【技术实现步骤摘要】
本申请涉及盾构施工，具体涉及一种复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法。
技术介绍
1、随着社会和经济的发展，城市内修建地铁、城际、管廊、水资源、公路等关于地下空间开发的需求量不断攀升、隧道直径也随之越来越大。但是，随着城市地下空间的不断开发和建设，可利用的地下空间资源逐渐有限。因此导致后续建设的城市盾构隧道将不可避免的与地表民房村落、厂房、市政道路、桥梁等建构筑物交叉，甚至是长距离连续穿越。常规采用选线调整避开建构筑物以避免拆除的方案，但是在建构筑物密集众多复杂的环境下，限制线路调整且无法对建构筑物进行拆除，由此增加了盾构机直接掘进通过的风险，存在一定的安全隐患。
2、此外，若是在单一的地质条件下盾构掘进穿越对地表建构筑物影响相对可控，若在华南、四川盆地、华北等地区典型多见的复合地质下盾构穿越，将对地表建构筑物造成沉降、倾斜、裂缝甚至倒塌的不良影响。因此，在复合地质条件下大直径盾构掘进穿越建构筑物（群）时，施工难度大且安全风险高。
3、公开于该
技术介绍
部分的信息仅用于加深对本公开的
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，旨在解决复合地质条件下大直径盾构掘进穿越建构筑物（群）时，施工难度大且安全风险高的技术问题。
2、根据本公开的一个方面，提供一种复合地质环境下大直径盾构机穿越建
3、（1）进行盾构穿越区域内的地质及水文环境勘察，获取盾构穿越区域的水文地质数据；
4、（2）对盾构穿越影响范围内的建构筑物进行安全评估，并在隧道轴线对应的地表处间隔设置测点，监测并记录盾构机掘进至测点前及离开测点后的沉降值以及盾构机的掘进参数；
5、（3）进行管线调查并改迁后，于隧道外侧对应的位置处施作若干隔离桩；先根据测量放样点位进行直径大于钻头直径100～120mm的护筒埋设，并采用桩机冲击成孔后清孔，绑扎钢筋笼并起吊下放至桩孔内，然后向桩孔内浇筑混凝土并施作桩顶冠梁；
6、（4）向盾构穿越区内的水井回灌水灰比为0.8～1.2：1的泥浆；并对软硬不均地层上方的建构筑物及隧道上方的建构筑物对应采用注浆形式进行基础预加固，该基础预加固对应的注浆量，其中，v为注浆范围土体体积，n为地层孔隙率，α为浆液充填系数且取值范围为0.7～0.9，β为浆液损失率且取值范围为10%～30%；
7、（5）盾构机采用半敞开模式开始掘进，且土仓内渣位不低于三分之二仓，并根据地质情况设定不同的土仓压力；
8、（6）控制盾构掘进速度处于30～40mm/min范围内，且姿态调整控制在±30mm范围内；并收集掘进参数和实际地层信息，反演地层结构后据此相应地调整推进参数；
9、（7）盾构掘进过程中，在刀盘前部及泥土仓中对应注入包括水、膨润土泥浆、粘土、聚合物、发泡倍数不小于25倍且稳泡半衰期不小于30min的泡沫、克泥效的混合物；
10、（8）盾构掘进时同步注入抗剪切砂浆填充脱出盾尾管片后的环形间隙，且控制注浆压力高于土仓压力1～1.5倍，填充系数为130%～250%；并相应的在盾构刀盘上方及盾构主机下方的地层中填充一定量的克泥效；
11、（9）待掘进至刀盘里程与建筑群的边缘建构筑物初次平齐后，依次对盾尾后的5、6、7环及隧道顶部3～9点对应位置处开孔二次注浆，直至盾构机穿越建筑群。
12、在本公开的一些实施例中，在所述步骤（2）中，所述测点在盾构机进入穿越区前30m时，沿隧道轴线对应的地表处每间隔至少5m设置一个纵向地表变形测点且每隔50m设置一个包含若干断面测点的监测断面，所述监测断面监测范围为隧道中线两侧至少各30m，所述断面测点关于隧道中线对称设置，且由隧道中线向两侧各断面测点距离隧道中线的距离对应增大。
13、在本公开的一些实施例中，在所述步骤（2）中，对建构筑物布设沉降及水平位移测点，其布设于建构物外墙四角或承重柱处，且低于5层的建筑物只在其底层对应布设测点，高于5层的建筑物在底部、中部及顶部四角对应布设测点。
14、在本公开的一些实施例中，在所述步骤（3）中，所述隔离桩施作于隧道边线外侧且未与隧道对应相交的最近建构筑物处，且所述隔离桩桩底标高低于隧道底部至少2m。
15、在本公开的一些实施例中，在所述步骤（3）中，所述钢筋笼入桩孔后，如若满足成渣厚度大于100mm、泥浆比重大于1.25、黏度大于28s、含砂率大于4%中任一条件时进行二次清孔。
16、在本公开的一些实施例中，在所述步骤（4）中，所述注浆形式包括地表深孔注浆、盾构机超前注浆系统注浆；且所述基础预加固包括隧道预加固及建构筑物预加固，所述隧道预加固的范围为隧道外轮廓左右各3m、隧顶4m所围合范围；所述建构筑物预加固为建构筑物轮廓外3m、深度12m所围合范围。
17、在本公开的一些实施例中，在所述步骤（5）中，在软硬不均的地质环境下，盾构切口水压上限值 ，盾构切口水压下限值；其中，为水的溶重，h为地下水位以下的隧道埋深，为静止土压力系数，γ为土的溶重，h为隧道顶部埋深，为主动土压力， 为土的凝聚力；在弱透水地层环境下，压力，其中， 为地层饱和重度，h为隧道顶部埋深，k为主动土压力系数，p为地面荷载，且，其中φ为地层内摩擦角度。
18、在本公开的一些实施例中，在所述步骤（7）中，所述泡沫的流量 ，且泡沫对应的稀释液流量，以及对应的压缩空气注入流量为其中，a为隧道开挖面积，v为盾构推进速度，fir为注入率，fer为发泡倍率，p为储气罐压力。
19、在本公开的一些实施例中，在所述步骤（8）中，所述克泥效包括膨润土浆液和水玻璃液，所述膨润土浆液采用膨润土：水=1：2的比例拌制，所述水玻璃液波美度为40be且添加率为5%～6%。
20、在本公开的一些实施例中，在所述步骤（9）中，盾构下穿建筑群过程中，每隔4～5环管片于隧道顶部开孔检查同步注浆质量，并对应的进行二次补充注浆，且注浆材料采用水泥浆与水玻璃体积比为1: 0.8～1.2的双液浆从隧道底部左右对称的向上注浆。
21、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果或优点：
22、1. 本方法通过施作隔离桩及布设各测点，依据沉降值反演地层结构，据此调整推进参数，有助于减少盾构掘进对地层的扰动，可有效控制地面的沉降。
23、2. 向土仓内注入包括高分子聚合物、泡沫以及克泥效，可改良土体的和易性、流塑性，防止糊刀，且可降低土层的渗透性，减少漏气量，有利于保压，同时还可减少土层的失水量，稳定开挖面。
24、3. 同步注浆、二次注浆以及二次补充注浆可防止地层变形、改善不均衡地层的结构受力情况、提高结构的抗渗性。
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1.一种复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，所述测点在盾构机进入穿越区前30m时，沿隧道轴线对应的地表处每间隔至少5m设置一个纵向地表变形测点且每隔50m设置一个包含若干断面测点的监测断面，所述监测断面监测范围为隧道中线两侧至少各30m，所述断面测点关于隧道中线对称设置，且由隧道中线向两侧各断面测点距离隧道中线的距离对应增大。
3.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，对建构筑物布设沉降及水平位移测点，其布设于建构物外墙四角或承重柱处，且低于5层的建筑物只在其底层对应布设测点，高于5层的建筑物在底部、中部及顶部四角对应布设测点。
4.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，所述隔离桩施作于隧道边线外侧且未与隧道对应相交的最近建构筑物处，且所述隔离桩桩底标高低于隧道底部至少2m。
6.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，所述注浆形式包括地表深孔注浆、盾构机超前注浆系统注浆；且所述基础预加固包括隧道预加固及建构筑物预加固，所述隧道预加固的范围为隧道外轮廓左右各3m、隧顶4m所围合范围；所述建构筑物预加固为建构筑物轮廓外3m、深度12m所围合范围。
7.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（5）中，在软硬不均的地质环境下，盾构切口水压上限值，盾构切口水压下限值；其中，为水的溶重，h为地下水位以下的隧道埋深，为静止土压力系数，γ为土的溶重，H为隧道顶部埋深，为主动土压力，为土的凝聚力；在弱透水地层环境下，压力，其中，为地层饱和重度，H为隧道顶部埋深，K为主动土压力系数，p为地面荷载，且，其中Φ为地层内摩擦角度。
8.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（7）中，所述泡沫的流量，且泡沫对应的稀释液流量，以及对应的压缩空气注入流量为其中，A为隧道开挖面积，V为盾构推进速度，FIR为注入率，FER为发泡倍率，P为储气罐压力。
9.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（8）中，所述克泥效包括膨润土浆液和水玻璃液，所述膨润土浆液采用膨润土：水=1：2的比例拌制，所述水玻璃液波美度为40be且添加率为5%～6%。
10.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（9）中，盾构下穿建筑群过程中，每隔4～5环管片于隧道顶部开孔检查同步注浆质量，并对应的进行二次补充注浆，且注浆材料采用水泥浆与水玻璃体积比为1:0.8～1.2的双液浆从隧道底部左右对称的向上注浆。
...【技术特征摘要】
1.一种复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，所述测点在盾构机进入穿越区前30m时，沿隧道轴线对应的地表处每间隔至少5m设置一个纵向地表变形测点且每隔50m设置一个包含若干断面测点的监测断面，所述监测断面监测范围为隧道中线两侧至少各30m，所述断面测点关于隧道中线对称设置，且由隧道中线向两侧各断面测点距离隧道中线的距离对应增大。
3.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，对建构筑物布设沉降及水平位移测点，其布设于建构物外墙四角或承重柱处，且低于5层的建筑物只在其底层对应布设测点，高于5层的建筑物在底部、中部及顶部四角对应布设测点。
4.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，所述隔离桩施作于隧道边线外侧且未与隧道对应相交的最近建构筑物处，且所述隔离桩桩底标高低于隧道底部至少2m。
5.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，所述钢筋笼入桩孔后，如若满足成渣厚度大于100mm、泥浆比重大于1.25、黏度大于28s、含砂率大于4%中任一条件时进行二次清孔。
6.根据权利要求1所述的复合地质环境下大直径盾构机穿越建筑群施工方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，所述注浆形式包括地表深孔注浆、盾构机超前注浆系统注浆；且所述基础预加固包括隧...
【专利技术属性】
技术研发人员：李彦青，李逢魁，叶家伦，党彪，刘文欢，陈广志，唐雨清，屈海，张广浩，沈世洲，潘毅，易大孝，李阳，岳二伟，刘鸿伟，
申请(专利权)人：中铁广州投资发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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