一種端頭土體加固系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種端頭土體加固系統(tǒng)和方法，涉及盾構(gòu)隧道建設(shè)工程的【技術(shù)領(lǐng)域】，旨在提供一種減小盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)時(shí)涌水、涌砂風(fēng)險(xiǎn)、提高土體的自穩(wěn)性和承載力、降低工程成本的端頭土體加固系統(tǒng)和方法。所述端頭土體加固系統(tǒng)，包括盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)（5）和結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁（4），和布設(shè)在盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)外圍的降水井（1），還包括設(shè)置在施工洞門口結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁（4）邊緣外側(cè)的素混凝土樁（2）。所述端頭土體加固方法，包括如下步驟：注漿加固、降水井布設(shè)、降水井抽水、素混凝土樁加固、洞門土體加固效果檢驗(yàn)、盾構(gòu)進(jìn)洞接收。本發(fā)明在盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)外圍布設(shè)降水井，并在在洞門口結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁邊緣外側(cè)設(shè)置素混凝土樁，加固效果更好。
【專利說明】一種端頭土體加固系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及盾構(gòu)隧道建設(shè)工程的【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種端頭土體加固系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]盾構(gòu)始發(fā)是指盾構(gòu)由始發(fā)井進(jìn)入洞門開始掘進(jìn)直至拆除反力架及負(fù)環(huán)管片的整個(gè)施工過程。盾構(gòu)到達(dá)是指盾構(gòu)在區(qū)間隧道貫通前IOOm至盾構(gòu)機(jī)出隧道到達(dá)區(qū)間接收井的整個(gè)施工過程。盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)，是盾構(gòu)施工的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是施工的重難點(diǎn)之一。端頭加固的范圍和質(zhì)量的好壞直接影響到工程的成敗和成本。特別是在富水砂層等不利地質(zhì)條件下進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)始發(fā)與接收施工作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)更高，必須予以高度重視，因此，合理選擇端頭土體加固施工方法，是保證盾構(gòu)順利施工的重要環(huán)節(jié)。
[0003]現(xiàn)有的盾構(gòu)接收或始發(fā)端頭加固技術(shù)主要有以下方法:
[0004]凍結(jié)法端頭加固法，S卩，在始發(fā)或者接收井的端頭處插入冷卻管，然后向各個(gè)冷卻管內(nèi)通入循環(huán)的冷卻劑，一般為冷卻鹽水或者液氮，進(jìn)行循環(huán)制冷，把地下水和土砂凍結(jié)成有一定強(qiáng)度和不透水的凍結(jié)加固體，以此達(dá)到盾構(gòu)始發(fā)和接受的安全。此種方法在一般工程中，造價(jià)相當(dāng)高昂，而且弊端很多，如:盾構(gòu)在通過凍結(jié)加固區(qū)時(shí)容易被凍在加固區(qū)內(nèi)無法動(dòng)彈；另外由于凍結(jié)加固體的強(qiáng)度很高，外置注漿管式盾構(gòu)的外置注漿管很難擠入加固體，造成盾構(gòu)無法通過加固體或者全面擠裂加固體；還有凍結(jié)加固體強(qiáng)度高且沒有可松性，盾構(gòu)通過后形成的圓洞與管片隧道間的孔隙十分明顯而且完整，容易造成突水冒砂。故這種方法不但造價(jià)高而且其加固效果并不理想。
[0005]水平注漿加固法，S卩，在端頭井的洞門處，應(yīng)用高壓向端頭土體壓入雙液漿或者單液漿進(jìn)行端頭加固。此種方法雖然有效彌補(bǔ)了第一種方法的缺陷即能從縱向?qū)λ淼罃嗝娴闹苓呁馏w進(jìn)行有效的加固，但是其不足之處在于:一方面，要達(dá)到預(yù)定的加固范圍和效果注漿壓力難于掌握，很容易引起地面的大面積隆起，尤其在城市的繁華地帶，其危害極大；另一方面，由于此種注漿方法屬于劈裂注漿方法，加固體的夾層現(xiàn)象較多，夾泥層往往成為巨大風(fēng)險(xiǎn)源；再者，此種加固方法造價(jià)高昂，只適用于特殊工程中，難以普及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種減小盾構(gòu)到達(dá)時(shí)涌水、涌砂風(fēng)險(xiǎn)、提高土體的自穩(wěn)性和承載力、降低工程成本的端頭土體加固系統(tǒng)和方法。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種端頭土體加固系統(tǒng)，包括盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)和結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁，還包括布設(shè)在盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)外圍的降水井。
[0008]所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在施工洞門口結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁邊緣外側(cè)的素混凝土樁。
[0009]所述混凝土樁設(shè)置在距結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁邊緣外側(cè)，間距1000-1400mm。
[0010]一種端頭土體加固方法，包括如下步驟:
[0011]注漿加固、降水井布設(shè)、降水井抽水；素混凝土樁加固；洞門土體加固效果檢驗(yàn)；盾構(gòu)始發(fā)、接收；所述降水井布設(shè)是沿盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)外圍布設(shè)降水井，所述素混凝土樁加固是在洞門口結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁邊緣外側(cè)設(shè)置素混凝土樁。
[0012]一種端頭土體加固方法，還包括如下步驟:
[0013](I)端頭土體深孔注漿加固；
[0014](2)降水井布設(shè):沿盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)外圍布設(shè)降水井；
[0015](3)降水井抽水，即當(dāng)?shù)叵滤贿_(dá)到隧道底下I米以上時(shí)，方可進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)、接收；
[0016](4)素混凝土樁加固:是在洞門口結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁邊緣外側(cè)設(shè)置混凝土樁，間距1000-1400mm ；
[0017](5)洞門土體加固效果檢驗(yàn):在土體加固完成一周后對(duì)土體的加固效果進(jìn)行取芯檢查；
[0018](6)盾構(gòu)始發(fā)、接收:包括盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制、同步注漿、注漿封堵洞門。
[0019]所述注漿加固的范圍是沿隧道，注漿漿液為泥水玻璃雙液漿。
[0020]所述洞門土體加固效果檢驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)為:加固土體強(qiáng)度為0.5-0.8MPa，加固體滲透性< 1.0X10_8cm/s，加固體勻質(zhì)性:加固體均勻。
[0021]所述盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制:①始發(fā)時(shí)，將盾構(gòu)機(jī)控制在抬頭20_25mm，以保證盾構(gòu)機(jī)能順利從始發(fā)基座進(jìn)入加固區(qū)；②接收時(shí)，將盾構(gòu)機(jī)控制在抬頭20-25mm，以保證盾構(gòu)機(jī)能順利從加固區(qū)進(jìn)入始發(fā)基座。
[0022]所述同步注漿是在盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入加固區(qū)后，進(jìn)行壁后注漿，填充管片與加固體間的建筑空隙，使管片與加固體聯(lián)接成整體。
[0023]所述注漿封堵洞門是盾構(gòu)機(jī)盾體進(jìn)入、駛出洞門環(huán)后，通過管片注漿孔對(duì)洞門處后進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿，將管片與圍巖間的間隙充填密實(shí)；注漿壓力0.3-0.5MPa，注漿材料先注水泥單液漿，使?jié){液能充分?jǐn)U散，洞門環(huán)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象時(shí)注水泥水玻璃雙液漿。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:
[0025]1、本發(fā)明在盾構(gòu)始發(fā)、接收端注漿加固區(qū)外圍布設(shè)降水井，并在在洞門口結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁邊緣外側(cè)設(shè)置素混凝土樁，較比沒有這兩項(xiàng)加固措施工程，加固效果更好。
[0026]2、同時(shí)，在富水砂層中進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)始發(fā)與接收施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大，技術(shù)難度要求高，該盾構(gòu)機(jī)始發(fā)工程結(jié)合工程現(xiàn)場條件和特點(diǎn)，采用深孔注漿+降水+素混凝土樁加固盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、接收端頭地層、安裝洞門止水橡膠簾布、管片壁后充分?jǐn)D密注漿等多重風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和治理措施疊加，盾構(gòu)機(jī)安全順利始發(fā)、接收，盾構(gòu)始發(fā)、接收完成后停止降水井降水作業(yè)，進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)后續(xù)施工，洞門就不會(huì)出現(xiàn)滲漏水情況，效果良好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]以下結(jié)合附圖來具體說明本發(fā)明所述的一種端頭土體加固系統(tǒng)。
[0028]附圖是本發(fā)明加固系統(tǒng)平面圖。
[0029]圖中:1、降水井，2、素混凝土樁，3、注漿孔，4、結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁，5、注漿加固區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如圖所示，一種端頭土體加固系統(tǒng)，一種端頭土體加固系統(tǒng)，包括盾構(gòu)始發(fā)、接收端注漿加固區(qū)和結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁，還包括布設(shè)在盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)外圍的降水井。[0031]所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在施工洞門口結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁邊緣外側(cè)的素混凝土樁。
[0032]所述降水井內(nèi)徑300-400_，井深25_31m，間距6_8m。
[0033]所述混凝土樁設(shè)置在距結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁邊緣外側(cè)0.5米，間距1000-1400mm。
[0034]一種端頭土體加固方法，包括如下步驟:
[0035]注漿加固、降水井布設(shè)、降水井抽水、素混凝土樁加固、洞門土體加固效果檢驗(yàn)、盾構(gòu)始發(fā)、接收；所述降水井布設(shè)是沿盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)外圍布設(shè)降水井，所述素混凝土樁加固是在洞門口結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁邊緣外側(cè)設(shè)置素混凝土樁。
[0036]一種端頭土體加固方法，還包括如下步驟:
[0037]( I)端頭土體深孔注漿加固；
[0038](2)降水井布設(shè):沿盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)外圍布設(shè)降水井；
[0039](3)降水井抽水，即當(dāng)?shù)叵滤贿_(dá)到隧道底下I米以上時(shí)，方可進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)、接收；
[0040](4)素混凝土樁加固:是在洞門口結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁邊緣外側(cè)0.5米設(shè)置混凝土樁，間距1000-1400mm ；
[0041](5)洞門土體加固效果檢驗(yàn):在土體加固完成一周后對(duì)土體的加固效果進(jìn)行取芯檢查；
[0042](6)盾構(gòu)始發(fā)、接收:包括盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制、同步注漿、注漿封堵洞門。
[0043]所述注漿加固的范圍是沿隧道縱向長Sm，豎直方向加固范圍為盾構(gòu)隧道上下各3m范圍，橫向加固范圍為盾構(gòu)隧道左右各3m范圍內(nèi)，注漿漿液為泥水玻璃雙液漿。
[0044]所述洞門土體加固效果檢驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)為:加固土體強(qiáng)度為0.5-0.8MPa，加固體滲透性< 1.0X10-8cm/s，加固體勻質(zhì)性:加固體均勻。
[0045]所述盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制:①始發(fā)時(shí)，將盾構(gòu)機(jī)控制在抬頭20_25mm，以保證盾構(gòu)機(jī)能順利從始發(fā)基座進(jìn)入加固區(qū)；②接收時(shí)，將盾構(gòu)機(jī)控制在抬頭20-25mm，以保證盾構(gòu)機(jī)能順利從加固區(qū)進(jìn)入始發(fā)基座。
[0046]所述同步注漿是在盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入加固區(qū)后，進(jìn)行壁后注漿，填充管片與加固體間的建筑空隙，使管片與加固體聯(lián)接成整體。
[0047]所述同步注衆(zhòng)材料配比為:水泥100kg,粉煤灰450kg,膨潤土 50kg,細(xì)砂600kg,水500kg。
[0048]所述注漿封堵洞門是盾構(gòu)機(jī)盾體進(jìn)入洞門環(huán)后，通過管片注漿孔對(duì)洞門處后進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿，將管片與圍巖間的間隙充填密實(shí)，注漿壓力0.3-0.5MPa，注漿材料采用先注水泥單液漿，使?jié){液能充分?jǐn)U散，直到洞門環(huán)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象時(shí)改注水泥水玻璃雙液漿。
[0049]二次補(bǔ)漿材料比為:單液漿為水泥和水，比例為1:1 ;雙液漿為A液:B液=3: 1，其中，A液為水泥:水=1: 1，B液為水玻璃，凝結(jié)時(shí)間為30s。
[0050]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述【具體實(shí)施方式】僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對(duì)發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
【權(quán)利要求】
1.一種端頭土體加固系統(tǒng)，包括盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)(5)和結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁(4)，其特征在于:還包括布設(shè)在盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)外圍的降水井(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端頭土體加固系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在施工洞門口結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁(4)邊緣外側(cè)的素混凝土樁(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端頭土體加固系統(tǒng)，其特征在于:所述素混凝土樁(2)設(shè)置在距結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁(4)邊緣外側(cè)，間距1000-1400mm。
4.權(quán)利要求1-3之一所述的端頭土體加固方法，包括如下步驟:注漿加固；降水井布設(shè)；降水井抽水；素混凝土樁加固；洞門土體加固效果檢驗(yàn)；盾構(gòu)始發(fā)、接收；所述降水井布設(shè)是沿盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)外圍布設(shè)降水井；所述素混凝土樁加固是在洞門口結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁邊緣外側(cè)設(shè)置混凝土樁。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的端頭土體加固方法，還包括如下步驟: (1)端頭土體深孔注漿加固:是沿隧道，注漿漿液為泥水玻璃雙液漿； (2)降水井布設(shè):沿盾構(gòu)始發(fā)端注漿加固區(qū)外圍布設(shè)降水井； (3)降水井抽水，即當(dāng)?shù)叵滤贿_(dá)到隧道底下I米以上時(shí)，方可進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)、接收； (4)素混凝土樁加固:是 在洞門口結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁邊緣外側(cè)設(shè)置素混凝土樁，間距1000-1400mm ； (5)洞門土體加固效果檢驗(yàn):在土體加固完成一周后對(duì)土體的加固效果進(jìn)行取芯檢查； (6)盾構(gòu)進(jìn)洞接收:包括盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制、同步注漿、水平注漿加固補(bǔ)強(qiáng)和注漿封堵洞門。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的端頭土體加固系統(tǒng)，所述洞門土體加固效果檢驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)為:加固土體強(qiáng)度為0.5-0.8MPa，加固體滲透性≤1.0X 10_8cm/s。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的端頭土體加固系統(tǒng)，所述盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制時(shí)將盾構(gòu)機(jī)控制在抬頭 20_25mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的端頭土體加固系統(tǒng)，所述同步注漿是在盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入加固區(qū)后，進(jìn)行壁后注漿，填充管片與加固體間的建筑空隙，使管片與加固體聯(lián)接成整體。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的端頭土體加固系統(tǒng)，所述注漿封堵洞門是盾構(gòu)機(jī)盾體進(jìn)入洞門環(huán)后，通過管片注漿孔對(duì)洞門處后進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿，將管片與圍巖間的間隙充填密實(shí)；注漿壓力為0.3-0.5MPa，注漿材料先注水泥單液漿，使?jié){液能充分?jǐn)U散，洞門環(huán)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象時(shí)注水泥水玻璃雙液漿。
【文檔編號(hào)】E21D9/06GK103790592SQ201410039883
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】寧士亮, 徐冬青, 楊金有, 徐高山, 湯貴海, 龐前鳳, 邢野, 倪振利, 劉暢, 費(fèi)小燊, 徐小燕, 蘭峰濤, 張玉奇, 楊帆, 金磊, 楊小琨, 李海亮 申請(qǐng)人:中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司, 中鐵二十二局集團(tuán)有限公司