CN212079318U

CN212079318U - 一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系

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Publication number: CN212079318U
Application number: CN202020390918.2U
Authority: CN
Inventors: 李亚鹏; 刘伟; 李刚柱; 黄凯; 陈斌; 赵昕龙; 孙伯乐; 李晓坤; 吴磊; 史邢凯; 何兰英; 詹世伟; 代先斌
Original assignee: China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd; China Railway No 3 Engineering Group Bridge and Tunnel Engineering Co Ltd
Current assignee: China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd; China Railway No 3 Engineering Group Bridge and Tunnel Engineering Co Ltd
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2020-12-04
Anticipated expiration: 2030-03-25

Abstract

本实用新型属于隧道挖进的盾构始发技术领域，具体涉及一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系。包括设置于车站围护结构外侧的地下连续墙，在所述地下连续墙一侧沿盾构掘进方向设置有三轴搅拌桩加固体，在所述三轴搅拌桩加固体与所述地下连续墙之间设置有RJP高压旋喷桩加固体，所述三轴搅拌桩加固体临近地下连续墙的4排和最外圈一排封闭连接组成止水帷幕，在所述三轴搅拌桩加固体外侧及所述地下连续墙外侧分布有若干个降水井。本实用新型在盾构始发接收施工中，优化了端头加固，最终达到始发、接收过程无涌水涌砂，盾构机姿态良好可控的良好效果。

Description

一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系

技术领域

本实用新型属于隧道挖进的盾构始发技术领域，具体涉及一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系。

背景技术

随着修建技术、建设水平及建设要求的不断提高，越来越多的新工艺、新工法应用到隧道及地下工程的建设中，而盾构法作为隧道机械开挖的典型代表，已逐步广泛的应用于交通工程领域、城市轨道交通领域、水利工程领域以及市政领域的隧道建设。特别在城市隧道、水下隧道、市政管网的建设中，盾构法以其快速、安全、优质、环保、文明施工等诸多优势，逐渐成为各类施工方法的首选。

就国内盾构工程而言，富水粉砂地层盾构始发接收施工中，包括洞门涌水涌砂、端头地层失稳等安全风险极大，技术难度高。

富水砂层，土层软弱且地下水位高，力学性差且透水性强。地下水类型主要分为潜水和承压水，水位埋深一般为1.40～2.00m，水位较高。富水粉砂地层盾构始发施工中，包括洞门涌水涌砂、端头地层失稳等各类灾害事故发生几率较高。在始发过程中控制确保洞门不涌水涌砂、端头地层稳定成了工程的重难点。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系。

包括设置于车站围护结构外侧的地下连续墙，在所述地下连续墙一侧沿盾构掘进方向设置有三轴搅拌桩加固体，在所述三轴搅拌桩加固体与所述地下连续墙之间设置有RJP高压旋喷桩加固体，所述三轴搅拌桩加固体临近地下连续墙的4排和最外圈一排封闭连接组成止水帷幕，在所述三轴搅拌桩加固体外侧及所述地下连续墙外侧分布有若干个降水井。

三轴搅拌桩加固体与地下连续墙连接不可能十分紧密，止水效果无法保证，因此在两者中间增加RJP高压旋喷桩加固体，且RJP高压旋喷桩体与普通高压旋喷桩相比为超高压流喷射，加固效果更好。

采取三轴搅拌桩复搅形成止水帷幕阻水。

进一步地，所述三轴搅拌桩加固体的范围为沿盾构掘进方向长度为11.5m、横向为距盾构体左右两侧轮廓3m之间的区域内，所述RJP高压旋喷桩加固体的范围为三轴搅拌桩加固体与地下连续墙之间的0.5m的区域。

进一步地，所述降水井的井筒内设置有套管，所述套管为波纹管或钢管。

波纹管的材质为pvc塑料，只能重力自流，钢管降水井可以采用负压真空降水。

进一步地，所述三轴搅拌桩加固体深度方向上，盾构体外径顶部以上3.0m至地面为弱加固区，盾构体外径顶部以上3.0m至盾构体外径底部以下3.0m之间为强加固区。

通过控制水泥掺量和钻头转速实现强加固区和若加固区，弱加固区水泥掺量为7%，强加固区水泥掺量为20%，弱加固区钻头提速较快。

进一步地，所述井筒的深度为24m，直径为650mm，所述套管的长度为24m，所述套管由筛孔滤水部分、沉淀部分和上部支护部分组成，所述筛孔滤水部分位于所述沉淀部分和所述上部支护部分之间，所述筛孔滤水部分的长度为13m，所述沉淀部分的长度为1m。

进一步地，所述RJP高压旋喷桩加固体的桩径为￠1200。

传统高压旋喷桩止水效果一般，RJP(Rodin Jet Pile)工法的基本原理与其它高压旋喷注浆一样，均以超高压喷射流体的功能，将土层的组织结构破坏，被其破坏后的土粒与浆液混合搅拌，凝固后便在地层中形成固结体。但RJP工法的加固机理与普通旋喷不同，主要是进行两次切削破坏土层，第一次是上段的超高压水和空气的复合喷射流体对该地土层进行第一次切削，在提升过程中下段的超高压泥浆和空气的复合喷射流对该地土层在第一次切削的基础上进行第二次切削，这样便增加了切削深度，加大了固结体直径。

与现有技术相比，本实用新型的优势在于：

本实用新型提出的一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系，通过采取综合措施有效控制了盾构始发阶段安全风险，较冷冻法或其他传统的盾构始发工艺具有安全高质、节约成本、加快工期等诸多优点。为解决富水砂层等类似极差地质条件下盾构始发接收安全风险问题提供了良好借鉴，经济、社会效益显著，应用前景十分良好。

附图说明

图1为本实用新型的平面结构示意图。

图2为本实用新型的纵断面结构示意图。

图3为降水井结构示意图。

图中：1、井筒，2、车站围护结构，3、RJP高压旋喷桩加固体，4、地下连续墙，5、止水帷幕，6、三轴搅拌桩加固体，601、强加固区，602、弱加固区，7、盾构体，8、套管，801、上部支护部分，802、筛孔滤水部分，803、沉淀部分。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

如图1所示，一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系，包括设置于车站围护结构2外侧的地下连续墙4，在所述地下连续墙4一侧沿盾构掘进方向设置有三轴搅拌桩加固体6，在所述三轴搅拌桩加固体6与所述地下连续墙4之间设置有RJP高压旋喷桩加固体3，所述三轴搅拌桩加固体6临近地下连续墙4的4排和最外圈一排封闭连接组成止水帷幕5，在所述三轴搅拌桩加固体6外侧及所述地下连续墙4外侧分布有若干个降水井1。

所述三轴搅拌桩加固体6的范围为沿盾构掘进方向长度为11.5m、横向为距盾构体7左右两侧轮廓3m之间的区域内，所述RJP高压旋喷桩加固体3的范围为三轴搅拌桩加固体6与地下连续墙4之间的0.5m的区域。

所述降水井的井筒1内设置有套管8，所述套管8为波纹管或钢管。

如图2所示，所述三轴搅拌桩加固体6深度方向上，盾构体7外径顶部以上3.0m至地面为弱加固区602，盾构体7外径顶部以上3.0m至盾构体7外径底部以下3.0m之间为强加固区601。

如图3所示，所述井筒1的深度为24m，直径为650mm，所述套管8的长度为24m，所述套管8由筛孔滤水部分802、沉淀部分803和上部支护部分801组成，所述筛孔滤水部分802位于所述沉淀部分803和所述上部支护部分801之间，所述筛孔滤水部分802的长度为13m，所述沉淀部分803的长度为1m。所述筛孔滤水部分802外层包裹有纱网，所述井筒1与套筒8之间的环空内填充有砂石和黏土，其中4m以下至井底填充砂石，4m以上至井口填充黏土，纱网防止固体颗粒堵塞筛孔滤水部分802的网孔。

所述RJP高压旋喷桩加固体3的桩径为￠1200。

本实用新型的施工步骤为：三轴搅拌桩加固体、止水帷幕施工→RJP高压旋喷桩加固体施工→降水井降水施工。

本实用新型的施工方法为：

三轴搅拌桩施工工艺；

1）喷浆搅拌下沉；在喷浆搅拌下沉前，检查喷浆系统是否正常，然后开始制备水泥浆。启动搅拌机电机，同时灰浆泵泵送水泥浆，灰浆泵出口压力保持在0.4～0.6Mpa之间，开始喷浆时，搅拌机开始搅拌下沉，直至设计深度，下沉的速度由桩机的档位控制。

2）喷浆搅拌上升；当搅拌机搅拌下沉至设计桩长标准时，搅拌机开始提升搅拌直至孔口。

3）重复搅拌下沉、上升；搅拌机提升至孔口标高时，再重复一次上述喷浆搅拌下沉、喷浆搅拌上升的施工过程，至搅拌桩重新提升至孔口后即结束该桩的施工。

4）清洗、移位；经过两喷两搅后，搅拌机移开所施工桩位，然后移至下一桩位，重复相应的施工工序。每天施工完最后一条桩后，用清水洗送浆泵，清洗全部管路中的残存水泥浆及搅拌头的软土。

RJP高压旋喷桩的工艺流程为；

1、引孔

（1）由于端头处地连墙施工可能存在鼓包施工RJP需要进行引孔，引孔采用专业设备进行引孔。

（2）由于成孔质量对RJP施工有很大影响，必须按技术参数进行施工，保证成孔中心与桩位中心误差小于50mm，垂直度误差小于1/200。

2、RJP施工步骤

（1）高压旋喷：

①旋喷注浆时要注意设备启动顺序，应先空载启动空压机，待运转正常后再空载启动高压泵，同时向孔内送风和水，使风量和泵压逐渐升高至规定值，风、水畅通后，才开动注浆泵，待泵量泵压正常后开始注浆，待水泥浆流出喷头后，提升注浆管，自下而上喷射注浆。

②深层旋喷时，应先喷浆后旋转和提升，在桩端有坐喷时间，以保证桩端质量。喷射注浆中需拆除注浆管时，应停止提升和回转，同时停止送浆，逐渐减少风量和水量，最后停机。拆卸完毕继续喷射注浆时喷射注浆的孔段与前段搭接，搭接长度≧300，防止固结体脱节。

③旋喷时要做好压力、流量和冒浆等各项参数的测量工作，并按要求逐项记录。如冒浆量大于注浆量40%或完全不冒浆时，应查明原因和采取相应措施后，再继续旋喷。

④在旋喷过程中，注意喷嘴局部或全部被堵，否则要拔管清洗后重新进行旋喷。

⑤补浆；喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1:1的水泥浆补灌。

（2）水泥浆搅拌：

①水泥浆搅拌时水灰比按设计要求配制在旋喷过程中应防止水泥浆沉淀、离析，造成浓度降低。

②施工完毕后，立即取出注浆管，彻底清洗注浆和注浆泵，泵内不得有残存水泥浆。

降水井施工；

1、降水井平面布置

在端头井盾门处已设置地基加固。为尽可能降低由于地下水引起的洞门渗漏风险，盾构进出洞降水降水井布置时一般按照下列方式进行布置：

1）降水井布置在端头井围护与搅拌桩加固交界处（靠近加固但避开加固），防止加固与基坑围护之间可能的搭接渗漏。

2）沿盾构推进方向，在盾构机进入加固土侧布置降水井，防止在盾构推进方向上由于盾门内外较高的水压力差，导致水、土沿盾构机外缘向洞门渗漏。

3）在盾构加固体与原状土交界侧布置降水井，通过降水井形成一道隔水帷幕，减少原状土较高含水量、含沙量向加固体侧的水土流失。

2、降水井深度

结合设计要求，在洞门范围设置降水井作为应急施工措施。盾构降水井深设置为24m。

3、降水井运行

所有降水井施工完毕后进行试抽水，检验降水效果。依据类似工程经验，仅从降水效果分析，类似土层敞开式降水时间越长水位降深越大，含水层非稳定流时间效应相对明显。如果周边无环境保护要求，一般降水井开启时间在盾构进出洞前约3~5天，盾构进出洞完毕后停止。所以，在周边环境比较复杂区域，在开启降水后即加强周边环境监测频率，依据监测结果动态控制降水井开启时间和开启数量，必要时停止降水，协商解决方案。

Claims

1.一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系，包括：设置于车站围护结构外侧的地下连续墙，其特征在于，在所述地下连续墙一侧沿盾构掘进方向设置有三轴搅拌桩加固体，在所述三轴搅拌桩加固体与所述地下连续墙之间设置有RJP高压旋喷桩加固体，所述三轴搅拌桩加固体临近地下连续墙的4排和最外圈一排封闭连接组成止水帷幕，在所述三轴搅拌桩加固体外侧及所述地下连续墙外侧分布有若干个降水井。

2.根据权利要求1所述的一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系，其特征在于，所述三轴搅拌桩加固体的范围为沿盾构掘进方向长度为11.5m、横向为距盾构体左右两侧轮廓3m之间的区域内，所述RJP高压旋喷桩加固体的范围为三轴搅拌桩加固体与地下连续墙之间的0.5m的区域。

3.根据权利要求1所述的一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系，其特征在于，所述降水井的井筒内设置有套管，所述套管为波纹管或钢管。

4.根据权利要求1所述的一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系，其特征在于，所述三轴搅拌桩加固体深度方向上，盾构体外径顶部以上3.0m至地面为弱加固区，盾构体外径顶部以上3.0m至盾构体外径底部以下3.0m之间为强加固区。

5.根据权利要求3所述的一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系，其特征在于，所述井筒的深度为24m，直径为650mm，所述套管的长度为24m，所述套管由筛孔滤水部分、沉淀部分和上部支护部分组成，所述筛孔滤水部分位于所述沉淀部分和所述上部支护部分之间，所述筛孔滤水部分的长度为13m，所述沉淀部分的长度为1m。

6.根据权利要求1所述的一种富水砂层地质条件下盾构始发止水体系，其特征在于，所述RJP高压旋喷桩加固体的桩径为￠1200。