CN207080242U - 盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，包括沿工作井内的洞门内外圆形布置有若干圈同心的竹筋注浆锚杆层，最外圈竹筋注浆锚杆层称为外圈杆层，洞门圆心处布置的竹筋注浆锚杆层称为中心杆层，紧邻中心杆层的一圈竹筋注浆锚杆层称为内圈杆层，其余均称为中圈杆层；每两圈竹筋注浆锚杆层之间间距为1.5m。本实用新型由于采用的是竹筋注浆锚杆，当盾构始发或到达时，无需拔除竹筋注浆锚杆，盾构可直接切削推进。该加固结构能保证盾构隧道端头加固能顺利施工，满足强度、防渗的要求，加固止水效果好，同时又能满足经济性的要求，特别适合于特殊地层条件地区。

Description

盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构

技术领域

本实用新型涉及一种盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构。

背景技术

在进行盾构法隧道掘进施工过程中，需要对盾构隧道端头地层进行加固。盾构进出洞加固措施得当与否，直接影响到盾构机能否安全始发与到达。因此，应针对不同的地层条件与施工工况，选择合理的加固方式。盾构隧道端头地层加固的主要目的如下：

（1）提高盾构隧道端头土体的强度，控制地面沉降，防止坍塌。

（2）控制水土流失。在含水量较高、渗透系数较大的砂性地层，盾构机始发及到达时，容易造成水土流失，从而造成盾构机进出洞施工风险。端头地层加固可以将该部分土结合起来，减少水土流失量。

（3）提高土体的承载力。盾构机吊装、拆卸时，保证端头位置土体强度，防止重型机械在软弱土层上吊装时发生失稳。

盾构隧道端头常用的加固方式有深层搅拌法、高压旋喷法、SMW工法、人工冻结法、注浆法、素混凝土灌注桩法和降水法等。土体加固可以采用一种工法或多种工法相结合的加固手段。端头地层条件的不同，决定了土体加固形式，同时周围环境要求又会制约合适的加固方法。

对于软土地区，盾构隧道端头采用最多的是水泥土深层搅拌桩+高压旋喷桩（或注浆）的加固方式，当受地面环境限制时，可采用冻结法进行加固；在砂层中，主要采用地层加固+降水的加固方式；对于特殊地层，可采取素混凝土桩挡土+桩间旋喷止水等较为特殊的加固方式。当盾构隧道端头为全断面岩石地层时，如何选择合适的加固方式是盾构进出洞施工需要解决的技术问题。

根据岩石的不同成因类型，在盾构隧道端头常见的岩石地层类型主要有：沉积岩、细粒碎屑岩（如泥岩）、粗粒碎屑岩（如砂岩、砾岩等）、花岗岩、变质岩等。其成因不同，强度、裂隙发育程度也各不相同。不同岩层类型，对盾构进出洞施工影响也不同，特别是岩层裂隙发育的程度，裂隙水的大小，对盾构进出洞施工安全性有较大的影响。

当盾构进出洞遇全断面岩石地层时，通常其强度远远大于搅拌桩或旋喷桩0.8～1.2Mpa的加固强度，无需再进行地基加固。但一般地下岩层多有裂隙发育，为封堵裂隙水，需采取特殊的加固方式。

目前为封堵裂隙水，常采用分层注浆的施工方案，通过控制注浆压力来保证注浆封闭岩石裂隙的效果。但是采用该方案实际也存在注浆效果较差、施工工期较长、加固止水效果不佳的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，该加固结构能够保证盾构隧道端头加固能顺利施工，满足强度、防渗的要求，加固止水效果好，同时又能满足经济性的要求。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，包括沿工作井内的洞门内外圆形布置有若干圈同心的竹筋注浆锚杆层，最外圈竹筋注浆锚杆层称为外圈杆层，洞门圆心处布置的竹筋注浆锚杆层称为中心杆层，紧邻中心杆层的一圈竹筋注浆锚杆层称为内圈杆层，其余均称为中圈杆层；每两圈竹筋注浆锚杆层之间间距为1.5m。

所述竹筋注浆锚杆从工作井内水平打入土体中。

每一层竹筋注浆锚杆层中相邻两根竹筋注浆锚杆之间的弧长为0.6-1.2m。

所述外圈杆层中的竹筋注浆锚杆长度为5m，注浆后形成杯身。

所述中圈杆层、内圈杆层和中心杆层中的竹筋注浆锚杆长度为2m，注浆后形成杯底。

紧邻工作井围护结构洞门的竹筋注浆锚杆层距离洞门边为300-400mm。

所述竹筋注浆锚杆的注浆管直径通常为108mm或127mm。

所述竹筋注浆锚杆包括有加强锚固构件和注浆管路，其中加强锚固构件由固定连接件和竹筋条片组成，竹筋条片嵌设在固定连接件上，注浆管路插设在固定连接件的内腔中，注浆管路上开设有溢浆孔。

所述的竹筋条片设有三道或四道。

所述的注浆管路构件为PVC袖阀管。

本实用新型通过竹筋注浆锚杆实施注浆，最终在端头土体中形成杯型水平注浆帷幕。竹筋注浆锚杆主要由两个部分组成：第一部分为竹筋条片的加强锚固构件；第二部分为注浆管路构件，注浆管内可套入止浆塞进行定向定域注浆。本实用新型中的竹筋注浆锚杆与中国专利CN 104018865 A公开的技术相同，在此不再详述。本实用新型由于采用的是竹筋注浆锚杆，当盾构始发或到达时，无需拔除竹筋注浆锚杆，盾构可直接切削推进。本实用新型的优点在于保证盾构隧道端头加固能顺利施工，满足强度、防渗的要求，加固止水效果好，同时又能满足经济性的要求，特别适合于特殊地层条件地区。

竹筋注浆锚杆在钻孔后直接放入孔中，实施全段注浆，注浆效果好，且注浆完毕后也不需要拔管。

由于全段注浆和无需拔管封孔，竹筋注浆锚杆施工工期较短且施工质量较好。

采用竹筋注浆锚杆在地层中除了封堵裂隙水的作用外，还可充分利用其锚固功能，由于竹筋的抗拉性能，在围护结构洞门凿除时，掌子面的整体性和自立性都较好。

附图说明

图1是本实用新型剖面结构示意图；

图2是本实用新型里面结构示意图；

图3是本实用新型具体施工工艺流程图；

图4是四道竹筋条片的竹筋注浆锚杆结构断面图；

图5是三道竹筋条片的竹筋注浆锚杆结构断面图；

图6是钻孔施工流程图；

其中，1.盾构机，2.注浆帷幕，3.竹筋注浆锚杆，4.杯底，5.杯身，6.外圈杆层，7.中圈杆层，8.内圈杆层，9.中心杆层，10.洞门，11.竹筋条片，12.溢浆孔，13.固定连接件，14.注浆管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1-图2所示，盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，包括沿工作井内的洞门10内外圆形布置有若干圈同心的竹筋注浆锚杆层，竹筋注浆锚杆3从工作井内水平打入土体中；最外圈竹筋注浆锚杆层称为外圈杆层6，洞门10圆心处布置的竹筋注浆锚杆层称为中心杆层9，紧邻中心杆层9的一圈竹筋注浆锚杆层称为内圈杆层8，其余均称为中圈杆层7；每两圈竹筋注浆锚杆层之间间距为1.5m。

每一层竹筋注浆锚杆层中相邻两根竹筋注浆锚杆3间距为0.6-1.2m弧长。

外圈杆层6中的竹筋注浆锚杆3长度为5m，注浆后形成杯身5。中圈杆层7、内圈杆层8和中心杆层9中的竹筋注浆锚杆3长度为2m，注浆后形成杯底4。

紧邻工作井围护结构洞门的竹筋注浆锚杆层距离洞门10边为300-400mm。

如图4、图5所示，竹筋注浆锚杆3的注浆管直径通常为108mm或127mm。竹筋注浆锚杆3包括有加强锚固构件和注浆管路14，其中加强锚固构件由固定连接件13和竹筋条片11组成，竹筋条片11嵌设在固定连接件13上，注浆管路14插设在固定连接件13的内腔中，注浆管路14上开设有溢浆孔12。竹筋条片11设有三道或四道。注浆管路构件为PVC袖阀管。本实用新型通过竹筋注浆锚杆3实施注浆，最终在端头土体中形成杯型水平注浆帷幕2。本实用新型中的竹筋注浆锚杆3与中国专利CN 104018865 A公开的技术相同，在此不再详述。

竹筋注浆锚杆3具有以下特点：

1、可挖除。地下工程中采用竹筋注浆锚杆3预加固后的地段，开挖机械（盾构机1、单臂掘进机、铣挖机等）可直接挖除通过，为实现隧道的机械化高效施工提供可靠保证。

2、杆体全段锚固，锚注结合。竹筋条片锚杆配合分段注浆管注浆，不但为杆体全段提供锚固力，同时加固了杆周岩体。

3、强度较高、重量轻。质量好的竹筋条片锚杆的抗拉强度较高，重量较钢质锚杆轻很多。

4、安全性好。防静电、耐低温等优点满足地下工程安全生产的要求。

5、经济性。可大大降低施工成本。

竹筋注浆锚杆可应用在以下几个方面：

1、配合隧道“新意法”施工，超前预支护加固隧道掌子面；

2、盾构进出洞时作为盾构隧道端头的新型加固方式；

3、隧道TBM超前小导洞工法的径向注浆加固。

岩石地层盾构隧道端头加固方法，其施工步骤如下：

前期准备→确定钻孔位置→套管跟进钻孔→钻孔至设计深度后下放竹筋注浆锚杆→退出套管→注浆并达到设计要求→转移至下一孔施工→全段施工完毕→盾构进出洞。

一、钻孔施工工艺

（1）钻孔设备选型

选用XP-30B工程钻机2台，配特拉斯空压机GR200－20空压机一台，采用冲击钻进工艺。

在钻好孔内采用下套管测斜，使用灯光测斜，以保证钻孔水平精度。

（2）钻孔技术要求

钻进时，应按深度及地层情况的需要，及时增减钻铤，要求作到均匀、匀速钻进，严禁忽快忽慢，压力忽大忽小。

合理掌握转速、压力及冲洗量，加尺或更换钻头时，钻具应下到距孔底0.3～0.5m处扫孔，不准将钻具停在一个深度长期冲洗。停电时，应将钻具提至安全深度，停电超过2小时，应将钻具全部提出，对所有钻具应经常详细检查，弯钻杆和磨损过大的钻杆禁止使用，终孔时应复核钻具全长，并冲孔将岩粉排净，再下管。

竹筋注浆锚杆应进行地面配组，丈量全长，做好记录，下放竹筋注浆锚杆时应清除管内异物，保持清洁。

偏斜：钻孔平均偏斜率不得大于5‰，钻孔终孔间距不大于设计值，否则应予以补孔，钻孔深度应满足设计要求，下管长度应不小于设计加固深度。

测斜：钻孔施工过程中使用灯光经纬仪进行终孔和成孔测斜并及时绘制钻孔偏斜平面图。

钻场基础：为了保证钻孔质量，现场应铺设简易泥浆沟槽。

（3）钻孔施工流程

钻孔施工流程如图6所示。

二、竹筋注浆锚杆施工工艺

（1）材料选择

竹筋条片加强锚固构件选用楠竹、毛竹等。

注浆管路构件选用PVC袖阀管。

（2）注浆参数

a、注浆材料为普通水泥单液浆结合普通水泥-水玻璃双液浆。浆液配比为普通水泥单液浆：W:C=(0.6-0.8):1；普通水泥-水玻璃双液浆W:C=1:1，C:S=1:1。

b、注浆压力2-3MPa。

（3）质量保证措施

a、开孔按照设计位置，偏差控制在±10cm。

b、应采用套管跟进，通过套管下入竹筋注浆锚杆，确保锚杆下到设计深度。

c、竹筋注浆锚杆安设完成退套管后，应进行孔口密封，并立即进行注浆防止因排砂、排水引起周围土体位移加剧，确保竹筋锚杆的锚固力。

d、保证竹筋注浆锚杆安设满足设计密度要求，不可以随意减少设计数量。

e、注浆材料必须满足质量要求，不可使用失效或过期材料。

f、配制浆液严格按照制浆要求按顺序投料，不得随意增减数量；为避免水泥浆中有杂物而引起堵管，在储浆桶上安设滤筛对拌制的浆液进行过滤。

g、注浆时，值班工程师应根据地质情况调整注浆参数和注浆工艺，严格控制结束标准，保证注浆质量和效果。

（4）环境保护措施

a、及时对掌子面渗水做好“引、排、堵”处理措施，减少由于渗水处理不当造成更大的渗流破坏，从而形成大范围的“潜蚀”或“流沙”现象。

b、控制施工注浆使用的浆液泄漏，并对进入隧道排水系统中的注浆废液做净化达标处理，避免浆液污染洞外居民的生活、生产用水。

c、在水泥搅拌过程中，水泥添加作业规范，搅拌设施保持密闭，防止添加、搅拌过程中大量水泥扬尘外逸。

d、施工机械防止漏油，不将机械运转过程中产生的油污水未经处理就直接排放，或维修施工机械时油污水直接排放。

三、破除槽壁施工

通过探孔观测，判断加固止水效果。注浆后槽壁破除前，先在洞门10上有规律的打若干探孔，以判断洞门10处土体与槽壁的胶结密封情况。探孔深度应进入围护结构内10～15cm。当所有探孔未发生漏水漏砂现象时可全部破壁。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，其特征是，包括沿工作井内的洞门内外圆形布置有若干圈同心的竹筋注浆锚杆层，最外圈竹筋注浆锚杆层称为外圈杆层，洞门圆心处布置的竹筋注浆锚杆层称为中心杆层，紧邻中心杆层的一圈竹筋注浆锚杆层称为内圈杆层，其余均称为中圈杆层；每两圈竹筋注浆锚杆层之间间距为1.5m。

2.如权利要求1所述的盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，其特征是，所述竹筋注浆锚杆从工作井内水平打入土体中。

3.如权利要求1所述的盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，其特征是，每一层竹筋注浆锚杆层中相邻两根竹筋注浆锚杆之间的弧长为0.6-1.2m。

4.如权利要求1所述的盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，其特征是，所述外圈杆层中的竹筋注浆锚杆长度为5m，注浆后形成杯身。

5.如权利要求1所述的盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，其特征是，所述中圈杆层、内圈杆层和中心杆层中的竹筋注浆锚杆长度为2m，注浆后形成杯底。

6.如权利要求1所述的盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，其特征是，紧邻工作井围护结构洞门的竹筋注浆锚杆层距离洞门边为300-400mm。

7.如权利要求1所述的盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，其特征是，所述竹筋注浆锚杆的注浆管直径为108mm或127mm。

8.如权利要求1或7所述的盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，其特征是，所述竹筋注浆锚杆包括有加强锚固构件和注浆管路，其中加强锚固构件由固定连接件和竹筋条片组成，竹筋条片嵌设在固定连接件上，注浆管路插设在固定连接件的内腔中，注浆管路上开设有溢浆孔。

9.如权利要求8所述的盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，其特征是，所述的竹筋条片设有三道或四道。

10.如权利要求8所述的盾构隧道端头竹筋注浆锚杆杯型水平加固结构，其特征是，所述的注浆管路构件为PVC袖阀管。