一种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法技术

本发明专利技术涉及市政工程施工领域，特别公开了一种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，它将隧道上方的土层从上到下依次分为地表土层、浅部阻浆层、中间加固层、拱顶加固层和拱部止浆垫，其中地表土层厚度为2米，浅部阻浆层厚度为3米，使用42毫米注浆钢管，然后按照如下步骤进行加固：1）浅部阻浆层施工；2）拱部止浆垫施工；3）拱顶加固层；4）中间加固层。采用本发明专利技术对城区浅埋隧道拱顶土体加固后，地面沉降、拱顶下沉的速度和累计变形量均显著减小，取得了很好的控制效果，有效保证了隧道施工过程中的机械和人员安全，保证了隧道顺利施工，工期及经济效益显著。

A method of soil reinforcement for shallow buried tunnels in urban area

The invention relates to the field of municipal engineering construction, in particular to a method for strengthening the arch roof soil of shallow buried tunnel in urban area. It divides the soil layer above the tunnel from top to bottom into surface soil layer, shallow grouting layer, middle reinforcement layer, arch roof reinforcement layer and arch grouting cushion, in which the surface soil layer is 2 meters thick and the shallow grouting layer is thick. The degree is 3 meters, using 42 mm grouting steel pipe, and then reinforcement is carried out according to the following steps: 1) shallow grouting layer construction; 2) arch grouting cushion construction; 3) arch roof reinforcement layer; 4) middle reinforcement layer. After strengthening the arch top soil of shallow buried tunnel in urban area, the ground settlement, the speed of the arch top settlement and the cumulative deformation are significantly reduced, and good control effect is achieved, which effectively guarantees the safety of machinery and personnel in the process of tunnel construction, guarantees the smooth construction of the tunnel, and the construction period and economic benefits are remarkable.

【技术实现步骤摘要】
一种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法
本专利技术涉及市政工程施工领域，特别涉及一种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法。
技术介绍
随着城区道路建设的飞速发展，城区浅埋隧道得到了广泛应用。由于埋深较浅，地下管线错综复杂，地质复杂多变，施工过程中地层承载力差，开挖引起的底层应力波迅速传到地表，地表沉降超限、拱顶沉降时有发生，甚至导致整体失稳、塌方。
技术实现思路
本专利技术为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种使隧道稳定、不塌方的城区浅埋隧道拱顶土体加固方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，其特征是：将隧道上方的土层从上到下依次分为地表土层、浅部阻浆层、中间加固层、拱顶加固层和拱部止浆垫，其中地表土层厚度为2米，浅部阻浆层厚度为3米，使用42毫米注浆钢管，然后按照如下步骤进行加固：1）浅部阻浆层施工：钻6列5米深的垂直孔，记为第1、3、5、7、9、11列，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米，模袋止浆深度即为地表土层厚度，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为0.3兆帕；2）拱部止浆垫施工：沿步骤1）中的垂直孔位置继续向下钻6列垂直孔，每列垂直孔的钻孔深度以接触到隧道的初支结构为准，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米；该段的注浆厚度为1.5米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为0.3兆帕；3）拱顶加固层：钻7列与隧道的截面呈夹角的斜孔，中间的5列记为2、4、6、8、10列，相邻两列之间的间距依次为1.86米、2.14米、2.36米和1.97米，它们与步骤2）的6列垂直孔间隔设置，并且两边的两列斜孔的上端分别与第2列和第10列相交；注浆时注浆钢管的下端离初支结构的距离为0.5米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液；4）中间加固层：继续在步骤1）的垂直孔位置钻6列垂直孔，注浆，模袋止浆深度为4米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为1.0兆帕。步骤1）中所述混合液的体积比为2:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8-1:1。步骤2）中所述混合液的体积比为3:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8:1。步骤3）中所述混合液的体积比为2-3:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8:1。步骤4）中所述混合液的体积比为2:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8-1:1。步骤3）中所述夹角为15°。在步骤3）中，注浆时预留0.5米的裸孔段。本专利技术的有益效果是：采用本专利技术对城区浅埋隧道拱顶土体加固后，地面沉降、拱顶下沉的速度和累计变形量均显著减小，取得了很好的控制效果，有效保证了隧道施工过程中的机械和人员安全，保证了隧道顺利施工，工期及经济效益显著。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术注浆后的示意图；图2为浅部阻浆层注浆过程示意图；图3为拱部止浆垫注浆过程示意图；图4为拱顶加固层注浆过程示意图；图5为图4的左视结构示意图；图6为中间加固层注浆过程示意图。图中，1地表土层，2浅部阻浆层，3拱部止浆垫，4拱顶加固层，5中间加固层，6裸孔段，7注浆钢管，8初支结构，9注浆钢管深度线，α夹角。具体实施方式附图为本专利技术的具体实施例。如图1至6所示，该种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，我们首先将隧道上方的土层从上到下依次分为地表土层1、浅部阻浆层2、中间加固层5、拱顶加固层4和拱部止浆垫3，其中地表土层1厚度为2米，浅部阻浆层2厚度为3米，使用42毫米注浆钢管7，然后按照如下步骤进行加固：1）浅部阻浆层2施工：如图2所示，钻6列5米深的垂直孔，记为第1、3、5、7、9、11列，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米，模袋止浆深度即为地表土层1厚度，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，混合液的体积比为2:1，水泥浆的水灰体积比为0.8-1:1，注浆后的最终压力为0.3兆帕；该层的目的时在浅部形成一层阻浆层，为深部注浆升压创造条件。2）拱部止浆垫3施工：如图3所示，在步骤1）中的垂直孔位置继续向下钻6列垂直孔，也就是第1、3、5、7、9、11列，每列垂直孔的钻孔深度以接触到隧道的初支结构8为准，初支结构8也就是开挖轮廓线，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米；该段的注浆厚度为1.5米，也就是说该层注浆完毕后形成一段弧形，该弧形的厚度大约为1.5米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，混合液的体积比为3:1，水泥浆的水灰体积比为0.8:1，注浆后的最终压力为0.3兆帕。该层的目的是冲天拱顶沉降范围形成的空隙，在拱部形成一个抗压加固层，同时还可以防止其上部注浆时的跑浆，并为其上部注浆创造升压条件。由于隧道充填物没有与初支结构8接触，尚有一定空间，因此在该层注浆时将出现跑浆严重现象，因此在注浆时要控制好注浆压力，钻孔深度、注浆钢管7长度和止浆深度根据其所处位置有所不同。3）拱顶加固层4：如图4、图5所示，图中9为注浆钢管深度线，钻7列与隧道的截面呈夹角的斜孔，夹角α最好是15°，中间的5列记为2、4、6、8、10列，相邻两列之间的间距依次为1.86米、2.14米、2.36米和1.97米，它们与步骤2）的6列垂直孔间隔设置，也就是按照1-11列顺序排列，两边的两列斜孔的上端分别与第2列和第10列相交；注浆时注浆钢管7的下端离初支结构8的距离为0.5米，这0.5米即为裸孔段6，也就是说注浆时，注浆钢管7的下端离初支结构8还有0.5米的距离，这样注浆时，浆液不但能从注浆钢管7的花管段上的孔注入，还能从注浆钢管7的下端注入，在该段注浆阿宁过程中，不但在拱顶加固层4注浆了，还对拱部止浆垫3又进行了二次注浆，注浆后同样形成了弧形的拱顶加固层4，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，混合液的体积比为2-3:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8:1；该层的目的是在拱顶形成厚度与4米的注浆加固圈，同时对拱部止浆垫3的薄弱点进一步渗透加固。4）中间加固层5：如图6所示，继续在步骤1）的垂直孔位置钻6列垂直孔，注浆，模袋止浆深度为4米，由于浅部阻浆层2的深度为5米，所以中间加固层5由1米是与浅部阻浆层2重合的，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，混合液的体积比为2:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8-1:1，注浆后的最终压力为1.0兆帕。该层的目的是对该层进行注浆加固，同时通过较高压力对该层上下注浆层内的薄弱点进行补充注浆加固。除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，其特征是：将隧道上方的土层从上到下依次分为地表土层、浅部阻浆层、中间加固层、拱顶加固层和拱部止浆垫，其中地表土层厚度为2米，浅部阻浆层厚度为3米，使用42毫米注浆钢管，然后按照如下步骤进行加固：1）浅部阻浆层施工：钻6列5米深的垂直孔，记为第1、3、5、7、9、11列，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米，模袋止浆深度即为地表土层厚度，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为0.3兆帕；2）拱部止浆垫施工：沿步骤1）中的垂直孔位置继续向下钻6列垂直孔，每列垂直孔的钻孔深度以接触到隧道的初支结构为准，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米；该段的注浆厚度为1.5米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为0.3兆帕；3）拱顶加固层：钻7列与隧道的截面呈夹角的斜孔，中间的5列记为2、4、6、8、10列，相邻两列之间的间距依次为1.86米、2.14米、2.36米和1.97米，它们与步骤2）的6列垂直孔间隔设置，并且两边的两列斜孔的上端分别与第2列和第10列相交；注浆时注浆钢管的下端离初支结构的距离为0.5米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液；4）中间加固层：继续在步骤1）的垂直孔位置钻6列垂直孔，注浆，模袋止浆深度为4米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为1.0兆帕。...

【技术特征摘要】
1.一种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，其特征是：将隧道上方的土层从上到下依次分为地表土层、浅部阻浆层、中间加固层、拱顶加固层和拱部止浆垫，其中地表土层厚度为2米，浅部阻浆层厚度为3米，使用42毫米注浆钢管，然后按照如下步骤进行加固：1）浅部阻浆层施工：钻6列5米深的垂直孔，记为第1、3、5、7、9、11列，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米，模袋止浆深度即为地表土层厚度，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为0.3兆帕；2）拱部止浆垫施工：沿步骤1）中的垂直孔位置继续向下钻6列垂直孔，每列垂直孔的钻孔深度以接触到隧道的初支结构为准，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米；该段的注浆厚度为1.5米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为0.3兆帕；3）拱顶加固层：钻7列与隧道的截面呈夹角的斜孔，中间的5列记为2、4、6、8、10列，相邻两列之间的间距依次为1.86米、2.14米、2.36米和1.97米，它们与步骤2）的6列垂直孔间隔设置，并且两边的两列斜孔的上端分别与第2列...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰，李江，宁兰兰，邹光发，
申请(专利权)人：济南城建集团有限公司，山东汇通建设集团有限公司，济南市市政工程建设集团有限公司，山东汇友市政园林集团有限公司，山东泉建工程检测有限公司，山东易方达建设项目管理有限公司，济南城建设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东,37