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一種加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)及施工方法

文檔序號:5310385閱讀:260來源:國知局
一種加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)及施工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)及施工方法。該施工結(jié)構(gòu)包括:一工作井面,所述工作井面上包括與盾構(gòu)機半徑相等的一待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門;多根超前注漿長管棚,垂直于所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井面設(shè)置在所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門上方;多個水平注漿管,垂直于所述待待盾構(gòu)作業(yè)工作井面設(shè)置在所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門內(nèi);所述水平注漿管內(nèi)包括帶有注漿孔的PVC袖閥管。通過在工作井洞門上方和內(nèi)部設(shè)置多根超前注漿長管棚和水平注漿管,形成杯型聯(lián)合對隧道端頭地層作業(yè)區(qū)域上方以及內(nèi)部的土體進行加固保護,防止在作業(yè)過程中,由于作業(yè)區(qū)域上方以及土體不牢固,造成漏水漏沙,影響施工質(zhì)量,保證盾構(gòu)安全進出洞門。
【專利說明】一種加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)及施工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及盾構(gòu)施工方法,尤其涉及一種加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)及施 工方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 盾構(gòu)隧道端頭加固是盾構(gòu)法施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),具有很大的工程施工風險。在盾 構(gòu)進出洞時,要先進行洞門區(qū)域的地下連續(xù)墻破除,并割除所有鋼筋。洞門破除要求的時間 非常緊,施工難度大。洞門破除后對加固體強度及密封性要求很高,加固效果不佳時,在洞 門破除時極易出現(xiàn)盾構(gòu)與洞門間隙涌泥涌砂及地表沉降現(xiàn)象,進而危及附近地下管線和建 筑物的安全。為防止此類現(xiàn)象發(fā)生,必須選擇合理的加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)及 施工方法,以滿足強度和抗?jié)B性的要求。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中盾構(gòu)隧道端頭常用的加固方式有深層攪拌法、高壓旋噴法、水泥土攪 拌樁墻(SoilMixingWall,簡稱SMW)工法、人工凍結(jié)法、注漿法、素混凝土灌注樁法和降水 法等。加固方式應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、地下水位、結(jié)構(gòu)埋深、盾構(gòu)機型與直徑、作業(yè)環(huán)境等條 件來進行選擇,同時考慮安全性、施工方便性、經(jīng)濟性、工期等因素。
[0004] 但是,現(xiàn)有技術(shù)仍存在不足和缺陷,現(xiàn)有的加固方式和加固方法會受地面環(huán)境限 制無法進行攪拌樁和旋噴樁施工,又由于盾構(gòu)隧道端頭土體強度低,在化學加固后探孔時 發(fā)現(xiàn)有嚴重漏水漏砂現(xiàn)象,加固結(jié)構(gòu)不結(jié)實,會影響盾構(gòu)進出洞門的安全性,從而影響工人 的作業(yè)安全。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實公開一種加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)及施工方法,以解決上述現(xiàn) 有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。
[0006] 本發(fā)明提供一種加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu),包括:
[0007] -工作井面,所述工作井面上包括與盾構(gòu)機半徑相等的一待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞 門;
[0008] 多根超前注漿長管棚,垂直于所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井面設(shè)置在所述待盾構(gòu)作業(yè)工 作井洞門上方,且各所述超前注漿長管棚與所述工作井洞門的圓心垂直距離相等,各相鄰 所述超前注漿長管棚之間的環(huán)間距相等;
[0009] 多個水平注漿管,垂直于所述待待盾構(gòu)作業(yè)工作井面設(shè)置在所述待盾構(gòu)作業(yè)工作 井洞門內(nèi),所述多個水平注漿管在多個半徑不等的圓形上均勻分布;
[0010] 所述水平注漿管內(nèi)包括帶有注漿孔的PVC袖閥管。
[0011] 進一步地,所述多根超前注漿長管棚與水平線向上成一定大小的夾角設(shè)置在所述 待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門上方。
[0012] 進一步地,各所述超前注漿長管棚長度相同,各所述超前注漿長管棚由多種不同 規(guī)格的鋼管對接組成,所述鋼管上鉆置有注漿孔。
[0013] 進一步地,所述工作井面上還固定有工作井圍護結(jié)構(gòu),則各所述超前注漿長管棚 內(nèi)的鋼管在所述工作井圍護結(jié)構(gòu)一側(cè)的一定距離范圍內(nèi)不鉆置注漿孔。
[0014] 進一步地,各半徑不等的所述圓形上分布的水平注漿管的數(shù)目和長度不同。
[0015] 進一步地,各半徑不等的所述圓形的下半部上分布的水平注漿管與水平線向下成 一定大小的夾角設(shè)置在所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門內(nèi)。
[0016] 本發(fā)明還提供一種加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工方法,包括:
[0017] 在工作井面上的待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門上方,垂直于所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井面安 裝多根超前注漿長管棚,各所述超前注漿長管棚與所述工作井洞門的圓心垂直距離相等, 各相鄰所述超前注漿長管棚之間的環(huán)間距相等;
[0018] 根據(jù)漿液配比設(shè)計參數(shù)配置水泥單液漿和水玻璃漿以形成水泥-水玻璃雙液漿, 將所述水泥-水玻璃雙液漿注入到所述各超前注漿長管棚內(nèi);
[0019] 在工作井面上的待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門內(nèi),垂直于所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井面安裝 多個水平注漿管,所述多個水平注漿管在多個半徑不等的圓形上分布;
[0020] 將泥漿填塞在所述各水平注漿管內(nèi)帶注漿孔的PVC袖閥管內(nèi)。
[0021] 進一步地,所述在工作井面上的待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門上方,垂直于所述待盾構(gòu) 作業(yè)工作井面安裝多根超前注漿長管棚時:
[0022] 采用跟管方式將各所述超前注漿長管棚與水平線向上成一定大小的夾角進行安 裝,所述各根超前注漿長管棚長度相同,所述各根超前注漿長管棚由多種不同規(guī)格的鋼管 對接組成,在所述鋼管上鉆置注漿孔;
[0023] 所述根據(jù)漿液配比設(shè)計參數(shù)配置水泥單液漿和水玻璃漿以形成水泥-水玻璃雙 液漿,將所述水泥-水玻璃雙液漿注入到所述各超前注漿長管棚內(nèi)之后還包括:
[0024] 采用后退式注漿在所述鋼管內(nèi)注入水泥漿,并根據(jù)不同的壓力大小控制注漿。
[0025] 進一步地,所述在工作井面上的待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門內(nèi),垂直于所述待盾構(gòu)作 業(yè)工作井面安裝多個水平注漿管時:
[0026] 各半徑不等的所述圓形的下半部上分布的水平注漿管按照與水平線向下成一定 大小的夾角進行安裝,各半徑不等的所述圓形上分布的水平注漿管的數(shù)目和長度不同;
[0027] 所述將泥漿填塞在所述各水平注漿管內(nèi)帶注漿孔的PVC袖閥管內(nèi)時,包括:
[0028] 先向所述袖閥管內(nèi)注水,再采取后退式分段注漿工藝進行注漿;
[0029] 其中,注漿過程中若暫停注漿,則將水泥漿管拿出放入清水桶中,并同時將注漿芯 管提升一定距離,向所述水平注漿管內(nèi)注清水后再停止注漿;
[0030] 按照所述水平注漿管分布的所述圓形半徑不同而配置不同的填塞泥漿,所述填塞 泥漿性能指標:比重I. 〇5g?I. 15g/cm3,粘度20s?25s,含砂量〈4%。
[0031] 進一步地,加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工完畢后,還包括:
[0032] 在盾構(gòu)隧道端頭地層內(nèi)采用隨機鉆孔取芯,對注漿加固體進行檢測;
[0033] 其中,取芯位置避開盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu),且取芯檢測后對鉆孔進行回填。。
[0034] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明公開一種加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)及施工方 法,通過采用水平注漿管和管棚的相結(jié)合的杯型加固結(jié)構(gòu)和加固方法,實現(xiàn)對加固盾構(gòu)隧 道端頭地層的加固,防止漏水漏沙現(xiàn)象的發(fā)生,解決現(xiàn)有技術(shù)中加固結(jié)構(gòu)強度低,盾構(gòu)進出 洞門不安全的技術(shù)問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036] 圖1為實施例一加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)的平面示意圖;
[0037] 圖2為實施例二加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)的剖面圖;
[0038] 圖3為實施例三加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)的剖面圖;
[0039] 圖4為實施例四加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)的平面示意圖;
[0040] 圖5為實施例四加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)的剖面圖;
[0041] 圖6為實施例五加固盾構(gòu)隧道端頭地層施工方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0042] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是 本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0043] 實施例一
[0044] 圖1為實施例一加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)的平面示意圖,如圖1所示,本 實施例提供的一種加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu),包括:
[0045] 一工作井面10,所述工作井面10上包括與盾構(gòu)機半徑相等的一待盾構(gòu)作業(yè)工作 井洞門11 ;
[0046] 多根超前注漿長管棚12,垂直于所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井面10設(shè)置在所述待盾構(gòu) 作業(yè)工作井洞門11上方,且各所述超前注漿長管棚12與所述工作井洞門11的圓心垂直距 離相等,各相鄰所述超前注漿長管棚12之間的環(huán)間距相等;
[0047] 多個水平注漿管13,垂直于所述待待盾構(gòu)作業(yè)工作井面10設(shè)置在所述待盾構(gòu)作 業(yè)工作井洞門11內(nèi),所述多個水平注漿管13在多個半徑不等的圓形上均勻分布;
[0048] 所述水平注楽管13內(nèi)包括帶有注楽孔的聚氯乙烯(Polyvinyl chloridepolymer,簡稱PVC)袖閥管。
[0049] 上述實施例中,具體地,所述多根超前注漿長管棚12可以設(shè)置在工作井面10上半 部井洞門11邊緣上方400mm處,并在160°范圍內(nèi)均勻布置26根Φ108πιπιΧ5mm的無縫鋼 管,管棚12環(huán)向間距為400mm,長度為12m;
[0050] 所述多個半徑不等的圓共五個,圓的直徑分別可以設(shè)置為:1. 5m,2. 7m,3. 9m,5.Im 和 6.Im;
[0051] 所述袖閥管可以采用Φ45mm的PVC袖閥管。
[0052] 上述技術(shù)方案,通過在工作井洞門上方設(shè)置多根超前注漿長管棚,可以對隧道端 頭地層作業(yè)區(qū)域上方的土體進行加固,防止在作業(yè)過程中,由于作業(yè)區(qū)域上方土體不牢固, 造成土層塌陷影響施工質(zhì)量,避免發(fā)生安全生產(chǎn)事故;通過在井洞門內(nèi)設(shè)置多個水平注漿 管,可以對隧道端頭地層作業(yè)區(qū)域內(nèi)部的土體進行加固,防止在作業(yè)過程中,由于作業(yè)區(qū)域 內(nèi)部土體不牢固,造成漏水漏沙現(xiàn)象,影響施工質(zhì)量。
[0053] 實施例二
[0054] 圖2為實施例二加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)的剖面圖,如圖2所述,在實施 例一的基礎(chǔ)上,所述多根超前注漿長管棚12與水平線向上成一定大小的夾角22設(shè)置在所 述待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門11上方。例如,所述夾角22可以設(shè)置為Γ。
[0055] 上述技術(shù)方案,通過將多根超前注漿長管棚與水平線設(shè)置一定的夾角,避免在安 裝管棚時由于管棚自身重力而導致前端下垂到隧道作業(yè)區(qū)域內(nèi),影響施工的質(zhì)量和作業(yè)安 全。
[0056] 實施例三
[0057] 圖3為實施例三加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)的剖面圖,如圖3所示,各所 述超前注漿長管棚長度相同,長度可以設(shè)置為12m,各所述超前注漿長管棚由多種不同規(guī)格 的鋼管對接組成,在所述鋼管上鉆置有注漿孔,所述不同規(guī)格的鋼管節(jié)長可以分別為I. 〇m、 I. 5m、2.Om或 3.Om。
[0058] 在上述實施例的基礎(chǔ)上,具體地,所述工作井面上還固定有工作井圍護結(jié)構(gòu)31,則 各所述超前注漿長管棚12內(nèi)的鋼管在所述工作井圍護結(jié)構(gòu)31 -側(cè)的一定距離范圍內(nèi)不鉆 置注漿孔,所述一定距離可以為Im范圍內(nèi)。
[0059] 上述技術(shù)方案,通過在超前注漿長管棚內(nèi)設(shè)置不同長度的鋼管,并在鋼管上鉆置 有注漿孔,可以對作業(yè)區(qū)域不同范圍的土層進行注漿,實現(xiàn)均勻分布,起到更好地加固作 用,避免漏水漏沙現(xiàn)象的發(fā)生;通過在工作井面上固定有工作井圍護結(jié)構(gòu),可以對工作井 口作業(yè)區(qū)域周圍土層進行加固,因為工作井口作業(yè)頻繁,處于露天狀態(tài),更容易受到環(huán)境的 影響造成土體塌陷,通過設(shè)置工作井圍護結(jié)構(gòu),可以減少注漿工序,同時起到更好地加固作 用。且進一步地,由于有工作井圍護結(jié)構(gòu)的保護,無需在離工作井圍護結(jié)構(gòu)一定距離的土體 進行注漿加固,因此為了節(jié)約成本和提供工序,上述實施例中各所述超前注漿長管棚內(nèi)的 鋼管在所述工作井圍護結(jié)構(gòu)一側(cè)的一定距離范圍內(nèi)不鉆置注漿孔。
[0060] 實施例四
[0061] 圖4為實施例四加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu)的平面示意圖,如圖4所示, 在上述任一實施例的基礎(chǔ)上,各半徑不等的所述圓形上分布的水平注漿管的數(shù)目和長度不 同。
[0062] 具體地,所述水平注漿管的數(shù)目和長度可以設(shè)置為如表1所示。
[0063] 表 1
[0064]

【權(quán)利要求】
1. 一種加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu),其特征在于,包括: 一工作井面,所述工作井面上包括與盾構(gòu)機半徑相等的一待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門; 多根超前注漿長管棚,垂直于所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井面設(shè)置在所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井 洞門上方,且各所述超前注漿長管棚與所述工作井洞門的圓心垂直距離相等,各相鄰所述 超前注漿長管棚之間的環(huán)間距相等; 多個水平注漿管,垂直于所述待待盾構(gòu)作業(yè)工作井面設(shè)置在所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞 門內(nèi),所述多個水平注漿管在多個半徑不等的圓形上均勻分布; 所述水平注漿管內(nèi)包括帶有注漿孔的PVC袖閥管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu),其特征在于,所述多根 超前注漿長管棚與水平線向上成一定大小的夾角設(shè)置在所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門上方。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu),其特征在于,各所述超 前注漿長管棚長度相同,各所述超前注漿長管棚由多種不同規(guī)格的鋼管對接組成,所述鋼 管上鉆置有注楽孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu),其特征在于,所述工作 井面上還固定有工作井圍護結(jié)構(gòu),則各所述超前注漿長管棚內(nèi)的鋼管在所述工作井圍護結(jié) 構(gòu)一側(cè)的一定距離范圍內(nèi)不鉆置注漿孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu),其特征在于,各半徑不 等的所述圓形上分布的水平注漿管的數(shù)目和長度不同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工結(jié)構(gòu),其特征在于,各半徑不 等的所述圓形的下半部上分布的水平注漿管與水平線向下成一定大小的夾角設(shè)置在所述 待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門內(nèi)。
7. -種加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工方法,其特征在于,包括: 在工作井面上的待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門上方,垂直于所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井面安裝多 根超前注漿長管棚,各所述超前注漿長管棚與所述工作井洞門的圓心垂直距離相等,各相 鄰所述超前注漿長管棚之間的環(huán)間距相等; 根據(jù)漿液配比設(shè)計參數(shù)配置水泥單液漿和水玻璃漿以形成水泥-水玻璃雙液漿,將所 述水泥-水玻璃雙液漿注入到所述各超前注漿長管棚內(nèi); 在工作井面上的待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門內(nèi),垂直于所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井面安裝多個 水平注漿管,所述多個水平注漿管在多個半徑不等的圓形上分布; 將泥漿填塞在所述各水平注漿管內(nèi)帶注漿孔的PVC袖閥管內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工方法,其特征在于,所述在工 作井面上的待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門上方,垂直于所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井面安裝多根超前注 漿長管棚時: 采用跟管方式將各所述超前注漿長管棚與水平線向上成一定大小的夾角進行安裝,所 述各根超前注漿長管棚長度相同,所述各根超前注漿長管棚由多種不同規(guī)格的鋼管對接組 成,在所述鋼管上鉆置注漿孔; 所述根據(jù)漿液配比設(shè)計參數(shù)配置水泥單液漿和水玻璃漿以形成水泥-水玻璃雙液漿, 將所述水泥-水玻璃雙液漿注入到所述各超前注漿長管棚內(nèi)之后還包括: 采用后退式注漿在所述鋼管內(nèi)注入水泥漿,并根據(jù)不同的壓力大小控制注漿。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工方法,其特征在于,所述在工 作井面上的待盾構(gòu)作業(yè)工作井洞門內(nèi),垂直于所述待盾構(gòu)作業(yè)工作井面安裝多個水平注漿 管時: 各半徑不等的所述圓形的下半部上分布的水平注漿管按照與水平線向下成一定大小 的夾角進行安裝,各半徑不等的所述圓形上分布的水平注漿管的數(shù)目和長度不同; 所述將泥漿填塞在所述各水平注漿管內(nèi)帶注漿孔的PVC袖閥管內(nèi)時,包括: 先向所述袖閥管內(nèi)注水,再采取后退式分段注漿工藝進行注漿; 其中,注漿過程中若暫停注漿,則將水泥漿管拿出放入清水桶中,并同時將注漿芯管提 升一定距離,向所述水平注漿管內(nèi)注清水后再停止注漿; 按照所述水平注漿管分布的所述圓形半徑不同而配置不同的填塞泥漿,所述填塞泥漿 性能指標:比重1. 〇5g?1. 15g/cm3,粘度20s?25s,含砂量〈4%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7?8任一項所述的加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工方法,其特征在 于,加固盾構(gòu)隧道端頭地層的施工完畢后,還包括: 在盾構(gòu)隧道端頭地層內(nèi)采用隨機鉆孔取芯,對注漿加固體進行檢測; 其中,取芯位置避開盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu),且取芯檢測后對鉆孔進行回填。
【文檔編號】E21D11/00GK104405410SQ201410733579
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】胡俊, 李艷榮, 曾暉, 趙聯(lián)楨, 佳琳 申請人:海南大學
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