一种基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系。盾构井端头地层加固常采用降水条件下的大管棚方式，基坑围护结构易被大管棚打穿，管棚位置处围护结构被截断，安全风险大。本实用新型专利技术包括盾构隧道端头的盾构井主体结构，盾构井端墙上预留有盾构始发洞门；盾构始发洞门上方的盾构井端墙内预埋有管棚导向管，管棚导向管内向盾构隧道方向打设有大管棚，大管棚内压注水泥浆。本实用新型专利技术既实现了盾构始发或接收时的自身结构安全与周边环境保护要求，也可有效避免大管棚在基坑开挖过程中打设对基坑稳定性的不利影响，也避免了在盾构始发洞门内打设大管棚导致的施工精度差、地层加固效果差的缺点，在富水砂卵石地层中具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系
本技术属于隧道工程
，具体涉及一种基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系。
技术介绍
对于目前国内各大城市的轨道交通工程，随着地铁线网的加密与周边环境保护要求的不断提高，对施工工艺的要求也越来越高，作为盾构法隧道工程的重难点之一，盾构进出洞施工历来是各方关注的焦点，尤其在特殊的富水砂卵石地层条件下。常规条件下，在基坑开挖过程中，当基坑开挖深度达到大管棚位置时，进行大管棚施工，基坑底部即是大管棚打设所需的工作平台，由于大管棚环向间距较密，基坑围护结构面临着被大管棚打穿的风险，管棚位置处围护结构几乎被截断，当基坑继续向下开挖时，管棚上方围护结构底部失去可靠连接，基坑的整体稳定性无法得到切实保证，无法满足基坑周边环境控制的要求。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系，利用位于盾构井端墙预留洞门上方弧形布设的管棚导向管与盾构井端墙的导向墙作用，可对大管棚的打设起到良好的定位、导向与支撑作用，确保大管棚打设精度可控，达到最佳的地层加固效果。本技术所采用的技术方案为：一种基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系，其特征在于：包括盾构隧道技术与盾构井，盾构井包括盾构井底板技术、侧部的盾构井侧墙技术和盾构井端墙技术、以及盾构井中板技术，盾构井端墙技术上预留有盾构始发洞门；盾构井端墙技术浇筑时预埋有管棚导向管技术，管棚导向管技术内向盾构隧道技术方向打设大管棚技术，大管棚技术内压注水泥浆。管棚导向管技术和大管棚技术在盾构井端墙技术上预留的盾构始发洞门上方弧形设置；管棚导向管技术的预埋角度与水平方向交角为1～2°。管棚导向管技术两侧设置有管棚导向管定位钢筋技术，管棚导向管定位钢筋技术与盾构井端墙技术内的主筋有效连接。盾构始发洞门内壁设置盾构井洞门后浇环梁技术，将盾构隧道技术与盾构井端墙技术连接成整体。管棚导向管技术和大管棚技术之间的空隙压注聚氨酯密封胶，端部通过水泥砂浆封堵。管棚导向管技术采用φ133mm、壁厚4mm的无缝钢管，长度比盾构井端墙技术厚度小50mm；大管棚技术采用φ108mm、壁厚6mm的钢花管，长10～15m，钢花管上开孔间距为200mm，梅花形布置；大管棚技术与管棚导向管技术均采用Q235钢材。大管棚技术在隧道拱部120°范围内设置，环向间距0.3～0.4m。本技术具有以下优点：本技术在盾构井端墙上预埋的管棚导向管、在盾构井端墙预留洞门上方打设的大管棚与管棚内压注的水泥浆与水泥砂浆，以及止水用的聚氨酯密封胶等，涉及的钢材、水泥砂浆、防水混凝土以及大管棚打设所用的机械设备等均为常规材料（设备），其相应尺寸为常规类型，便于加工制造；且管棚导向管与大管棚的数量与环向间距，分节长度与纵向总长度等均可根据施工情况进行调整，大管棚刚度可根据内部充填的水泥砂浆等级与钢管自身刚度情况灵活调整。通过管棚导向管与盾构井端墙的定位与支撑作用，可实现大管棚高精度的打设要求，进而实现理想的地层加固效果，既能满足周边环境保护的苛刻要求，又能避免常规基坑开挖过程中打设大管棚引起的不稳定因素，具有较高的经济效益和社会效益，在城市轨道交通、铁路、公路等工程中有广泛的应用前景。附图说明图1为盾构隧道端头井大管棚布置正面图。图2为盾构隧道端头井大管棚布置剖面图。图3为图2中的B大样图。图4为管棚导向管大样图。图5为管棚导向管截面图。图6为大管棚大样图。图中，1-大管棚，2-管棚导向管，3-盾构井底板，4-盾构井侧墙，5-盾构井中板，6-盾构井端墙，7-盾构隧道，8-盾构井洞门后浇环梁，9-管棚导向管定位钢筋。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术进行详细的说明。本技术涉及的基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系，提供了一种新型的大管棚超前支护施工方法，丰富了现有的盾构井端头地层加固手段，拓宽了盾构进出洞地层加固思路。利用盾构井端墙预埋管棚导向管、将盾构井端墙当做管棚导向墙，可实现大管棚的精确打设与良好的超前支护效果，既实现了盾构始发或接收时的安全保障，也可有效避免常规大管棚在基坑开挖过程中实施，对基坑稳定性的不利影响，同时也避免了在盾构始发洞门内打设大管棚导致的施工精度差、地层加固效果差的缺点，可以满足特定建设条件对工程方案的苛刻要求，为确保实现工程方案合理、工程风险与建设工期可控、工程质量与安全可靠提供了全新的思路。在盾构井端墙上预埋管棚导向管，待盾构井主体结构浇注完成并达到设计强度后再进行大管棚施工，不会对基坑稳定性造成任何影响，而且大管棚打设的条件较好，大管棚打设精度更易控制，大管棚长度可根据盾构机长度与周边构筑物保护要求进行相应调整，施工工艺具有灵活多变、适应性强、安全可靠等特点。上述基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系的具体结构是：包括盾构隧道7与盾构井，盾构井包括底部的盾构井底板3、侧部的盾构井侧墙4和盾构井端墙6、以及上部的盾构井中板5。盾构井端墙6位于盾构隧道7的端面处，预留有盾构始发（或接收）洞门。盾构始发洞门上方的盾构井端墙6内预埋有管棚导向管2，管棚导向管2内向盾构隧道7方向打设有大管棚1，大管棚1内压注水泥浆。管棚导向管2和大管棚1在盾构始发洞门上方沿盾构始发洞门弧形设置，在隧道拱部120°范围内，环向间距0.3～0.4m。管棚导向管2的预埋角度与水平方向交角为1～2°。管棚导向管2两侧设置有管棚导向管定位钢筋9，管棚导向管定位钢筋9与盾构井端墙6内的主筋连接。管棚导向管2和大管棚1之间的空隙设置有聚氨酯密封胶，端部通过水泥砂浆封堵。管棚导向管2采用φ133mm、壁厚4mm的无缝钢管，长度比盾构井端墙6厚度小50mm。大管棚1采用φ108mm、壁厚6mm的钢花管，长10～15m，钢花管上开孔间距为200mm，梅花形布置；大管棚1与管棚导向管2均采用Q235钢材。大管棚1的长度与打设角度可根据地层特性与施工监测情况进行适当调整，管棚导向管2与大管棚1的数量、环向间距等可根据地层加固要求进行相应调整，大管棚1的直径与壁厚、大管棚1内压注的水泥砂浆强度等级、以及大管棚1是否插入钢筋或型钢等可根据地层加固要求进行相应调整。大管棚3一端固定在盾构井端墙6中，另一端嵌固在远端地层中，形成一个典型的简支梁受力构件，再加上大管棚1内压注的水泥浆向周边地层的渗透，显著地提高了地层的力学参数，起到了地层改良的效果，形成一个良好的承载拱体系。盾构始发洞门内壁设置有洞门后浇环梁8，将盾构隧道7与盾构井端墙6连接成整体。盾构井端墙6上预留洞门上方打设的大管棚1，主要通过在盾构井端墙6上预埋管棚导向管2，在管棚导向管2与端墙6的导向、定位与支撑作用下，通过钻机按预定方向跟管钻进，实现大管棚1的打设，最终形成特定要求的大管棚地层加固体系。上述基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系的施工方法，包括以下步骤：步骤一：按设计要求，进行基坑围护结构施工、基坑降水、基坑开挖，随后浇注盾构井主体结构，包括盾构井底板3、盾构井侧墙4、盾构井端墙6与盾构井中板5等永久结构，并在盾构井端墙6上预留盾构始发（或接收）洞门本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系，其特征在于：包括盾构隧道（7）与盾构井，盾构井包括盾构井底板（3）、侧部的盾构井侧墙（4）和盾构井端墙（6）、以及盾构井中板（5），盾构井端墙（6）上预留有盾构始发洞门；盾构井端墙（6）浇筑时预埋有管棚导向管（2），管棚导向管（2）内向盾构隧道（7）方向打设大管棚（1），大管棚（1）内压注水泥浆。

【技术特征摘要】
1.一种基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系，其特征在于：包括盾构隧道（7）与盾构井，盾构井包括盾构井底板（3）、侧部的盾构井侧墙（4）和盾构井端墙（6）、以及盾构井中板（5），盾构井端墙（6）上预留有盾构始发洞门；盾构井端墙（6）浇筑时预埋有管棚导向管（2），管棚导向管（2）内向盾构隧道（7）方向打设大管棚（1），大管棚（1）内压注水泥浆。2.根据权利要求1所述的一种基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系，其特征在于：管棚导向管（2）和大管棚（1）在盾构井端墙（6）上预留的盾构始发洞门上方弧形设置；管棚导向管（2）的预埋角度与水平方向交角为1～2°。3.根据权利要求1所述的一种基于主体结构的盾构井端头大管棚加固体系，其特征在于：管棚导向管（2）两侧设置有管棚导向管定位钢筋（9），管棚导向管定位钢筋（9）与盾构井端墙（6）内的主筋有效连接。4.根据权利要求1所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴志仁，王立新，王俊，康华，王天明，杨沛敏，李润轩，马晓波，李储军，贾少春，曹伟，王博，毛念华，张海，雷永生，翁木生，段亚刚，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61