CN107916935B - 一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构及施工方法 - Google Patents
一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构及施工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107916935B CN107916935B CN201711116073.7A CN201711116073A CN107916935B CN 107916935 B CN107916935 B CN 107916935B CN 201711116073 A CN201711116073 A CN 201711116073A CN 107916935 B CN107916935 B CN 107916935B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- angle
- pipe shed
- pipe
- grouting
- steel pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims description 61
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 103
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 103
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 23
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 8
- 241000233805 Phoenix Species 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 244000208734 Pisonia aculeata Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/001—Improving soil or rock, e.g. by freezing; Injections
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/003—Linings or provisions thereon, specially adapted for traffic tunnels, e.g. with built-in cleaning devices
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/04—Lining with building materials
- E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
- E21D11/107—Reinforcing elements therefor; Holders for the reinforcing elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
本发明涉及一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构，包括：盾构隧道轮廓线、可调角度管棚和水平旋喷桩；所述在待挖盾构隧道轮廓线外侧设有一排可调角度管棚，所述可调角度管棚包括管棚钢管,所述相邻管棚钢管之间设有水平旋喷桩，所述水平旋喷桩将可调角度管棚包裹并和相邻的水平旋喷桩咬合搭接；所述水平旋喷桩包括旋喷钻杆和钻杆外套，所述管棚钢管与旋喷钻杆之间相间连接。本发明的有益效果是：本发明联合使用可调角度管棚与水平旋喷，刚柔并济，软硬兼施，既充分发挥了各自的特点，又能很好的协同工作，取得了良好的整体支护效果，能很好的适应软土地区环境，加固土体，能很好的控制既有地铁的变形。
Description
技术领域
本发明涉及软土区盾构穿越既有地铁的土体复合加固施工领域，具体涉及软土区盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构及施工方法。
背景技术
随着城市化进程的不断推进，城市地下轨道交通显得愈发重要，要建成完整的地铁网，就一定会存在着地铁线路的交汇。在地铁隧道盾构施工中，新建盾构隧道穿越既有运营地铁隧道的情况与日俱增。新建盾构隧道对已运营的地铁隧道会产生许多不利影响，诸如管片开裂，接头张开，螺栓失效，纵向不均匀沉降及水平位移过大等危害，特别是软土区既有隧道更易发生变形和管片破损，影响机车运行的舒适度，平整度，加剧列车磨损，严重将导致机车脱轨等重大事故。所以在穿越之前，需要对既有运营地铁范围内土体进行加固处理，加强既有地铁抵抗变形的能力，保证既有地铁的正常运营。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构及施工方法。
本发明的另一个目的是提供一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
这种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构，包括：盾构隧道轮廓线、可调角度管棚和水平旋喷桩；所述在待挖盾构隧道轮廓线外侧设有一排可调角度管棚，所述可调角度管棚包括管棚钢管,所述相邻管棚钢管之间设有水平旋喷桩，所述水平旋喷桩将可调角度管棚包裹并和相邻的水平旋喷桩咬合搭接；所述水平旋喷桩包括旋喷钻杆和钻杆外套，所述管棚钢管与旋喷钻杆之间相间连接，所述管棚钢管外侧设有限位轨道，所述旋喷钻杆外表面设有钻杆外套，所述限位轨道与钻杆外套通过限位焊接形成整体拱壳。
作为优选：所述可调角度管棚沿隧道纵向延伸方向由后向前分多个节段。
作为优选：所述管棚钢管使用热扎无缝钢管，管棚钢管两端均预加工成外丝扣。
作为优选：通过盾构隧道的圆心作既有地铁隧道的两条切线，两条切线所夹角度为α，通过盾构隧道的圆心与可调角度管棚8两边缘所成角度为β，β＝2α。
一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、螺旋出土可调角度管棚拱顶支护；
S1.1、搭设钻孔平台，水平旋喷施工共用平台；
S1.2、安装钻机，可调角度管棚施工完毕后，钻机继续进行水平旋喷施工；
S1.3、破除掌子面和地层入口段的素混凝土障碍物：掌子面结构墙采用高速水钻按设计位置开孔，开孔角度按照可调角度管棚设计施工角度钻进；采用潜孔锤沿掌子面开孔钻进破碎地层入口段的素混凝土障碍物；
S1.4、将螺旋出土钻具穿入加工好的管棚钢管内，管棚钢管两端公母丝扣，螺旋钻具端头安装扩孔螺旋钻楔形钻头，钻具内部安装角度探测仪器；
S1.5、管棚钢管顶进前先检查钻机机械状况和仪器工作状态；钻机就位施钻时，钻机与掌子面固定；管棚钢管顶进土层后启动钻机旋转，测量入土管棚钢管角度变化；
S1.6、第一根管棚钢管顶进结束后，拆卸钻机与可调角度管棚接头，沿导轨退回原位，人工装入第二根管棚钢管，管棚钢管内安装螺旋钻，与第一根管棚钢管进行扣连接成一体，顶进旋转出土；
S1.7、当管棚钢管角度发生倾角偏差时，启动纠偏程序，停止钻具旋转，按设计方法操作顶进管棚钢管：管棚钢管向上偏差，降低管棚钢管倾角，向下调节螺旋钻楔形钻头角度位置；管棚钢管向下偏差，向上调整管棚钢管倾角，向上调节螺旋钻楔形钻头角度位置；管棚钢管向左右偏斜时，参照倾角调整方法将楔形板调整纠偏方位，顶进管棚钢管进行纠偏作业；
S1.8、施工中的管棚钢管在安装前必须逐孔逐根进行编号，按编号顺序接管顶进；
S1.9、可调角度管棚注浆：注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆实验，确定合理的注浆参数；注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象；注浆过程派专人负责，记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据；注浆结束后对泵及管路进行清孔，完成可调角度管棚的施工工艺；
S2、水平旋喷注浆土体加固改良；
S2.1、安装旋喷钻具和限位轨道；
S2.2、钻进：开孔，配制循环浆液，钻孔打设；
S2.3、高压旋喷：检查高压注浆泵，泵压达到设计要求时开始喷浆；喷浆前检查钻机具的密封性，加压达到设计值后喷浆；在高压喷浆安排专人操作和观察泵压变化；钻杆旋喷至设计终孔位置停止注浆，并用清水高压冲洗干净管路；
S2.4、封孔：喷浆至设计终孔位置后，停止喷浆，拔出钻杆和钻头，采用编织袋或者棉丝进行孔口封堵；
S2.5、清洗管道及设备，完成水平旋喷的施工工艺。
本发明的有益效果是：本发明联合使用可调角度管棚与水平旋喷，刚柔并济，软硬兼施，既充分发挥了各自的特点，又能很好的协同工作，取得了良好的整体支护效果，能很好的适应软土地区环境，加固土体，能很好的控制既有地铁的变形。
附图说明
图1为螺旋出土可调角度管棚施工工艺流程图；
图2为水平旋喷施工工艺流程图；
图3为杭州地铁2号线下穿1号线平面图；
图4为可调角度管棚施工布置图；
图5为水平旋喷桩与可调角度管棚布置图；
图6为钢管向上偏差时楔形钻头方向示意图；
图7为钢管向下偏差时楔形钻头方向示意图；
图8为钢管角度正常时楔形钻头位置示意图；
图9为水平旋喷施工布置图；
附图标记说明：杭州地铁2号线下行线1、杭州地铁2号线上行线2、杭州地铁1号线上行线3、杭州地铁1号线下行线4、杭州地铁2号线凤起路站5、杭州地铁1号线凤起路站6、盾构隧道轮廓线7、可调角度管棚8、水平旋喷桩9、掌子面10、螺旋钻楔形钻头11、管棚钢管12、限位焊接13、旋喷钻杆14、钻杆外套15、限位轨道16。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
如图1至图9所示，所述的软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构能够有效的控制既有地铁的沉降和管片损坏，从而使盾构顺利推进。所述软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构包括：杭州地铁2号线下行线1、杭州地铁2号线上行线2、杭州地铁1号线上行线3、杭州地铁1号线下行线4、杭州地铁2号线凤起路站5、杭州地铁1号线凤起路站6、盾构隧道轮廓线7、可调角度管棚8、水平旋喷桩9、掌子面10、螺旋钻楔形钻头11、管棚钢管12、限位焊接13、旋喷钻杆14、钻杆外套15和限位轨道16。
如图3所示，所述杭州地铁2号线凤起路站5处的杭州地铁2号线下行线1和杭州地铁2号线上行线2穿越杭州地铁1号线凤起路站6处的杭州地铁1号线上行线3和杭州地铁1号线下行线4。如图4所示，在新建盾构隧道2号线下穿既有地铁隧道1号线中，所述在待挖盾构隧道轮廓线7外侧设置一排超前支护可调角度管棚8，沿隧道纵向延伸方向由后向前分多个节段对盾构穿越既有地铁土体进行可调角度管棚8超前支护施工，多个节段的可调角度管棚8超前支护施工方法均相同。如图5、9所示，所述可调角度管棚8包括管棚钢管12，所述相邻管棚钢管12之间设有水平旋喷桩9，所述水平旋喷桩9将可调角度管棚8包裹并和相邻的水平旋喷桩9咬合搭接，形成具有较高承载和帷幕隔断效果的支护结构，共同承载外部负荷。相邻水平旋喷桩9的间距为300mm，相邻水平旋喷桩9相互咬合200mm，水平旋喷桩9直径为500mm，单根施工长度为45m。如图9所示，所述水平旋喷桩9包括旋喷钻杆14和钻杆外套15，所述管棚钢管12与旋喷钻杆14之间相间连接，所述管棚钢管12外侧设有限位轨道16，所述旋喷钻杆14外表面设有钻杆外套15，所述限位轨道16与钻杆外套15通过限位焊接13形成整体拱壳。所述管棚钢管12使用热扎无缝钢管，外径159mm，壁厚8mm，每节钢管长度6m，两端均预加工成外丝扣。所述可调角度管棚8与水平旋喷桩9共同作用加固土体，达到防止既有地铁产生沉降或其他破坏的目的。
所述软土区盾构隧道穿越既有地铁隧道中，两隧道外边缘之间的净距小于(等于)12m的工况。所述可调角度管棚8施工的范围由两隧道外边缘之间的净距所决定，净距越大，所施工的范围越小，净距越小，所施工的范围越大。如图4、5所示，通过盾构隧道的圆心作既有地铁隧道的两条切线，形成一个角度α，所述可调角度管棚8所施工的范围角度为β，令β＝2α，β就是可调角度管棚8所施工用的范围。
新建杭州地铁2号线一期中河路站～凤起路站区间盾构下穿地铁1号线段采用“螺旋出土定向管棚为骨架，水平旋喷桩帷幕包裹隔断”的工艺，工程施工主要分为两部分：螺旋出土管棚拱顶支护、水平旋喷注浆土体加固改良。
(一)螺旋出土管棚拱顶支护
“螺旋出土定向管棚”采用直径159mm管棚钢管12为外套管，管内安装螺旋钻具，安装测量探棒后的管棚钢管12用顶管钻机顶进入土，同时顺时针转动螺旋钻具，将进入管内的土体破碎输送出管外；当管棚钢管12角度发生偏转时，依据探棒测量和地表沉降监测利用钻具端部安装的楔形板进行角度修正。可调角度管棚8施工中，可调角度管棚8的打设要完全在导向仪器的监控下进行，且需要进行光学测量，保证可调角度管棚8不能侵入下方盾构且保持在设计范围内。水平旋喷桩9施工需在导向仪器的监控下进行，要保证一定的一致性从而形成拱形支护结构。管棚螺旋钻具内安装LED测量灯，通过经纬仪从管口测量LED灯点的标高和角度，配合探棒仪器测量数据，共同测算出管棚钢管12的轨迹。管棚钢管12使用热扎无缝钢管，外径159mm，壁厚8mm，每节管棚钢管12长度6m，两端均预加工成外丝扣，可调角度管棚8环向间距350mm，弧向布置25根，单根施工长度为45m，共1260m。外插角1.5％-2％，采用0.1％精度探棒测量，注浆材料为P.O42.5水泥，水灰比为0.8:1，注浆压力为0.5～1.0MPa。单根管棚钢管12的注浆量按下式估算：Q＝πRk 2Lηξ，式中Rk为浆液扩散半径，取Rk＝1.2r，r为钢管半径；L为钢管长；ξ取0.85，为注浆饱满系数；η为空隙率(％)。
1.可调角度管棚8的施工要点：
(1)管棚钢管12不打设注浆小花眼，而在每米开4cm左右直径的注浆孔作注浆及水平旋喷的泄压孔之用；
(2)可调角度管棚8间隔跳孔施工，避免连续施工扰动范围过大；
(3)可调角度管棚8入口段因地层内含有素混凝土结构，先用潜孔锤破碎成孔，完成后送入管棚钢管12，采用螺旋出土施工工艺；
(4)管内螺旋实际出土量应小于理论出土量，避免出土超量引起沉降；
(5)可调角度管棚8施工应根据监控量测数据进行计划或调整，无数据严禁施工。
2.螺旋出土管棚施工工艺流程图如图1所示，具体实施如下：
(1)搭设钻孔平台，水平旋喷施工共用平台；
(2)安装钻机，可调角度管棚8施工完毕后，钻机继续进行水平旋喷施工；
(3)破除掌子面10和地层入口段的素混凝土障碍物：
①掌子面10结构墙采用高速水钻按设计位置开孔，孔直径180mm，开孔角度按照可调角度管棚8设计施工角度钻进；
②距离掌子面10为6～10m地层内有素混凝土障碍物，采用Φ170mm潜孔锤沿掌子面10开孔钻进破碎。
(4)将Φ138mm螺旋出土钻具穿入加工好的管棚钢管12内，管棚钢管12两端公母丝扣，螺旋钻具端头安装扩孔楔形钻头11，钻具内部安装角度探测仪器；
(5)管棚钢管12顶进前前先检查钻机机械状况和仪器工作状态；
(6)钻机就位施钻时，钻机与掌子面10固定，提高施工精度；管棚钢管12顶进土层内1m后启动钻机旋转，测量入土管棚钢管12角度变化；
(7)第一根管棚钢管12顶进结束后，拆卸钻机与可调角度管棚8接头，沿导轨退回原位，人工装入第二根管棚钢管12，管棚钢管12内安装螺旋钻，与第一根管棚钢管12进行扣连接成一体，顶进旋转出土；
(8)当管棚钢管12角度发生倾角偏差时，当偏差超过设计值±0.5％，启动纠偏程序，停止钻具旋转，按设计方法操作顶进管棚钢管12：
①管棚钢管12向上偏差，需要降低管棚钢管12倾角，向下调节螺旋钻楔形钻头11角度位置，如图6楔形钻头11所示方向。
②管棚钢管12向下偏差，需要向上调整管棚钢管12倾角，向上调节螺旋钻楔形钻头11角度位置，如图7楔形钻头11所示方向。
③管棚钢管12角度正常，无需调整，如图8所示。
④管棚钢管12向左右偏斜时，参照倾角调整方法，将楔形板调整纠偏方位，顶进管棚钢管12进行纠偏作业。
(9)施工中的管棚钢管12在安装前必须逐孔逐根进行编号，按编号顺序接管顶进；
(10)可调角度管棚8注浆：
①注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆实验，确定合理的注浆参数，方可以施工；
②注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，必要时采取加注水玻璃等速凝措施；注浆过程中压力如突然升高，可能发生堵管，应停机检查；
③注浆压力达到设计压力值；
④注浆过程应派专人负责，详细记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据；
⑤注浆结束后，对泵及管路进行清孔；
⑥注浆顺序：从下而上，跳孔注浆。
(二)水平旋喷注浆土体加固改良
“水平旋喷桩帷幕包裹隔断”是指在相邻可调角度管棚8之间施工水平旋喷桩9，利用水泥浆液的超高压力切割和搅拌，将可调角度管棚8周围的土体扰动固结，旋喷成桩后将可调角度管棚8包裹并和相邻的水平旋喷桩9咬合搭接，形成具有较高承载和帷幕隔断效果的支护结构。水平旋喷桩9施工利用已有可调角度管棚8的管棚钢管12外侧布置的限位轨道16通过限位焊接13实现施工精度。水平旋喷桩9布置在盾构钢环外侧170mm的盾构隧道轮廓线7上侧，相邻水平旋喷桩9间距为300mm，水平旋喷桩9直径为500mm，相邻水平旋喷桩9相互咬合200mm，水平旋喷桩9单根施工长度为45m，水平旋喷桩9固结材料选用P.O42.5水泥，水灰比为1:1；水平旋喷桩9施工轨迹与相邻可调角度管棚8相同，一般要求施工转速为5～15r/min，回拔速度为15～25cm/min。
1.水平旋喷桩9技术要求：
(1)水平旋喷桩9采取合金钻头配合循环液钻进控制泥沙流失，打设长度结合现场实际情况采取一次性打设完成预定桩长；
(2)水平打设精度通过装在钻头上的限位与可调角度管棚8轨道保持一致，根据隧道角度和施工经验通过试验桩施工来确定适宜的限位装置；
(3)水平旋喷桩9采用水泥单液浆，注浆浆液水灰比控制为1:1；
(4)进钻压力为3～5MPa，退钻压力控制在35MPa±5MPa，喷浆时需控制返浆量及拱部沉降；注浆流量为80L/min～90L/min；
(5)水平旋喷桩9位置偏差为±50mm；倾角与设计误差为±1％；
(6)水平旋喷桩9长不小于设计桩长；水泥土固结体28天无侧限抗压强度大于3MPa，桩体应确保连续，均匀达到支护效果；
(7)对每根水平旋喷桩9从钻孔至成桩做以下记录：施工日期、开钻时间、结束时间、旋喷压力、旋喷提升速度、桩长、注浆量；
(8)桩体施工过程要连续，不能间断，防止出现断桩，短桩现象。如因机械故障或其它原因停机在30～120min的，应重复旋喷1m，超过2小时的，按断桩处理，应重新钻孔补桩。
2.水平旋喷施工工艺流程图如图2所示，具体实施如下：
(1)安装旋喷钻具和限位轨道；
(2)钻进：
①开孔；
②配制循环浆液；
③钻孔打设。
(3)高压旋喷：
①检查高压注浆泵，泵压达到设计要求时才能开始喷浆；
②喷浆前检查钻机具的密封性，缓慢加压达到设计值后稳定喷浆；
③在高压喷浆安排专人操作和观察泵压变化，发现问题及时通知解决；
④钻杆旋喷至设计终孔位置停止注浆，并用清水高压冲洗干净管路；
⑤严格按照设计要求施工压力和浆液配比。
(4)封孔：
喷浆至设计终孔位置后，停止喷浆，快速拔出钻杆和钻头，采用编织袋或者棉丝进行孔口封堵。
(5)清洗管道及设备。
施工完毕后及时清水高压冲洗管道及设备，完毕后移至下一桩位。
Claims (3)
1.一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构，其特征在于，包括：盾构隧道轮廓线(7)、可调角度管棚(8)和水平旋喷桩(9)；在待挖盾构隧道轮廓线(7)外侧设有一排可调角度管棚(8)，所述可调角度管棚(8)包括管棚钢管(12),相邻管棚钢管(12)之间设有水平旋喷桩(9)，所述水平旋喷桩(9)将可调角度管棚(8)包裹并和相邻的水平旋喷桩(9)咬合搭接；所述水平旋喷桩(9)包括旋喷钻杆(14)和钻杆外套(15)，所述管棚钢管(12)与旋喷钻杆(14)相间连接，所述管棚钢管(12)外侧设有限位轨道(16)，所述旋喷钻杆(14)外表面设有钻杆外套(15)，所述限位轨道(16)与钻杆外套(15)通过限位焊接(13)形成整体拱壳；通过盾构隧道的圆心作既有地铁隧道的两条切线，两条切线所夹角度为α，通过盾构隧道的圆心与可调角度管棚(8)两边缘所成角度为β，β=2α；所述可调角度管棚(8)沿隧道纵向延伸方向由后向前分多个节段。
2.根据权利要求1所述的软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构，其特征在于：所述管棚钢管(12)使用热扎无缝钢管，管棚钢管(12)两端均预加工成外丝扣。
3.一种如权利要求1所述的软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、螺旋出土可调角度管棚(8)拱顶支护；
S1.1、搭设钻孔和水平旋喷施工共用平台；
S1.2、安装钻机，可调角度管棚(8)施工完毕后，钻机继续进行水平旋喷施工；
S1.3、破除掌子面(10)和地层入口段的素混凝土障碍物：掌子面(10)结构墙采用高速水钻按设计位置开孔，开孔角度按照可调角度管棚(8)设计施工角度钻进；采用潜孔锤沿掌子面(10)开孔钻进破碎地层入口段的素混凝土障碍物；
S1.4、将螺旋出土钻具穿入加工好的管棚钢管(12)内，管棚钢管(12)两端公母丝扣，螺旋钻具端头安装扩孔的螺旋钻楔形钻头(11)，钻具内部安装角度探测仪器；
S1.5、管棚钢管(12)顶进前先检查钻机机械状况和仪器工作状态；钻机就位施钻时，钻机与掌子面(10)固定；管棚钢管(12)顶进土层后启动钻机旋转，测量入土管棚钢管(12)角度变化；
S1.6、第一根管棚钢管(12)顶进结束后，拆卸钻机与可调角度管棚(8)接头，沿导轨退回原位，人工装入第二根管棚钢管(12)，管棚钢管(12)内安装螺旋钻，与第一根管棚钢管(12)进行扣连接成一体，顶进旋转出土；
S1.7、当管棚钢管(12)角度发生倾角偏差时，启动纠偏程序，停止钻具旋转，按设计方法操作顶进管棚钢管(12)：管棚钢管(12)向上偏差，降低管棚钢管(12)倾角，向下调节螺旋钻楔形钻头(11)角度位置；管棚钢管(12)向下偏差，向上调整管棚钢管(12)倾角，向上调节螺旋钻楔形钻头(11)角度位置；管棚钢管(12)向左右偏斜时，参照倾角调整方法将楔形板调整纠偏方位，顶进管棚钢管(12)进行纠偏作业；
S1.8、施工中的管棚钢管(12)在安装前必须逐孔逐根进行编号，按编号顺序接管顶进；
S1.9、可调角度管棚(8)注浆：注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆实验，确定合理的注浆参数；注浆过程中随时检查孔口、邻孔及覆盖层较薄部位有无串浆现象；注浆过程派专人负责，记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力数据；注浆结束后对泵及管路进行清孔，完成可调角度管棚(8)的施工工艺；
S2、水平旋喷注浆土体加固改良；
S2.1、安装旋喷钻具和限位轨道；
S2.2、钻进：开孔，配制循环浆液，钻孔打设；
S2.3、高压旋喷：检查高压注浆泵，泵压达到设计要求时开始喷浆；喷浆前检查钻机具的密封性，加压达到设计值后喷浆；在高压喷浆安排专人操作和观察泵压变化；钻杆旋喷至设计终孔位置停止注浆，并用清水高压冲洗干净管路；
S2.4、封孔：喷浆至设计终孔位置后，停止喷浆，拔出钻杆和钻头，采用编织袋或者棉丝进行孔口封堵；
S2.5、清洗管道及设备，完成水平旋喷的施工工艺。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711116073.7A CN107916935B (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构及施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711116073.7A CN107916935B (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构及施工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107916935A CN107916935A (zh) | 2018-04-17 |
| CN107916935B true CN107916935B (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=61895438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711116073.7A Active CN107916935B (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构及施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107916935B (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108952765B (zh) * | 2018-07-18 | 2020-01-31 | 中铁十二局集团第二工程有限公司 | 超大管棚在富水砂层超前支护的施工方法 |
| CN108678666B (zh) * | 2018-07-28 | 2024-02-02 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 一种多功能钻机及管棚安装装置 |
| CN109538256A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-03-29 | 北京瑞威世纪铁道工程有限公司 | 隧道管棚施工方法及装置 |
| CN109723443B (zh) * | 2018-12-30 | 2021-07-20 | 中铁十四局集团有限公司 | 隧道施工方法 |
| CN111379571A (zh) * | 2018-12-30 | 2020-07-07 | 中铁十四局集团有限公司 | 管道、管棚结构及具有其的管棚施工方法 |
| CN109723454A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-05-07 | 中水电四局武汉轨道交通工程有限公司 | 一种暗挖隧道超前支护用管棚跟管精确钻进施工方法 |
| CN111706335B (zh) * | 2019-02-26 | 2022-04-08 | 朔黄铁路发展有限责任公司 | 下穿既有铁路工艺及下穿装置 |
| CN109869156B (zh) * | 2019-04-02 | 2024-04-26 | 北京首尔工程技术有限公司 | 用于管排管幕施工的控制出土量的顶进管排及其顶进方法 |
| CN110578536A (zh) * | 2019-10-15 | 2019-12-17 | 中铁十二局集团有限公司 | 地铁暗挖区间下穿既有过街通道开挖支护加固方法 |
| CN112857223A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-28 | 吉力此且 | 用于地铁管棚定位测量的光纤陀螺仪定位装置及其方法 |
| CN113279693B (zh) * | 2021-05-09 | 2022-05-03 | 苏州中车建设工程有限公司 | 软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构及其施工方法 |
| CN114780907B (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-02 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种地铁区间隧道下穿道路地表沉降限值的确定方法 |
Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05112929A (ja) * | 1991-10-24 | 1993-05-07 | Nippon Steel Corp | 鋼管杭柱列構築工法 |
| KR20070002328A (ko) * | 2005-06-30 | 2007-01-05 | 한미기초개발주식회사 | 강관루프 구조체의 시공방법 |
| KR100825074B1 (ko) * | 2007-08-31 | 2008-04-24 | 윤인병 | 강관루프 구조체 및 그 시공방법 |
| CN101215969A (zh) * | 2008-01-17 | 2008-07-09 | 上海交通大学 | 大直径盾构近距离下穿小直径地铁隧道的变形控制方法 |
| KR20090060608A (ko) * | 2007-12-10 | 2009-06-15 | 한미기초개발주식회사 | 강관루프 구조체 및 그 시공방법 |
| CN202441393U (zh) * | 2012-02-10 | 2012-09-19 | 中南大学 | 水平旋喷与大管棚复合隧道超前支护结构 |
| CN202690065U (zh) * | 2012-05-25 | 2013-01-23 | 中铁四局集团有限公司 | 盾构机掘进范围内冲击钻超前处理风化球形成的加固结构 |
| CN204753606U (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-11 | 济南轨道交通集团有限公司 | 一种组合式帷幕 |
| CN205117357U (zh) * | 2015-11-21 | 2016-03-30 | 中铁二十局集团第二工程有限公司 | 基于自钻式螺旋管棚的软弱围岩隧道超前支护结构 |
| CN205172598U (zh) * | 2015-12-16 | 2016-04-20 | 海南大学 | 管幕旋喷桩支护结构 |
| CN205260041U (zh) * | 2015-12-26 | 2016-05-25 | 海南大学 | 一种水平旋喷冻结法支护结构 |
| WO2016095630A1 (zh) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 超大变断面隧道施工方法 |
| CN105781573A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-07-20 | 中铁九局集团第六工程有限公司 | 铁路下穿公路隧道双层套管加筋双管棚跟管钻进施工方法 |
| CN105781557A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-07-20 | 广东水电二局股份有限公司 | 一种暗挖隧道化学灌浆固结砂层的施工方法 |
| CN105909259A (zh) * | 2016-06-12 | 2016-08-31 | 中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 | 近距离下穿既有盾构隧道管幕施工沉降控制系统及方法 |
| CN205936640U (zh) * | 2016-05-09 | 2017-02-08 | 铁道第三勘察设计院集团有限公司 | 内设管棚芯材的隧道超前深层预加固咬合桩支护结构 |
| CN206158753U (zh) * | 2016-09-30 | 2017-05-10 | 中铁第一勘察设计院集团有限公司 | 一种基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系 |
| KR20170087786A (ko) * | 2016-01-21 | 2017-07-31 | 이평우 | 터널 보강 방법 |
| CN207620794U (zh) * | 2017-11-13 | 2018-07-17 | 浙江大学城市学院 | 软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构 |
-
2017
- 2017-11-13 CN CN201711116073.7A patent/CN107916935B/zh active Active
Patent Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05112929A (ja) * | 1991-10-24 | 1993-05-07 | Nippon Steel Corp | 鋼管杭柱列構築工法 |
| KR20070002328A (ko) * | 2005-06-30 | 2007-01-05 | 한미기초개발주식회사 | 강관루프 구조체의 시공방법 |
| KR100825074B1 (ko) * | 2007-08-31 | 2008-04-24 | 윤인병 | 강관루프 구조체 및 그 시공방법 |
| KR20090060608A (ko) * | 2007-12-10 | 2009-06-15 | 한미기초개발주식회사 | 강관루프 구조체 및 그 시공방법 |
| CN101215969A (zh) * | 2008-01-17 | 2008-07-09 | 上海交通大学 | 大直径盾构近距离下穿小直径地铁隧道的变形控制方法 |
| CN202441393U (zh) * | 2012-02-10 | 2012-09-19 | 中南大学 | 水平旋喷与大管棚复合隧道超前支护结构 |
| CN202690065U (zh) * | 2012-05-25 | 2013-01-23 | 中铁四局集团有限公司 | 盾构机掘进范围内冲击钻超前处理风化球形成的加固结构 |
| WO2016095630A1 (zh) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 超大变断面隧道施工方法 |
| CN204753606U (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-11 | 济南轨道交通集团有限公司 | 一种组合式帷幕 |
| CN205117357U (zh) * | 2015-11-21 | 2016-03-30 | 中铁二十局集团第二工程有限公司 | 基于自钻式螺旋管棚的软弱围岩隧道超前支护结构 |
| CN205172598U (zh) * | 2015-12-16 | 2016-04-20 | 海南大学 | 管幕旋喷桩支护结构 |
| CN205260041U (zh) * | 2015-12-26 | 2016-05-25 | 海南大学 | 一种水平旋喷冻结法支护结构 |
| KR20170087786A (ko) * | 2016-01-21 | 2017-07-31 | 이평우 | 터널 보강 방법 |
| CN105781573A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-07-20 | 中铁九局集团第六工程有限公司 | 铁路下穿公路隧道双层套管加筋双管棚跟管钻进施工方法 |
| CN105781557A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-07-20 | 广东水电二局股份有限公司 | 一种暗挖隧道化学灌浆固结砂层的施工方法 |
| CN205936640U (zh) * | 2016-05-09 | 2017-02-08 | 铁道第三勘察设计院集团有限公司 | 内设管棚芯材的隧道超前深层预加固咬合桩支护结构 |
| CN105909259A (zh) * | 2016-06-12 | 2016-08-31 | 中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 | 近距离下穿既有盾构隧道管幕施工沉降控制系统及方法 |
| CN206158753U (zh) * | 2016-09-30 | 2017-05-10 | 中铁第一勘察设计院集团有限公司 | 一种基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系 |
| CN207620794U (zh) * | 2017-11-13 | 2018-07-17 | 浙江大学城市学院 | 软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| 中铁二局股份有限公司.土木工程施工工艺.隧道及地铁工程.北京：中国铁道出版社,2009,(第1版),第177-184页. * |
| 城市地铁硬岩隧道下穿既有隧道施工控制技术;马骏;国防交通工程与技术;第14卷(第1期);第49-52页 * |
| 富水软弱围岩铁路隧道预加固技术;陈伟庚;铁道建筑(第5期);第104-106页 * |
| 富水软弱地层隧道水平旋喷与大管棚预支护研究及应用;石钰锋等;岩土工程学报;第37卷(第S2期);第101-106页 * |
| 武广铁路客运专线有限责任公司.武广铁路客运专线工程总结.北京：中国铁道出版社,2012,(第1版),第752页. * |
| 软弱围岩隧道洞口段预加固技术研究;刘斌;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》(第3期);第1-79页 * |
| 长距离管棚加固技术在盾构下穿既有运营地铁线路中的应用;李建平等;施工技术;第46卷(第S1期);第782-784页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107916935A (zh) | 2018-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107916935B (zh) | 一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构及施工方法 | |
| CN100501124C (zh) | 地铁盾构区间隧道联络通道的施工方法 | |
| CN101737060B (zh) | 土质下穿隧道超大直径管幕施工方法 | |
| CN110056369B (zh) | 一种隧道进出口洞口的施工方法 | |
| CN112855188B (zh) | 一种地铁工程软土地层土压平衡盾构施工方法 | |
| CN109322671B (zh) | 一种盾构刀具磨损被困的脱困方法 | |
| CN112554885B (zh) | 一种隧道竖井及横通道开挖方法 | |
| CN111997624A (zh) | 一种浅埋大断面暗挖矩形隧道施工方法 | |
| CN110259466A (zh) | 一种地铁车站富水砂层大断面盾构施工工艺 | |
| CN113107501B (zh) | 一种洞门延长钢环始发掘进施工工法 | |
| CN112727470B (zh) | 一种重叠段盾构隧道施工加固方法 | |
| CN110777775A (zh) | 一种基坑结构及其施工方法 | |
| CN112942441B (zh) | 一种富水粉砂地层的预注浆止水施工方法 | |
| CN207620794U (zh) | 软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构 | |
| CN113338950A (zh) | 一种冻结法、水泥系联合钢套筒的盾构密闭到达施工方法 | |
| CN113266019B (zh) | 一种基坑钢管支撑体系的施工工法 | |
| CN115012955B (zh) | 一种连拱隧道进口大管棚施工方法 | |
| CN114086968B (zh) | 一种下穿既有建筑暗挖隧道施工方法 | |
| CN210459265U (zh) | 一种高压线塔的加固结构 | |
| CN209397608U (zh) | 一种高压旋喷加劲锚桩 | |
| CN113586080A (zh) | 管棚施工方法 | |
| CN110985017A (zh) | 膨胀土地层盾构下穿雨水箱涵的施工方法 | |
| CN112554884B (zh) | 一种隧道竖井的开挖方法 | |
| CN118166783B (zh) | 一种新旧建筑间主动式地基加固综合支护的施工方法 | |
| CN110144824A (zh) | 贝雷片单侧支模法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |