本發(fā)明屬于隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隧道穿越構(gòu)筑物鋼管隔離樁地層加固體系及其施工方法。

背景技術(shù)：

對于目前國內(nèi)各大城市的軌道交通工程，隨著地鐵線網(wǎng)的不斷加密，后續(xù)地鐵線路建設(shè)時(shí)，受已建地鐵線路與周邊環(huán)境的影響，在線路走向與鋪設(shè)方式、空間關(guān)系與結(jié)構(gòu)型式、以及施工方法與工程措施等方面的要求更加嚴(yán)格。當(dāng)隧道穿越既有構(gòu)筑物時(shí)，受空間距離與地下管線的影響，常規(guī)鉆孔灌注樁型式的隔離樁可能無實(shí)施條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種隧道穿越構(gòu)筑物鋼管隔離樁地層加固體系及其施工方法，在復(fù)雜環(huán)境下通過鋼管樁的隔離效果與袖閥管的跟蹤注漿作用，可實(shí)現(xiàn)隧道穿越構(gòu)筑物期間，構(gòu)筑物基礎(chǔ)承載力基本不受影響。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

隧道穿越構(gòu)筑物鋼管隔離樁地層加固體系，其特征在于：

于既有構(gòu)筑物地下室與下穿隧道之間成排設(shè)置鋼管隔離樁，鋼管隔離樁斜向或垂直打入，鋼管隔離樁頂部通過樁頂冠梁連成整體。

鋼管隔離樁與構(gòu)筑物地下室之間成排設(shè)置袖閥管。

鋼管隔離樁由鋼管和鋼管內(nèi)的鋼筋骨架通過灌注混凝土形成，鋼筋骨架包括插筋與環(huán)狀布置的箍筋。

鋼管隔離樁頂部伸入樁頂冠梁，鋼管隔離樁樁頂部位設(shè)置有開口向外的U型鋼筋，鋼管與U型鋼筋牢固焊接；

U型鋼筋上焊接有與其垂直的冠梁鋼筋。

鋼管隔離樁底部深入隧道拱底以下至少2m，鋼管隔離樁頂部的樁頂冠梁頂面與地表平齊；

鋼管隔離樁與水平面夾角≥30°；

鋼管隔離樁的縱向間距不小于0.5m。

袖閥管底部深入構(gòu)筑物地下室底板以下至少3m，頂部與地表平齊；

袖閥管與水平面夾角≥30°；

袖閥管的縱向間距不小于0.5m。

隧道穿越構(gòu)筑物鋼管隔離樁地層加固體系的施工方法，其特征在于：

包括以下步驟：

步驟一：在既有構(gòu)筑物與隧道之間進(jìn)行測量放樣，根據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo)，標(biāo)出鋼管隔離樁與袖閥管在地表對應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)位置；

步驟二：安裝定位裝置，根據(jù)設(shè)計(jì)角度，采用錨桿機(jī)或其它鉆機(jī)成孔，成孔直徑略大于鋼管隔離樁直徑，為確保成孔效果，采用跟管鉆進(jìn)工藝，成孔過程中需嚴(yán)格控制鉆機(jī)角度，確保沿設(shè)計(jì)方向高精度鉆進(jìn)；

步驟三：在成孔過程中，根據(jù)成孔深度及時(shí)放入鋼管，每段鋼管長度按3～5m考慮，鋼管接頭采用絲扣牢固連接，確保鋼管底部深入隧道拱底以下至少2m；；成孔結(jié)束后，將鋼管隔離樁與成孔孔壁間的空隙，采用水泥砂漿回填密實(shí)；

步驟四：待鋼管按要求放置到指定位置之前，按要求將鋼管內(nèi)的插筋與箍筋焊接成整體鋼筋骨架，隨后將鋼筋骨架放入鋼管內(nèi)，最后按要求灌注微膨脹混凝土，形成具有一定抗彎剛度的鋼管隔離樁；

步驟五：待鋼管隔離樁全部實(shí)施到位后，將樁頂挖開，在樁頂鋼管管壁部位焊接U型鋼筋，隨后綁扎冠梁鋼筋，并將U型鋼筋與冠梁鋼筋按要求焊接，隨后澆筑混凝土，形成冠梁；

步驟六：根據(jù)袖閥管放樣坐標(biāo)再次采用錨桿機(jī)或其它鉆機(jī)成孔，成孔直徑略大于袖閥管直徑，成孔過程中需嚴(yán)格控制鉆機(jī)角度，確保沿設(shè)計(jì)方向高精度鉆進(jìn)；

步驟七：待袖閥管成孔結(jié)束后，按要求預(yù)埋袖閥管，袖閥管底部深入被保護(hù)構(gòu)筑物地下室底板以下至少3m；

步驟八：隧道穿越構(gòu)筑物期間，根據(jù)監(jiān)測情況，及時(shí)進(jìn)行袖閥管跟蹤注漿，將隧道開挖引起的地層沉降在構(gòu)筑物底部的影響，通過袖閥管注漿進(jìn)行有效彌補(bǔ)。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明在地表打設(shè)鋼管樁、袖閥管，在鋼管樁內(nèi)插入鋼筋籠、壓注微膨脹水泥、在樁頂澆筑冠梁，形成鋼管隔離樁加固體系，涉及的鋼材、水泥砂漿、以及鋼管樁打設(shè)所用的機(jī)械設(shè)備等均為常規(guī)材料（設(shè)備），其相應(yīng)尺寸為常規(guī)類型，便于加工制造；且鋼管樁、袖閥管長度可根據(jù)隧道與構(gòu)筑物埋深進(jìn)行調(diào)整，鋼管樁、袖閥管的平面布置可根據(jù)地下管線分布情況、隧道與構(gòu)筑物的相對位置關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，鋼管樁剛度可根據(jù)內(nèi)部充填的微膨脹混凝土等級、鋼筋籠與鋼管自身剛度情況綜合確定，鋼管樁、袖閥管的數(shù)量、打設(shè)角度可根據(jù)被加固構(gòu)筑物的需要進(jìn)行調(diào)整。通過鋼管隔離樁的隔離效應(yīng)、袖閥管的跟蹤注漿效果，可確保隧道穿越構(gòu)筑物期間周邊環(huán)境的安全，達(dá)到既能滿足周邊環(huán)境苛刻與占地面積小，又能達(dá)到地層加固的要求，可避免常規(guī)鉆孔灌注樁實(shí)施期間，噪音大、占地大、同時(shí)還可能需要進(jìn)行地下管線遷改的不利影響。具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在城市軌道交通、鐵路、公路等工程中有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為鋼管隔離樁加固示意圖。

圖2為鋼管隔離樁內(nèi)插筋大樣圖。

圖3為鋼管頂部短筋焊接示意圖。

圖中，1-既有構(gòu)筑物，2-構(gòu)筑物地下室，3-隧道，4-鋼管隔離樁，5-袖閥管，6-樁頂冠梁，7-冠梁鋼筋，8-U型鋼筋，9-插筋，10-箍筋。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

本發(fā)明涉及的隧道穿越構(gòu)筑物鋼管隔離樁地層加固體系，于既有構(gòu)筑物1的構(gòu)筑物地下室2與下穿的隧道3之間成排設(shè)置鋼管隔離樁4，鋼管隔離樁4斜向或垂直打入，鋼管隔離樁4頂部通過水平的樁頂冠梁6連成整體。鋼管隔離樁4與既有構(gòu)筑物1有一定水平距離，以保證加固措施實(shí)施期間既有構(gòu)筑物1的安全。鋼管隔離樁4與構(gòu)筑物地下室2之間設(shè)置成排布置的袖閥管5。

既有構(gòu)筑物1可能包含各種基礎(chǔ)類型、結(jié)構(gòu)型式，構(gòu)筑物地下室2一般按3層以內(nèi)考慮；隧道3可以是類圓形或馬蹄形礦山法隧道、圓形盾構(gòu)隧道，或者矩形明挖隧道。

鋼管隔離樁4由鋼管和鋼管內(nèi)的鋼筋骨架通過灌注混凝土形成，鋼筋骨架包括插筋9以及環(huán)狀布置的箍筋10。鋼管隔離樁4頂部伸入樁頂冠梁6一定距離，鋼管隔離樁4樁頂部位設(shè)置有開口向外的U型鋼筋8，鋼管與U型鋼筋8焊接連接；U型鋼筋8上焊接有與其垂直的冠梁鋼筋7。鋼管隔離樁4的底部深入隧道3底部以下一定距離（不小于2m），以確保隔離效果，鋼管隔離樁4頂部冠梁6頂面與地面平齊；鋼管隔離樁4與水平面夾角≥30°；鋼管隔離樁4的縱向間距不小于0.5m。

袖閥管5底部深入構(gòu)筑物地下室2底板以下一定距離（不小于3m），頂部與地面平齊；袖閥管5與水平面夾角≥30°；袖閥管5的縱向間距不小于0.5m。

上述隧道穿越構(gòu)筑物鋼管隔離樁地層加固體系的施工方法，包括以下步驟：

步驟一：在既有構(gòu)筑物1與下穿隧道3之間進(jìn)行測量放樣，根據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo)，標(biāo)出鋼管隔離樁4與袖閥管5在地表對應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)位置；

步驟二：安裝定位裝置，根據(jù)設(shè)計(jì)角度，采用錨桿機(jī)或其它鉆機(jī)成孔，成孔直徑略大于鋼管隔離樁3直徑，為確保成孔效果，采用跟管鉆進(jìn)工藝，成孔過程中需嚴(yán)格控制鉆機(jī)角度，確保沿設(shè)計(jì)方向高精度鉆進(jìn)；

步驟三：在成孔過程中，根據(jù)成孔深度及時(shí)放入鋼管，每段鋼管長度按3～5m考慮，鋼管接頭采用絲扣牢固連接；成孔結(jié)束后，將鋼管隔離樁3與成孔孔壁間的空隙，采用水泥砂漿回填密實(shí)；

步驟四：待鋼管按要求放置到指定位置之前，按要求將鋼管內(nèi)的插筋9與箍筋10焊接成整體鋼筋骨架，隨后將鋼筋骨架放入鋼管內(nèi)，最后按要求灌注微膨脹混凝土，形成具有一定抗彎剛度的鋼管隔離樁4；

步驟五：待鋼管隔離樁4全部實(shí)施到位后，將樁頂挖開，在樁頂部位焊接U型鋼筋8，隨后綁扎冠梁鋼筋6，并將U型鋼筋8與冠梁鋼筋6按要求焊接，隨后澆筑混凝土，形成冠梁6；

步驟六：根據(jù)袖閥管5放樣坐標(biāo)再次采用錨桿機(jī)或其它鉆機(jī)成孔，成孔直徑略大于袖閥管直徑，成孔過程中需嚴(yán)格控制鉆機(jī)角度，確保沿設(shè)計(jì)方向高精度鉆進(jìn)；

步驟七：待袖閥管成孔結(jié)束后，按要求預(yù)埋袖閥管5，袖閥管5底部深入被保護(hù)構(gòu)筑物地下室2底板以下3m；

步驟八：隧道穿越構(gòu)筑物期間，根據(jù)監(jiān)測情況，及時(shí)進(jìn)行袖閥管5跟蹤注漿，將隧道開挖引起的地層沉降在構(gòu)筑物1底部的影響，通過袖閥管注漿進(jìn)行有效彌補(bǔ)。

鋼管隔離樁與袖閥管相結(jié)合的構(gòu)筑物保護(hù)措施具有靈活多變、適應(yīng)性強(qiáng)、安全可靠等特點(diǎn)。鋼管樁平面位置與打設(shè)角度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，這是本發(fā)明的基本特征，樁頂冠梁、鋼管樁內(nèi)插入的鋼筋籠與微膨脹混凝土是確保其整體隔離效果的基本措施，再加上袖閥管的跟蹤注漿作用，可確保隧道穿越構(gòu)筑物期間的環(huán)境安全。

本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。