專利名稱：盾構(gòu)隧道與礦山法隧道結(jié)合部的加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地下掘進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種盾構(gòu)隧道與礦山法隧道結(jié)合部的加固方法。
背景技術(shù)：
隨著城市地下空間開發(fā)利用程度的不斷提高，盾構(gòu)在施工過程中遇到了各種各樣的復(fù)雜地段，如軟硬互層段、有孤石地段和微風(fēng)化高硬度巖石段，或遇到建筑物樁基等障礙物，此時(shí)單純依靠盾構(gòu)較難施工。對(duì)于長(zhǎng)度超過100m、巖石單軸抗壓強(qiáng)度超過SOMPa的地層，在國(guó)內(nèi)、外均沒有純盾構(gòu)法施工成功案例的報(bào)道。一條區(qū)間隧道，如果中間深埋段遇到堅(jiān)硬的未風(fēng)化或微風(fēng)化巖層，兩端淺埋段為強(qiáng)風(fēng)化的圍巖或沉積土層，采用“礦山法+盾構(gòu)法”復(fù)合工法可結(jié)合兩工法各自的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益?！暗V山法+盾構(gòu)法”復(fù)合工法施工方法是先在區(qū)間隧道中部施作一個(gè)工作豎井，在上述里程范圍內(nèi)用礦山法施工初襯隧道，然后再穿越已有礦山法隧道進(jìn)行盾構(gòu)法施工。礦山法隧道施工完成后，盾構(gòu)機(jī)要從盾構(gòu)隧道進(jìn)入礦山法隧道或者盾構(gòu)機(jī)從礦山法隧道內(nèi)重新進(jìn)入土體進(jìn)行掘進(jìn)都需要進(jìn)出礦山法和盾構(gòu)法隧道的結(jié)合部，盾構(gòu)機(jī)在礦山法隧道內(nèi)的進(jìn)出是盾構(gòu)空推過礦山法隧道的一個(gè)重大的風(fēng)險(xiǎn)源，一旦結(jié)合部加固不好則可能導(dǎo)致地下水或者土體涌入礦山法隧道造成地面塌陷，因此結(jié)合部的加固是一個(gè)復(fù)雜的問題。王茂祥等為了保證礦山法隧道端頭墻的安全，隧道端墻全斷面采用C25素混凝土封堵，噴射厚度為150mm，然后澆注Im厚C25素混凝土封堵端墻，盾構(gòu)殼體剛好從封堵墻中進(jìn)洞，然后進(jìn)入導(dǎo)臺(tái)支撐。馬小汀等在盾構(gòu)隧道與礦山法隧道貫通以前，在盾構(gòu)機(jī)的刀盤及盾殼與圍巖的空隙預(yù)注膨潤(rùn)土，使膨潤(rùn)土充滿刀盤、盾頭及盾殼與圍巖的空隙，保證隧道貫通時(shí)減小爆破對(duì)盾構(gòu)刀盤的沖擊力，起到保護(hù)盾構(gòu)機(jī)的作用。王春河在礦山法隧道開挖完成后，在隧道端頭墻位置水平放置玻璃纖維筋格柵， 玻璃纖維筋格柵隨隧道端頭最后兩榀密排格柵鋼架同步架設(shè)，且玻璃纖維筋格柵與鋼筋格柵搭接部分至少采用12號(hào)鉛絲綁扎牢固，并采取適當(dāng)輔助連接措施，確保玻璃纖維筋格柵伸入鋼筋格柵長(zhǎng)度不小于300mm，綁扎牢固的同時(shí)噴混凝土密實(shí)。掌子面開挖后立即初噴 40mm厚C20混凝土，防止局部坍塌，且要求噴射混凝土與隧道最后三榀密排格柵的噴射混凝土同步施工，水平格柵及纖維筋網(wǎng)綁扎好后及時(shí)噴射混凝土。另外在端頭墻處應(yīng)做好洞門預(yù)埋件，洞門預(yù)埋件必須符合設(shè)計(jì)要求，且要適當(dāng)加強(qiáng)，嚴(yán)格控制預(yù)埋件尺寸，尤其要控制洞門鋼環(huán)的曲率，確保盾構(gòu)機(jī)順利進(jìn)入暗挖空推段。盡管如此，上述方法仍然具有諸多不足，如盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)至封堵墻，封堵墻如果不鑿除，則易造成端墻坍塌，土體發(fā)生流失，風(fēng)險(xiǎn)極大；前方土體不加固，止水效果不好，松軟地層易塌方；塌方后，搶險(xiǎn)困難；采用預(yù)埋件止水效果得不到保證，易造成水土流失等。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種盾構(gòu)隧道與礦山法隧道結(jié)合部加固方法以克服上述不足。本發(fā)明的盾構(gòu)隧道與礦山法隧道結(jié)合部加固構(gòu)思如下1)當(dāng)?shù)V山法隧道先完成施工時(shí)，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)進(jìn)入礦山法隧道時(shí)，為了確保所述礦山法隧道掌子面土體穩(wěn)定，防止地下水涌入礦山法隧道。礦山法隧道掌子面完成后，對(duì)礦山法隧道與盾構(gòu)隧道接頭約4. 5米范圍內(nèi)采用水平注漿管對(duì)土體進(jìn)行水平注漿加固，提高土體的強(qiáng)度和自立性。2)當(dāng)盾構(gòu)機(jī)無法正常推進(jìn)進(jìn)入礦山法隧道，需要采用礦山法施工接盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入礦山法隧道時(shí)，為了保證盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入礦山法隧道時(shí)土體的穩(wěn)定，采用密排鋼管管棚加固盾構(gòu)機(jī)周圍土體，注漿時(shí)則采用止水性好、強(qiáng)度低的材料，以防止盾構(gòu)機(jī)被固結(jié)。根據(jù)該構(gòu)思，采用了如下所述的方法解決盾構(gòu)隧道與礦山法隧道結(jié)合部加固的現(xiàn)有技術(shù)中存在的一些問題。本發(fā)明的盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法，所述方法用于盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)進(jìn)入礦山法隧道，包括如下步驟1)在所述礦山法隧道的掌子面初噴混凝土，以防止局部坍塌；2)在所述礦山法隧道的端墻位置水平放置格柵并進(jìn)行固定后噴射混凝土 ；3)在所述礦山法隧道的端墻通過設(shè)置多根注漿管注射漿液進(jìn)行加固；4)在所述礦山法隧道和所述盾構(gòu)隧道的兩端墻全斷面采用素混凝土封堵。其中優(yōu)選初噴的混凝土厚度為50-100毫米，較佳地為50毫米。在本發(fā)明的方法的具體實(shí)施中，優(yōu)選所述格柵為玻璃纖維筋格柵。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，所述格柵通過連接在所述礦山法隧道端墻的鋼筋格柵進(jìn)行固定，所述格柵部分伸入所述鋼筋格柵中，且伸入的長(zhǎng)度不小于300-500毫米。在本發(fā)明的方法中，所述漿液較佳地為超細(xì)水泥和水玻璃的雙液漿，所述的注漿管為PVC管，且均勻分布于所述礦山法隧道的端墻內(nèi)，較佳地呈梅花形布置；所述注漿管上包括沿其長(zhǎng)度方向相互間隔的一個(gè)或多個(gè)的注漿孔。更優(yōu)選，所述超細(xì)水泥和水玻璃的雙液漿使膠凝時(shí)間控制在3-5min，所述注漿管上所述注漿孔的間隔為10-15厘米，注漿管長(zhǎng)度為4-5米，注漿壓力控制在0. 5 0. 8MPa, 漿液擴(kuò)散半徑控制在0. 5米以內(nèi)。本發(fā)明的另一種盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法，所述方法用于接盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入礦山法隧道，包括如下步驟1)在所述盾構(gòu)隧道最后三榀拱架的上半部采用一排或多排密排的鋼管管棚進(jìn)行支護(hù)加固，此時(shí)最后一榀拱架位于盾構(gòu)機(jī)刀盤上方；2)在所述的鋼管管棚中間隔地置入一個(gè)或多個(gè)注漿管注射漿液進(jìn)行加固；3)所述拱架與所述盾構(gòu)機(jī)的盾殼之間的間隙采用噴射混凝土填充；在本發(fā)明的方法中，所述的漿液可以為水泥水玻璃雙液漿、或者水玻璃和膨潤(rùn)土， 或者改性水玻璃和稀磷酸。在本發(fā)明的具體實(shí)施中，優(yōu)選所述水泥水玻璃雙液漿由A液和B液組成；其中所述 A液由32. 5級(jí)水泥和水組成，且所述32. 5級(jí)水泥與所述水的質(zhì)量體積比為1 0. 5-2kg/L，更優(yōu)選1 lkg/L;所述B液為水玻璃，所述A液與所述B液的體積比為1 0.1-0. 3，更優(yōu)選 1 0. 15在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，在所述鋼管管棚的最外一排中的0° 180°的范圍內(nèi)每隔45°預(yù)埋1根所述注漿管。在本發(fā)明的方法中所述掌子面為本領(lǐng)域通用術(shù)語，是指已開挖和未開挖的巖層的分界面。通過采用這兩種不同工況下的礦山法隧道與盾構(gòu)隧道結(jié)合部不同的加固方法對(duì)土體進(jìn)行加固，具有以下優(yōu)點(diǎn)1)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞處的土體得到了加固，土體強(qiáng)度和止水性得到了提高，減小了水土流失的風(fēng)險(xiǎn)。2)采用密排管棚和注漿相結(jié)合的方法既保證了盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞時(shí)上方土體的穩(wěn)定，又避免了盾構(gòu)機(jī)和土體發(fā)生固結(jié)，從而避免了盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞時(shí)對(duì)土體的擾動(dòng)，確保了進(jìn)洞安全。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1為盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)進(jìn)入礦山法隧道時(shí)，結(jié)合部注漿管布置示意圖。圖2接盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入礦山法隧道時(shí)，結(jié)合部注漿管布置示意圖。
具體實(shí)施例方式在某地鐵工程土建盾構(gòu)隧道，其中左線中部長(zhǎng)度為147. 5m、右線中部長(zhǎng)度為的范圍內(nèi)，需先行采用礦山法施工隧道初襯，然后再采用盾構(gòu)機(jī)拼裝管片空推過礦山法隧道形成隧道二襯，因此在左線和右線施工中分別采用本發(fā)明的兩種結(jié)合部加固方法。左線盾構(gòu)隧道與礦山法隧道結(jié)合部的加固處理措施如下左線礦山法隧道先行施工完成，因此采用本發(fā)明的盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)進(jìn)入礦山法隧道的施工方法，具體的技術(shù)措施如下1)礦山法隧道開挖完成后，掌子面立即初噴50mm厚C25混凝土，以防止局部坍塌；2)在端墻位置水平放置玻璃纖維筋格柵(不可采用鋼管，防止盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞時(shí)對(duì)掌子面擾動(dòng)過大，盾構(gòu)機(jī)螺旋機(jī)被卡)，玻璃纖維筋格柵隨礦山法隧道端墻最后兩榀鋼筋格柵同步架設(shè)，且玻璃纖維筋格柵與鋼筋格柵搭接部分至少采用12號(hào)鉛絲綁扎牢固，并采取適當(dāng)輔助連接措施，確保玻璃纖維筋格柵伸入鋼筋格柵長(zhǎng)度不小于300mm，綁扎牢固的同時(shí)噴混凝土密實(shí)。水平格柵及纖維筋網(wǎng)綁扎好后及時(shí)噴射混凝土，隧道兩端墻全斷面采用C25 素混凝土封堵，噴射厚度為200mm。3)在礦山法隧道的端墻采用超細(xì)水泥水玻璃雙液漿注漿進(jìn)行加固，超細(xì)水泥和水玻璃的雙液漿使用市售的普通超細(xì)水泥和水玻璃即可，漿液的配比使膠凝時(shí)間控制在 3-5min,注漿管長(zhǎng)度為4. 5米，注漿壓力控制在0. 5 0. 8MPa,注漿管采用管徑50mm的PVC 管，每根注漿管上的注漿孔間隔10-15cm布置，漿液擴(kuò)散半徑控制在0.5m。如圖1所示，將注漿管均勻設(shè)置于隧道端墻內(nèi)，圖1中的1為注漿管。
右線盾構(gòu)隧道與礦山法隧道的結(jié)合部加固處理措施如下右線盾構(gòu)施工時(shí)由于盾構(gòu)機(jī)碰到巖石，刀具磨損嚴(yán)重，換刀困難，因此采用本發(fā)明的礦山法施工接盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入礦山法隧道的施工方法，具體的結(jié)合部加固施工方法如下1)在盾構(gòu)隧道最后三榀拱架(其中最后一榀拱架位于盾構(gòu)機(jī)刀盤上方)的上方采用3排密排鋼管管棚進(jìn)行支護(hù)加固，鋼管采用Φ60、長(zhǎng): 的鋼管，加固范圍為拱架的上半部；上排鋼管在0° 180°的范圍內(nèi)每隔45°預(yù)埋1根注漿管(共5根)，如圖2所示， 圖2中1為注漿管，2為鋼管棚。對(duì)上部土體采用水泥水玻璃雙液漿進(jìn)行加固(注漿漿液也可采用水玻璃和膨潤(rùn)土或者改性水玻璃配稀磷酸)，注意控制注漿量，以防止盾構(gòu)機(jī)盾殼和土體被固結(jié)在一起(如果被固結(jié)在一起則當(dāng)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí)會(huì)對(duì)土體造成極大的擾動(dòng)，甚至造成地面塌陷，帶來極大的風(fēng)險(xiǎn))；其中水泥水玻璃雙液漿由32. 5級(jí)水泥和水組成的A液和B液組成，A液與B液的體積比為1 0.15;在A液中32. 5級(jí)水泥與水的質(zhì)量體積比為 1 lkg/L。2)最后一榀拱架進(jìn)入盾構(gòu)刀盤上方50cm，拱架與盾殼之間的間隙采用噴射混凝土填充密實(shí)封閉。在噴混凝土作業(yè)前，應(yīng)對(duì)開挖外露的刀盤和刀頭進(jìn)行覆蓋保護(hù)，避免混凝土噴在刀盤和刀頭上。3)當(dāng)上導(dǎo)開挖并支護(hù)好后，對(duì)下導(dǎo)進(jìn)行爆破開挖，為了減小爆破對(duì)盾構(gòu)機(jī)的沖擊力，在對(duì)下導(dǎo)進(jìn)行開挖爆破時(shí)將爆破的抵抗限設(shè)為80cm(既打孔到刀盤前80cm)，采用密打眼，少放藥的方法進(jìn)行爆破。刀盤前方剩余的80cm巖體由于受到爆破的沖擊作用，巖體會(huì)開裂，此時(shí)再用人工用風(fēng)鎬進(jìn)行破除，以此減小對(duì)盾構(gòu)機(jī)的影響。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法，所述方法用于盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)進(jìn)入礦山法隧道，其特征在于包括如下步驟1)在所述礦山法隧道的掌子面初噴混凝土，以防止隧道局部坍塌；2)在所述礦山法隧道的端墻位置水平放置格柵并進(jìn)行固定后噴射混凝土；3)在所述礦山法隧道的端墻通過設(shè)置多根注漿管注射漿液進(jìn)行加固；4)在所述礦山法隧道和所述盾構(gòu)隧道的兩端墻全斷面采用素混凝土封堵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法，其特征在于初噴的混凝土厚度為50-100毫米；所述格柵為玻璃纖維筋格柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法，其特征在于，所述格柵通過連接在所述礦山法隧道端墻的鋼筋格柵進(jìn)行固定，所述格柵部分伸入所述鋼筋格柵中，且伸入的長(zhǎng)度不小于300-500毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法，其特征在于，所述漿液為超細(xì)水泥和水玻璃的雙液漿；所述注漿管為PVC管，且均勻分布于所述礦山法隧道的端墻內(nèi)；所述注漿管上具有沿其長(zhǎng)度方向相互間隔的一個(gè)或多個(gè)注漿孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法，其特征在于，其中所述超細(xì)水泥和水玻璃的雙液漿使膠凝時(shí)間控制在3-5min，所述注漿管上所述注漿孔的間隔為10-15厘米，注漿管長(zhǎng)度為4-5米，注漿壓力控制在0. 5 0. 8MPa，漿液擴(kuò)散半徑控制在0.5米以內(nèi)。
6.一種盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法，所述方法用于接盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入礦山法隧道，其特征在于包括如下步驟1)在所述盾構(gòu)隧道最后三榀拱架的上半部采用一排或多排密排的鋼管管棚進(jìn)行支護(hù)加固，最后一榀拱架位于所述盾構(gòu)機(jī)刀盤上方；2)在所述鋼管管棚中間隔地置入一個(gè)或多個(gè)注漿管注射漿液進(jìn)行加固；3)所述拱架與所述盾構(gòu)機(jī)的盾殼之間的間隙噴射混凝土填充。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法，其特征在于，在所述鋼管管棚的最外一排中的0° 180°的范圍內(nèi)每隔45°預(yù)埋1根所述注漿管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法，其特征在于，所述的漿液為水泥水玻璃雙液漿、水玻璃和膨潤(rùn)土、或者改性水玻璃和稀磷酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法，其特征在于，所述水泥水玻璃雙液漿由A液和B液組成；其中所述A液由32. 5級(jí)水泥和水組成，且所述 32. 5級(jí)水泥與所述水的質(zhì)量體積比為1 0.5-2kg/L;所述B液為水玻璃，所述A液與所述 B液的體積比為1 0.1-0.3。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法，其特征在于，在所述A液中所述32. 5級(jí)水泥與所述水的質(zhì)量體積比為1 lkg/L ；所述A液與所述B液的體積比為1 0.15。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種盾構(gòu)隧道和礦山法隧道結(jié)合部的加固方法。該方法用于盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)進(jìn)入礦山法隧道，包括如下步驟1)在所述礦山法隧道的掌子面初噴混凝土，以防止隧道局部坍塌；2)在所述礦山法隧道的端墻位置水平放置格柵并進(jìn)行固定后噴射混凝土；3)在礦山法隧道的端墻采用多個(gè)注漿管注射漿液進(jìn)行加固；4)在所述礦山法隧道和所述盾構(gòu)隧道的兩端墻全斷面采用素混凝土封堵。
文檔編號(hào)E21D11/38GK102400694SQ20111033490
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者關(guān)偉, 張振光, 徐飛, 施利兵, 王帥, 王鐵, 王黃偉, 董澤龍, 顧魯孚 申請(qǐng)人:上海市第一市政工程有限公司