CN113669073B - 一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，包括步骤：一、临近建筑变形控制；二、地下既有锚索三墙合一施工；三、端头地连墙柔性连接；四、坑底及端头加固；五、盾构掘进；六、基坑开挖与支护。本发明可解决车站无法先期完成时，盾构率先过站而后完成车站施工的情况，可有效降低临近建筑物变形，保证周边管线及临近建构筑物的安全与正常使用，在围护结构施工过程中保证槽壁稳定，施工平顺，在盾构过站的过程中保证盾构机机具完善与掘进顺利，在基坑开挖过程中保证基坑稳定，地连墙无较大变形接头无渗水等状况。

Description

一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法

技术领域

本发明属于控制临近建筑变形的先隧后站施工技术领域，具体涉及一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法。

背景技术

近年来，城市现代化建设飞速发展，地下轨道运输空间的运用大大缓解了城市交通压力。在隧道施工方法中，盾构法因施工快速、不影响地面建筑及交通的正常使用的优点以及近年来盾构法施工机械的快速更新迭代使得盾构法逐渐成为主流隧道施工方法。常规的先站后隧施工方法常常是一个始发井要经过几个盾构区间才可由接收井吊出。但由于城市用地逐渐紧张，受到复杂周边环境、征地拆迁、临近项目用地、交通拥堵等等状况的干扰，车站往往不能按照既定工期完成施工导致总工期的延长。因此为了保证综合工期目标“先隧后站”施工技术逐渐成为目前大中城市盾构法轨道交通施工的主流方法。

先隧后站施工往往是由于临近建筑或是项目施工导致的施工场地不能满足正常车站的前期施工要求而采用的。而在先隧后站施工过程中往往会引起周围地面沉降，甚至影响临近建筑物的正常使用或危害安全性。因此，在先隧后站中更应该重视对周围建筑物的变形控制。而常规的预注浆处理并不能完全隔绝先隧后站施工对其建筑物基础的扰动，寻找多种形式的加固处理方法可以有效减小先隧后站施工对周围建筑物的影响。此外，在富水砂性地层中超深地连墙施工往往会存在塌孔、地连墙接头渗水、成型不完整等情况。因此对超深地连墙进行槽壁加固、泥浆、接头和导墙进行改良迫在眉睫。

目前常用的先隧后站施工端头围护结构常采用素混凝土地连墙或者素混凝土咬合桩工艺。这种围护形式虽能满足盾构机正常掘进通过的要求但在盾构机通过后基坑开挖的过程中，素混凝土围护结构由于其中未加入柔性材料使得洞门与管片之间的缝隙极易出现渗水情况严重者甚至会导致掌子面坍塌。素混凝土围护结构中没有钢筋等一系列材料也会导致后浇洞门环梁施工困难。但加入钢筋后虽能满足围护结构稳定需要但盾构机在切削围护结构常常因为扭力不足使得刀具严重损坏并不能完全切断钢筋。应寻找一种代替钢材的柔性材料以满足围护结构稳定和保证盾构机正常切削过站。目前常规的坑底加固一般采用拌合20%的水泥浆液加固形式有抽条、裙边、满堂加固。在周边环境复杂，地下水位较高时，常规的坑底加固由于施工质量不能保、被动区加固范围小、不能形成完整的支撑体系等缺点而导致地连墙在开挖过程中变形大，地面沉降严重、坑内涌水涌砂等灾害的出现。

在先隧后站施工中盾构机过站后，进行基坑开挖会占用地面交通空间导致地面交通拥堵。因此盖挖法、矿山法等施工方法脱颖而出，各种车站开挖（扩挖）方法各有利弊。在保证施工质量的情况下尽量降低对路面交通的影响而选择出最经济的施工方法是一个亟需解决的问题。在基坑开挖的过程中，车站内管片的拆除是一个恒久的话题，国内外众多学者提出了多种管片拆除施工方法。其主要的目的是寻求管片的循环使用以节约成本，但管片拆除过程中由于环向应力突然消失是否会引起被动区土压力不能满足围护结构稳定的需求，是否会引起围护结构横向变形的激增？因此，应衡量管片拆除循环利用节省的经济成本与拆除过程中导致围护结构变形与地面沉降的灾害程度并寻求一种首先保证施工质量与施工安全的同时又经济的方法。

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，提供一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，可解决车站无法先期完成时，盾构率先过站而后完成车站施工的情况，可有效降低临近建筑物变形，保证周边管线及临近建构筑物的安全与正常使用，在围护结构施工过程中保证槽壁稳定，施工平顺，在盾构过站的过程中保证盾构机机具完善与掘进顺利，在基坑开挖过程中保证基坑稳定，地连墙无较大变形接头无渗水等状况，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、临近建筑变形控制：对拟建车站的临近建筑物桩基周围采用多个袖伐管进行袖阀管双液注浆预先加固，袖伐管位置处形成袖伐管注浆加固体，注浆浆液采用质量比1：1的水泥水玻璃双液浆，加固深度为临近建筑物承台以下2m至基坑底3m范围，相邻两个袖伐管水平间距1m，沿临近建筑物桩基周边布置两排，排间距2m；

而后进行隔离桩的施工，隔离桩采用钻孔灌注桩，桩长为地面至基底下5m；隔离桩在基坑与临近建筑相邻平面并延伸出建筑基础范围3米内，采用双排间隔布置；

步骤二、地下既有锚索三墙合一施工：首先采用旋挖机对地连墙范围内锚索进行处理，旋挖机采用全挖形式从锚索布置起点开始下钻至地连墙深度；遇到锚索时将其搅断并将其缠绕至钻头上而后将旋挖机提升并将其上所绕锚索拆下；

当旋挖钻提升后采用水泥与原土质量比1：1混合水泥土回填体回填并压实；

当车站范围内锚索全部处理完成后，进行地连墙等深槽壁加固施工，槽壁加固采用D800@650mm三重管的高压旋喷桩，加固范围为地面以下2m至地连墙底部；地连墙接头采用王字接头，并在其上连接防绕流铁皮，施工导墙，导墙深度施工至地面以下3m，并利用1.5m的H型钢插入地下土体，其上端连接至导墙钢筋笼中，将H型钢与导墙钢筋笼浇筑牢固形成整体优化导墙；

步骤三、端头地连墙柔性连接：为确保盾构隧道掘进时不破坏围护结构与盾构机刀盘，在盾构穿过区间范围内围护结构为C35素混凝土结构，配筋结构在隧道贯穿的位置采用玻璃纤维筋；

首先对玻璃纤维筋的端头0.3m范围使用压制技术使其形成弧形截面渐变的弧形玻璃纤维筋段，采用多个定位老虎钳固定连接玻璃纤维筋与钢筋，固定长度不小于1m；而后采用多道U型卡扣进行连接；若地连墙接头不在盾构范围内，王字接头采用型钢接头，若地连墙接头在盾构范围内，盾构贯穿范围内王字接头均采用玻璃纤维接头；型钢接头和玻璃纤维接头的结构均相同，玻璃纤维接头与型钢接头每块面板的连接采用四道连接夹板进行固定，玻璃纤维筋与型钢接头和玻璃纤维接头均采用U型卡扣固定；

步骤四、坑底及端头加固：在盾构机驶过后对端头土体进行加固，采用素咬合桩加双液注浆形式加固，并在端头地连墙中设置预埋竖向注浆管和预埋横向注浆管，当盾构管片与洞门间隙出现渗水时进行注浆，形成环状隔水加固体；坑底三轴搅拌桩加固采用台阶型满堂加固，形成坑底加固体，地连墙内侧3m范围内加固深度为5m；

步骤五、盾构掘进：盾构机中心鱼尾刀更换为中心滚刀与齿刀交替布置，正面齿刀改为滚齿刀交替布置，边缘全部更换为滚刀，在盾构机到达端头地连墙前30环时，对盾构机进行姿态调整与实时监测并控制掘进速度和土仓压力通过既定位置，期间提高同步注浆量并通过管片内预留注浆孔对外围土体进行二次双液注浆加固；

步骤六、基坑开挖与支护：首先在基坑外进行地面硬化隔绝地表水与大气降水，在基坑内部设置降水井保持基坑内水位于开挖面1m以下，在基坑外侧进行回灌以减小周围沉降；分层开挖、随挖随撑、严禁超挖，在车站外30环隧道内部设置钢支撑，采用钢支撑对盾构隧道的管片支撑；在车站内隧道中间隔12m浇筑一道封堵墙，封堵墙由内向外施工；

当开挖至管片顶点以上1m时，通过地面引孔直接穿破盾构管片，每两道封堵墙之间设置4个引孔点，在隧道管片内设置两道注浆分割线，通过注浆管向隧道管片内分三次吹砂注浆，得到吹砂注浆体，当全部填充密实后进行开挖，直接破除管片，至开挖至设计基底；

开挖过程中对地连墙变形实施监测，当变形产生突变时应立即停止施工，反压并架设临时钢支撑，当地连墙出现渗水时，立即在内侧渗水点接导流管，对渗流点处墙面进行凿平处理，以膨胀螺栓将封堵钢板覆盖在渗水点周围，边缘缝隙以黏状油脂封堵，在地连墙外侧对渗水点进行加固，首先回填砂石防止冲塌区域扩大，并采用袖阀管双液注浆以迅速形成稳定隔水层。

上述的一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，其特征在于：所述王字接头与水泥土回填体连接位置处设置有接头箱，接头箱为双峰型接头箱，所述双峰型接头箱与王字接头适配。

上述的一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，其特征在于：步骤三中，利用四道U型卡扣套在固定好的双筋上，拧紧螺栓推动卡扣垫板迫使两根筋紧密接触；玻璃纤维接头与型钢接头采用四道连接夹板进行固定，通过拧紧连接螺栓使连接板压紧在玻璃纤维接头的王字玻璃纤维板和型钢接头的王字钢板的板面上。

上述的一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，其特征在于：步骤四中，坑底三轴搅拌桩加固采用三轴搅拌机施作成包含3m三轴搅拌桩、梯型三轴搅拌桩和5m三轴搅拌桩的三轴搅拌咬合桩。

上述的一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，其特征在于：步骤五中，盾构机的机具更换还包含将盾构机的配齿刀更换为偏心滚刀、正面滚刀和中心单刃滚刀。

上述的一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，其特征在于：所述王字接头与横向主筋连接，防绕流铁皮连接在王字接头最外翼缘板的面板上，所述地连墙的地连墙骨架笼外侧设置有多道定位块，地连墙骨架笼的一侧接头处将横向主筋与王字接头连接，另一侧设置适应于王字接头的双峰型接头筋，王字接头外侧翼缘板外侧沿钢筋笼竖向连接铁皮宽度2m的防绕流铁皮，施工时下放地连墙骨架笼后在王字接头后下放接头箱，并在接头箱后堆放反压沙袋，而后在注浆孔注入C35混凝土浆液待其稳定强化后进行下一槽段的施工。

上述的一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，其特征在于：步骤六中，在车站范围内隧道管片中每隔12m绑扎封堵墙钢筋网，浇筑一道600mm厚的C30混凝土封堵墙。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用双排钻孔灌注桩作隔离桩加固，隔离桩双排间隔布置并嵌固于基底以下5m范围且自身具有一定刚度，当临近先隧后站施工产生地层扰动之后，土层会发生相对位移，具有一定刚度的双排隔离桩此时相当于一排支护形式，可有效减小土层中应力传递使得隔离桩之后土体的变形大幅度下降，便于推广使用。

2、本发明中端头地连墙的施作采用素混凝土和玻璃纤维材料改良切削性能并保持端头掌子面的稳定，首先在盾构掘进的范围内采用玻璃纤维筋与玻璃纤维接头代替钢筋与型钢接头，玻璃纤维筋采用特殊压制工艺将端部0.3m范围改为弧形截面，玻璃纤维筋与钢筋连接时采用高强定位卡钳进行预先固定，而后采用四道U型卡扣进行固定搭接，型钢接头与玻璃纤维接头之间采用多道连接夹板连接，玻璃纤维筋与两种接头之间的连接使用两道U型卡扣保证钢筋网成型完整具有满足吊装与浇筑的刚度，使用效果好；在对地连墙接头与施工形式的改进中，王字型钢接头可扩大地连墙接头渗水路径200%，防扰流铁皮可针对混凝土浇筑过程中漏浆的情况进行改善，施工中，首先放入双楔形接头箱再放入钢筋笼可对钢筋笼浇筑过程中的侧压力产生足够的支撑力保证地连墙的施工质量，其次接头箱的使用相较于常规的在接头背后填筑砂袋施工更加方便快捷；在端头地连墙中采用玻璃纤维材料替换钢材，玻璃纤维材料具有与钢材相当的抗拉强度，但其抗剪能力不足因此盾构机在不大幅度调整刀具的情况下就可完成地连墙的切削顺利过站，端头墙采用玻璃纤维材料相较于采用素砼墙的形式具有更大的稳定性在后期基坑开挖过程中掌子面更加稳定，可大幅度降低涌水涌砂风险保证后浇环梁的施工安全与施工质量，采用的双筋连接形式相较于常规形式具有施工便利，连接强度大的优点，双材接头的应用可在不增大地连墙分幅的前提下，允许盾构机正常掘进并能有一定的偏差容许度。

3、本发明方法步骤简单，可解决车站无法先期完成时，盾构率先过站而后完成车站施工的情况，可有效降低临近建筑物变形，保证周边管线及临近建构筑物的安全与正常使用，在围护结构施工过程中保证槽壁稳定，施工平顺，在盾构过站的过程中保证盾构机机具完善与掘进顺利，在基坑开挖过程中保证基坑稳定，地连墙无较大变形接头无渗水等状况，便于推广使用。

综上所述，本发明可解决车站无法先期完成时，盾构率先过站而后完成车站施工的情况，可有效降低临近建筑物变形，保证周边管线及临近建构筑物的安全与正常使用，在围护结构施工过程中保证槽壁稳定，施工平顺，在盾构过站的过程中保证盾构机机具完善与掘进顺利，在基坑开挖过程中保证基坑稳定，地连墙无较大变形接头无渗水等状况，便于推广使用。

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为本发明袖阀管注浆与隔离桩位置布设俯视图。

图2为本发明袖阀管注浆与隔离桩位置布设剖视图。

图3为本发明地下既有锚索位置示意图。

图4为本发明地下既有锚索穿越地连墙位置处水泥土回填的示意图。

图5为本发明导墙优化示意图。

图6为本发明地连墙施工及王字接头示意图。

图7为本发明端头墙玻璃纤维使用示意图。

图8为本发明玻璃纤维筋与钢筋连接示意图。

图9为本发明玻璃纤维筋与型钢接头连接示意图。

图10为本发明台阶型坑底加固示意图。

图11为本发明端头加固与预埋注浆管示意图。

图12为本发明隧道内钢支撑示意图。

图13为本发明隧道内混凝土封堵墙示意图。

图14为本发明吹砂注浆示意图。

图15为本发明盾构机刀具示意图。

图16为本发明盾构机刀具侧视结构图。

图17为本发明的方法流程框图。

附图标记说明:

具体实施方式

如图1至图17所示，本发明的一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，包括以下步骤：

步骤一、临近建筑变形控制：对拟建车站的临近建筑物桩基2周围采用多个袖伐管3进行袖阀管双液注浆预先加固，袖伐管3位置处形成袖伐管注浆加固体301，注浆浆液采用质量比1：1的水泥水玻璃双液浆，加固深度为临近建筑物承台1以下2m至基坑底3m范围，相邻两个袖伐管3水平间距1m，沿临近建筑物桩基2周边布置两排，排间距2m；

而后进行隔离桩4的施工，隔离桩4采用钻孔灌注桩，桩长为地面至基底下5m；隔离桩在基坑与临近建筑相邻平面并延伸出建筑基础范围3米内，采用双排间隔布置；

需要说明的是，实施时还应做到在地连墙成槽之前对临近建筑基础进行袖阀管双液注浆，采用D80@1000预埋袖阀管双排跟踪注浆，采用预埋袖阀管进行成孔。注浆压力在砂土中选用0.2-0.8Mpa，在黏性土中采用0.5-1.2Mpa，注浆压力根据现场监测数据实时完善调整。采用内径56mm外径68mm单向阀管，注浆速度控制在10-40L/min之间，扩散半径为0.6m将形成D1200的加固体。注浆材料选用35Be中性水玻璃与P42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1：1，加入4%稳定剂和1%的减水剂，A:B混合体积比为1：1，将初凝时间控制在20s-30s之间。现场对双液浆进行现场实验，要求无侧限抗压强度≥1.2Mpa，渗透系数≤0.0001mm/s。注浆顺序为先两侧后中间跳孔注浆，袖伐管3每次上拔为0.5m。隔离桩4采用钻孔灌注桩工艺，D400@800mm双排间隔布置。灌注桩施工完成后采用声波透测法监测桩身完整性，监测桩数不少于总桩数的15%，其垂直度偏差不应小于总桩长的1%。

步骤二、地下既有锚索三墙合一施工：首先采用旋挖机对地连墙7范围内锚索5进行处理，旋挖机采用全挖形式从锚索布置起点开始下钻至地连墙深度；遇到锚索时将其搅断并将其缠绕至钻头上而后将旋挖机提升并将其上所绕锚索拆下；

当旋挖钻提升后采用水泥与原土质量比1：1混合水泥土回填体8回填并压实；

当车站范围内锚索全部处理完成后，进行地连墙等深槽壁加固施工，槽壁加固采用D800@650mm三重管的高压旋喷桩6，加固范围为地面以下2m至地连墙底部；地连墙接头采用王字接头10，并在其上连接防绕流铁皮706，施工导墙9，导墙深度施工至地面以下3m，并利用1.5m的H型钢902插入地下土体，其上端连接至导墙钢筋笼901中，将H型钢902与导墙钢筋笼901浇筑牢固形成整体优化导墙；

需要说明的是，实施时还应做到首先对地连墙设计范围进行测量放样，而后采用旋挖钻钻进至地连墙底部，在下钻过程中将锚索搅断，以释放其残余应力，并将其缠绕至旋挖钻钻头上而后提升至地面将锚索拆下，旋挖钻在设计地连墙范围内连续钻进搅断锚索后提升直至清除至锚索设计范围外3m，以防止由于土层变化引起的锚索移位导致锚索清除遗漏的状况，在旋挖钻施工完成后对土层进行质量比1：1水泥土回填，形成地连墙设计范围内的回填水泥土，而后进行槽壁加固采用D800@650mm三重管高压旋喷桩，加固范围为地面以下2m至地连墙底部，水泥掺入量为25%，水灰质量比1：1，28天后抽检无侧限抗压强度不小于1Mpa，在槽壁加固施工完成后进行导墙施工，导墙深度为地面以下3m，用型钢插入土体中，端部与导墙钢筋网焊接牢固后用混凝土将其浇筑为整体，导墙接头应与地连墙接头位置错开，浇筑完混凝土后沿纵向每隔2m架设上下两道支撑。

需要说明的是，实施时还应做到调整泥浆质量参数配比水：膨润土：CMC：Na₂CO₃=1000：80：0.2：4，膨润土选用蒙脱石含量≥90%的优质钠基膨润土，如若泥浆页面出现大幅度降低时加入质量比为20的石棉，新制泥浆参数控制在比重大于等于1.08、粘度25s左右、PH值8至9.5，含沙量≤2.5%，循环再生泥浆与混凝土浇筑前槽内泥浆可适当增大参数控制，在钢筋笼放入后应对槽内泥浆进行检测，取上中下三个位置监测其参数是否满足，在施作地连墙7时，跳槽施工，减小每个槽段的长度选用6m槽段，当施作临近建筑边缘的地连墙时应先按两端后中间进的顺序施工。

步骤三、端头地连墙柔性连接：为确保盾构隧道掘进时不破坏围护结构与盾构机刀盘，在盾构穿过区间范围内围护结构为C35素混凝土结构，配筋结构在隧道贯穿的位置采用玻璃纤维筋14；

需要说明的是，地连墙围护结构包括两个沿盾构隧道15延伸方向设置在双线隧道外侧的地连墙7和两个沿盾构隧道15宽度方向设置在盾构断面且用于封闭两个地连墙7的端头地连墙，地连墙7和端头地连墙的交接位置处设置有水泥土回填体8，地连墙7和端头地连墙均包括多个地连墙骨架笼701，相邻两个地连墙骨架笼701通过王字接头10连接，地连墙7或端头地连墙的两端均通过王字接头10与两端的接头箱1001连接，防绕流铁皮706连接在王字接头10最外翼缘板的面板上，地连墙骨架笼701外侧设置有多道定位块703，地连墙骨架笼701的一侧接头处通过多个横向主筋702与王字接头10连接，地连墙骨架笼701的另一侧设置适应于王字接头的双峰型接头筋704，地连墙骨架笼701顶部设置有注浆孔705，地连墙7中地连墙骨架笼701为地连墙钢筋笼，地连墙7中横向主筋702为钢筋13，地连墙7中王字接头10为型钢接头11；端头地连墙包括钢制端头地连墙和设置在所述钢制端头地连墙内且位于隧道贯穿的位置的柔性端头地连墙，所述钢制端头地连墙结构与地连墙7结构一致，所述柔性端头地连墙中地连墙骨架笼701为地连墙玻璃纤维筋笼，所述柔性端头地连墙中横向主筋702为玻璃纤维筋14，所述柔性端头地连墙中王字接头10为玻璃纤维接头12。

地连墙钢筋笼的一侧接头处通过接头焊点1002将横向主筋702与王字接头10焊接。

所述钢制端头地连墙的型钢接头11靠近隧道贯穿的位置的一侧高程位于盾构隧道15高程范围内，所述钢制端头地连墙的型钢接头11与所述柔性端头地连墙的玻璃纤维接头12采用连接夹板20进行固定，所述钢制端头地连墙的型钢接头11的王字钢板19与所述柔性端头地连墙的玻璃纤维接头12对应王字玻璃纤维板18通过四道连接夹板20连接，连接夹板20包括两个连接板2001，两个连接板2001通过多个连接螺栓2002夹持玻璃纤维接头12的王字玻璃纤维板18和型钢接头11的王字钢板19的板面。

所述玻璃纤维筋14通过多个U型卡扣17与王字玻璃纤维板18或王字钢板19的板面连接，U型卡扣17的两端套装有推动卡扣垫板1701，U型卡扣17伸出卡扣垫板1701的两端分别安装有螺栓1702。

所述地连墙玻璃纤维筋笼中竖向的玻璃纤维筋14与钢制端头地连墙的地连墙钢筋笼中竖向的钢筋13的衔接位置通过多个U型卡扣17和多个定位老虎钳16绑扎，所述地连墙玻璃纤维筋笼中竖向的玻璃纤维筋14与钢制端头地连墙的地连墙钢筋笼中竖向的钢筋13的衔接位置设置有弧形玻璃纤维筋段1401。

首先对玻璃纤维筋14的端头0.3m范围使用压制技术使其形成弧形截面渐变的弧形玻璃纤维筋段1401，采用多个定位老虎钳16固定连接玻璃纤维筋14与钢筋13，固定长度不小于1m；而后采用多道U型卡扣17进行连接；若地连墙接头不在盾构范围内，王字接头10采用型钢接头11，若地连墙接头在盾构范围内，盾构贯穿范围内王字接头10均采用玻璃纤维接头12；型钢接头11和玻璃纤维接头12的结构均相同，玻璃纤维接头12与型钢接头11每块面板的连接采用四道连接夹板20进行固定，玻璃纤维筋14与型钢接头11和玻璃纤维接头12均采用U型卡扣17固定；

步骤四、坑底及端头加固：在盾构机驶过后对端头土体进行加固，采用素咬合桩22加双液注浆形式加固，并在端头地连墙中设置预埋竖向注浆管2401和预埋横向注浆管2402，当盾构管片与洞门间隙出现渗水时进行注浆，形成环状隔水加固体；坑底三轴搅拌桩加固采用台阶型满堂加固，形成坑底加固体21，地连墙内侧3m范围内加固深度为5m；

需要说明的是，实施时还应做到在盾构机驶过之后对端头土体进行加固以隔绝渗水路径增强隧道管片与地连墙连接处的止水效果，素咬合桩与双液注浆加固范围为纵向5m，盾构外线外扩3m的板状加固，双液注浆加固为素咬合桩加固区与端头墙间的一排范围，端头地连墙中预埋有垂直注浆管和水平向注浆管，预留注浆管采用D60mmPVC管，间距1m，横向注浆管布置在盾构管片外扩0.5m与1m位置处形成环状止水隔离层，当在基坑开挖过程中盾构管片与地连墙之间有水流渗出时通过预埋注浆管进行双液注浆封堵，坑底加固采用台阶型满堂加固，在地连墙内侧3m范围内加固深度为基底以下5m，在地连墙内测3-6m范围内采用梯型加固，加固深度逐渐从5m变为基底下3m，在其他内部区域加固深度为3m，坑底加固采用D850mm三轴搅拌桩的形式，对搅拌掺加剂进行改良，选用P42.5普通硅酸盐水泥掺量为25%，生石灰掺量为5%-8%，早强减水剂为水泥用量的3%，水灰比1:1的配比方案，实桩段采用水泥掺和量为25%的改良方案，空桩段不加入拌合料，采用两喷四搅工艺，当三轴搅拌机碰到地下障碍物，进行清理后回填素土并分层夯实，为减小三轴搅拌对地层的扰动应在地连墙达到设计强度后，首先跳仓法进行抽条加固而后施工裙边加固最后再满堂施工，搅拌桩在80d龄期后对其抗压强度进行检验，其无侧限抗压强度应≥0.8Mpa，综合地基承载力≥130Kpa。

步骤五、盾构掘进：盾构机中心鱼尾刀更换为中心滚刀与齿刀交替布置，正面齿刀改为滚齿刀交替布置，边缘全部更换为滚刀，在盾构机到达端头地连墙前30环时，对盾构机进行姿态调整与实时监测并控制掘进速度和土仓压力通过既定位置，期间提高同步注浆量并通过管片内预留注浆孔对外围土体进行二次双液注浆加固；

需要说明的是，实施时还应做到在盾构机距端头地连墙30环时，根据地层稳定状态恰当的选择进入进舱和换刀形式，全断面硬岩地层采取常压进仓的方式进行正常处理，普通地层和上软下硬地层采用地面预加固或带压进仓的方式进行刀具更换，将原机具刀盘中1把中心鱼尾刀、23把正面齿刀、9把偏心齿刀进行更换，中心鱼尾刀更换为4把中心单刃滚刀，正面齿刀间隔更换为11把正面滚刀+12把正面齿刀，9把偏心齿刀更换为9把偏心滚刀，经过更换刀具后保持刀盘扭矩在1300-2000kn之间，保证盾构机在不严重磨损机具的情况下具有足够的扭矩切割C35素混凝土地连墙并能切断其中的玻璃纤维材料，更换刀具后，对盾构机姿态进行复核，严格按照设计规划掘进，在盾构完全出站前保持盾构推进的稳定平顺，降低推进力与掘进速度避免对端头墙产生较大扰动，当盾构机触碰到端头地连墙后降低土仓压力，至穿过地连墙前均保持低压掘进，掘进速度控制在10.5m/d以下，盾构过站前15环至站内4环增大同步注浆量至2倍理论间隙值，保证管片与端头墙间缝隙填充密实。

步骤六、基坑开挖与支护：首先在基坑外进行地面硬化隔绝地表水与大气降水，在基坑内部设置降水井保持基坑内水位于开挖面1m以下，在基坑外侧进行回灌以减小周围沉降；分层开挖、随挖随撑、严禁超挖，在车站外30环隧道内部设置钢支撑，采用钢支撑25对盾构隧道15的管片1501支撑；在车站内隧道中间隔12m浇筑一道封堵墙26，封堵墙26由内向外施工；

当开挖至管片顶点以上1m时，通过地面引孔直接穿破盾构管片，每两道封堵墙26之间设置4个引孔点，在隧道管片内设置两道注浆分割线2703，通过注浆管2701向隧道管片内分三次吹砂注浆，得到吹砂注浆体2702，当全部填充密实后进行开挖，直接破除管片，至开挖至设计基底；

开挖过程中对地连墙变形实施监测，当变形产生突变时应立即停止施工，反压并架设临时钢支撑，当地连墙出现渗水时，立即在内侧渗水点接导流管，对渗流点处墙面进行凿平处理，以膨胀螺栓将封堵钢板覆盖在渗水点周围，边缘缝隙以黏状油脂封堵，在地连墙外侧对渗水点进行加固，首先回填砂石防止冲塌区域扩大，并采用袖阀管双液注浆以迅速形成稳定隔水层。

需要说明的是，实施时还应做到开挖前在基坑外设置挡水墙、地面截水沟、排水沟，防止周边汇水区域地面径流向基坑汇水，并对排水沟、集水井采取防渗措施，为防止基坑开挖对永久管片产生影响，首先在车站外30环范围内架设钢支撑，而后在车站范围内隧道管片中每隔12m绑扎钢筋网浇筑一道600mmC30混凝土封堵墙，在基坑开挖过程中做好基坑内降水、截排水与坑外回灌工作使得坑内地下水位始终处于开挖面以下1m之下，基坑开挖第一层完成后在开挖面的左线架设顶板恢复路面交通，开挖基坑采取“分层、分段、台阶开挖，及时支撑，减少无支撑暴露时间”方式开挖，横向先挖中间土体，后开挖两侧土体，严禁超挖；在开挖过程中地连墙出现渗水后在内侧采用导流管与封堵钢板封闭渗水点与引流，在地连墙外侧渗水点2.5m空间范围内采用双液注浆进行快速封堵，当基坑开挖距管片顶部1m时，通过开挖面进行引孔直接贯穿盾构管片，注浆管采用D80t4mm热轧无缝钢管，采用压力吹砂形式向隧道内充填细砂，当填料达到预定分割线时停止吹砂，进行一次注浆，注浆压力控制在0.2Mpa以下注浆量控制在砂石料的30%，待加固体达到一定强度后再次进行吹砂注浆，共计3次完成车站内隧道管片的加固，注浆压力分别控制在0.2、0.3、0.5Mpa左右，浆液采用P32.5矿渣硅酸盐水泥，水灰比1：1，开挖过程中洞门间隙出现渗水时，通过隧道内部预留注浆孔与端头地连墙中预埋水平与垂直注浆管对洞门间隙进行注浆止水，此后继续进行基坑开挖直接破除盾构管片，当开挖至基底后进行洞门环的施工，洞口后浇环梁为环形钢筋混凝土环梁，环梁宽度设计500mm，一般视管片拼装情况控制在400～600mm，用303单组份氯丁-酚醛胶粘贴并弯折定位钢筋协同固定三圈水膨胀性橡胶止水条，并外涂缓膨胀剂，均匀设置环形钢筋，钢筋应焊接成型，并以电桥检验其与管片预埋钢板、洞口预埋钢板是否接通，不通者应予补后浇环形洞口圈梁混凝土达到设计强度后，管片的拉紧措施方可拆除，至此所述先隧后站施工方法施工完成。

本实施例中，所述王字接头10与水泥土回填体8连接位置处设置有接头箱1001，接头箱1001为双峰型接头箱，所述双峰型接头箱与王字接头10适配。

本实施例中，步骤三中，利用四道U型卡扣17套在固定好的双筋上，拧紧螺栓1702推动卡扣垫板1701迫使两根筋紧密接触；玻璃纤维接头12与型钢接头11采用四道连接夹板20进行固定，通过拧紧连接螺栓2002使连接板2001压紧在玻璃纤维接头12的王字玻璃纤维板18和型钢接头11的王字钢板19的板面上。

本实施例中，步骤四中，坑底三轴搅拌桩加固采用三轴搅拌机施作成包含3m三轴搅拌桩2101、梯型三轴搅拌桩2102和5m三轴搅拌桩2103的三轴搅拌咬合桩。

本实施例中，步骤五中，盾构机的机具更换还包含将盾构机的配齿刀更换为偏心滚刀2801、正面滚刀2802和中心单刃滚刀2803。

本实施例中，所述王字接头10与横向主筋702连接，防绕流铁皮706连接在王字接头10最外翼缘板的面板上，所述地连墙的地连墙骨架笼701外侧设置有多道定位块703，地连墙骨架笼701的一侧接头处将横向主筋702与王字接头10连接，另一侧设置适应于王字接头的双峰型接头筋704，王字接头外侧翼缘板外侧沿钢筋笼竖向连接铁皮宽度2m的防绕流铁皮706，施工时下放地连墙骨架笼701后在王字接头后下放接头箱1001，并在接头箱1001后堆放反压沙袋，而后在注浆孔705注入C35混凝土浆液待其稳定强化后进行下一槽段的施工。

本实施例中，步骤六中，在车站范围内隧道管片中每隔12m绑扎封堵墙钢筋网2601，浇筑一道600mm厚的C30混凝土封堵墙。

优选的，采用袖阀管1：1水泥水玻璃双液注浆，双液浆相对于水泥单浆初凝时间更短，加固土体强度更高。双排袖阀管跟踪注浆可有效针对先隧后站施工对临近建筑基础周围土体产生扰动进而引起建筑物变形的情况进行预先加固。在施工中采用信息化管理监测数据，当监测数据出现异样时可立即进行补注控制变形增长。

地下锚索的处理使用常规旋挖钻，机械简单且便于施工。地下锚索的处理范围以地连墙范围内既有锚索的前后3m为起终点。每次下钻与提升都可探索并剪断锚索，提升后对处理范围进行水泥土1：1分层回填并压实。在锚索处理完成后浇筑导墙，导墙的浇筑相较于常规导墙，导墙深度常规2m延长至3m并在导墙水平向每幅插入2根H型钢。H型钢一端与插入周围土体中，一段与导墙钢筋网焊接牢固。

所述地连墙一幅减小至6m，宽度增至1200mm。改良泥浆采用优质钠基膨润土，每次使用均检验其中蒙脱土含量≥90%。改良泥浆中加入优质羟基纤维素CMC与Na₂CO₃以调整泥浆粘度与ph值，当出现漏水情况时加入20的石棉。综合优化泥浆配比为：水：膨润土：CMC：Na₂CO₃=1000：80：0.2：4。改良型钢接头为王字型钢，地连墙接头渗流路径相较于普通H型钢延长200%。王字形型钢接头上焊接2m宽防绕流铁皮，反力装置采用双楔形接头箱便于施工且能提供足够的稳定力。

坑底加固采用改良水泥掺合料配比，在掺量为25%P42.5普通硅酸盐水泥拌合料中加入5%-8%掺量生石灰和水泥用量3%的早强减水剂，水灰比采用1:1。采用两喷四搅工艺施作边缘3m范围加固深度5m，逐渐向3m加固深度线性转变的台阶型满堂加固。

盾构机进仓作业形式选择时考虑地层情况，全断面硬岩地层采取常压进仓的方式进行正常处理。普通地层和上软下硬地层采用地面预加固或带压进仓的方式进行刀具更换。将原机具刀盘中1把中心鱼尾刀、23把正面齿刀、9把偏心齿刀进行更换，中心鱼尾刀更换为4把中心单刃滚刀，正面齿刀间隔更换为11把正面滚刀+12把正面齿刀，9把偏心齿刀更换为9把偏心滚刀。经过更换刀具后保持刀盘扭矩提升至1300-2000kn之间。盾构穿过地连墙前15环至墙后4环增大同步注浆量至理论孔隙的200%。

在车站外30环范围内架设井字型钢支撑，而后在车站范围内隧道管片中每隔12m绑扎钢筋网，钢筋网焊接在盾构隧道管片内连接螺栓上而后浇筑一道600mmC30混凝土封堵墙。开挖过程中地连墙出现渗水后在内侧采用导流管与封堵钢板封闭渗水点与引流，在地连墙外侧渗水点2.5m空间范围内采用双液注浆进行快速封堵并在塌陷区域回填砂石。

注浆管采用D80t4mm热轧无缝钢管。采用压力吹砂形式向隧道内充填细砂，当填料达到盾构隧道高度的1/3与2/3预定分割线时停止吹砂，进行一次注浆，注浆压力控制在0.2Mpa以下注浆量控制在砂石料的30%。待加固体达到一定强度后再次进行吹砂注浆，共计3次完成车站内隧道管片的加固。注浆压力分别控制在0.2、0.3、0.5Mpa左右，浆液采用P32.5矿渣硅酸盐水泥，水灰比1：1。通过端头地连墙与隧道内部预留注浆孔向外注浆止水时，采用1：1水泥水玻璃双液浆。

本发明使用时，在先隧后站施工前先期对临近建筑进行预先加固，加固形式采用袖阀管双液注浆。注浆深度为桩基础承台下2m至基底下3m，注浆管双排布置可针对浅层与深层地基土进行固化加强，加固范围更大可为桩基础提供足够的支撑力。在施工过程中采用信息化监测，一旦监测数据出现不良变化即可通过注浆管进行多次补注，以注浆固化土弥补地层损失量控制建筑物变形。采用双排三角形间隔布置钻孔灌注桩作隔离桩可有效降低施工过程中产生的应力场变化影响范围扩展到临近建筑物基础附近。本发明处理锚索三墙合一施工采用常规机具，适用性更广更加经济。扩大旋挖钻处理范围可有效防止由于土层变化导致锚索移位而清除遗漏的状况。改进后的导墙、高压旋喷桩槽壁加固与泥浆配比可针对富水砂性地层超深槽壁易于塌陷失稳的特性进行浅层与深层槽壁加固。保证成槽稳定，降低后期基坑开挖过程中地连墙渗水情况的出现概率；

采用台阶型坑底加固并改良拌合料配比可有效增大基底土体重度与模量形成有效暗撑并对大幅度增强被动区土压力。台阶型坑底加固方法可针对深基坑经典问题：围护结构整体滑移、围护结构变形较大、基底隆起、周围地面沉降、临近建筑物变形等问题做出改善。素桩+双液注浆端头加固可在保证止水效果的同时节约工程造价，是一种较为经济的端头加固止水方法。地连墙中预埋注浆管与隧道内预留注浆孔可针对洞门间隙不同渗水量采取多种组合形式的注浆止水，止水效果显著并可多次注浆。本发明针对盾构机切削端头墙困难的施工现象进行了刀具更换将刀盘扭矩提升至1300-2000kn之间，保证在过度损坏刀盘机具的前提下完成盾构机的正常掘进过站。

在盾构机过站时调整盾构参数，降低推进速度降低盾构机引起的土层损失对周围土体产生较大扰动。采用盖挖法开挖可先期恢复路面交通减小公共交通压力，采用“分层、分段、台阶开挖，及时支撑，减少无支撑暴露时间”方式开挖，坑内管井降水坑外回灌可减小围护结构水平位移，保持坑外地下水位稳定有效应力保持不变从而减小由于地面沉降导致的临近建筑变形。在开挖至隧道定点以上1m时进行吹砂注浆再进行管片破除。由于管片破除时，管片环形应力突然消散，往往会引起围护结构水平位移徒增严重者甚至出现围护结构整体滑移。因此，首先对盾构隧道进行吹砂注浆再破除管片能够依靠吹填料自重与侧向支撑力弥补管片环形应力的损失。保证被动区土压力满足围护桩稳定需求防止围护桩水平位移激增。综上本发明在富水砂性地层周围环境复杂的情况下能够满足工期要求保证施工质量与安全，是具有众多有益效果的一种先隧后站施工方法。

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 (5)

1.一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、临近建筑变形控制：对拟建车站的临近建筑物桩基（2）周围采用多个袖伐管（3）进行袖阀管双液注浆预先加固，袖伐管（3）位置处形成袖伐管注浆加固体（301），注浆浆液采用质量比1：1的水泥水玻璃双液浆，加固深度为临近建筑物承台（1）以下2m至基坑底3m范围，相邻两个袖伐管（3）水平间距1m，沿临近建筑物桩基（2）周边布置两排，排间距2m；

而后进行隔离桩（4）的施工，隔离桩（4）采用钻孔灌注桩，桩长为地面至基底下5m；隔离桩在基坑与临近建筑相邻平面并延伸出建筑基础范围3米内，采用双排间隔布置；

步骤二、地下既有锚索三墙合一施工：首先采用旋挖机对地连墙（7）范围内锚索（5）进行处理，旋挖机采用全挖形式从锚索布置起点开始下钻至地连墙深度；遇到锚索时将其搅断并将其缠绕至钻头上而后将旋挖机提升并将其上所绕锚索拆下；

当旋挖钻提升后采用水泥与原土质量比1：1混合水泥土回填体（8）回填并压实；

当车站范围内锚索全部处理完成后，进行地连墙等深槽壁加固施工，槽壁加固采用D800@650mm三重管的高压旋喷桩（6），加固范围为地面以下2m至地连墙底部；地连墙接头采用王字接头（10），并在其上连接防绕流铁皮（706），施工导墙（9），导墙深度施工至地面以下3m，并利用1.5m的H型钢（902）插入地下土体，其上端连接至导墙钢筋笼（901）中，将H型钢（902）与导墙钢筋笼（901）浇筑牢固形成整体优化导墙；

步骤三、端头地连墙柔性连接：为确保盾构隧道掘进时不破坏围护结构与盾构机刀盘，在盾构穿过区间范围内围护结构为C35素混凝土结构，配筋结构在隧道贯穿的位置采用玻璃纤维筋（14）；

首先对玻璃纤维筋（14）的端头0.3m范围使用压制技术使其形成弧形截面渐变的弧形玻璃纤维筋段（1401），采用多个定位老虎钳（16）固定连接玻璃纤维筋（14）与钢筋（13），固定长度不小于1m；而后采用多道U型卡扣（17）进行连接；若地连墙接头不在盾构范围内，王字接头（10）采用型钢接头（11），若地连墙接头在盾构范围内，盾构贯穿范围内王字接头（10）均采用玻璃纤维接头（12）；型钢接头（11）和玻璃纤维接头（12）的结构均相同，玻璃纤维接头（12）与型钢接头（11）每块面板的连接采用四道连接夹板（20）进行固定，玻璃纤维筋（14）与型钢接头（11）和玻璃纤维接头（12）均采用U型卡扣（17）固定；

步骤四、坑底及端头加固：在盾构机驶过后对端头土体进行加固，采用素咬合桩（22）加双液注浆形式加固，并在端头地连墙中设置预埋竖向注浆管（2401）和预埋横向注浆管（2402），当盾构管片与洞门间隙出现渗水时进行注浆，形成环状隔水加固体；坑底三轴搅拌桩加固采用台阶型满堂加固，形成坑底加固体（21），地连墙内侧3m范围内加固深度为5m；

步骤五、盾构掘进：盾构机中心鱼尾刀更换为中心滚刀与齿刀交替布置，正面齿刀改为滚齿刀交替布置，边缘全部更换为滚刀，在盾构机到达端头地连墙前30环时，对盾构机进行姿态调整与实时监测并控制掘进速度和土仓压力通过既定位置，期间提高同步注浆量并通过管片内预留注浆孔对外围土体进行二次双液注浆加固；

步骤六、基坑开挖与支护：首先在基坑外进行地面硬化隔绝地表水与大气降水，在基坑内部设置降水井保持基坑内水位于开挖面1m以下，在基坑外侧进行回灌以减小周围沉降；分层开挖、随挖随撑、严禁超挖，在车站外30环隧道内部设置钢支撑，采用钢支撑（25）对盾构隧道（15）的管片（1501）支撑；在车站内隧道中间隔12m浇筑一道封堵墙（26），封堵墙（26）由内向外施工；

当开挖至管片顶点以上1m时，通过地面引孔直接穿破盾构管片，每两道封堵墙（26）之间设置4个引孔点，在隧道管片内设置两道注浆分割线（2703），通过注浆管（2701）向隧道管片内分三次吹砂注浆，得到吹砂注浆体（2702），当全部填充密实后进行开挖，直接破除管片，至开挖至设计基底；

开挖过程中对地连墙变形实施监测，当变形产生突变时应立即停止施工，反压并架设临时钢支撑，当地连墙出现渗水时，立即在内侧渗水点接导流管，对渗流点处墙面进行凿平处理，以膨胀螺栓将封堵钢板覆盖在渗水点周围，边缘缝隙以黏状油脂封堵，在地连墙外侧对渗水点进行加固，首先回填砂石防止冲塌区域扩大，并采用袖阀管双液注浆以迅速形成稳定隔水层；

步骤三中，利用四道U型卡扣（17）套在固定好的双筋上，拧紧螺栓（1702）推动卡扣垫板（1701）迫使两根筋紧密接触；玻璃纤维接头（12）与型钢接头（11）采用四道连接夹板（20）进行固定，通过拧紧连接螺栓（2002）使连接板（2001）压紧在玻璃纤维接头（12）的王字玻璃纤维板（18）和型钢接头（11）的王字钢板（19）的板面上；

所述王字接头（10）与横向主筋（702）连接，防绕流铁皮（706）连接在王字接头（10）最外翼缘板的面板上，所述地连墙的地连墙骨架笼（701）外侧设置有多道定位块（703），地连墙骨架笼（701）的一侧接头处将横向主筋（702）与王字接头（10）连接，另一侧设置适应于王字接头的双峰型接头筋（704），王字接头外侧翼缘板外侧沿钢筋笼竖向连接铁皮宽度2m的防绕流铁皮（706），施工时下放地连墙骨架笼（701）后在王字接头后下放接头箱（1001），并在接头箱（1001）后堆放反压沙袋，而后在注浆孔（705）注入C35混凝土浆液待其稳定强化后进行下一槽段的施工。

2.按照权利要求1所述的一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，其特征在于：所述王字接头（10）与水泥土回填体（8）连接位置处设置有接头箱（1001），接头箱（1001）为双峰型接头箱，所述双峰型接头箱与王字接头（10）适配。

3.按照权利要求1所述的一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，其特征在于：步骤四中，坑底三轴搅拌桩加固采用三轴搅拌机施作成包含3m三轴搅拌桩（2101）、梯型三轴搅拌桩（2102）和5m三轴搅拌桩（2103）的三轴搅拌咬合桩。

4.按照权利要求1所述的一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，其特征在于：步骤五中，盾构机的机具更换还包含将盾构机的配齿刀更换为偏心滚刀（2801）、正面滚刀（2802）和中心单刃滚刀（2803）。

5.按照权利要求1所述的一种控制临近建筑变形的富水砂性地层先隧后站施工方法，其特征在于：步骤六中，在车站范围内隧道管片中每隔12m绑扎封堵墙钢筋网（2601），浇筑一道600mm厚的C30混凝土封堵墙。

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