一种复合地层盾构近距离下穿暗挖隧道的施工方法技术

本发明专利技术涉及一种复合地层盾构近距离下穿暗挖隧道的施工方法，包括：隧道施工准备；出入线暗挖隧道施工准备；穿越前监控测量准备工作；盾构穿越过程中的控制措施；盾构隧道内管片加固；监测频率控制；洞内巡视控制。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术方法步骤简单、设计合理且施工简单方便，投入成本较低，实际工程操作实施性强；通过本发明专利技术所述方法可以提高下穿掘进效率，控制盾构机姿态，从而降低隧道发生事故的可能性，为后续成功穿越打下有利基础；实用价值高且使用效果好，相比现有的下穿暗挖隧道施工方法，缩短了施工工期，较大降低了施工成本。

【技术实现步骤摘要】
一种复合地层盾构近距离下穿暗挖隧道的施工方法
本专利技术属于盾构隧道施工及加固保护
，尤其是涉及一种复合地层盾构近距离下穿暗挖隧道的施工方法。
技术介绍
近年来，随着城市地铁及相关市政工程的大规模建设，盾构隧道在国内的应用越来越多。盾构机下穿暗挖隧道是盾构施工技术难度大、工序较复杂的施工阶段。一旦处理不当，结构间土体易塌方或流失，甚至使盾构失去控制。盾构机在穿越段施工过程中有很多难点。比如盾构掘进过程中容易造成超挖、偏离线路方向，对盾构施工造成较大影响；再如盾构成型管片漏水较严重，保证防水施工质量，避免地下水的渗漏，对于确保地铁运营安全和保护周围环境至关重要，若处理不当则会进一步加大破坏，甚至会造成隧道坍塌，危害生命和财产安全。盾构机在长距离、上软下硬复合地层中土压平衡模式下掘进，容易造成刀盘和土仓结泥饼，会加剧刀具的磨损，周边滚刀在软硬交界位置所受的冲击荷载较大，容易造成滚刀的刀圈崩裂，刀具失去工作机能，且开仓清理泥饼会造成地面沉降，影响地面和暗挖隧道的安全。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种复合地层盾构近距离下穿暗挖隧道的施工方法，方法步骤简单，设计合理且施工简便、施工效果好，能对暗挖隧道及盾构进行有效加固，周期短且成本低。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：这种复合地层盾构近距离下穿暗挖隧道的施工方法，包括以下步骤：1)隧道施工准备；1-1)出土量控制：掘进前进行出土量控制并做好记录；采用高压水凿毛机或其它机械凿毛机对拟修复管片环进行凿毛，并对凿毛后的表面进行高压水清洗，直至露出粗糙硬实的表面；1-2)同步注浆；1-3)二次注浆：在掘进后环进行二次注浆；2)出入线暗挖隧道施工准备；2-1)初期支护：盾构在掘进前暗挖隧道初期支护将施工完成；2-2)超前小导管施工：按照设计要求放置超前小导管，利用锚杆机将超前小导管打入，超前小导管尾端焊接于钢架上；超前小导管安装后用封闭器封堵导管外边孔口，并预留注浆口；2-3)初期支护背后回填注浆；2-4)暗挖隧道内加固：盾构穿越前按照加固要求进行洞内加固，采用满堂支架对隧道进行加固，加固完成后盾构方可穿越；3)穿越前监控测量准备工作；3-1)监测控制：隧道监测项目为地表沉降、拱顶沉降、水平收敛以及隧道初期支护表观观察；在满堂支架设置横撑轴力，采用压力计对支撑体系的横撑轴力进行监测，穿越时根据应力变化情况是否对暗挖隧道洞内再次进行加固，需加固时洞内采用25号工字钢进行横向加固；3-2)监测点设置：隧道监测点布设：地表沉降、拱顶沉降及水平收敛布设，在受影响段中线布设一个地表沉降点，监测点埋设时先用冲击钻钻孔，然后放入沉降测点，测点与路面间设置隔离层，待测点完全稳定后可开始测量；满堂支架监测点布设：在满堂支架上安装压力计，采取初始值并做好记录；4)盾构穿越过程中的控制措施；4-1)盾构掘进参数控制：掘进施工时，按照拟定的掘进参数进行控制；管理土量，根据刀盘转速确定螺旋输送机转速；在盾构穿越暗挖隧道过程中加强监测，并根据监测数据不断优化并调整掘进参数，不断完善施工工艺；4-2)注浆加固控制；4-3)二次注浆控制：按照左线注浆加固区域与右线注浆加固区域所划区域进行加固；5)盾构隧道内管片加固：当盾构掘进完成后暗挖隧道进行中隔壁及临时仰拱拆除时，区间盾构隧道同时对成型管片进行加固，采用20号槽钢进行加固；6)监测频率控制：在盾构掘进过程中实时监测，监测数据超过预警值时通知盾构单位停止施工，疏散人员，并进行暗挖隧道洞内加固处理；7)洞内巡视控制：二十四小时在暗挖隧道洞内进行观察，观察初期支护表面有无开裂、泥浆或浆液渗透等情况，如发现上报并停机处理。作为优选：所述步骤7)中，当暗挖隧道初期支护发生变形或裂缝时立即停机；当暗挖隧道初期支护发生大量的泡沫泥浆、水泥浆液涌出时，立即停机，并对涌出部位进行注浆加固，加固完成后再试掘进一环查看是否仍有泡沫泥浆、水泥浆液涌出，如仍有则停机，如没有则该处注浆有空洞，则继续试掘进。本专利技术的有益效果是：(1)方法步骤简单、设计合理且施工简单方便，投入成本较低，实际工程操作实施性强。(2)通过本专利技术所述方法可以提高下穿掘进效率，控制盾构机姿态，从而降低隧道发生事故的可能性，为后续成功穿越打下有利基础。(3)实用价值高且使用效果好，相比现有的下穿暗挖隧道施工方法，缩短了施工工期，较大降低了施工成本。(4)适用面广，能有效适用于所有暗挖隧道施工及盾构加固特别是复合地层等地质情况复杂的地质，保障了盾构后续穿越工作顺利进行。附图说明图1是本专利技术的方法流程框图；图2是盾构隧道与出入场线纵剖面关系图；图3是隧道满堂支架加固示意图；图4是洞内工字钢加固示意图；图5是盾构加固注浆区域示意图；图6是区间盾构隧道成型管片加固示意图；附图标记说明：超前小导管1；隔离桩2；满堂支架3；25号工字钢4；左线注浆加固区域5；右线注浆加固区域6；20号槽钢7。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。如图1所示的复合地层盾构近距离下穿暗挖隧道的施工方法工艺流程。盾构穿越前按照加固要求进行洞内加固，利用超前小导管1近距离隧道间支护的方法，采用如图3所示的满堂支架3对其隧道进行加固，加固完成后盾构方可穿越。并在满堂支架3设置横撑轴力，采用压力计对支撑体系进行监测，主要监测体系的横撑轴力，穿越时根据应力变化情况是否对暗挖隧道洞内再次进行加固，如需加固时，在洞内采用如图4所示的25号工字钢4进行横向加固。采用如图5所示的二次注浆加固措施，加固范围是左线注浆加固区域5与右线注浆加固区域6，分别在隧道水平轴线上下60°，共计120°。当盾构掘进完成后暗挖隧道进行中隔壁及临时仰拱拆除时，区间盾构隧道同时对成型管片进行加固，如图6所示采用3根20号槽钢7进行加固防止成型管片变形。其具体步骤如下：1.隧道施工准备1-1.出土量控制掘进前安排专人进行该项控制并做好记录。采用高压水凿毛机或其它机械凿毛机对拟修复管片环进行凿毛，并对凿毛后的表面进行高压水清洗，确保将管片上的污泥、油渍全部清洗干净，直至露出粗糙硬实的表面。1-2.同步注浆同步注浆按原配合比拌制后初凝时间为4.5～5h，掘进前对原配合比进行调整，将初凝时间控制在3.5～4h。1-3.二次注浆在掘进后环进行二次注浆，防治隧道失压。2.出入线暗挖隧道施工准备2-1.初期支护盾构在掘进前暗挖隧道初期支护必须将施工完成。2-2.超前小导管施工按照设计要求放置超前小导管1，利用锚杆机直接打入，超前小导管1外露长度0.3～0.4m，外插角严格按设计要求，尾端焊接于钢架上。超前小导管1安装后用封闭器封堵导管外边孔口，并预留注浆口。2-3.初期支护背后回填注浆初期支护完成8～12m后，必须进行背后回填注浆，以固结拱背后松散地层及填充可能存在的空隙，并最大限度地减少地层松动和地表沉降。2-4.暗挖隧道内加固盾构穿越前必须按照加固要求进行洞内加固，采用如图3所示的满堂支架3对隧道进行加固，支架间距控制在0.5×0.6m，加固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合地层盾构近距离下穿暗挖隧道的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：1)隧道施工准备：1‑1)出土量控制：掘进前进行出土量控制并做好记录；采用高压水凿毛机或其它机械凿毛机对拟修复管片环进行凿毛，并对凿毛后的表面进行高压水清洗，直至露出粗糙硬实的表面；1‑2)同步注浆；1‑3)二次注浆：在掘进后环进行二次注浆；2)出入线暗挖隧道施工准备：2‑1)初期支护：盾构在掘进前暗挖隧道初期支护将施工完成；2‑2)超前小导管施工：按照设计要求放置超前小导管(1)，利用锚杆机将超前小导管(1)打入，超前小导管(1)尾端焊接于钢架上；超前小导管(1)安装后用封闭器封堵导管外边孔口，并预留注浆口；2‑3)初期支护背后回填注浆；2‑4)暗挖隧道内加固：盾构穿越前按照加固要求进行洞内加固，采用满堂支架(3)对隧道进行加固，加固完成后盾构方可穿越；3)穿越前监控测量准备工作：3‑1)监测控制：隧道监测项目为地表沉降、拱顶沉降、水平收敛以及隧道初期支护表观观察；在满堂支架(3)设置横撑轴力，采用压力计对支撑体系的横撑轴力进行监测，穿越时根据应力变化情况是否对暗挖隧道洞内再次进行加固，需加固时洞内采用25号工字钢(4)进行横向加固；3‑2)监测点设置：隧道监测点布设：地表沉降、拱顶沉降及水平收敛布设，在受影响段中线布设一个地表沉降点，监测点埋设时先用冲击钻钻孔，然后放入沉降测点，测点与路面间设置隔离层，待测点完全稳定后可开始测量；满堂支架(3)监测点布设：在满堂支架(3)上安装压力计，采取初始值并做好记录；4)盾构穿越过程中的控制措施：4‑1)盾构掘进参数控制：掘进施工时，按照拟定的掘进参数进行控制；管理土量，根据刀盘转速确定螺旋输送机转速；在盾构穿越暗挖隧道过程中加强监测，并根据监测数据进行优化并调整掘进参数以完善施工工艺；4‑2)注浆加固控制；4‑3)二次注浆控制：按照左线注浆加固区域(5)与右线注浆加固区域(6)所划区域进行加固；5)盾构隧道内管片加固：当盾构掘进完成后暗挖隧道进行中隔壁及临时仰拱拆除时，区间盾构隧道同时对成型管片进行加固，采用20号槽钢(7)进行加固；6)监测频率控制：在盾构掘进过程中实时监测，监测数据超过预警值时通知盾构单位停止施工，疏散人员，并进行暗挖隧道洞内加固处理；7)洞内巡视控制：二十四小时在暗挖隧道洞内进行观察，观察初期支护表面有无开裂、泥浆或浆液渗透等情况，如发现上报并停机处理。...

【技术特征摘要】
1.一种复合地层盾构近距离下穿暗挖隧道的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：1)隧道施工准备：1-1)出土量控制：掘进前进行出土量控制并做好记录；采用高压水凿毛机或其它机械凿毛机对拟修复管片环进行凿毛，并对凿毛后的表面进行高压水清洗，直至露出粗糙硬实的表面；1-2)同步注浆；1-3)二次注浆：在掘进后环进行二次注浆；2)出入线暗挖隧道施工准备：2-1)初期支护：盾构在掘进前暗挖隧道初期支护将施工完成；2-2)超前小导管施工：按照设计要求放置超前小导管(1)，利用锚杆机将超前小导管(1)打入，超前小导管(1)尾端焊接于钢架上；超前小导管(1)安装后用封闭器封堵导管外边孔口，并预留注浆口；2-3)初期支护背后回填注浆；2-4)暗挖隧道内加固：盾构穿越前按照加固要求进行洞内加固，采用满堂支架(3)对隧道进行加固，加固完成后盾构方可穿越；3)穿越前监控测量准备工作：3-1)监测控制：隧道监测项目为地表沉降、拱顶沉降、水平收敛以及隧道初期支护表观观察；在满堂支架(3)设置横撑轴力，采用压力计对支撑体系的横撑轴力进行监测，穿越时根据应力变化情况是否对暗挖隧道洞内再次进行加固，需加固时洞内采用25号工字钢(4)进行横向加固；3-2)监测点设置：隧道监测点布设：地表沉降、拱顶沉降及水平收敛布设，在受影响段中线布设一个地表沉降点，监测点埋设时先用冲击钻钻孔，然后放入沉降测点，测点与路...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁智，洪哲浩，张霄，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33