个袖阀管注浆结构进行注浆加固后形成的注浆加固结构，两个所述袖阀管注浆结构呈对称布设且二者均为对待加固地层5进行整体加固的注浆加固结构；每个所述袖阀管注浆结构均包括多根从同一个所述盾构隧道1打入待加固地层5内的袖阀管4，每个所述袖阀管注浆结构中的多根所述袖阀管4均呈放射状布设；所述待加固地层5为所施工联络通道2的开挖轮廓线外侧L米范围内的地层，其中L的取值范围为2.5～3.5；

一个所述袖阀管注浆结构中的每根所述袖阀管4均与另一个所述袖阀管注浆结构中的至少一根所述袖阀管4交叉。

一种富水砂层盾构区间联络通道地层预加固方法，包括以下步骤：

步骤一、超前小导管打设：通过两个所述盾构隧道1分别向所施工联络通道2前后两端地层打设一组超前小导管8；

步骤二、通道端部地层注浆加固：通过步骤一中两组所述超前小导管8分别对所施工联络通道2前后两端地层进行超前小导管注浆加固，并形成两个所述通道端部地层加固结构；

步骤三、通道地层整体注浆加固：对所施工联络通道2所处地层整体进行袖阀管注浆加固，形成所述通道地层整体加固结构，并使所述通道地层整体加固结构与步骤三中两个所述通道端部地层加固结构紧固连接为一体。

本实施例中，步骤三中通道地层整体注浆加固完成后，还需通过步骤一中两组所述超前小导管8分别对所施工联络通道2前后两端地层进行补充注浆加固。

本实施例中，步骤一中进行超前小导管打设之前，先在两个所述盾构隧道1内分别架设一组所述管片临时支撑结构，并使两组所述管片临时支撑结构分别位于所施工联络通道2的前后两侧。

其中，富水砂层指的是位于地下水位下方的砂层。

本实施例中，所施工联络通道2位于地下水位下方。

由于所施工联络通道2连接于已施工完成的两个所述盾构隧道1之间，为避免降水施工过程对两个所述盾构隧道1的结构稳定性以及所处区域的地表沉降等造成不良影响，采用本发明对地层进行注浆加固之前，不对所施工联络通道2所处施工区域的地层进行降水。

采用本发明进行注浆加固，施工简便且加固质量便于控制，注浆加固完成后，加固后的地层与已施工完成盾构隧道1内的盾构管片固定连接为一体，在进一步提高所施工联络通道2所处区域地层加固效果的同时，能有效提高盾构隧道1的结构稳固性，并能有效限制甚至避免盾构隧道1的地表沉降。

本发明通过将富水砂层地区的联络通道2预加固地层划分为多个加固区域，并对不同加固区域采用不同加固方法进行地层预加固施工，从而实现联络通道2预加固地层的稳定加固，给后续联络通道2的开挖打好基础，降低联络通道2开挖时的坍塌风险，保证施工安全。

本实施例中，所施工联络通道2呈水平布设，所述超前小导管8的所述注浆端位于所施工联络通道2的拱顶下方。

两个所述盾构隧道1与所施工联络通道2衔接的区域均开有所施工联络通道2的洞门3。

步骤二中注浆加固完成后，通过两个对称布设的通道端部地层加固结构对所施工联络通道2前后两端地层进行对称加固，同时两个所述通道端部地层加固结构形成两道对称的止浆环，能有防止步骤三中通道地层整体注浆加固注浆过程中的浆液回流，同时能有效截断对所施工联络通道2前后两端的地下水流，确保所施工联络通道2与两个所述盾构隧道1之间衔接处的结构稳定性、确保施工安全。

需要说明的是，所述通道端部地层加固结构将联络通道2渐变开挖过渡段的地层包裹起来，防止渐变开挖过渡段回挖时位于渐变开挖过渡段上方的地层加固不当，时时刻刻保证后续联络通道2开挖的安全。

本实施例中，结合图1、图2和图3，步骤二中进行通道端部地层注浆加固时，先通过两个所述盾构隧道1分别向所施工联络通道2前后两端地层打设一组超前小导管8，两组所述超前小导管8呈对称布设；再通过两组所述超前小导管8分别对所施工联络通道2前后两端地层进行注浆加固；

实际进行补充注浆加固时，通过两组所述超前小导管8分别对所施工联络通道2前后两端地层进行补充注浆加固。

实际施工时，两组所述超前小导管8打设简便，并且施工方便。

所述超前小导管8的所述地层打入端位于所施工联络通道2的拱顶上方且二者之间的竖向间距为0.5m～2m。

本实施例中，所述超前小导管8的所述地层打入端与所施工联络通道2的拱顶之间的竖向间距为1.5m。因而，采用超前小导管8对所施工联络通道2两端外侧1.5m范围内进行注浆加固。

实际施工过程中，可根据具体需要，对超前小导管8的所述地层打入端与所施工联络通道2的拱顶之间的竖向间距进行相应调整。

由上述内容可知，步骤二中所述通道端部地层加固结构为超前小导管注浆支护结构。因而，步骤二中按照常规超前小导管注浆方法进行注浆即可，实际施工简便，并且注浆加固效果好。

本实施例中，所施工联络通道2呈水平布设。

需要说明的是，由于靠近盾构隧道1管片侧壁位置处的通道端部地层常有水流通道，该处采用由对侧洞门3打设而来的袖阀管4进行加固时，由于袖阀管4长度较长，所述地层打入端的注浆效果不好，两个因素共同作用使得通道端部地层使用袖阀管4注浆加固时未凝固的浆液容易被水流冲走，所以袖阀管4在该处的注浆效果非常不好；更因为该处位于洞门3顶部且靠近盾构隧道1管片外侧壁，此处在联络通道开挖时常有坍塌风险，因此该处需要超前小导管8额外注浆才能保证地层的加固效果，保证后续联络通道的开挖安全。

步骤二中完成通道端部地层注浆加固后，施工完成的两个所述通道端部地层加固结构具有以下有益效果：第一、能有效增强后续袖阀管注浆加固的加固效果，两个所述通道端部地层加固结构能作为步骤二中进行袖阀管注浆加固时的止浆结构，防止漏浆，从而有效提高袖阀管注浆的注浆密度和注浆压力，增强袖阀管注浆加固强度；第二、能对两侧盾构隧道1进行有效防护，防止后续施工过程对两侧盾构隧道1造成任何不良影响；第三、对两侧盾构隧道1与所施工联络通道2之间衔接处的盾构管片进行有效增强，能有效提高所施工联络通道2与两侧盾构隧道1之间衔接处的施工质量；第四、能对盾构隧道1与所施工联络通道2之间衔接处上方的地下水进行有效截流，进一步确保两侧盾构隧道1与所施工联络通道2之间衔接处的施工质量，降低施工难度和施工风险，有效节约施工工期，同时能进一步增强后续袖阀管注浆加固效果；同时，能有效提高后续降水效果；第五、两个所述通道端部地层加固结构与袖阀管注浆加固结构能紧固连接为一体，形成紧固连接于两个盾构隧道1之间的整体式加固结构，能有效增强两侧盾构隧道1与所施工联络通道2的整体性和稳固性，确保长期使用效果；第六、由于所施工联络通道2两端地层为后续袖阀管注浆加固的加固薄弱区域，通过通道端部地层注浆加固能有效弥补后续袖阀管注浆加固的不足。

步骤三中袖阀管注浆加固完成后，所述袖阀管注浆加固结构对所施工联络通道2所处地层进行整体、有效加固，所述袖阀管注浆加固结构采用放射状注浆加固方式，能满足对所施工联络通道2所处地层进行全范围加固的目的，整体加固效果非常好；所施工联络通道2两端地层内超前小导管8的布设间距较小，能有效确保所施工联络通道2两端地层内的注浆密度和注浆加固效果；而所施工联络通道2中部地层内的超前小导管8虽布设间距较大，但所施工联络通道2中部地层内前后两侧的超前小导管8相互交叉，因而同样能保证地层内的注浆密度和注浆加固效果。

而补充注浆加固后，对步骤二中通道端部地层注浆加固效果进行进一步增强，并能进一步增强所施工联络通道2所处地层的整体加固效果。

为控制简便，步骤二中进行通道端部地层注浆加固时，待两组所述超前小导管8中所有超前小导管8的注浆压力均达到P1时停止注浆，完成通道端部地层注浆加固过程；其中，P1为预先设定的端部注浆压力值且P1的取值范围为0.7MPa～0.8MPa；

实际进行补充注浆加固时，待两组所述超前小导管8中所有超前小导管8的注浆压力均达到P2时停止注浆，完成补充注浆加固过程；其中，P2为预先设定的补充注浆压力值且P2的取值范围为0.5MPa～0.6MPa。

本实施例中，P1=0.75MPa，P2=0.55MPa。实际施工时，可根据具体需要，对P1和P2的取值大小进行相应调整。

本实施例中，两个所述盾构隧道1与所施工联络通道2衔接的区域均为隧道衔接区域，每组所述超前小导管8均布设于一个所述隧道衔接区域外侧；每组所述超前小导管8中位于最左侧和位于最右侧的两根所述超前小导管8之间的间距D大于所施工联络通道2的开挖宽度；

每组所述超前小导管8中所包括超前小导管8的数量为2M根，其中M为正整数且M≥3；每组所述超前小导管8中位于所施工联络通道2隧道中线左右两侧的超前小导管8数量均为M根；

步骤二中通过任一组所述超前小导管8进行注浆时和补充注浆加固过程中通过任一组所述超前小导管8进行注浆时，均从中部分别向左右两侧对称进行注浆。

其中，D比所施工联络通道2的开挖宽度大6m～12m。

本实施例中，M=4。并且，D=16m。

实际施工时，可根据具体需要，对M和D的取值大小进行相应调整。

实际施工时，每组所述超前小导管8中所有超前小导管8的尺寸均相同且其布设高度均相同。每组所述超前小导管8中多根所述超前小导管8与水平面之间的夹角均相同，且每组所述超前小导管8中所有超前小导管8的所述注浆端均位于同一水平面上。

本实施例中，所述超前小导管8与水平面之间的夹角（即超前小导管8的外插角）为15°～30°。

本实施例中，所述超前小导管8为经盾构隧道1内盾构管片环上的管片吊装孔打入地层的注浆管。

需要说明的是，通过管片吊装孔打设超前小导管8，极大程度上保证了管片环的完整性，保证盾构隧道1的实体质量，保证隧道结构的安全和稳固。

本实施例中，步骤三中进行袖阀管注浆加固之前，先通过两个所述盾构隧道1分别对前后两个袖阀管注浆结构进行施工，两个所述袖阀管注浆结构呈对称布设且二者均为对待加固地层5进行整体加固的注浆加固结构；每个所述袖阀管注浆结构均包括多根从同一个所述盾构隧道1打入待加固地层5内的袖阀管4，每个所述袖阀管注浆结构中的多根所述袖阀管4均呈放射状布设；所述待加固地层5为所施工联络通道2的开挖轮廓线外侧L米范围内的地层，其中L的取值范围为2.5～3.5；

一个所述袖阀管注浆结构中的每根所述袖阀管4均与另一个所述袖阀管注浆结构中的至少一根所述袖阀管4交叉。

本实施例中，L的取值为3。因而，待加固地层5为所施工联络通道2的开挖轮廓线外侧3米范围内的地层。

实际施工时，可根据具体需要，对L的取值大小进行相应调整。

本实施例中，所述待加固地层5分为重叠加固区域6、位于重叠加固区域6外侧的外侧注浆薄弱区9和两个分别位于重叠加固区域6前后两侧的端部注浆薄弱区7，所述重叠加固区域6为两个所述袖阀管注浆结构的注浆区域相重叠的区域；

两个所述端部注浆薄弱区7分别位于重叠加固区域6的前后两端上方，所述超前小导管8位于端部注浆薄弱区7内；两个所述端部注浆薄弱区7均为采用超前小导管8进行加固的超前小导管注浆加固区，所述重叠加固区域6和两个所述端部注浆薄弱区7组成核心加固区；

所施工联络通道2洞身所处地层位于所述核心加固区内。

实际施工时，每组所述超前小导管8中的所有超前小导管8均位于同一个所述端部注浆薄弱区7内。

需要说明的是，所述外侧注浆薄弱区9和端部注浆薄弱区7为两个所述袖阀管注浆结构的注浆区域未重叠的区域，由于端部注浆薄弱区7更易坍塌，使两个所述袖阀管注浆结构的注浆区域未相重叠的区域的加固效果可以满足外侧注浆薄弱区9的地层加固要求但并不能满足端部注浆薄弱区7的地层加固要求，因此端部注浆薄弱区7需要额外由超前小导管8进行注浆加固施工。

所述外侧注浆薄弱区9在地层预加固时不再额外进行注浆加固，节约工期，外侧注浆薄弱区9可在联络通道2初期支护时再通过打设在通道拱顶且相互平行的超前小导管进行再次加固，保证联络通道的稳定性。

本实施例中，所施工联络通道2的隧道洞分为下部洞体和位于所述下部洞体上方的上部洞体；

每个所述袖阀管注浆结构均包括多组对所述上部洞体所处区域的待加固地层5进行加固的上部袖阀管和多组对所述下部洞体所处区域的待加固地层5进行加固的下部袖阀管，多组所述上部袖阀管和多组所述下部袖阀管均由内向外进行布设；每组所述上部袖阀管均包括多根沿所述上部洞体开挖轮廓线布设的袖阀管4，多组所述上部袖阀管的袖阀管4外插角由内至外逐渐增大；每组所述下部袖阀管均包括多根沿所述下部洞体开挖轮廓线布设的袖阀管4，多组所述下部袖阀管的袖阀管4外插角由内至外逐渐增大；

步骤三中进行袖阀管注浆加固过程中，通过任一个所述袖阀管注浆结构进行袖阀管注浆加固时，均由外至内进行注浆加固。

其中，所述袖阀管4的外插角指的是袖阀管4与所施工联络通道2中轴线之间的夹角。所述袖阀管4的外插角不大于30°。

本实施例中，两个所述盾构隧道1与所施工联络通道2衔接的区域均为隧道衔接区域，两个所述盾构隧道1中所述隧道衔接区域的盾构管片环上均开设有多个供袖阀管4打设的袖阀管安装孔。

两个所述盾构隧道1中所述隧道衔接区域均开有所施工联络通道2的洞门3，所述洞门3在盾构隧道1内盾构管片上的开设区域为洞门开设区，所述袖阀管安装孔位于所述洞门开设区内。

需要说明的是，为了保证盾构隧道1除洞门开设区外的管片的完整性，联络通道2地层预加固时的袖阀管4只能由洞门开设区向地层内打设，袖阀管4打设的最大仰角受此项限制使袖阀管4不能深入到盾构隧道1与联络通道2的衔接区域，从而导致袖阀管4的注浆不能完全覆盖预设的联络通道2待加固地层5，从而出现端部注浆薄弱区7。

本实施例中，位于洞门3上方的最外层袖阀管4的外插角角度范围为25°～30°。

实际对所施工联络通道2进行开挖施工时，沿纵向延伸方向由后向前进行施工。为确保所施工联络通道2与盾构隧道1之间衔接处的结构稳定性，并降低施工风险，位于所施工联络通道2后侧的洞门3为矩形，位于所施工联络通道2后侧盾构隧道1内的所述洞门开设区为矩形且其结构和尺寸均与洞门3相同。位于所施工联络通道2后侧的洞门3宽度小于所施工联络通道2的开挖宽度，该洞门3的高度小于所施工联络通道2的开挖高度。同时，位于所施工联络通道2后侧的洞门3顶部低于施工联络通道2的拱顶。所述超前小导管8的注浆端位于洞门3上方，并且超前小导管8的注浆端位于所施工联络通道2的拱顶下方。

本实施例中，每组所述超前小导管8中多根所述超前小导管8呈均匀布设，相邻两根所述超前小导管8之间的间距与盾构隧道1内相邻两个盾构管片环之间的间距相同，每根所述超前小导管8的注浆端均支撑于一个所述盾构管片环上。

步骤三中进行袖阀管注浆时，采用常规的袖阀管注浆加固方法。所施工联络通道2的长度为10m～20m。本实施例中，所施工联络通道2埋深11.55m，长度15.80m，断面尺寸为3.80m×4.57m，从上往下分布有杂填土、粉砂、中砂，地下水稳定水位埋深介于10.30m～11.80m之间，所施工联络通道2的洞身位于富水中砂层。

本实施例中，所采用的袖阀管4为直径Φ48mm的PVC管，间距为300mm×300mm，所注浆液为水泥-水玻璃双液浆，水泥与水玻璃的体积比为1﹕1，水玻璃浓度为35Be，水泥的水灰比为1﹕1，保证浆液正常扩散，采用逐步增加压力方式注浆。步骤三中进行袖阀管注浆时，加固范围为所施工联络通道2的隧道轮廓外3m。

本实施例中，所述超前小导管8为直径Φ50mm且长度为2m的钢管。并且，所述超前小导管8所注浆液与袖阀管4所注浆液相同。

综上，步骤二中进行注浆时、步骤三中进行注浆时和实际进行补充注浆加固时，均为洞内（即盾构隧道1的隧道洞内）注浆，不仅注浆简便，无需从洞外（即地面）进行注浆加固，能有降低施工成本，节约施工工期，能有效避免现有旋喷桩加固过程中存在的对地面影响较大、施工难度大、投入成本高、施工工期不能得到有效保证等问题，并且对所施工联络通道2所处地层进行加固的同时，能对两个所述盾构隧道1与所施工联络通道2之间衔接处的地层进行有效加固；同时，能对两个所述盾构隧道1本身进行有效加固，具体是对两个所述盾构隧道1与所施工联络通道2之间衔接处的盾构管片环进行有效加固。另外，所述超前小导管8通过管片吊装孔插入地层内，而袖阀管4通过所述洞门开设区插入地层内，因而超前小导管8和袖阀管4的打设不会对盾构隧道1的盾构管片环造成任何损伤，极大程度上保证了管片环的完整性，保证盾构隧道1的实体质量，保证隧道结构的安全和稳固。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征在于：包括对所施工联络通道（2）所处区域地层进行加固的通道地层整体加固结构和两个分别对所施工联络通道（2）前后两端地层进行加固的通道端部地层加固结构，两个所述通道端部地层加固结构分别位于所述通道地层整体加固结构前后两侧且二者均与所述通道地层整体加固结构紧固连接为一体；所施工联络通道（2）为连接于两个盾构隧道（1）之间且洞身位于富水砂层内的暗挖隧道；

每个所述通道端部地层加固结构均为通过盾构隧道（1）向所施工联络通道（2）前端或后端的地层打设一组超前小导管（8）进行注浆加固后形成的注浆加固结构，两组所述超前小导管（8）分别布设于所施工联络通道（2）的前后两端且二者呈对称布设；每组所述超前小导管（8）均包括多根均布设于同一平面上的超前小导管（8），每组所述超前小导管（8）中的多根所述超前小导管（8）沿所施工联络通道（2）宽度方向由左至右进行布设且其均呈平行布设；每根所述超前小导管（8）均沿所施工联络通道（2）的纵向延伸方向布设，所述超前小导管（8）的一端为打入地层内的地层打入端且其另一端为注浆端；每根所述超前小导管（8）均从所述注浆端向所述地层打入端逐渐向上倾斜；

所述通道地层整体加固结构为对所施工联络通道（2）所处地层整体进行袖阀管注浆加固后形成的注浆加固结构;

所述通道地层整体加固结构为通过两个所述盾构隧道（1）分别对前后两个袖阀管注浆结构进行注浆加固后形成的注浆加固结构，两个所述袖阀管注浆结构呈对称布设且二者均为对待加固地层（5）进行整体加固的注浆加固结构；每个所述袖阀管注浆结构均包括多根从同一个所述盾构隧道（1）打入待加固地层（5）内的袖阀管（4），每个所述袖阀管注浆结构中的多根所述袖阀管（4）均呈放射状布设；所述待加固地层（5）为所施工联络通道（2）的开挖轮廓线外侧L米范围内的地层，其中L的取值范围为2.5～3.5；

一个所述袖阀管注浆结构中的每根所述袖阀管（4）均与另一个所述袖阀管注浆结构中的至少一根所述袖阀管（4）交叉;

所述待加固地层（5）分为重叠加固区域（6）、位于重叠加固区域（6）外侧的外侧注浆薄弱区（9）和两个分别位于重叠加固区域（6）前后两侧的端部注浆薄弱区（7），所述重叠加固区域（6）为两个所述袖阀管注浆结构的注浆区域相重叠的区域；

两个所述端部注浆薄弱区（7）分别位于重叠加固区域（6）的前后两端上方，所述超前小导管（8）位于端部注浆薄弱区（7）内，且每组所述超前小导管（8）中的所有超前小导管（8）均位于同一个所述端部注浆薄弱区（7）内；两个所述端部注浆薄弱区（7）均为采用超前小导管（8）进行加固的超前小导管注浆加固区，所述重叠加固区域（6）和两个所述端部注浆薄弱区（7）组成核心加固区；

所施工联络通道（2）洞身所处地层位于所述核心加固区内。

2.按照权利要求1所述的富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征在于：所施工联络通道（2）呈水平布设，所述超前小导管（8）与水平面之间的夹角为15°～30°，所述超前小导管（8）的所述地层打入端位于所施工联络通道（2）的拱顶上方且二者之间的竖向间距为1m～2m，所述超前小导管（8）的所述注浆端位于所施工联络通道（2）的拱顶下方。

3.按照权利要求1或2所述的富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征在于：两个所述盾构隧道（1）与所施工联络通道（2）衔接的区域均为隧道衔接区域，每组所述超前小导管（8）均布设于一个所述隧道衔接区域外侧；每组所述超前小导管（8）中位于最左侧和位于最右侧的两根所述超前小导管（8）之间的间距D大于所施工联络通道（2）的开挖宽度；

每组所述超前小导管（8）中所包括超前小导管（8）的数量为2M根，其中M为正整数且M≥3；每组所述超前小导管（8）中位于所施工联络通道（2）隧道中线左右两侧的超前小导管（8）数量均为M根。

4.按照权利要求1或2所述的富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征在于：还包括两组管片临时支撑结构；

两个所述盾构隧道（1）与所施工联络通道（2）衔接的区域均为隧道衔接区域，每个所述盾构隧道（1）中所述隧道衔接区域所处的隧道节段均为待加固隧道节段，两组所述管片临时支撑结构分别布设于两个所述盾构隧道（1）的所述待加固隧道节段内；

每组所述管片临时支撑结构均包括2N个对所述待加固隧道节段内的盾构管片环逐一进行临时支撑的管片临时支撑结构，每组所述管片临时支撑结构中2N个所述管片临时支撑结构的结构均相同且其沿所布设盾构隧道（1）的纵向延伸方向由后向前布设，每个所述管片临时支撑结构均支撑于一个所述盾构管片环内，每个所述管片临时支撑结构均位于盾构隧道（1）的一个隧道横断面上；其中，N为正整数且N≥2；

每组所述管片临时支撑结构分为两个分别位于所述隧道衔接区域两侧的管片临时支撑组，每个所述管片临时支撑组均包括N个所述管片临时支撑结构。

5.按照权利要求1所述的富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征在于：所施工联络通道（2）的隧道洞分为下部洞体和位于所述下部洞体上方的上部洞体；

每个所述袖阀管注浆结构均包括多组对所述上部洞体所处区域的待加固地层（5）进行加固的上部袖阀管和多组对所述下部洞体所处区域的待加固地层（5）进行加固的下部袖阀管，多组所述上部袖阀管和多组所述下部袖阀管均由内向外进行布设；每组所述上部袖阀管均包括多根沿所述上部洞体开挖轮廓线布设的袖阀管（4），多组所述上部袖阀管的袖阀管（4）外插角由内至外逐渐增大；每组所述下部袖阀管均包括多根沿所述下部洞体开挖轮廓线布设的袖阀管（4），每组所述下部袖阀管的袖阀管（4）外插角由内至外逐渐增大。

6.按照权利要求1所述的富水砂层盾构区间联络通道地层预加固结构，其特征在于：两个所述盾构隧道（1）与所施工联络通道（2）衔接的区域均为隧道衔接区域，两个所述盾构隧道（1）中所述隧道衔接区域的盾构管片环上均开设有多个供袖阀管（4）打设的袖阀管安装孔；

两个所述盾构隧道（1）中所述隧道衔接区域均开有所施工联络通道（2）的洞门（3），所述洞门（3）在盾构隧道（1）内盾构管片上的开设区域为洞门开设区，所述袖阀管安装孔位于所述洞门开设区内。

7.一种利用如权利要求1所述预加固结构对联络通道地层进行预加固的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、超前小导管打设：通过两个所述盾构隧道（1）分别向所施工联络通道（2）前后两端地层打设一组超前小导管（8）；

步骤二、通道端部地层注浆加固：通过步骤一中两组所述超前小导管（8）分别对所施工联络通道（2）前后两端地层进行超前小导管注浆加固，并形成两个所述通道端部地层加固结构；

步骤三、通道地层整体注浆加固：对所施工联络通道（2）所处地层整体进行袖阀管注浆加固，形成所述通道地层整体加固结构，并使所述通道地层整体加固结构与步骤三中两个所述通道端部地层加固结构紧固连接为一体。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：所述预加固结构还包括两组管片临时支撑结构；

两个所述盾构隧道（1）与所施工联络通道（2）衔接的区域均为隧道衔接区域，每个所述盾构隧道（1）中所述隧道衔接区域所处的隧道节段均为待加固隧道节段，两组所述管片临时支撑结构分别布设于两个所述盾构隧道（1）的所述待加固隧道节段内；

每组所述管片临时支撑结构均包括2N个对所述待加固隧道节段内的盾构管片环逐一进行临时支撑的管片临时支撑结构，每组所述管片临时支撑结构中2N个所述管片临时支撑结构的结构均相同且其沿所布设盾构隧道（1）的纵向延伸方向由后向前布设，每个所述管片临时支撑结构均支撑于一个所述盾构管片环内，每个所述管片临时支撑结构均位于盾构隧道（1）的一个隧道横断面上；其中，N为正整数且N≥2；

每组所述管片临时支撑结构分为两个分别位于所述隧道衔接区域两侧的管片临时支撑组，每个所述管片临时支撑组均包括N个所述管片临时支撑结构；

步骤一中进行超前小导管打设之前，先在两个所述盾构隧道（1）内分别架设一组所述管片临时支撑结构，并使两组所述管片临时支撑结构分别位于所施工联络通道（2）的前后两侧。

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