CN212296407U - 一种盾构下穿建筑物的加固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种盾构下穿建筑物的加固结构，包含预注浆加固区和管棚加固区，所述预注浆加固区和管棚加固区均设于待下穿建筑物的基础与隧道之间的地基中，所述预注浆加固区通过预注浆孔中的管道一注浆，所述预注浆孔位于所述基础外侧，所述管棚加固区设于所述基础与隧道之间的地基中，所述管棚加固区通过管棚注浆，所述管棚的顶端位于所述基础外侧。采用本结构能有效改善隧道与基础间土体的物理力学性质，同时，有效阻断地层变形的传递，对建筑物及隧道进行双重保护，从而有效保证盾构下穿作业的安全性，尤其对于沉降极为敏感的老旧危房，能够有效提升老旧危房基础的整体稳定性及抗扰动能力，保障盾构下穿作业时老旧危房的稳定。

Description

一种盾构下穿建筑物的加固结构

技术领域

本实用新型涉及建筑工程施工技术领域，特别涉及一种盾构下穿建筑物的加固结构。

背景技术

目前，在城市主要城区内修建隧道，盾构机穿越建筑物大都不可避免，建筑物基础对于地层土体的扰动极为敏感，而盾构隧道的施工势必会造成周围土体的扰动，两种不利因素的同时作用会对工程的安全建设产生极大威胁，控制盾构隧道安全及掘进对地面沉降和上方建筑物的影响至关重要。然而在地下施工过程中，地层应力状态的改变将直接导致周边土体产生位移和变形，当这种位移和影响超出一定范围时，必然对隧道结构本身和上部周围环境造成严重破坏，影响到地表和邻近建筑物的安全使用。尤其在城市繁华中心区修建地铁，周边高层或老旧建筑物不可避免的会受到扰动，轻则建筑物开裂、不均匀沉降、倾斜，重则建筑物倒塌，威胁人民的生命财产安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中在城市繁华中心区修建地铁，会对周边建筑物产生不可避免的扰动，导致建筑物开裂、沉降、倾斜甚至倒塌的上述不足，提供一种盾构下穿建筑物的加固结构。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种盾构下穿建筑物的加固结构，包含预注浆加固区和管棚加固区，所述预注浆加固区和管棚加固区均设于待下穿建筑物的基础与隧道之间的地基中，所述预注浆加固区通过预注浆孔中的管道一注浆，所述预注浆孔位于所述基础外侧，所述管棚加固区通过管棚注浆，所述管棚的顶端位于所述基础外侧。

采用本实用新型所述的一种盾构下穿建筑物的加固结构，通过在所述隧道下穿所述待下穿建筑物前，所述预注浆加固区用于对所述基础下方的浅层土体进行加固，所述管棚加固区用于对浅层土体下方的围岩区进行加固，所述预注浆加固区的尺寸和管棚加固区的尺寸根据设计要求确定，所述预注浆孔的孔位布置及钻孔施工、所述管道一的布置及管棚的布置均应避开所述基础及周边地下管线，所述预注浆孔和所述管棚的顶端均位于所述基础外侧，即所述管道一和管棚均斜向设置向所述基础与隧道之间的土体注浆，通过两者配合形成联合加固，有效的改善土体的物理力学性质，起到加固地基、防渗、堵水、降低地表下沉、提高地基承载力的作用，同时，有效阻断地层变形的传递，对建筑物及隧道进行双重保护，从而有效保证盾构下穿作业的安全性，尤其对于沉降极为敏感的老旧危房，能够有效提升老旧危房基础的整体稳定性及抗扰动能力，保障盾构下穿作业时老旧危房的稳定。

优选的，还包含管棚导向梁，所述管棚导向梁设于所述隧道的下穿影响区内，所述管棚导向梁沿所述基础设置，所述管棚沿所述管棚导向梁设置，所述管棚导向梁与基础的间距为2-2.5m。

设置所述管棚导向梁时应对所述待下穿建筑物周边的地下管线进行保护。

优选的，所述管棚包含若干无缝热轧钢管。

进一步优选的，所述管棚中相邻两个钢管的水平间距为0.5-0.8m。

优选的，所述管棚加固区的厚度小于或等于1.5m。

优选的，所述管棚与水平面之间的夹角为30-40°。

优选的，所述预注浆加固区顶面与所述基础底面的间距小于或等于5m，所述预注浆加固区的厚度为3-5m。

优选的，所述预注浆孔设于所述隧道的下穿影响区内，所述预注浆孔分为两排，两排所述预注浆孔沿所述隧道走向分别设于所述下穿影响区的相对两侧，同侧相邻两个所述预注浆孔的间距为1.8-2m。

进一步优选的，所述预注浆孔与基础的间距1.5-2m，一排所述预注浆孔的两端分别位于所述隧道两侧轮廓线外至少6m。

进一步优选的，还包含跟踪补注浆加固区，所述跟踪补注浆加固区设于所述预注浆加固区与隧道之间的地基中，所述跟踪补注浆加固区通过跟踪补注浆孔中的管道二注浆，所述跟踪补注浆孔设于同侧相邻两个所述预注浆孔之间。

进一步优选的，所述跟踪补注浆加固区位于所述隧道拱顶以上2-2.5m，所述跟踪补注浆加固区的厚度小于或等于1m。

采用上述设置方式，在所述隧道盾构下穿时对所述隧道拱顶上部的土体进行处理，针对盾构掘进导致的拱顶处土体扰动进行补注浆，改善对应位置土体的物理力学性质，在土体扰动产生处附近及时注浆减小损失，进一步降低地层损失产生的土层扰动的作用，特别适用于市区老旧危房的盾构下穿作业。

优选的，所述管道一和管道二均为袖阀管。

一种盾构下穿建筑物的加固方法，包括以下步骤：

a、根据设计图，在待下穿建筑物的基础外侧设置预注浆孔位，通过所述预注浆孔位中的管道一注浆在待下穿建筑物的基础与隧道之间的地基中形成预注浆加固区；

b、根据设计图，在所述待下穿建筑物的基础外侧设置管棚导向梁，沿所述管棚导向梁设置管棚，通过所述管棚注浆在所述基础与隧道之间的地基中形成管棚加固区，完成加固后，所述隧道方可进行盾构下穿。

采用本实用新型所述的一种盾构下穿建筑物的加固方法，先通过斜向设置的管道一对所述基础与隧道之间的土体进行预注浆加固，即对所述基础下的浅层土体实行加固处理，改善该土层的物理力学性质，起到加固地基、防渗、堵水、降低地表下沉、提高地基承载力的作用，然后采用斜向设置的所述管棚再次对所述基础与隧道之间的土体进行管棚加固，将所述管棚与周围岩土体固结成整体，增加围岩强度，提高地基承载力，同时在盾构下穿时阻断或减弱地层变形的传递，减小盾构施工对建筑物的影响，所述管道一和管棚均避开所述基础，有效降低施工对土体的扰动，避免损伤建筑物基础，对隧道拱顶处土体至基础下地基土体的扰动传递以及基础受到的扰动分别进行处理，提高盾构下穿作业的安全性，尤其对于沉降极为敏感的老旧危房，有效提升老旧危房基础的整体稳定性及抗扰动能力，利于盾构下穿作业时老旧危房和隧道的稳定。

优选的，根据设计图，在所述待下穿建筑物的周边设置跟踪补注浆孔，在所述隧道盾构下穿过程中，通过所述跟踪补注浆孔中的管道二注浆在所述预注浆加固区与隧道之间的地基中形成跟踪补注浆加固区。

采用跟踪补注浆对由盾构掘进导致的隧道拱顶处的土体扰动进行补充处理，实现对“土体扰动产生处—土体扰动传递—土体扰动接收处”进行“产生处及时注浆降低损失—传递处阻断或减弱地层变形的传递—接收处预注浆加固提升基础整体稳定性”的全方位处理，从而显著降低盾构施工对建筑物的影响，尤其适用于闹市区老旧危房的下穿盾构作业。

进一步优选的，所述跟踪补注浆加固区位于所述隧道拱顶以上2-2.5m，所述跟踪补注浆加固区的厚度小于或等于1m。

进一步优选的，所述预注浆孔设于下穿影响区内，所述预注浆孔分为两排，两排所述预注浆孔沿所述隧道走向分别设于所述下穿影响区的相对两侧，同侧相邻两个所述预注浆孔的间距为1.8-2m。

进一步优选的，所述预注浆孔与基础的间距1.5-2m，一排所述预注浆孔的两端分别位于所述隧道两侧轮廓线外至少6m。

进一步优选的，所述跟踪补注浆孔设于同侧相邻两个所述预注浆孔之间。

优选的，所述预注浆加固区顶面与所述基础底面的间距小于或等于5m，所述预注浆加固区的厚度为3-5m。

优选的，所述管棚导向梁设于所述隧道的下穿影响区内，所述管棚导向梁沿所述基础设置，所述管棚中相邻两个钢管的水平间距为0.5-0.8m。

优选的，所述管棚与水平面之间的夹角为30-40°。

优选的，所述管棚加固区的厚度小于或等于1.5m。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、采用本实用新型所述的一种盾构下穿建筑物的加固结构，通过在所述隧道下穿所述待下穿建筑物前，采用所述预注浆加固区用于对所述基础下方的浅层土体进行加固，采用所述管棚加固区用于对浅层土体下方的围岩区进行加固，通过两者配合形成联合加固，有效的改善土体的物理力学性质，起到加固地基、防渗、堵水、降低地表下沉、提高地基承载力的作用，同时，有效阻断地层变形的传递，对建筑物及隧道进行双重保护，从而有效保证盾构下穿作业的安全性，尤其对于沉降极为敏感的老旧危房，能够有效提升老旧危房基础的整体稳定性及抗扰动能力，保障盾构下穿作业时老旧危房的稳定。

2、采用本实用新型所述的一种盾构下穿建筑物的加固方法，先通过斜向设置的管道一对所述基础与隧道之间的土体进行预注浆加固，并加固地基、防渗、堵水、降低地表下沉、提高地基承载力，然后采用斜向设置的所述管棚再次对所述基础与隧道之间的土体进行管棚加固，将所述管棚与周围岩土体固结成整体，增加围岩强度，同时在盾构下穿时阻断或减弱地层变形的传递，减小盾构施工对建筑物的影响，降低施工对土体的扰动，避免损伤建筑物基础，对隧道拱顶处土体至基础下地基土体的扰动传递以及基础受到的扰动分别进行处理，提高盾构下穿作业的安全性，尤其对于沉降极为敏感的老旧危房，有效提升老旧危房基础的整体稳定性及抗扰动能力，利于盾构下穿作业时老旧危房和隧道的稳定。

附图说明：

图1为实施例1中的一种盾构下穿建筑物的加固结构的结构示意图；

图2为实施例1中的一种盾构下穿建筑物的加固方法的步骤一的示意图；

图3为实施例1中的一种盾构下穿建筑物的加固方法的步骤二的示意图；

图4为实施例1中的一种盾构下穿建筑物的加固方法的步骤三的示意图；

图5为实施例1中的管节的预注浆孔和跟踪补注浆孔的布置示意图。

图中标记：1-预注浆加固区，2-管棚加固区，3-基础，4-预注浆孔，41-管道一，5-隧道，6-管棚，7-管棚导向梁，8-跟踪补注浆加固区，9-跟踪补注浆孔，91-管道二。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

实施例1

本实用新型所述的一种盾构下穿建筑物的加固结构，如图1所示，包含预注浆加固区1和管棚加固区2，所述预注浆加固区1和管棚加固区2均设于待下穿建筑物的基础3与隧道5之间的地基中，所述预注浆加固区1用于对所述基础3下方的浅层土体进行加固，所述管棚加固区2用于对浅层土体下方的围岩区进行加固，所述预注浆加固区1的尺寸和管棚加固区2的尺寸根据设计要求确定，所述预注浆孔4的孔位布置及钻孔施工、所述管道一41的布置及管棚6的布置均应避开所述基础3及周边地下管线，所述预注浆加固区1通过预注浆孔4中的管道一41注浆，所述预注浆孔4位于所述基础3外侧，所述管棚加固区2通过管棚6注浆，所述管棚6的顶端位于所述基础3外侧，即所述管道一41和管棚6均斜向设置用于注浆。还包含跟踪补注浆加固区8，所述跟踪补注浆加固区8设于所述预注浆加固区1与隧道5之间的地基中，用于对所述隧道5拱顶上方的土体进行加固，所述跟踪补注浆加固区8通过跟踪补注浆孔9中的管道二91注浆，所述跟踪补注浆孔9设于同侧相邻两个所述预注浆孔4之间。所述跟踪补注浆加固区8位于所述隧道5拱顶以上2-2.5m，所述跟踪补注浆加固区8的厚度小于或等于1m。在所述隧道5盾构下穿时对所述隧道拱顶上部的土体进行处理，针对盾构掘进导致的拱顶处土体扰动进行补注浆，改善对应位置土体的物理力学性质，在土体扰动产生处附近及时注浆减小损失，进一步降低地层损失产生的土层扰动的作用，特别适用于市区老旧危房的盾构下穿作业。

具体的，如本实施例，所述待下穿建筑物以D类危房为例，其建成年代久远，梁柱存在老化问题，地下2m范围内普遍为黏土层，所述基础3普遍埋深较浅，埋深均在1.1m～1.6m内，且所述基础3的形式均为台阶式砖砌条形基础，且均存在不同程度的侵蚀和老化现象，基础条件较差。

所述预注浆加固区1顶面与所述基础3底面的间距小于或等于5m，所述预注浆加固区1的厚度为3-5m。如本实施例中，所述预注浆加固区1的设计深度为1.6m，即邻接所述基础3底面。

所述预注浆孔4设于所述隧道5的下穿影响区内，以节省占地，节省所述管道一41的长度，所述管道一41为袖阀管，所述袖阀管如采用内径φ65mm的塑料管，每节长度0.33m，每30cm设有注浆小孔，外包橡皮套，在管端用没有注浆孔的管子连接用以将管端封闭。所述预注浆孔4分为两排，两排所述预注浆孔4沿所述隧道5走向分别设于所述下穿影响区的相对两侧，同侧相邻两个所述预注浆孔4的间距为1.8-2m，所述预注浆孔4与基础3的间距1.5-2m，一排所述预注浆孔4的两端分别位于所述隧道5两侧轮廓线外至少6m。钻孔所述预注浆孔4时预留所述跟踪补注浆孔9的孔位，所述跟踪补注浆孔9的排数、排间距都与所述预注浆孔4相同，所述跟踪补注浆孔9与预注浆孔4均匀间隔布置，如图5所示。所述管道二91也可采用如管道一41相同的袖阀管。

所述管棚6包含若干个钢管，如均采用φ146mm、壁厚6mm无缝热轧钢管，所述管棚6中相邻两个钢管的水平间距为0.5-0.8m，所述管棚6与水平面的夹角为θ，θ的取值为30-40°，所有所述钢管沿管棚导向梁7设置，所述管棚导向梁7设于所述隧道5的下穿影响区内，所述管棚导向梁7沿所述基础3设置，设置所述管棚导向梁7时应对所述待下穿建筑物周边的地下管线进行保护。所述管棚导向梁7与基础3的间距为2-2.5m，如采用C35素混凝土，宽度为1m，高度为1.5m，所述管棚导向梁7长度为所述隧道5两侧轮廓线外各延长6m。所述管棚加固区2通过斜向设置的所述管棚6注浆形成的薄壳状加固体的厚度小于或等于1.5m。

采用前述的一种盾构下穿建筑物的加固结构的加固方法，包含如下步骤：

步骤一、根据设计图，在待下穿建筑物的基础3外侧通过潜孔钻机设置预注浆孔位4，同时在相邻两个所述预注浆孔位4之间预留所述跟踪补注浆孔9的孔位，然后在所述预注浆孔位4中穿设所述管道一41，所述预注浆孔4段的套壳料用细沙和1:1水泥浆液混和砂浆料填充，待所述套壳料有一定强度后，在所述管道一41内放入带双塞的灌浆芯管分段灌入水泥浆液，水泥浆液水灰比为1:1，每段注浆时，首先加大压力使浆液顶开橡皮管，挤破套壳料，浆液会填充目标土体，设计注浆压力为0.3~0.4MPa，当达到设计终压并继续注浆10min以上时，注浆结束，在所述基础3与隧道5之间的地基中形成预注浆加固区1，注浆加固后地基土体的无侧限单轴抗压强度应不少于1Mpa，如图2所示；

步骤二、根据设计图，在所述待下穿建筑物的基础3外侧设置管棚导向梁7，所述管棚导向梁7的布置及施工受违建棚户、树木、机电设备房和消防水池影响，然后沿所述管棚导向梁7设置管棚6，所述管棚6的斜向角度为30度，通过所述管棚6注浆在所述基础3与隧道5之间的地基中形成管棚加固区2，如图3所示，完成加固后，所述隧道5方可进行盾构下穿；

步骤三、在所述隧道5盾构下穿过程中，在预留的所述跟踪补注浆孔9的孔位处通过潜孔钻机钻设所述跟踪补注浆孔9，通过所述跟踪补注浆孔9中的管道二91注浆在所述预注浆加固区1与隧道5之间的地基中形成跟踪补注浆加固区8，注浆操作可与步骤一中的注浆环节相同，如图4所示。

通过在所述隧道5下穿所述待下穿建筑物前，采用所述预注浆加固用于对所述基础3下方的浅层土体进行加固，采用所述管棚加固用于对浅层土体下方的围岩区进行加固，在隧道下穿时采用跟踪补注浆对由盾构掘进导致的隧道拱顶处的土体扰动进行补充处理，实现对“土体扰动产生处—土体扰动传递—土体扰动接收处”进行“产生处及时注浆降低损失—传递处阻断或减弱地层变形的传递—接收处预注浆加固提升基础整体稳定性”的全方位处理，通过联合加固，有效的改善土体的物理力学性质，起到加固地基、防渗、堵水、降低地表下沉、提高地基承载力的作用，同时，有效阻断地层变形的传递，对建筑物及隧道进行双重保护，从而有效保证盾构下穿作业的安全性，显著降低盾构施工对建筑物的影响，尤其适用于闹市区老旧危房的下穿盾构作业，能够有效提升老旧危房基础的整体稳定性及抗扰动能力，保障盾构下穿作业时老旧危房的稳定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构下穿建筑物的加固结构，其特征在于，包含预注浆加固区(1)和管棚加固区(2)，所述预注浆加固区(1)和管棚加固区(2)均设于待下穿建筑物的基础(3)与隧道(5)之间的地基中，所述预注浆加固区(1)通过预注浆孔(4)中的管道一(41)注浆，所述预注浆孔(4)位于所述基础(3)外侧，所述管棚加固区(2)设于所述基础(3)与隧道(5)之间的地基中，所述管棚加固区(2)通过管棚(6)注浆，所述管棚(6)的顶端位于所述基础(3)外侧。

2.根据权利要求1所述的加固结构，其特征在于，还包含管棚导向梁(7)，所述管棚导向梁(7)设于所述隧道(5)的下穿影响区内，所述管棚导向梁(7)沿所述基础(3)设置，所述管棚(6)沿所述管棚导向梁(7)设置，所述管棚导向梁(7)与基础(3)的间距为2-2.5m。

3.根据权利要求2所述的加固结构，其特征在于，所述管棚(6)中相邻两个钢管的水平间距为0.5-0.8m。

4.根据权利要求1所述的加固结构，其特征在于，所述管棚加固区(2)的厚度小于或等于1.5m。

5.根据权利要求1所述的加固结构，其特征在于，所述管棚(6)与水平面之间的夹角为30-40°。

6.根据权利要求1-5任一所述的加固结构，其特征在于，所述预注浆加固区(1)顶面与所述基础(3)底面的间距小于或等于5m，所述预注浆加固区(1)的厚度为3-5m。

7.根据权利要求1-5任一所述的加固结构，其特征在于，所述预注浆孔(4)设于所述隧道(5)的下穿影响区内，所述预注浆孔(4)分为两排，两排所述预注浆孔(4)沿所述隧道(5)走向分别设于所述下穿影响区的相对两侧，同侧相邻两个所述预注浆孔(4)的间距为1.8-2m。

8.根据权利要求7所述的加固结构，其特征在于，所述预注浆孔(4)与基础(3)的间距1.5-2m，一排所述预注浆孔(4)的两端分别位于所述隧道(5)两侧轮廓线外至少6m。

9.根据权利要求7所述的加固结构，其特征在于，还包含跟踪补注浆加固区(8)，所述跟踪补注浆加固区(8)设于所述预注浆加固区(1)与隧道(5)之间的地基中，所述跟踪补注浆加固区(8)通过跟踪补注浆孔(9)中的管道二(91)注浆，所述跟踪补注浆孔(9)设于同侧相邻两个所述预注浆孔(4)之间。

10.根据权利要求9所述的加固结构，其特征在于，所述跟踪补注浆加固区(8)位于所述隧道(5)拱顶以上2-2.5m，所述跟踪补注浆加固区(8)的厚度小于或等于1m。

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