CN116695782A - 一种用于软土地区的上跨隧道区间保护体系的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于软土地区的上跨隧道区间保护体系的施工方法，包括既有隧道两侧MJS强加固保护体系施工、既有隧道区间上方MJS满堂加固保护体系施工、双重抗浮保护体系施工、加筋垫层保护体系施工、暗梁式肋板保护体系施工、层下零压填充保护体系施工、动态监测保护体系施工等步骤。本发明确保了地下既有隧道的稳定，同时也保证了上部结构建筑物的作业连续性，有效保证施工中安全、质量、工期。
Description
技术领域
本发明涉及保护体系施工技术领域，具体是一种用于软土地区的上跨隧道区间保护体系的施工方法。
背景技术
综合城市发展规划，地面道路、地下道路等基础设施建设是结合地面交通、地面建筑功能情况，统筹规划地下空间功能布局、开发规模、建设重点、步行车行交通设施及市政管线设施，避免地块开发后地下空间开发建设受限，因此城市市政工程常常面临着多层竖向交叉结构形式，上跨既有隧道区间新建其他构筑物也在城市市政施工中成为常见工程，特别是临近隧道区间施工环境复杂、难度大，如何在施工期间最大程度保护既有隧道区间安全性尤为重要。
新建工程上跨隧道区间常常为交叉形式，其中施工手续繁琐，施工进度缓慢，因此常常会成为工程施工中的重难点性节点工程。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提出一种用于软土地区的上跨隧道区间保护体系的施工方法，以在施工环境复杂、难度大条件下，最大程度降低对既有城市隧道区间的影响，有效保证施工中安全、质量、工期。
本发明提供的一种用于软土地区的上跨隧道区间保护体系的施工方法，包括下述步骤：
S1、既有隧道两侧MJS强加固保护体系施工：采用微扰动MJS在既有隧道两侧设置高水泥参量的强加固，形成抗压强度不小于1.0Mpa的土墙，MJS桩贯通在隧道区间顶部同等标高至区间以下稳固土层；
S2、既有隧道区间上方MJS满堂加固保护体系施工：利用微扰动MJS在既有隧道区间上方至新建结构底部进行满堂加固层，加固层采用高水泥参量的强加固，新建结构区域内土地在开挖分块处采用MJS弱加固形成挡土墙；
S3、双重抗浮保护体系施工：在既有城市隧道区间两侧及区间外侧设置抗拔桩，抗拔桩在场坪标高至区间底1m段采用全护筒施工方法，在区间底1m以下根据抗拔力及新建上跨结构抗浮要求，计算所需伸入桩长；
S4、加筋垫层保护体系施工：采用加厚配筋垫层，垫层钢筋与抗拔桩相连接，同时采用速凝混凝土进行浇筑，快速形成抗浮板；
S5、暗梁式肋板保护体系施工：在隧道结构底板中加设暗梁，暗梁根据抗浮力计算配置，暗梁的配筋及尺寸，需经过验算及动态模拟，达到框架梁的使用需求，开挖完成后，吊装模块化钢筋，采用速凝早强混凝土进行浇筑，使其短时间内达到设计强度，有效形成门式框架抗浮结构；
S6、层下零压填充保护体系施工：在新建上跨结构底板中预留注浆管深入到垫层下方一段距离，待底板施工完成达到一定设计强度后，通过注浆管注入速凝水泥浆液，用于新建隧道结构与下方土体有效连接，浆液充满底板与下卧层的空隙，形成抗浮板；
S7、动态监测保护体系施工：在既有隧道区间结构内部设置监测点，及自动监测设备，监测点布置在腰线、底部，用于监测收敛值、变形值，在上跨结构基坑布置地下水位、深层土体、桩体深层位移监测点。
优选的，强加固的水泥参量为35-45%。
优选的，弱加固的水泥参量为15-25%。
优选的，S6中，所述速凝水泥浆液按重量份包括以下成分：28份硫铝酸盐水泥,12份硅酸盐水泥，5份粉煤灰，7份硅灰，3份S105级超细矿粉，9.3份10-20目石英砂，9.3份30-50目石英砂，9.3份70-110目石英砂，18份水，0.7份木质纤维。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明提供一种用于软土地区的上跨隧道区间保护体系的施工方法，在施工环境复杂、难度大条件下，能够最大程度降低对既有城市隧道区间的影响，各层保护体系相互联系、构成紧密，实现了七合一的系统，上部结构建筑物施工作业时，不仅传导力均衡，而且面对地下水位较高的工况下也能很好的防止上浮，确保了地下既有隧道的稳定，同时也保证了上部结构建筑物的作业连续性，有效保证施工中安全、质量、工期。
附图说明
图1为本发明实施例中保护体系整体示意图；
图2为本发明实施例中“门”字型防护结构正视图；
图3为本发明实施例中“门”字型防护结构平面布置图；
图4为本发明实施例中双重抗浮保护体系的扩大头结构示意图；
图5为本发明实施例中层下零压填充保护体系的注浆示意图；
图6为本发明实施例中加筋垫层横断面示意图；
图7为本发明实施例中暗梁式肋板保护体系平面布置图；
图8为本发明实施例中暗梁式肋板“等腰梯形”断面图；
图9为本发明实施例中既有隧道区间监测点布置横断面示意图；
图10为本发明实施例中通车隧道监测系统组成图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本发明提供的一种用于软土地区的上跨隧道区间保护体系的施工方法，如图1-10所示，包括下述步骤：
S1、既有隧道两侧MJS强加固保护体系施工：采用微扰动MJS在既有隧道两侧设置高水泥参量的强加固，一般水泥参量为40%左右，用以置换软弱土，形成具有28d无侧限抗压强度不小于1.0Mpa的土墙，MJS桩贯通在隧道区间顶部同等标高至区间以下稳固土层，为保证隧道区间在施工时降低地应力的影响，MJS施工需采取既有隧道区间两侧对称，保持既有隧道区间两侧受力制衡；
S2、既有隧道区间上方MJS满堂加固保护体系施工：利用微扰动MJS在既有隧道区间上方至新建结构底部进行满堂加固层，加固层采用高水泥参量的强加固，一般水泥参量为40%左右；新建结构区域内土地在开挖分块处采用MJS弱加固形成挡土墙，弱加固一般水泥参量为20%；
S3、双重抗浮保护体系施工：在既有城市隧道区间两侧及区间外侧设置抗拔桩，抗拔桩在场坪标高至区间底1m段采用全护筒施工方法，在区间底1m以下根据抗拔力及新建上跨结构抗浮要求，计算所需伸入桩长，抗拔桩在MJS加固体中进行实施，这样可以减小抗拔桩施工时对既有隧道区间的扰动，同时钻进进尺可在常规数据上加大到1.5倍；待MJS桩强度达到设计强度后，施工抗拔桩，抗拔桩底部要通过高压水冲刷置换出扩大头；
S4、加筋垫层保护体系施工：采用加厚配筋垫层，垫层钢筋与抗拔桩相连接，同时采用速凝混凝土进行浇筑，快速形成抗浮板；
S5、暗梁式肋板保护体系施工：在隧道结构底板中加设暗梁（横梁），暗梁根据抗浮力计算配置，暗梁的配筋及尺寸，需经过验算及动态模拟，达到框架梁的使用需求，开挖完成后，吊装模块化钢筋，采用速凝早强混凝土进行浇筑，使其短时间内达到设计强度，有效形成门式框架抗浮结构；
S6、层下零压填充保护体系施工：在新建上跨结构底板（垫层）中预留注浆管深入到垫层下方15cm，待底板施工完成达到设计强度70%后，通过注浆管注入速凝水泥浆液，用于新建隧道结构与下方土体有效连接，浆液充满底板与下卧层的空隙，形成抗浮板；
所述速凝水泥浆液按重量份包括以下成分：28份硫铝酸盐水泥,12份硅酸盐水泥，5份粉煤灰，7份硅灰，3份S105级超细矿粉，9.3份10-20目石英砂，9.3份30-50目石英砂，9.3份70-110目石英砂，18份水，0.7份木质纤维；
S7、动态监测保护体系施工：在既有隧道区间结构内部设置监测点，及自动监测设备，监测点布置在腰线、底部，用于监测收敛值、变形值等，在上跨结构基坑布置地下水位、深层土体、桩体深层位移等监测点。
其中，步骤1、2的保护体系均采用MJS工法进行施工，加固过程中实时监测地内压力值，确保在微扰动的条件下，完成对既有隧道区间的初步防护，形成“门”字型结构，即以两个相邻隧道区间为保护对象，对其进行由深至浅的逐步搭建的防护结构。其中对隧道两侧3m范围内及隧道区间顶部与底部2m范围内采用所述的既有隧道两侧MJS强加固保护，对两个隧道整体轮廓外围的2m投影区域进行所述的MJS满堂加固保护。
步骤3的双重抗浮保护体系，是通过向MJS加固区域套打抗拔桩，以此减少成桩施工过程中对既有隧道区间的扰动，同时又将步骤3的双重抗浮保护体系与步骤2的既有隧道区间上方MJS满堂加固保护体系有机的连接在一起；步骤3中，向已完成的MJS加固区域，对其打入抗拔桩，抗拔桩桩身较长，深于MJS加固区域，以桩身摩擦力的形式抵抗上部结构底板的浮力，基于周围已稳定的加固土体，在其中打入抗拔桩时，可实现成桩施工过程中不产生扰动的作用；与此同时，抗拔桩底部可采用扩大头的形式，借助上部形成的满堂加固区作为卡口挡块，以此通过扩大头上浮挤压所述的卡口挡块时，形成的反向压力来进一步阻止结构上浮。
步骤6的层下零压填充保护体系，是在垫层施工后，通过背后注浆的方式完成空隙填补，以此将步骤1、2所组成的“门”字型防护结构与步骤5的暗梁式肋板保护体系形成整体防护体系，达到整体防护效果；步骤5的暗梁式肋板保护体系，通过在底板下方增设暗梁，所述暗梁有助于底板与抗拔桩连接点的受力，进而完成步骤6的层下零压填充保护体系与步骤3的双重抗浮保护体系形成整体，确保构筑完成一套强有力的保护体系；最后，通过步骤7的动态监测体系实时监测上部施工过程中，下方既有城市隧道区间的位移，以此快速接到预警信号。
所述速凝水泥浆液按所述配方能够获得一种快硬流塑型灌浆料，其中掺入的矿物渗合料后浆体具有早强高强机理。其主要原因是在水泥石中的钙矾石与凝胶、水化硅酸钙凝胶相互搭接，随着龄期发展，结构变得较为致密；本发明采用硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复配来达到早强髙强目的。掺入粉煤灰可以减缓硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥熟料水化反应，增加灌浆料流动性，以实现自流平效果；硅灰、矿粉的掺入可以填充水泥、粉煤灰之间的空隙，实现材料的致密性，相比普通灌浆料有助于提高灌浆后期强度；通过无压式注浆，靠自重的形式完成新型“门”字型防护结构与垫层的紧密贴合。
步骤5中，在上部建筑物底板结构中加设暗梁设计，可间隔10m形成一道“等腰T型”的暗梁结构，暗梁内采用已预先拼装好的模块化钢筋，整体铺设并与抗拔桩预留的插筋连接，增加了彼此的搭接长度，从而增加了抗拔桩预留插筋入主体的深度，更好地将上部建筑物底板与保护体系形成整体。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于软土地区的上跨隧道区间保护体系的施工方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、既有隧道两侧MJS强加固保护体系施工：采用微扰动MJS在既有隧道两侧设置高水泥参量的强加固，形成抗压强度不小于1.0Mpa的土墙，MJS桩贯通在隧道区间顶部同等标高至区间以下稳固土层；
S2、既有隧道区间上方MJS满堂加固保护体系施工：利用微扰动MJS在既有隧道区间上方至新建结构底部进行满堂加固层，加固层采用高水泥参量的强加固，新建结构区域内土地在开挖分块处采用MJS弱加固形成挡土墙；
S3、双重抗浮保护体系施工：在既有城市隧道区间两侧及区间外侧设置抗拔桩，抗拔桩在场坪标高至区间底1m段采用全护筒施工方法，在区间底1m以下根据抗拔力及新建上跨结构抗浮要求，计算所需伸入桩长；
S4、加筋垫层保护体系施工：采用加厚配筋垫层，垫层钢筋与抗拔桩相连接，同时采用速凝混凝土进行浇筑，快速形成抗浮板；
S5、暗梁式肋板保护体系施工：在隧道结构底板中加设暗梁，暗梁根据抗浮力计算配置，暗梁的配筋及尺寸，需经过验算及动态模拟，达到框架梁的使用需求，开挖完成后，吊装模块化钢筋，采用速凝早强混凝土进行浇筑，使其短时间内达到设计强度，有效形成门式框架抗浮结构；
S6、层下零压填充保护体系施工：在新建上跨结构底板中预留注浆管深入到垫层下方一段距离，待底板施工完成达到一定设计强度后，通过注浆管注入速凝水泥浆液，用于新建隧道结构与下方土体有效连接，浆液充满底板与下卧层的空隙，形成抗浮板；
S7、动态监测保护体系施工：在既有隧道区间结构内部设置监测点，及自动监测设备，监测点布置在腰线、底部，用于监测收敛值、变形值，在上跨结构基坑布置地下水位、深层土体、桩体深层位移监测点。
2.如权利要求1所述的用于软土地区的上跨隧道区间保护体系的施工方法，其特征在于，强加固的水泥参量为35-45%。
3.如权利要求1或2所述的用于软土地区的上跨隧道区间保护体系的施工方法，其特征在于，弱加固的水泥参量为15-25%。
4.如权利要求1或2所述的用于软土地区的上跨隧道区间保护体系的施工方法，其特征在于，S6中，所述速凝水泥浆液按重量份包括以下成分：28份硫铝酸盐水泥,12份硅酸盐水泥，5份粉煤灰，7份硅灰，3份S105级超细矿粉，9.3份10-20目石英砂，9.3份30-50目石英砂，9.3份70-110目石英砂，18份水，0.7份木质纤维。
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