一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系及构建方法技术

本发明专利技术公开了一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系及构建方法，该加固体系用于控制盾构施工期间及河道拓浚后的隧道变形，其包括基坑内加固结构以及隧道洞内加固结构。本发明专利技术采用洞内堆载与基坑内加固相结合的方式，可以有效的控制施工期间及河道拓浚后的隧道变形，为今后类似工程进行隧道变形控制提供了思路。控制提供了思路。控制提供了思路。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系及构建方法


[0001]本专利技术专利属于隧道工程
，具体涉及一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系及构建方法。

技术介绍

[0002]随着我国的基础设施建设进入了白热化阶段，城市轨道交通建设也跟随着基建的浪潮得以持续快速发展，城市地下空间不断开发，使得交叉工程、紧邻工程日益增多。河道拓浚对既有盾构隧道造成极大影响，导致施工过程中及完工后隧道的变形；
[0003]隧道变形分析
[0004]基坑开挖之前盾构隧道处于受力平衡与稳定状态，各项变形趋于完成，但基坑的施工，使即将达成的平衡状态再次遭到破坏。基坑开挖对土体的卸荷，加大了周围土体的回弹及残余应力影响深度，放大了隧道的回弹、变形。
[0005]1、基坑开挖后覆土由8.9～15.2m减小至2.5m，隧道上部受力变小，隧道纵向受到向上的土体压力和地下水浮力向上隆起；
[0006]2、隧道受横向水平应力，产生“竖向拉伸，水平压缩”，呈竖椭圆形状的收敛变形趋势；
[0007]3、本工程桩基距隧道最小距离为1.5m，施工过程中机械振动引起的横向、纵向位移及隧道变形。
[0008]因此，为了避免河道拓浚施工时影响地铁运营，现需在地铁铺轨前完成该交叉段的拓浚工作，同时对既有盾构隧道进行加固处理。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于，提供一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系及构建方法，以避免盾构隧道上方河流拓浚造成的隧道变形情况。
[0010]本专利技术采用的技术方案是：
[0011]一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系，该加固体系用于控制盾构施工期间及河道拓浚后的隧道变形，其包括基坑内加固结构以及隧道洞内加固结构，所述基坑内加固结构则由基坑内包裹于双向的盾构隧道外侧的强加固区和弱加固区，沿垂直于隧道方向，并在基坑内设置临时排水明沟及集水井，双向的盾构隧道之间和两侧均纵向设置成列布置的抗拔桩，基坑内施作混凝土压板四部分配合构成；
[0012]所述隧道洞内加固结构包括设置于隧道洞内的支持机构和置于盾构施工范围内隧道周边的注浆加固区，其中，支撑机构包括设置于盾构施工范围内的环管片内壁的钢环梁和嵌设在每个钢环梁内的八角支撑架，沿隧道纵向的钢环梁之间通过H型钢相连接，所述钢环梁由外层连续钢板和内层连续钢板构成，在外层连续钢板与内层连续钢板之间设置有等间距的肋板，且外层连续钢板和内层连续钢板均由至少四片连续钢板构成，每片连接钢
板之间相焊接，外层连续钢板和内层连续钢板的仰拱处则通过第一连接组件连接固定。
[0013]优选的，所述降水井采用自流深井，垂直于隧道方向布置12口，每口降水井包括有外至内设置的实管和排水管，在排水管与实管之间由上至下依次设置有滤水管和沉淀管，所述排水管的上端接排出水口，其下端接深井泵，所述实管与降水井内壁之间由上至下依次设置有由粘土球堆积形成的粘土层、不透水层和反滤层，所述不透水层上端面与滤水管上端面齐平，所述反滤层内填充有反滤料。
[0014]优选的，所述降水井的内径为Φ800mm；所述实管的内径为Φ300mm，所述排水管的直径为Φ89mm，所述实管、滤水管和沉淀管均采用钢管，其中，滤水管外径为Φ300mm，侧壁上钻有滤水孔，其孔径为Φ16mm，孔距Φ50mm，呈梅花状交错布置。
[0015]优选的，所述抗拔桩包括钻孔灌注桩和咬合桩，所述钻孔灌注桩设置于双向的盾构隧道之间，其桩长为30m,距离盾构隧道1.5m～2.8m；所述咬合桩设置于双向的盾构隧道的两侧，两侧的咬合桩的顶部设置有呈矩形的冠梁，两侧的冠梁之间设置有C40钢筋砼压板以及位于C40钢筋砼压板底面的C20素砼垫层；所述咬合桩包括包括素桩和荤桩，施工时，先施工相邻的素桩，然后在素桩之间插入荤桩；在咬合桩荤桩侧壁预埋注浆管，其包括从桩顶往下5m处设置的竖向注浆管，以及横向每隔1.5m设置一道的横向注浆管，所述横向注浆管与竖向注浆管焊缝高度≥8mm。
[0016]优选的，所述外层连续钢板与内层连续钢板之间还设置有加劲肋，每隔300mm设置一道，所述加劲肋位于肋板的两端并与肋板相焊接；
[0017]所述第一连接组件包括与外层连续钢板和内层连续钢板的两端部分别焊连接的钢板，两个钢板之间设置有密封块和U型钢板，所述密封块位于两个钢板的下端并与外层连续钢板齐平，所述U型钢板位于两个钢板的上端并与钢板焊接固定，所述两个钢板之间通过紧固螺栓旋紧固定。
[0018]优选的，所述注浆加固区是通过置于盾构施工范围内环管片上的多个二次注浆孔向环管片背后注浆形成的窑洞型加固区，位于环管片上半部分的注浆加固区深度为1.5m，位于环管片下半部分的注浆加固区深度为3.0m。
[0019]优选的，所述八角支撑架包括设置于钢环梁之间的两根竖向型钢，两根竖向型钢之间通过第二连接组件固定连接有至少两根第一水平型钢，两根竖向型钢与钢环梁之间分别设置有至少两根第二水平型钢，所述第二水平型钢通过第二连接组件与竖向型钢连接；
[0020]所述第二连接组件包括加固板和L型连接板，所述加固板端部与竖向型钢相焊接，其表面通过高强度螺栓与第一水平型钢或第二水平型钢的腹壁实现连接，所述L型连接板的竖直段和水平段通过高强度螺栓分别与竖向型钢的侧翼和第一水平型钢或第二水平型钢的侧翼实现连接。
[0021]一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系的构建方法，该构件方法包括以下步骤：
[0022]步骤S1：河道临时导截流施工；
[0023]在基坑上、下游设置围堰，侧边开挖导流明渠将河道临时导流后，抽干上、下游围堰之间的河水；
[0024]步骤S2：整平场地标高至13.5m，施作三轴水泥搅拌桩和袖阀管注浆，进行土体加固；
[0025]S201:采用850@600mm三轴搅拌桩按照由前排往后排顺序打对土体进行满堂加固，加固区分为强加固区和弱加固区，弱加固区包裹于强加固区外侧，加固强加固区时，水泥参量20％，加固弱加固区时，水泥参量7％，强加固区和弱加固区底面均进入卵砾石层1m；
[0026]S202：袖阀管注浆液采用1:1水泥浆，注浆压力0.3～0.5Mpa，加固隧道结构外弧2m范围内的土体；
[0027]步骤S3：采用降水井和基坑内明排相结合的方式进行基坑降排水；
[0028]降水井采用自流深井，沿垂直于隧道方向布置12口，每口降水井包括有外至内设置的实管和排水管，在排水管与实管之间由上至下依次设置有滤水管和沉淀管，所述排水管的上端接排出水口，其下端接深井泵，所述实管与降水井内壁之间由上至下依次设置有由粘土球堆积形成的粘土层、不透水层和反滤层，所述不透水层上端面与滤水管上端面齐平，所述反滤层内填充有反滤料；
[0029]步骤S4：沿隧道纵向100m范围内施作洞内支撑结构加固和砂袋或土袋压重；
[0030]步骤S5：施作抗拔桩；
[0031]S501：抗拔桩包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系，其特征在于，该加固体系用于控制盾构施工期间及河道拓浚后的隧道变形，其包括基坑内加固结构以及隧道洞内加固结构，所述基坑内加固结构则由基坑内包裹于双向的盾构隧道外侧的强加固区和弱加固区，盾构施工范围内沿垂直于隧道方向布置降水井，并在基坑内设置临时排水明沟及集水井，双向的盾构隧道之间和两侧均纵向设置成列布置的抗拔桩，基坑内施作混凝土压板四部分配合构成；所述隧道洞内加固结构包括设置于隧道洞内的支持机构和置于盾构施工范围内隧道周边的注浆加固区，其中，支撑机构包括设置于盾构施工范围内的环管片内壁的钢环梁和嵌设在每个钢环梁内的八角支撑架，沿隧道纵向的钢环梁之间通过H型钢相连接，所述钢环梁由外层连续钢板和内层连续钢板构成，在外层连续钢板与内层连续钢板之间设置有等间距的肋板，且外层连续钢板和内层连续钢板均由至少四片连续钢板构成，每片连接钢板之间相焊接，外层连续钢板和内层连续钢板的仰拱处则通过第一连接组件连接固定。2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系，其特征在于，所述降水井采用自流深井，垂直于隧道方向布置12口，每口降水井包括有外至内设置的实管和排水管，在排水管与实管之间由上至下依次设置有滤水管和沉淀管，所述排水管的上端接排出水口，其下端接深井泵，所述实管与降水井内壁之间由上至下依次设置有由粘土球堆积形成的粘土层、不透水层和反滤层，所述不透水层上端面与滤水管上端面齐平，所述反滤层内填充有反滤料。3.根据权利要求2所述的一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系，其特征在于，所述降水井的内径为Φ800mm；所述实管的内径为Φ300mm，所述排水管的直径为Φ89mm，所述实管、滤水管和沉淀管均采用钢管，其中，滤水管外径为Φ300mm，侧壁上钻有滤水孔，其孔径为Φ16mm，孔距Φ50mm，呈梅花状交错布置。4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系，其特征在于，所述抗拔桩包括钻孔灌注桩和咬合桩，所述钻孔灌注桩设置于双向的盾构隧道之间，其桩长为30m,距离盾构隧道1.5m～2.8m；所述咬合桩设置于双向的盾构隧道的两侧，两侧的咬合桩的顶部设置有呈矩形的冠梁，两侧的冠梁之间设置有C40钢筋砼压板以及位于C40钢筋砼压板底面的C20素砼垫层；所述咬合桩包括包括素桩和荤桩，施工时，先施工相邻的素桩，然后在素桩之间插入荤桩；在咬合桩荤桩侧壁预埋注浆管，其包括从桩顶往下5m处设置的竖向注浆管，以及横向每隔1.5m设置一道的横向注浆管，所述横向注浆管与竖向注浆管焊缝高度≥8mm。5.根据权利要求1所述的一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系，其特征在于，所述外层连续钢板与内层连续钢板之间还设置有加劲肋，每隔300mm设置一道，所述加劲肋位于肋板的两端并与肋板相焊接；所述第一连接组件包括与外层连续钢板和内层连续钢板的两端部分别焊连接的钢板，两个钢板之间设置有密封块和U型钢板，所述密封块位于两个钢板的下端并与外层连续钢板齐平，所述U型钢板位于两个钢板的上端并与钢板焊接固定，所述两个钢板之间通过紧固螺栓旋紧固定。6.根据权利要求1所述的一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系，其特征在于，所述注浆加固区是通过置于盾构施工范围内环管片上的多个二次注浆孔向环
管片背后注浆形成的窑洞型加固区，位于环管片上半部分的注浆加固区深度为1.5m，位于环管片下半部分的注浆加固区深度为3.0m。7.根据权利要求1所述的一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系，其特征在于，所述八角支撑架包括设置于钢环梁之间的两根竖向型钢，两根竖向型钢之间通过第二连接组件固定连接有至少两根第一水平型钢，两根竖向型钢与钢环梁之间分别设置有至少两根第二水平型钢，所述第二水平型钢通过第二连接组件与竖向型钢连接；所述第二连接组件包括加固板和L型连接板，所述加固板端部与竖向型钢相焊接，其表面通过高强度螺栓与第一水平型钢或第二水平型钢的腹壁实现连接，所述L型连接板的竖直段和水平段通过高强度螺栓分别与竖向型钢的侧翼和第一水平型钢或第二水平型钢的侧翼实现连接。8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种盾构隧道上方河流拓浚控制盾构隧道变形的加固体系的构建方法，其特征在于，该构件方法包括以下步骤：步骤S1：河道临时导截流施工；在基坑上、下游设置围堰，侧边开挖导流明渠将河道临时导流后，抽干上、下游围堰之间的河水；步骤S2：整平场地标高至13.5m，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张发财，王维俊，赵明，李静，徐冠豪，孟英杰，田雷朋，卢军，李猛，王泱泱，张磊，陈新武，谢东昱，马博，郑子豪，
申请(专利权)人：北京市政路桥股份有限公司工程总承包二部，
类型：发明
国别省市：