專利名稱：盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及隧道工程，特別涉及一種采用盾構(gòu)法施工的隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)、到達(dá)工作為盾構(gòu)法隧道施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于絕大多情況下地鐵盾構(gòu)隧道覆土較小，盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)和到達(dá)工作所涉及地層為強(qiáng)度低、含水量及滲透系數(shù)均較高的較軟弱地層，為保證施工安全，盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)、到達(dá)工作井前需對其通過的地層進(jìn)行加固。目前國內(nèi)外普遍的做法為在盾構(gòu)機(jī)始發(fā)或到達(dá)工作井前，采用深層攪拌、高壓旋噴、注漿或凍結(jié)法等手段對盾構(gòu)通過一定空間范圍的地層土體進(jìn)行預(yù)加固處理，通常是平面及立面外邊界均取“盾構(gòu)隧道輪廓外3 5m”，隧道軸線方向外邊界取“盾構(gòu)主機(jī)長度加I 3m”進(jìn)行預(yù)加固，盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)、到達(dá)工作時(shí)，視地層加固效果再輔以地層降水等措施。對于粘土、沙土、黃土和風(fēng)化巖等地層，采用上述一種或幾種措施，基本能保證將地層強(qiáng)度、滲透系數(shù)等指標(biāo)改良到一定范圍值，從而保證盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)、到達(dá)工作時(shí)的安全；但對于砂卵石地層，由于其特殊的組成和結(jié)構(gòu)特征，采用深層攪拌、高壓旋噴、注漿和凍結(jié)法等加固措施在改善地層強(qiáng)度、滲透系數(shù)等方面的效果均不理想，很難保證盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)、到達(dá)工作時(shí)的安全，尤其當(dāng)隧道上方存在較多建構(gòu)筑物時(shí)，甚至?xí)l(fā)生盾構(gòu)機(jī)在始發(fā)、到達(dá)工作過程中，隧道上方出現(xiàn)坍塌甚至危及周邊環(huán)境安全等重大工程事故。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，不但能滿足盾構(gòu)法隧道盾構(gòu)機(jī)在砂卵石地層中始發(fā)、到達(dá)工作時(shí)對地層加固效果的要求，也能保證如在粘土、沙土、黃土和風(fēng)化巖等其他地層中盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、到達(dá)工作時(shí)對地層加固效果的要求。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型的盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，包括已開挖至工作平臺(tái)的盾構(gòu)隧道工作井，以及施作于井壁的端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是所述端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)在盾構(gòu)隧道洞門結(jié)構(gòu)位置施作混凝土導(dǎo)向墻，混凝土導(dǎo)向墻內(nèi)呈弧形環(huán)向間隔埋設(shè)導(dǎo)向管，沿導(dǎo)向管向地層打入鋼管管棚，通過鋼管管棚注漿孔向地層注入水泥漿液在盾構(gòu)隧道拱部外形成加固層結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的有益效果是，在保證工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身使用功能要求和不影響工作井主體結(jié)構(gòu)布置及防水的前提下，能構(gòu)滿足，盾構(gòu)法隧道盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、到達(dá)工作時(shí)，常規(guī)地層加固措施較難達(dá)到加固效果的砂卵石地層對地層加固效果的要求，同時(shí)該加固措施也適用于粘土、沙土、黃土及風(fēng)化巖等常規(guī)地層的盾構(gòu)工作井外端頭地層的加固。
本說明書包括如下4幅附圖圖1是本實(shí)用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)的平面示意圖；圖2是本實(shí)用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)的縱斷面示意圖；圖3是本實(shí)用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)的立面示意圖；圖4是本實(shí)用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)中鋼管管棚展開示意圖；圖中示出構(gòu)件、部位名稱及所對應(yīng)的標(biāo)記盾構(gòu)隧道工作井A、工作平臺(tái)B、工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)11、工作井主體結(jié)構(gòu)12、導(dǎo)向管13、管棚14、注漿孔14a、導(dǎo)向墻15、盾構(gòu)隧道洞門結(jié)構(gòu)16、盾構(gòu)隧道17。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。本盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固措施的施做時(shí)機(jī)選擇在盾構(gòu)隧道工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)11施工結(jié)束、工作井主體結(jié)構(gòu)12未施工前。參照圖1、圖2和圖3，本實(shí)用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，包括已開挖至工作平臺(tái)B的盾構(gòu)隧道工作井A，以及施作于井壁的端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)11。所述端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)11外側(cè)在盾構(gòu)隧道洞門結(jié)構(gòu)16位置施作混凝土導(dǎo)向墻15，混凝土導(dǎo)向墻15內(nèi)呈弧形環(huán)向間隔埋設(shè)導(dǎo)向管13，沿導(dǎo)向管13向地層打入鋼管管棚14，通過鋼管管棚14注漿孔14a向地層注入水泥漿液在盾構(gòu)隧道17拱部外形成加固層結(jié)構(gòu)。在保證工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)11功能要求和不影響工作井主體結(jié)構(gòu)12布置及防水的前提下，能夠保證常規(guī)措施條件下較難達(dá)到加固效果要求的砂卵石地層的加固效果，保證盾構(gòu)法隧道盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、到達(dá)工作時(shí)的安全。同時(shí)該加固措施也適用于粘土、沙土、黃土及風(fēng)化巖等常規(guī)地層的盾構(gòu)工作井外端頭地層的加固。本實(shí)用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)的施工工序、技術(shù)措施和相關(guān)要求如下1、在工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)11外側(cè)，盾構(gòu)隧道洞門結(jié)構(gòu)16位置施作預(yù)埋了導(dǎo)向管13的導(dǎo)向墻15。通常,導(dǎo)向墻15為高1. 5 2. 0m、厚O. 8 1. 2m的環(huán)型混凝土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向管13的前端向外伸出導(dǎo)向墻15外壁O. 2 O. 3m,與盾構(gòu)隧道17的夾角為2 3°，環(huán)形角為120 150° ；2、在盾構(gòu)工作井A中通過導(dǎo)向管13的定位功能施作管棚14。通常，管棚14為外直徑108 123mm、壁厚6mm的鋼管，呈弧形布置，通常單根總長度為盾構(gòu)機(jī)主機(jī)長度+2 3m (通長，或者為通過連接套管連接的接長)，間距O. 3 O. 5m。參照圖4，管棚14施工前，需在管身上加工直徑8 12mm、間距150 250mm、呈梅花形布置的注漿孔14a ；3、通過管棚14的注漿孔14a向地層注入水泥漿液。漿液比例及施工壓力根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選用，初次施工，建議漿液比例“水泥水=1:1”、注漿壓力O. 3 O. 4MPa ;若盾構(gòu)隧道17上方較大范圍內(nèi)分布有砂層，則需采用袖閥管等地面注漿方式對管棚上方含砂層的地層進(jìn)行預(yù)加固；4、鑿除工作井主體結(jié)構(gòu)12空間范圍內(nèi)的導(dǎo)向墻15、導(dǎo)向管13和管棚14 ；[0022]5、盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、到達(dá)工作前I 2周提前對管棚14加固范圍內(nèi)的地層進(jìn)行降水，降水需達(dá)到該范圍地層地下水水位至少低于盾構(gòu)隧道17底部O. 5m的基本要求。以上所述只是用圖解說明本實(shí)用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)的基本原理和做法，并非是要將本實(shí)用新型局限在所示和所述的具體做法和參數(shù)范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本實(shí)用新型所申請的專利范圍。
權(quán)利要求1.盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，包括已開挖至工作平臺(tái)(B)的盾構(gòu)隧道工作井(A)，以及施作于井壁的端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)(11)，其特征是所述端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)(11)外側(cè)在盾構(gòu)隧道洞門結(jié)構(gòu)(16)位置施作混凝土導(dǎo)向墻(15)，混凝土導(dǎo)向墻(15)內(nèi)呈弧形環(huán)向間隔埋設(shè)導(dǎo)向管(13)，沿導(dǎo)向管(13)向地層打入鋼管管棚(14)，通過鋼管管棚(14)注漿孔(14a)向地層注入水泥漿液在盾構(gòu)隧道(17)拱部外形成加固層結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，其特征是所述導(dǎo)向管(13)的前端向外伸出導(dǎo)向墻(15)外壁O. 2 O. 3m，與盾構(gòu)隧道(17)的夾角為2 3°，環(huán)形角為120 150°。
3.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，其特征是所述管棚(14)呈弧形布置，單根總長度為盾構(gòu)機(jī)長度+2 3m，間距O. 3 O. 5m。
4.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，其特征是所述管棚注漿孔(14a)在管棚(14)管身上呈梅花型布設(shè)，其直徑為8 12mm，縱向間距為150 250mmo
專利摘要盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，不但能滿足盾構(gòu)法隧道盾構(gòu)機(jī)在砂卵石地層中始發(fā)、到達(dá)工作時(shí)對地層加固效果的要求，也能保證如在粘土、沙土、黃土和風(fēng)化巖等其他地層中盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、到達(dá)工作時(shí)對地層加固效果的要求。它包括已開挖至工作平臺(tái)的盾構(gòu)隧道工作井，以及施作于井壁的端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)，所述端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)在盾構(gòu)隧道洞門結(jié)構(gòu)位置施作混凝土導(dǎo)向墻，混凝土導(dǎo)向墻內(nèi)呈弧形環(huán)向間隔埋設(shè)導(dǎo)向管，沿導(dǎo)向管向地層打入鋼管管棚，通過鋼管管棚注漿孔向地層注入水泥漿液在盾構(gòu)隧道拱部外形成加固層結(jié)構(gòu)。
文檔編號E21D9/06GK202866826SQ20122055010
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者林剛, 郭俊, 羅世培, 宋同偉, 牟銳, 李學(xué)軍, 周明亮, 茍明中, 陶星 申請人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司