上软下硬地层盾构法与矿山法交界处隧道段地表加固结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种上软下硬地层盾构法与矿山法交界处隧道段地表加固结构，包括对交界处隧道段所处施工区域的地层进行超前加固的注浆加固结构；交界处隧道段由已开挖隧道段和位于已开挖隧道段前方的未开挖隧道段连接而成，交界处隧道段所处施工区域中需进行注浆加固的地层为被加固地层，被加固地层分为后部加固地层和前部加固地层。本实用新型专利技术结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，采用袖阀管且通过多排注浆孔对被加固地层进行注浆加固，既能对隧道洞洞身进行加固，也能对隧道基底进行加固，加固效果可靠，尤其适用于盾构法与矿山法交界处隧道段超前加固，确保隧道开挖过程安全、可靠，并能有效提高开挖成型隧道洞的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
上软下硬地层盾构法与矿山法交界处隧道段地表加固结构
本技术属于隧道施工
，尤其是涉及一种上软下硬地层盾构法与矿山法交界处隧道段地表加固结构。
技术介绍
矿山法(也称为浅埋暗挖法)指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法，矿山法是暗挖法的一种隧道开挖施工方法，主要用钻眼爆破方法开挖断面而修筑隧道及地下工程的施工方法。盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌；同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。矿山法投入小，造价低，但只适合土质较好的城市隧道和山岭隧道。盾构法投入大，造价高，但适合土质与围岩状况差的隧道施工。实际施工时，对盾构法与矿山法交界处的隧道段进行施工时，施工难度较大，尤其是对围岩较为破碎、富水较丰富且处于上软下硬地层的地段(尤其是靠近海边的地段)进行施工时，由于拱顶围岩上软下硬且洞体左右差异较大，极易发生隧道溃砂塌方的风险，其中上软下硬地层中上部土层为砂土层，砂土层下方由上至下为碎石层和稳定岩层，该稳定岩层为微风化岩石层。目前，隧道施工过程中针对不良地质所采用的治理方法主要是隧道内超前注浆、洞内帷幕注浆等方式对掌子面前方进行超前加固。但上述单一的加固方式仍无法保证围岩较为破碎且富水较丰富的盾构法与矿山法交界处隧道段的施工安全，存在以下风险：第一、砂、塌方风险：由于开挖断面大、拱顶埋深浅且围岩较为破碎，在隧道爆破施工及洞内直接开孔注浆影响下极易引起洞内涌砂、塌方灾害；而洞内涌砂、塌方造成隧道上方地层损失，会发展成地表塌陷，管线断裂破坏；第二、岩性差、突水风险大：岩性差且上部有较厚的中粗砂层，地势低洼，水量大，补给充分，承压水大，突溶水风险大。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种上软下硬地层盾构法与矿山法交界处隧道段地表加固结构，其结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，采用袖阀管且通过多排注浆孔对被加固地层进行注浆加固，既能对隧道洞洞身进行加固，也能对隧道基底进行加固，加固效果可靠，尤其适用于盾构法与矿山法交界处隧道段超前加固，确保隧道开挖过程安全、可靠，并能有效提高开挖成型隧道洞的稳定性。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种上软下硬地层盾构法与矿山法交界处隧道段地表加固结构，其特征在于：包括对交界处隧道段所处施工区域的地层进行超前加固的注浆加固结构；所述交界处隧道段位于已开挖隧道和待开挖隧道之间的连接处，所述已开挖隧道为采用矿山法施工成型的隧道，所述待开挖隧道为位于已开挖隧道前方的盾构隧道；所述交界处隧道段由已开挖隧道段和位于所述已开挖隧道段前方的未开挖隧道段连接而成，所述已开挖隧道段为已开挖隧道前部的一个隧道节段且其长度为L1，L1的取值范围为4m～6m；所述未开挖隧道段为待开挖隧道后部的一个隧道节段且其长度为L2，L2的取值范围为8m～12m；所述交界处隧道段的长度为L3，其中L3＝L1+L2；所述交界处隧道段为隧道埋深小于30m的浅埋隧道，所述交界处隧道段所处施工区域中需进行注浆加固的地层为被加固地层，所述交界处隧道段与被加固地层呈平行布设，所述注浆加固结构为采用袖阀管对被加固地层进行注浆加固后形成的加固结构；所述被加固地层沿所述交界处隧道段的隧道纵向延伸方向布设，所述被加固地层的纵向长度与所述交界处隧道段的长度相同且其宽度大于所述交界处隧道段的开挖宽度；所述被加固地层的左右两侧壁均为竖向侧壁，所述被加固地层的上表面为平面且其上表面位于所述交界处隧道段的拱顶上方，所述被加固地层的上表面与位于其下方的所述交界处隧道段拱顶之间的竖向间距为H1，H1的取值范围为3m～4m；所述被加固地层分为位于所述已开挖隧道段上方的后部加固地层和位于后部加固地层正前方的前部加固地层；所述后部加固地层的长度与所述已开挖隧道段的长度相同，所述前部加固地层的长度与所述未开挖隧道段的长度相同；所述后部加固地层和前部加固地层的横截面均为矩形且二者的宽度相同；所述后部加固地层为砂土层，所述前部加固地层为上软下硬地层，所述上软下硬地层包括由上至下布设的上部土层、中部岩石层和下部岩石层，所述上部土层为砂土层，所述中部岩石层为碎石层、强风化岩石层或中风化岩石层，所述下部岩石层为基岩层或微风化岩石层，所述中部岩石层与下部岩石层之间的分界面为岩石分界面，所述岩石分界面位于所述未开挖隧道段下方，所述岩石分界面与所述未开挖隧道段底部的竖向间距不大于6m；所述后部加固地层的上表面与前部加固地层的上表面均为平面且二者的上表面布设于同一平面上，所述后部加固地层的底面与前部加固地层的底面均为平面且二者的底面呈平行布设，所述前部加固地层的上表面和底面均与所述交界处隧道段的拱顶呈平行布设；所述后部加固地层的底面与所述已开挖隧道段的拱顶相平齐，所述前部加固地层的底面位于所述岩石分界面下方，所述前部加固地层的底面与位于其上方的所述岩石分界面之间的竖向间距不小于0.5m；所述被加固地层内开有多排供所述袖阀管注浆用的注浆孔，多排所述注浆孔沿隧道纵向延伸方向由后向前布设，每排所述注浆孔均包括多个呈竖直向布设且均位于同一隧道横断面上的注浆孔，前后相邻两排所述注浆孔中的注浆孔呈交错布设；所述被加固地层内所有注浆孔呈梅花形布设且其呈均匀布设，所述被加固地层内相邻两个所述注浆孔之间的间距为1.2m～1.8m；所述注浆孔为呈竖直向布设且从地表由上至下钻成的圆柱形钻孔，每个所述注浆孔的孔底均与其所处位置处被加固地层的底面相平齐。上述上软下硬地层盾构法与矿山法交界处隧道段地表加固结构，其特征是：所述前部加固地层的底面与位于其上方的所述岩石分界面之间的竖向间距为1m～2m。上述上软下硬地层盾构法与矿山法交界处隧道段地表加固结构，其特征是：所述注浆孔的孔径为φ80mm～φ120mm。上述上软下硬地层盾构法与矿山法交界处隧道段地表加固结构，其特征是：所述被加固地层内所有注浆孔由左至右分多列进行布设，每列所述注浆孔均包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设于同一竖直面上的注浆孔；所述交界处隧道段的隧道中线上布设有一列所述注浆孔；所述被加固地层内的所有注浆孔呈梅花形布设，且被加固地层内的所有注浆孔呈均匀布设。上述上软下硬地层盾构法与矿山法交界处隧道段地表加固结构，其特征是：所述被加固地层的左侧壁和右侧壁对称布设于所述交界处隧道段的左右两侧，所述被加固地层的宽度比所述交界处隧道段的开挖宽度大5m～8m。本技术与现有技术相比具有以下优点：1、结构简单、设计合理且投入施工成本较低。2、被加固地层的位置以及尺寸设计合理，通过对被加固地层进行注浆加固，能对盾构法与矿山法交界处的隧道段所处地层进行整体加固，确保交界处隧道段开挖过程安全、可靠，并能有效提高开挖成型隧道洞的稳定性。3、使用效果好且实用价值高，采用袖阀管且通过多排注本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上软下硬地层盾构法与矿山法交界处隧道段地表加固结构，其特征在于：包括对交界处隧道段所处施工区域的地层进行超前加固的注浆加固结构；所述交界处隧道段位于已开挖隧道(1)和待开挖隧道(3)之间的连接处，所述已开挖隧道(1)为采用矿山法施工成型的隧道，所述待开挖隧道(3)为位于已开挖隧道(1)前方的盾构隧道；所述交界处隧道段由已开挖隧道段和位于所述已开挖隧道段前方的未开挖隧道段连接而成，所述已开挖隧道段为已开挖隧道(1)前部的一个隧道节段且其长度为L1，L1的取值范围为4m～6m；所述未开挖隧道段为待开挖隧道(3)后部的一个隧道节段且其长度为L2，L2的取值范围为8m～12m；所述交界处隧道段的长度为L3，其中L3＝L1+L2；/n所述交界处隧道段为隧道埋深小于30m的浅埋隧道，所述交界处隧道段所处施工区域中需进行注浆加固的地层为被加固地层(2)，所述交界处隧道段与被加固地层(2)呈平行布设，所述注浆加固结构为采用袖阀管对被加固地层(2)进行注浆加固后形成的加固结构；所述被加固地层(2)沿所述交界处隧道段的隧道纵向延伸方向布设，所述被加固地层(2)的纵向长度与所述交界处隧道段的长度相同且其宽度大于所述交界处隧道段的开挖宽度；所述被加固地层(2)的左右两侧壁均为竖向侧壁，所述被加固地层(2)的上表面为平面且其上表面位于所述交界处隧道段的拱顶上方，所述被加固地层(2)的上表面与位于其下方的所述交界处隧道段拱顶之间的竖向间距为H1，H1的取值范围为3m～4m；/n所述被加固地层(2)分为位于所述已开挖隧道段上方的后部加固地层(2-1)和位于后部加固地层(2-1)正前方的前部加固地层(2-2)；所述后部加固地层(2-1)的长度与所述已开挖隧道段的长度相同，所述前部加固地层(2-2)的长度与所述未开挖隧道段的长度相同；所述后部加固地层(2-1)和前部加固地层(2-2)的横截面均为矩形且二者的宽度相同；所述后部加固地层(2-1)为砂土层，所述前部加固地层(2-2)为上软下硬地层，所述上软下硬地层包括由上至下布设的上部土层(2-21)、中部岩石层(2-22)和下部岩石层(2-23)，所述上部土层(2-21)为砂土层，所述中部岩石层(2-22)为碎石层、强风化岩石层或中风化岩石层，所述下部岩石层(2-23)为基岩层或微风化岩石层，所述中部岩石层(2-22)与下部岩石层(2-23)之间的分界面为岩石分界面，所述岩石分界面位于所述未开挖隧道段下方，所述岩石分界面与所述未开挖隧道段底部的竖向间距不大于6m；/n所述后部加固地层(2-1)的上表面与前部加固地层(2-2)的上表面均为平面且二者的上表面布设于同一平面上，所述后部加固地层(2-1)的底面与前部加固地层(2-2)的底面均为平面且二者的底面呈平行布设，所述前部加固地层(2-2)的上表面和底面均与所述交界处隧道段的拱顶呈平行布设；/n所述后部加固地层(2-1)的底面与所述已开挖隧道段的拱顶相平齐，所述前部加固地层(2-2)的底面位于所述岩石分界面下方，所述前部加固地层(2-2)的底面与位于其上方的所述岩石分界面之间的竖向间距不小于0.5m；/n所述被加固地层(2)内开有多排供所述袖阀管注浆用的注浆孔(5)，多排所述注浆孔(5)沿隧道纵向延伸方向由后向前布设，每排所述注浆孔(5)均包括多个呈竖直向布设且均位于同一隧道横断面上的注浆孔(5)，前后相邻两排所述注浆孔(5)中的注浆孔(5)呈交错布设；所述被加固地层(2)内所有注浆孔(5)呈梅花形布设且其呈均匀布设，所述被加固地层(2)内相邻两个所述注浆孔(5)之间的间距为1.2m～1.8m；所述注浆孔(5)为呈竖直向布设且从地表由上至下钻成的圆柱形钻孔，每个所述注浆孔(5)的孔底均与其所处位置处被加固地层(2)的底面相平齐。/n...

【技术特征摘要】
1.一种上软下硬地层盾构法与矿山法交界处隧道段地表加固结构，其特征在于：包括对交界处隧道段所处施工区域的地层进行超前加固的注浆加固结构；所述交界处隧道段位于已开挖隧道(1)和待开挖隧道(3)之间的连接处，所述已开挖隧道(1)为采用矿山法施工成型的隧道，所述待开挖隧道(3)为位于已开挖隧道(1)前方的盾构隧道；所述交界处隧道段由已开挖隧道段和位于所述已开挖隧道段前方的未开挖隧道段连接而成，所述已开挖隧道段为已开挖隧道(1)前部的一个隧道节段且其长度为L1，L1的取值范围为4m～6m；所述未开挖隧道段为待开挖隧道(3)后部的一个隧道节段且其长度为L2，L2的取值范围为8m～12m；所述交界处隧道段的长度为L3，其中L3＝L1+L2；
所述交界处隧道段为隧道埋深小于30m的浅埋隧道，所述交界处隧道段所处施工区域中需进行注浆加固的地层为被加固地层(2)，所述交界处隧道段与被加固地层(2)呈平行布设，所述注浆加固结构为采用袖阀管对被加固地层(2)进行注浆加固后形成的加固结构；所述被加固地层(2)沿所述交界处隧道段的隧道纵向延伸方向布设，所述被加固地层(2)的纵向长度与所述交界处隧道段的长度相同且其宽度大于所述交界处隧道段的开挖宽度；所述被加固地层(2)的左右两侧壁均为竖向侧壁，所述被加固地层(2)的上表面为平面且其上表面位于所述交界处隧道段的拱顶上方，所述被加固地层(2)的上表面与位于其下方的所述交界处隧道段拱顶之间的竖向间距为H1，H1的取值范围为3m～4m；
所述被加固地层(2)分为位于所述已开挖隧道段上方的后部加固地层(2-1)和位于后部加固地层(2-1)正前方的前部加固地层(2-2)；所述后部加固地层(2-1)的长度与所述已开挖隧道段的长度相同，所述前部加固地层(2-2)的长度与所述未开挖隧道段的长度相同；所述后部加固地层(2-1)和前部加固地层(2-2)的横截面均为矩形且二者的宽度相同；所述后部加固地层(2-1)为砂土层，所述前部加固地层(2-2)为上软下硬地层，所述上软下硬地层包括由上至下布设的上部土层(2-21)、中部岩石层(2-22)和下部岩石层(2-23)，所述上部土层(2-21)为砂土层，所述中部岩石层(2-22)为碎石层、强风化岩石层或中风化岩石层，所述下部岩石层(2-23)为基岩层或微风化岩石层，所述中部岩石层(2-22)与下部岩石层(2-23)之间的分界面为岩石分界面，所述岩石分界面位于所述未开挖隧道段下方，所述岩石分界面与所述未开挖隧道段底部的竖向间...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩超，张利军，张林，肖先，刘金明，
申请(专利权)人：中铁二十局集团第四工程有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37