CN112502734B - 富水砂层盾构区间联络通道施工方法 - Google Patents
富水砂层盾构区间联络通道施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种富水砂层盾构区间联络通道施工方法,包括步骤:一、管片临时支撑结构架设;二、地层预加固;步骤三、降水施工;步骤四、管片切割拆除;步骤五、通道洞口段开挖及初期支护施工;步骤六、前侧隧道段开挖及初期支护施工。本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工过程安全可靠,地层预加固之前先在盾构隧道与联络通道衔接处架设管片临时支撑结构,再将通道端部地层超前小导管注浆加固与通道所处地层袖阀管整体注浆加固相结合进行地层预加固,地层预加固后通过降水对地层进行进一步加固,能简便完成富水砂层盾构区间联络通道施工过程,并且施工过程安全、可靠。
Description
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施工方法。
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(即隧道进洞时)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的富水砂层盾构区间联络通道施工方法,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施工方法,其方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工过程安全可靠,地层预加固之前先在盾构隧道与联络通道衔接处架设管片临时支撑结构,再将通道端部地层超前小导管注浆加固与通道所处地层袖阀管整体注浆加固相结合进行地层预加固,地层预加固后通过降水对地层进行进一步加固,能简便完成富水砂层盾构区间联络通道施工过程,并且施工过程安全、可靠。
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施工方法,其特征在于: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,所施工联络通道分为洞口段和位于所述洞口段前侧的前侧隧道段;对所施工联络通道进行施工时,包括以下步骤:
步骤一、管片临时支撑结构架设:在两个所述盾构隧道内分别架设一组管片临时支撑结构,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;
所述管片临时支撑结构支立于盾构隧道中的盾构管片环内侧;
步骤二、地层预加固:对所施工联络通道所处地层进行预加固,过程如下:
步骤201、通道端部地层注浆加固:通过两个所述盾构隧道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,并在两个所述盾构隧道外侧均形成通道端部地层加固结构;
步骤202、通道地层整体注浆加固:通过两个所述盾构隧道分别对所施工联络通道所处地层整体进行袖阀管注浆加固,获得袖阀管注浆加固结构;
步骤201中施工完成的两个所述通道端部地层加固结构为本步骤中进行袖阀管注浆加固时的止浆结构,所述袖阀管注浆加固结构与两个所述通道端部地层加固结构紧固连接为一体;
步骤三、降水施工:对所施工联络通道所处地层进行降水,并将地下水位降至所施工联络通道的开挖轮廓线下方;
步骤四、管片切割拆除:在盾构隧道内对所施工联络通道进洞处的盾构管片环进行切割并拆除,获得所施工联络通道的洞门;
步骤五、通道洞口段开挖及初期支护施工:通过步骤四中所述洞门由后向前对所施工联络通道的洞口段进行开挖;开挖过程中,同步由后向前进行初期支护;
步骤六、前侧隧道段开挖及初期支护施工:由后向前对所施工联络通道的所述前侧隧道段进行开挖;开挖过程中,同步由后向前对开挖形成的所述前侧隧道段进行初期支护。
上述富水砂层盾构区间联络通道施工方法,其特征是:步骤二中地层预加固完成后且步骤三中进行降水施工之前,先从地面由上至下在所述前侧隧道段后端施工一个垂直运输通道,所述垂直运输通道与所施工联络通道内部连通;
步骤五中由后向前对洞口段进行开挖后,所述洞口段与垂直运输通道连通;
步骤六中进行前侧隧道段开挖及初期支护施工时,利用垂直运输通道由后向前对所述前侧隧道段进行开挖,并利用垂直运输通道由后向前对所述前侧隧道段进行初期支护。
上述富水砂层盾构区间联络通道施工方法,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施工方法,其特征是:步骤四中所述洞门位于所施工联络通道后侧,所施工联络通道分为所述洞口段和位于所述洞口段前侧的前侧隧道段,所述洞口段分前后两次进行开挖,所述前侧隧道段由后向前一次开挖成型;步骤五中进行通道洞口段进洞施工时,由后向前对所述洞口段进行第一次开挖,并获得开挖成型的洞口过渡段;所述洞口过渡段的横断面小于所述前侧隧道段的横断面,所述洞口过渡段的横断面由后向前逐渐增大;
步骤五中由后向前对所述洞口段进行开挖过程中,同步由后向前在所述洞口过渡段的拱部预埋多排注浆管,多排所述注浆管由后向前布设,每排所述注浆管均包括多个沿所述洞口过渡段拱部开挖轮廓线布设的注浆管,每排所述注浆管中多个所述注浆管布设于所施工联络通道的同一横断面上;每个所述注浆管均由后向前逐渐向上倾斜;
步骤五中由后向前进行初期支护时,由后向前对开挖成型的所述洞口过渡段进行初期支护,并获得所述洞口过渡段的临时初期支护结构。
上述富水砂层盾构区间联络通道施工方法,其特征是:步骤六中前侧隧道段开挖及初期支护施工完成后,通过多排所述注浆管对所述洞口过渡段的拱部地层进行超前支护;之后,由前向后对所述洞口过渡段内的所述临时初期支护结构进行破除;
由前向后对所述临时初期支护结构进行破除过程中,由前向后对所述洞口段进行二次开挖,获得开挖成型的所述洞口段;由前向后对所述洞口段进行二次开挖过程中,同步由后向前对开挖成型的所述洞口段进行初期支护。
上述富水砂层盾构区间联络通道施工方法,其特征是:步骤201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,两组所述超前小导管呈对称布设;再通过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注浆加固;
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。
上述富水砂层盾构区间联络通道施工方法,其特征是:步骤202中通道地层整体注浆加固完成后,还需通过步骤201中布设的超前小导管分别对所施工联络通道前后两端地层进行补充注浆加固,获得通道端部地层注浆加固结构,并使所述通道端部地层注浆加固结构与步骤202中所述袖阀管注浆加固结构紧固连接为一体;
实际进行补充注浆加固时,通过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补充注浆加固。
上述富水砂层盾构区间联络通道施工方法,其特征是:步骤201中布设的超前小导管为经盾构隧道内盾构管片环上的管片吊装孔打入地层的注浆管。
上述富水砂层盾构区间联络通道施工方法,其特征是:步骤202中进行袖阀管注浆加固之前,先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施工方法,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,步骤201中布设的超前小导管位于端部注浆薄弱区内;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。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、施工方法步骤简单、设计合理且施工简便,投入成本较低。
2、所采用的端部地层超前小导管注浆加固方法施工简便、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。
3、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。
4、采用本发明进行地层预加固时,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。
5、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,并且空间占用小,可满足铺轨作业施工。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。现有进行联络通道施工时,管片支撑采用门型支撑架,预留人员、小型机具或盾构电瓶车通过门洞,无法满足后续铺轨工程施工。
6、所采用的垂直运输通道结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好,能加快联络通道施工过程,并能规避联络通道施工过程对盾构隧道内轨道铺设、轨道车运行带来的风险,在联络通道开挖进洞2m处施做垂直运输通道进行土方外运及材料吊装。
7、所采用的地层预加固方法设计合理、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。并且,地层预加固之前先在盾构隧道与联络通道衔接处架设管片临时支撑结构,地层预加固时对盾构隧道与联络通道衔接处地层同步进行有效加固,确保盾构隧道与联络通道衔接处的稳固性,从而有效降低甚至避免富水砂层盾构区间联络通道进洞施工风险。
8、预加固之后再进行降水施工,通过降水对地层进行进一步加固,并且由于地层预加固效果好,后期降水施工不会对已施工完成盾构隧道的稳固性造成任何不良影响。
综上所述,本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工过程安全可靠,地层预加固之前先在盾构隧道与联络通道衔接处架设管片临时支撑结构,再将通道端部地层超前小导管注浆加固与通道所处地层袖阀管整体注浆加固相结合进行地层预加固,地层预加固后施工垂直运输通道进行土方外运及材料吊装,能简便完成富水砂层盾构区间联络通道施工过程,并且施工过程安全、可靠。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;同时在开挖过程中通过增加临时格栅拱架及垂直运输措施,安全、快速地完成了施工任务。
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为本发明的施工方法流程框图。
图2为本发明进行地层预加固时的施工状态图。
图3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4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5为本发明管片临时支撑结构的支撑状态示意图。
图6为本发明联络通道的施工状态示意图。
图7为本发明联络通道洞口段上注浆管的横断面布设位置示意图。
附图标记说明:
1-盾构隧道; 2-联络通道; 3-洞门;
4-袖阀管; 5-待加固地层; 6-重叠加固区域;
7-端部注浆薄弱区; 8-超前小导管; 9-外侧注浆薄弱区;
10-可伸缩连接件; 11-铰接座; 12-弧形型钢支架
13-支座; 14-螺旋千斤顶; 15-注浆管;
16-钢拱架; 17-垂直运输通道; 18-钢护筒;
19-隧道初期支护结构; 20-隧道二次衬砌; 21-防水层。
具体实施方式
如图1所示的一种富水砂层盾构区间联络通道施工方法,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,所施工联络通道2分为洞口段和位于所述洞口段前侧的前侧隧道段;对所施工联络通道2进行施工时,包括以下步骤:
步骤一、管片临时支撑结构架设:在两个所述盾构隧道1内分别架设一组管片临时支撑结构,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,详见图5;
所述管片临时支撑结构支立于盾构隧道1中的盾构管片环内侧;
步骤二、地层预加固:结合图2、图3和图4,对所施工联络通道2所处地层进行预加固,过程如下:
步骤201、通道端部地层注浆加固:通过两个所述盾构隧道1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,并在两个所述盾构隧道1外侧均形成通道端部地层加固结构;
步骤202、通道地层整体注浆加固:通过两个所述盾构隧道1分别对所施工联络通道2所处地层整体进行袖阀管注浆加固,获得袖阀管注浆加固结构;
步骤201中施工完成的两个所述通道端部地层加固结构为本步骤中进行袖阀管注浆加固时的止浆结构,所述袖阀管注浆加固结构与两个所述通道端部地层加固结构紧固连接为一体;
步骤三、降水施工:对所施工联络通道2所处地层进行降水,并将地下水位降至所施工联络通道2的开挖轮廓线下方;
步骤四、管片切割拆除:在盾构隧道1内对所施工联络通道2进洞处的盾构管片环进行切割并拆除,获得所施工联络通道2的洞门3;
步骤五、通道洞口段开挖及初期支护施工:通过步骤四中所述洞门3由后向前对所施工联络通道2的洞口段进行开挖;开挖过程中,同步由后向前进行初期支护;
步骤六、前侧隧道段开挖及初期支护施工:由后向前对所施工联络通道2的所述前侧隧道段进行开挖;开挖过程中,同步由后向前对开挖形成的所述前侧隧道段进行初期支护。
本实施例中,步骤202中通道地层整体注浆加固完成后,还需通过步骤201中布设的超前小导管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,获得通道端部地层注浆加固结构,并使所述通道端部地层注浆加固结构与步骤202中所述袖阀管注浆加固结构紧固连接为一体。
本实施例中,步骤三中进行降水施工时,利用两列分别布设于所施工联络通道2左右两侧的降水井进行降水。
步骤三中进行降水施工时,按照常规的降水施工方法进行施工即可,并且通过降水对地层进行进一步加固。
本实施例中,步骤二中地层预加固完成后且步骤三中进行降水施工之前,先从地面由上至下在所述前侧隧道段后端施工一个垂直运输通道17,所述垂直运输通道17与所施工联络通道2内部连通;
步骤五中由后向前对洞口段进行开挖后,所述洞口段与垂直运输通道17连通;
步骤六中进行前侧隧道段开挖及初期支护施工时,利用垂直运输通道17由后向前对所述前侧隧道段进行开挖,并利用垂直运输通道17由后向前对所述前侧隧道段进行初期支护。
本实施例中,所述垂直运输通道17呈竖直向布设;
对垂直运输通道17进行施工时,先采用钻孔设备由上至下进行钻孔,并在成型的钻孔内安装一个钢护筒18;所述钢护筒18上端伸出地面并固定支撑在地面上,所述钢护筒18底端位于所述前侧隧道段的拱顶下方。
实际对垂直运输通道17施工时,先从所施工联络通道2后端的洞门3设计标高斜向上至所施工联络通道2设计拱顶范围,确定渐变开挖过渡段(即洞口过渡段或洞口过渡段)结束的位置,在地面相应位置采用旋挖钻成孔法施工由地面向下直通至所施工联络通道2内的垂直运输通道17,随后在垂直运输通道17内下放钢护筒18,所述钢护筒18底部伸入至所施工联络通道拱顶初期支护搭设位置以下,所述钢护筒18顶部高出地面以上,所述钢护筒18与垂直运输通道17之间存在间隙,所述钢护筒18与垂直运输通道17之间的间隙采用混凝土回填密实,随后在地面固定钢护筒18。
需要说明的是,由于渐变开挖过渡段后期还需反掏开挖,因此垂直运输通道17不能设置在此处,同时为了满足所施工联络通道2开挖出的土方石能够及时外运,因此垂直运输通道17设置在所述渐变开挖过渡段结束的位置。在对所施工联络通道2进行土石方开挖之前施工垂直运输通道17,能有效保证所施工联络通道2的稳定性,减少塌方的可能性;通过设置垂直运输通道17用于对所施工联络通道2开挖出的土方石进行外运,也用于地下所需材料的吊装,无需将开挖出的土方石通过盾构隧道1运出,有效加快了施工速度。本实施例中,所述钢护筒18顶部采用工字钢固定。
实际施工时,所述垂直运输通道17的孔径为1.2m~1.5m,所述钢护筒18底部伸入至所施工联络通道2拱顶初期支护搭设位置以下300mm~400m,所述钢护筒18顶部高出地面以上500mm~600mm,所述钢护筒18的壁厚为10mm~15mm。
所述钢护筒18的外径为1m~1.3m,钢护筒18的外径小于垂直运输通道17孔径,便于钢护筒18安装以及混凝土加固,用于填充钢护筒18与垂直运输通道17之间间隙的混凝土采用C15混凝土。本实施例中,所述钢护筒18的直径为φ1m且其壁厚为10mm,所述钢护筒18上端伸出地面500mm且其底端位于所述前侧隧道段的隧道初期支护结构以下300mm。
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5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,步骤四中所述洞门3位于所施工联络通道2后侧,所施工联络通道2分为所述洞口段和位于所述洞口段前侧的前侧隧道段,所述洞口段分前后两次进行开挖,所述前侧隧道段由后向前一次开挖成型;步骤五中进行通道洞口段进洞施工时,由后向前对所述洞口段进行第一次开挖,并获得开挖成型的洞口过渡段;所述洞口过渡段的横断面小于所述前侧隧道段的横断面,所述洞口过渡段的横断面由后向前逐渐增大;
结合图6和图7,步骤五中由后向前对所述洞口段进行开挖过程中,同步由后向前在所述洞口过渡段的拱部预埋多排注浆管15,多排所述注浆管15由后向前布设,每排所述注浆管15均包括多个沿所述洞口过渡段拱部开挖轮廓线布设的注浆管15,每排所述注浆管15中多个所述注浆管15布设于所施工联络通道2的同一横断面上;每个所述注浆管15均由后向前逐渐向上倾斜;
步骤五中由后向前进行初期支护时,由后向前对开挖成型的所述洞口过渡段进行初期支护,并获得所述洞口过渡段的临时初期支护结构。
实际施工时,所述洞口段与所述前侧隧道段的横断面结构和尺寸均与预先设计的所施工联络通道2的横断面结构和尺寸相同。所述注浆管15的长度为2m~3m。
本实施例中,所述临时初期支护结构包括多榀由后向前对所述洞口段进行支护的钢拱架16和所述洞口段进行支护的锚网喷支护结构。
为提高加固效果且施工简便,所述注浆管15为对所述洞口段拱部地层进行注浆加固的超前小导管。
本实施例中,所述洞门3的结构和尺寸均与所述洞口段后端的横截面结构和尺寸相同。
本实施例中,步骤六中待所述前侧隧道段开挖完成后,对位于所施工联络通道2前侧的盾构管片环进行切割并拆除,获得所施工联络通道2的前侧洞门。
步骤六中待所述前侧隧道段开挖完成后,通过多排所述注浆管15对所述洞口过渡段的拱部地层进行超前支护;之后,由前向后对所述洞口过渡段内的所述临时初期支护结构进行破除;
由前向后对所述临时初期支护结构进行破除过程中,由前向后对所述洞口段进行二次开挖,获得开挖成型的所述洞口段;由前向后对所述洞口段进行二次开挖过程中,同步由后向前对开挖成型的所述洞口段进行初期支护。
本实施例中,由前向后对所述洞口段进行二次开挖过程中,采用超前小导管对所述洞口段的拱墙进行超前支护。
步骤四中进行管片切割拆除时,对位于所施工联络通道2后侧的盾构管片环进行切割并拆除,获得所施工联络通道2后端的洞门3,此时洞门3的结构和尺寸均与预先设计的所施工联络通道2的横断面结构和尺寸相同。因而,所施工联络通道2后端的洞门3分前后两次进行切割与拆除。
实际施工时,所述洞口段的长度为1.5m~3.5m。
本实施例中,所述洞口段的长度为2m,可根据具体需要,对所述洞口段的长度进行相应调整。
实际对所述洞口段进行施工之前,先对待拆除的洞门3进行预测量画线,再切割洞门3处管片并开始对所施工联络通道2进行土石方开挖。本实施例中,所施工联络通道2的土石方开挖采用上下台阶法,有利于开挖面的稳定性,适用于富水砂层地区,保证施工安全。
本实施例中,对所述洞口段进行开挖时,先从洞门3设计标高斜向上至所施工联络通道2设计拱顶成坡度开挖,并及时施做初期支护,形成渐变开挖过渡段(即洞口段)的临时初期支护,同时预埋过渡段注浆管15,此处预埋的注浆管15外插角角度需保证注浆小导管不穿出渐变开挖过渡段的顶部坡面侵入至隧道内,因此注浆管15的外插角应大于渐变开挖过渡段坡面的坡角,所施工联络通道2的初期支护贯通后从开挖的反方向破除渐变开挖过渡段的临时初期支护,开挖渐变开挖过渡段至设计要求并施做永久初期支护结构。
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201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202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201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;
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;
步骤203中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201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201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201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202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202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。
实际进行补充注浆加固后,对步骤201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201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201中和步骤203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,步骤201中布设的超前小导管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202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,步骤201中布设的超前小导管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202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202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202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201中进行注浆时、步骤202中进行注浆时和实际进行补充注浆时,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。
本实施例中,所施工联络通道2开挖采用上下台阶法,并且初期支护与后期二衬施工均采用常规施工方案。
本实施例中,所施工联络通道2的隧道初期支护结构19与隧道二次衬砌20之间布设有防水层21。
实际施工过程中,待所施工联络通道2的隧道初期支护结构19施工完成后,先由后向前进行隧道初期支护背后注浆,再由后向前对防水层21进行施工;并且,由后向前对防水层21进行施工过程中,再由后向前对所施工联络通道2的隧道二次衬砌20进行施工;由后向前对所施工联络通道2的隧道二次衬砌20进行施工过程中,由后向前进行隧道二次衬砌20背后注浆。
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 (6)
1.一种富水砂层盾构区间联络通道施工方法,其特征在于: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,所施工联络通道(2)分为洞口段和位于所述洞口段前侧的前侧隧道段;对所施工联络通道(2)进行施工时,包括以下步骤:
步骤一、管片临时支撑结构架设:在两个所述盾构隧道(1)内分别架设一组管片临时支撑结构,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;
所述管片临时支撑结构支立于盾构隧道(1)中的盾构管片环内侧;
步骤二、地层预加固:对所施工联络通道(2)所处地层进行预加固,过程如下:
步骤201、通道端部地层注浆加固:通过两个所述盾构隧道(1)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,并在两个所述盾构隧道(1)外侧均形成通道端部地层加固结构;
步骤202、通道地层整体注浆加固:通过两个所述盾构隧道(1)分别对所施工联络通道(2)所处地层整体进行袖阀管注浆加固,获得袖阀管注浆加固结构;
步骤201中施工完成的两个所述通道端部地层加固结构为本步骤中进行袖阀管注浆加固时的止浆结构,所述袖阀管注浆加固结构与两个所述通道端部地层加固结构紧固连接为一体;
步骤三、降水施工:对所施工联络通道(2)所处地层进行降水,并将地下水位降至所施工联络通道(2)的开挖轮廓线下方;
步骤四、管片切割拆除:在盾构隧道(1)内对所施工联络通道(2)进洞处的盾构管片环进行切割并拆除,获得所施工联络通道(2)的洞门(3);
步骤五、通道洞口段开挖及初期支护施工:通过步骤四中所述洞门(3)由后向前对所施工联络通道(2)的洞口段进行开挖;开挖过程中,同步由后向前进行初期支护;
步骤六、前侧隧道段开挖及初期支护施工:由后向前对所施工联络通道(2)的所述前侧隧道段进行开挖;开挖过程中,同步由后向前对开挖形成的所述前侧隧道段进行初期支护;
步骤201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;
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;
步骤202中通道地层整体注浆加固完成后,还需通过步骤201中布设的超前小导管(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,获得通道端部地层注浆加固结构,并使所述通道端部地层注浆加固结构与步骤202中所述袖阀管注浆加固结构紧固连接为一体;
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;
步骤202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;
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,步骤201中布设的超前小导管(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。
2.按照权利要求1所述的富水砂层盾构区间联络通道施工方法,其特征在于:步骤二中地层预加固完成后且步骤三中进行降水施工之前,先从地面由上至下在所述前侧隧道段后端施工一个垂直运输通道(17),所述垂直运输通道(17)与所施工联络通道(2)内部连通;
步骤五中由后向前对洞口段进行开挖后,所述洞口段与垂直运输通道(17)连通;
步骤六中进行前侧隧道段开挖及初期支护施工时,利用垂直运输通道(17)由后向前对所述前侧隧道段进行开挖,并利用垂直运输通道(17)由后向前对所述前侧隧道段进行初期支护。
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施工方法,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。
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施工方法,其特征在于:步骤四中所述洞门(3)位于所施工联络通道(2)后侧,所施工联络通道(2)分为所述洞口段和位于所述洞口段前侧的前侧隧道段,所述洞口段分前后两次进行开挖,所述前侧隧道段由后向前一次开挖成型;步骤五中进行通道洞口段进洞施工时,由后向前对所述洞口段进行第一次开挖,并获得开挖成型的洞口过渡段;所述洞口过渡段的横断面小于所述前侧隧道段的横断面,所述洞口过渡段的横断面由后向前逐渐增大;
步骤五中由后向前对所述洞口段进行开挖过程中,同步由后向前在所述洞口过渡段的拱部预埋多排注浆管(15),多排所述注浆管(15)由后向前布设,每排所述注浆管(15)均包括多个沿所述洞口过渡段拱部开挖轮廓线布设的注浆管(15),每排所述注浆管(15)中多个所述注浆管(15)布设于所施工联络通道(2)的同一横断面上;每个所述注浆管(15)均由后向前逐渐向上倾斜;
步骤五中由后向前进行初期支护时,由后向前对开挖成型的所述洞口过渡段进行初期支护,并获得所述洞口过渡段的临时初期支护结构。
5.按照权利要求4所述的富水砂层盾构区间联络通道施工方法,其特征在于:步骤六中前侧隧道段开挖及初期支护施工完成后,通过多排所述注浆管(15)对所述洞口过渡段的拱部地层进行超前支护;之后,由前向后对所述洞口过渡段内的所述临时初期支护结构进行破除;
由前向后对所述临时初期支护结构进行破除过程中,由前向后对所述洞口段进行二次开挖,获得开挖成型的所述洞口段;由前向后对所述洞口段进行二次开挖过程中,同步由后向前对开挖成型的所述洞口段进行初期支护。
6.按照权利要求1或2所述的富水砂层盾构区间联络通道施工方法,其特征在于:步骤201中布设的超前小导管(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。
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