盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路與立交橋的施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路與立交橋的施工方法，通過采用挖孔樁結(jié)合工字鋼縱橫抬梁架空線路的方式加固鐵路線路，通過采用旋噴樁結(jié)合袖閥管注漿的方式加固立交橋樁基，以及合理控制盾構(gòu)參數(shù)，結(jié)合同步注漿、二次注漿以及地表跟蹤補充注漿，解決了盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路干線與市政立交橋沉降控制問題。該施工方法能夠快速、安全地盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路與立交橋，縮短了工期，提高了經(jīng)濟效益。
【專利說明】盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路與立交橋的施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及隧道盾構(gòu)施工方法，特別是盾構(gòu)在富水砂卵石層淺覆土的惡劣地質(zhì)條件下連續(xù)下穿鐵路和立交橋的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市交通建設(shè)的發(fā)展，受城市既有規(guī)劃條件限制，立體式交通網(wǎng)絡(luò)體系成為必然。地鐵隧道施工下穿鐵路和立交橋的情況，時常發(fā)生。為了避免對鐵路運輸及立交通行的影響，在盾構(gòu)下穿鐵路、立交橋的施工過程中，必須采取措施嚴(yán)格控制鐵路線路及立交橋樁基的沉降，從而控制鐵路及立交橋的變形，避免發(fā)生事故。如有地質(zhì)情況的復(fù)雜，盾構(gòu)穿越鐵路及立交橋時，經(jīng)常會遇到富水砂卵石層等惡劣的地質(zhì)情況，給盾構(gòu)施工帶來困難。特別是當(dāng)鐵路線路與立交橋相交處進(jìn)行盾構(gòu)隧道施工時，其盾構(gòu)隧道需要連續(xù)穿越鐵路線路和立交橋，這給盾構(gòu)隧道施工帶來了極大的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種能夠很好的控制鐵路線路及立交橋樁基沉降的盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路與立交橋的施工方法，以在不影響鐵路線路和立交橋通行的情況下，實現(xiàn)惡劣地質(zhì)情況下的盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路和立交橋的施工。
[0004]本發(fā)明所述的盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路和立交橋的施工方法，包括鐵路線路加固步驟，立交橋加固步驟、盾構(gòu)掘進(jìn)步驟以及補充注漿步驟；其特征在于:
所述鐵路線路加固步驟，首先在鐵路的線路的兩側(cè)并排施工兩排挖孔樁，在挖空樁上方架設(shè)并固定縱梁，在縱梁上平行架設(shè)多根橫梁，各橫梁穿過軌枕間隙兩端支撐在縱梁上，在橫梁于鐵軌之間設(shè)置絕緣墊片，通過墊片支撐鐵軌，并用連接件將鐵軌與橫梁固聯(lián)，各橫梁再通過連接件焊接成一整體；
所述立交橋加固步驟，包括隧道側(cè)穿樁基加固和隧道正穿樁基加固；其中，隧道側(cè)穿樁基加固，在樁基與隧道施工位置間施工一排旋噴樁，通過旋噴樁將隧道與樁基隔開，旋噴樁的底部深于隧道底部；隧道正穿樁基加固，首先在樁基外圍施工一圈旋噴樁，旋噴樁將樁基包圍，然后在旋噴樁與樁基之間通過袖閥管注漿加固，并預(yù)埋補充注漿管，之后在地面沿樁基兩側(cè)向下開挖通向鄰近幾個樁基的筏板槽，對樁基進(jìn)行植筋處理，在筏板槽內(nèi)配筋，使所植鋼筋與所配鋼筋對接，并焊接在一起，而后在筏板槽內(nèi)設(shè)置筏板模板，并澆筑筏板，使筏板將正穿的樁基與兩側(cè)鄰近的幾個樁基連接成一個整體；
所述盾構(gòu)掘進(jìn)步驟，盾構(gòu)機平穩(wěn)、勻速推進(jìn)；在掘進(jìn)過程中，均勻、連續(xù)的向管片外圍和土體之間存在空隙內(nèi)進(jìn)行同步注漿加固，控制同步注漿的注漿量為空隙的2.0?2.5倍，注漿壓力為2.0?3.0Bar ；
所述補充注漿步驟，盾構(gòu)機通過后，在隧道內(nèi)，由隧道拱部，由管片預(yù)留注漿孔向隧道外打設(shè)多根注漿管，通過這些注漿管進(jìn)行隧道內(nèi)二次補充注漿；在地表，通過預(yù)埋的注漿管進(jìn)行地表跟蹤補充注漿。[0005]本發(fā)明所述的盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路和立交橋的施工方法，通過在隧道穿越段的鐵路線路間設(shè)置挖孔樁作為支點樁，在支點樁上設(shè)置縱梁，在縱梁之間架設(shè)橫梁的方式，使列車運行時荷載傳遞方式由“列車一鋼軌一枕木一路基”改變?yōu)椤傲熊囈讳撥壱粰M梁一縱梁一挖孔樁一挖孔樁持力層”，實現(xiàn)了鐵路線路的加固，避免了列車運行荷載直接對盾構(gòu)隧道產(chǎn)生影響，保證列車的安全運營及隧道的施工安全。隧道側(cè)穿樁基(位于隧道一側(cè)附近的立交橋樁基)，通過多個由地表伸至隧道底部還要下方的旋噴樁與隧道隔開，極大地降低了隧道盾構(gòu)施工土體擾動對樁基承載力的影響，實現(xiàn)了側(cè)穿樁基的加固，很好的控制了側(cè)穿樁基的沉降。隧道正穿樁基(位于隧道正上方的立交橋樁基)，通過多個旋噴樁形成的包圍壁，以及樁基與旋噴樁間的袖閥管注漿，實現(xiàn)了對正穿樁基的加固，降低盾構(gòu)施工對樁基底部及周圍土體產(chǎn)生的影響；而且，通過筏板將正穿樁基與兩側(cè)鄰近的幾個樁基連成一體，形成高強度的整體結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步實現(xiàn)了對正穿樁基的加固，通過強度高的整體結(jié)構(gòu)，對抗盾構(gòu)隧道施工引起的樁基局部沉降，更好的抑制了樁基的不均勻沉降，避免正穿樁基的單獨沉降，保證在盾構(gòu)隧道施工及立交橋運營的安全。通過合理控制和優(yōu)化盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，對片體與土體間間隙進(jìn)行同步注漿，并在盾構(gòu)后，隧道內(nèi)部二次注漿和地表補充注漿，避免了后期沉降。
[0006]本發(fā)明所述的盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路和立交橋的施工方法，綜合運用人工挖孔樁結(jié)合工字鋼縱橫抬梁架空線路、袖閥管注漿結(jié)合旋噴樁配合地表跟蹤注漿補強加固橋樁、優(yōu)化盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)快速通過穿越段的方法，實現(xiàn)盾構(gòu)在惡劣地質(zhì)條件、復(fù)雜施工環(huán)境下安全快速完成施工，克服了盾構(gòu)下穿過程中和工后盾構(gòu)前方及隧道周邊地層變形，確保了鐵路和立交橋的安全正常運營和隧道施工的安全。所述施工方法，對立交橋加固不需要進(jìn)行樁基托換，減少了工作強度，縮短了施工工期；對鐵路線路則可縮短保養(yǎng)時間，因而經(jīng)濟性也較佳。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為旋噴樁的布置示意圖。
【具體實施方式】
[0008]一種盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路和立交橋的施工方法，包括鐵路線路加固步驟，立交橋加固步驟、盾構(gòu)掘進(jìn)步驟以及補充注漿步驟；
所述鐵路線路加固步驟，首先在鐵路的線路的兩側(cè)并排施工兩排挖孔樁，然后在挖空樁上方架設(shè)并固定縱梁，縱梁為工字鋼縱梁，在挖孔樁上設(shè)置卡槽與縱梁相配合，避免縱梁發(fā)生側(cè)翻及移位。在縱梁上平行架設(shè)多根橫梁，橫梁同樣可為工字鋼梁。橫梁從支撐軌道的軌枕中間穿過，并支撐在縱梁上；在橫梁與鐵軌之間設(shè)置絕緣墊片，橫梁通過墊片支撐鐵軌，并用螺栓或抱箍等連接件將鐵軌與橫梁固聯(lián)，此外，各橫梁的兩側(cè)又通過工字鋼連接成一體，工字鋼可直接與各橫梁焊接。
[0009]所述立交橋加固步驟，包括隧道側(cè)穿樁基加固和隧道正穿樁基加固；其中，隧道側(cè)穿樁基加固，需首先在樁基與隧道施工位置間施工一排旋噴樁，旋噴樁將隧道與樁基隔開，旋噴樁的底部較隧道底部更深一定距離，以2?3米為宜；隧道正穿樁基加固，則需先在正穿的樁基外圍施工一圈旋噴樁將樁基包圍，然后在旋噴樁與樁基之間通過袖閥管注漿加固，并預(yù)埋袖閥管，待后續(xù)跟蹤補充注漿使用，之后在地表沿樁基兩側(cè)在向下開挖通向鄰近幾個樁基的筏板槽，而后對樁基進(jìn)行植筋處理，并在筏板槽內(nèi)進(jìn)行配筋處理，將所植鋼筋與所配鋼筋對接，并焊接在一起，最后在筏板槽內(nèi)設(shè)置筏板模板，并澆筑形成筏板，使筏板將正穿的樁基與鄰近的幾個樁基連接成一個整體。
[0010]盾構(gòu)掘進(jìn)過程，需控制盾構(gòu)機平穩(wěn)、勻速推進(jìn)；在掘進(jìn)中，均勻、連續(xù)的向管片外圍和土體之間存在空隙內(nèi)進(jìn)行同步注漿，注漿量控制在空隙的2.0?2.5倍，注漿壓力在2.0?3.0Bar ;為了保持合理的掘進(jìn)速度，減少對土體的擾動，在此過程中，可采用水泥與水玻璃混合合成的雙液漿，調(diào)整雙液漿的配比，通過增加水泥用量，縮短漿液初凝時間；還可以減小刀盤轉(zhuǎn)速，增大貫入度，減小推力，增大推進(jìn)速度，并加強出土量控制和監(jiān)控測量，實時調(diào)整合理掘進(jìn)參數(shù)；盾構(gòu)停機時，蓄土滿倉保壓，刀盤注膨潤土。
[0011]所述補充注漿步驟，盾構(gòu)機通過后，在隧道內(nèi)，由隧道拱部，通過管片預(yù)留注漿孔向隧道外打設(shè)多根鋼花管，進(jìn)行隧道內(nèi)二次補充注漿；在地表，通過預(yù)埋的注漿管進(jìn)行地表跟蹤補充注漿。
[0012]隧道側(cè)穿樁基和隧道正穿樁基的加固時，施工的旋噴樁的呈梅花形布置，相鄰旋噴樁漿液擴散半徑兩兩部分重疊，使形成旋噴樁連成一體，如圖1所示。通過此種布置方式，使旋噴樁形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，更好的提高土體的強度，降低盾構(gòu)造成的土體擾動影響。
[0013]立交橋加固時，當(dāng)側(cè)穿樁基與隧道距離過近時，隧道掘進(jìn)時會破壞旋噴樁形成的將樁基與隧道隔開的壁面，從而使隧道施工對樁基側(cè)面土體產(chǎn)生較大影響。為了克服此問題，可在側(cè)穿樁基外圍設(shè)置一圈旋噴樁將其包圍，并在旋噴樁與樁基之間插入袖閥管注漿加固。通過包圍側(cè)穿樁基的旋噴樁構(gòu)成的包圍壁，抱緊其間的土體，以袖閥管注入的漿液與土體結(jié)合，能夠雙重增加側(cè)穿樁基外圍的土體強度，增加樁基與土體之間的摩擦力，從而提高樁基的承載力，在隧道近距離施工時仍然可以很好的控制土體的沉降，保護好立交橋。
[0014]所述的盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路與立交橋的綜合施工方法，當(dāng)盾構(gòu)正穿無托換橋樁前，在采用旋噴樁結(jié)合袖閥管注漿后還需要進(jìn)行地表雙液跟蹤注漿以加固橋樁，首先在地面預(yù)埋注漿孔，在盾構(gòu)通過后，立即跟蹤補充地表注漿，填充盾構(gòu)機與土體的間隙，控制土體擾動造成的樁基沉降。
[0015]盾構(gòu)正穿樁基時，不停機地以均勻速度快速推進(jìn)，并及時進(jìn)行同步注漿和二次注漿以及地表補充注漿。在進(jìn)行地表補充注漿過程中，預(yù)留注漿孔呈梅花型布置，如圖1所示，各注漿孔擴散半徑相鄰兩兩部分重疊，注漿孔的底部深入盾構(gòu)隧道以下；漿液采用水泥和水玻璃混合而成的雙液漿。其中，水泥的水灰比為0.6:1?I 水波璃為35波美度(Be’)的水玻璃，水泥和水玻璃的比例為1:1。
[0016]所述的盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路與立交橋的施工方法,當(dāng)盾構(gòu)穿越全斷面為富水砂卵石層時，需要控制以合理的非滿倉倉位快速推進(jìn)，并同時補充高倍同步注漿和二次注漿；在此過程中，調(diào)整漿液配比，增加水泥用量，縮短漿液初凝時間；還可以減小刀盤轉(zhuǎn)速，增大貫入度，減小推力，增大推進(jìn)速度，并加強出土量控制和監(jiān)控測量，實時調(diào)整合理掘進(jìn)參數(shù)；盾構(gòu)停機時，蓄土滿倉保壓，刀盤注膨潤土。
[0017]盾構(gòu)全斷面富水砂卵石層時，注漿量宜控制在8?IOm3/環(huán)，注漿壓力控制在2?3Bar，注漿主要以控制注漿壓力為主，注漿量為輔，管片脫出盾尾5環(huán)后進(jìn)行及時進(jìn)行二次注漿；每環(huán)出土量控制在55m3左右；盾構(gòu)機姿態(tài)控制在±30mm以內(nèi)，盾構(gòu)機姿態(tài)糾偏不宜過大，每環(huán)不大于IOmm ;每環(huán)掘進(jìn)時，進(jìn)行取渣觀察其含泥量，含泥量超過15%時，采用泡沫劑進(jìn)行渣土改良，泡沫濃度為4%，每環(huán)用量為80L左右，可根據(jù)現(xiàn)場出土情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整泡沫用量；當(dāng)土層含泥量小于15%時，采用向刀盤前注入泡沫劑和向土倉內(nèi)注入膨潤土進(jìn)行渣土改良，泡沫劑每環(huán)用量40L左右，膨潤土每環(huán)注入12m3，當(dāng)螺旋機出現(xiàn)輕微噴涌時，可向膨潤土溶液中摻入CMC (每方膨潤土摻入2Kg)，膨潤土和泡沫用量可根據(jù)現(xiàn)場實際出土情況進(jìn)行調(diào)整；同步注漿采用4個注漿孔完成，為防止盾構(gòu)管片產(chǎn)生上浮現(xiàn)象，盾構(gòu)機開始掘進(jìn)后，先打開上部兩個注漿孔進(jìn)行注漿，待盾構(gòu)機前進(jìn)IOcm后，再打開下部兩個注漿孔進(jìn)行注漿，注漿速度控制在80%，可根據(jù)注漿壓力及盾尾漏漿情況進(jìn)行調(diào)整；二次注漿采用水灰比為1:1的單液漿，在管片脫出盾尾5?8環(huán)開始進(jìn)行二次注漿，注漿先對隧道頂部注漿孔進(jìn)行注漿，后對兩腰部管片注漿孔進(jìn)行注漿。為避免壓力過大，造成管片錯臺、碎裂等質(zhì)量事故，注漿壓力一般控制在0.2?0.4Mpa，每環(huán)注漿量通過注漿壓力進(jìn)行調(diào)整，必要時進(jìn)行雙液注漿，水灰比為1:1.39Be水玻璃與水泥漿體積比為1:1。
【權(quán)利要求】
1.盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路和立交橋的施工方法，包括鐵路線路加固步驟，立交橋加固步驟、盾構(gòu)掘進(jìn)步驟以及補充注漿步驟；其特征在于: 所述鐵路線路加固步驟，首先在鐵路的線路的兩側(cè)并排施工兩排挖孔樁，在挖空樁上方架設(shè)并固定縱梁，在縱梁上平行架設(shè)多根橫梁，各橫梁穿過軌枕間隙兩端支撐在縱梁上，在橫梁于鐵軌之間設(shè)置絕緣墊片，通過墊片支撐鐵軌，并用連接件將鐵軌與橫梁固聯(lián)，各橫梁再通過連接件焊接成一整體； 所述立交橋加固步驟，包括隧道側(cè)穿樁基加固和隧道正穿樁基加固；其中，隧道側(cè)穿樁基加固，在樁基與隧道施工位置間施工一排旋噴樁，通過旋噴樁將隧道與樁基隔開，旋噴樁的底部深于隧道底部；隧道正穿樁基加固，首先在樁基外圍施工一圈旋噴樁，旋噴樁將樁基包圍，然后在旋噴樁與樁基之間通過袖閥管注漿加固，并預(yù)埋補充注漿管，之后在地面沿樁基兩側(cè)向下開挖通向鄰近幾個樁基的筏板槽，對樁基進(jìn)行植筋處理，在筏板槽內(nèi)配筋，使所植鋼筋與所配鋼筋對接，并焊接在一起，而后在筏板槽內(nèi)設(shè)置筏板模板，并澆筑筏板，使筏板將正穿的樁基與兩側(cè)鄰近的幾個樁基連接成一個整體； 所述盾構(gòu)掘進(jìn)步驟，盾構(gòu)機平穩(wěn)、勻速推進(jìn)；在掘進(jìn)過程中，均勻、連續(xù)的向管片外圍和土體之間存在空隙內(nèi)進(jìn)行同步注漿加固，控制同步注漿的注漿量為空隙的2.0~2.5倍，注漿壓力為2.0~3.0Bar ； 所述補充注漿步驟，盾構(gòu)機通過后，在隧道內(nèi)，由隧道拱部，由管片預(yù)留注漿孔向隧道外打設(shè)多根注漿管，通過這些注漿管進(jìn)行隧道內(nèi)二次補充注漿；在地表，通過預(yù)埋的注漿管進(jìn)行地表跟蹤補充注漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路與立交橋的施工方法，其特征在于:隧道側(cè)穿樁基加固和隧道正穿樁基加固中，施工的旋噴樁的呈梅花形布置，相鄰旋噴樁漿液擴散半徑兩兩部分重疊，使形成旋噴樁連成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路與立交橋的施工方法，其特征在于:在隧道側(cè)穿樁基加固時，施工的旋噴樁將隧道側(cè)穿樁基包圍，并在旋噴樁與隧道側(cè)穿樁基之間插入袖閥管注漿加固。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路與立交橋的施工方法，其特征在于:正穿樁基加固中，預(yù)埋的補充注漿管，補充注漿管呈梅花型布置，各注漿孔擴散半徑相鄰兩兩部分重疊，注漿管的底部深入盾構(gòu)隧道以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路與立交橋的施工方法，其特征在于:補充注漿步驟中，地表補充注漿采用的漿液為水泥和水玻璃混合而成的雙液漿；其中，水泥的水灰比為0.6:1~1:1，水波璃為35波美度(Be’)，水泥和水玻璃的比例為1:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)連續(xù)下穿鐵路與立交橋的施工方法，其特征在于:同步注漿的注漿量控制在8~1Om3/環(huán)，注漿壓力控制在2~3Bar，注漿以控制注漿壓力為主，注漿量為輔；管片脫出盾尾5環(huán)后及時進(jìn)行二次注漿；每環(huán)出土量控制在55m3左右；盾構(gòu)機姿態(tài)控制在±30mm以內(nèi)，盾構(gòu)機姿態(tài)糾偏每環(huán)不大于1Omm ;每環(huán)掘進(jìn)時，進(jìn)行取渣觀察其含泥量，含泥量超過15%時，采用泡沫劑進(jìn)行渣土改良，泡沫濃度為4%，每環(huán)用量為80L ;當(dāng)土層含泥量小于15%時，采用向刀盤前注入泡沫劑和向土倉內(nèi)注入膨潤土進(jìn)行渣土改良，泡沫劑每環(huán)用量40L，膨潤土每環(huán)注入12m3 ;當(dāng)螺旋機出現(xiàn)輕微噴涌時，向膨潤土溶液中摻入CMC，加入量為每方膨潤土摻入2Kg的CMC，膨潤土和泡沫用量根據(jù)現(xiàn)場實際出土情況進(jìn)行調(diào)整；同步注漿采用4個注漿孔完成，盾構(gòu)機開始掘進(jìn)后，先打開上部兩個注漿孔進(jìn)行注漿，待盾構(gòu)機前進(jìn)IOcm后，再打開下部兩個注漿孔進(jìn)行注漿，注漿速度控制在80%，根據(jù)注漿壓力及盾尾漏漿情況進(jìn)行調(diào)整；二次注漿采用水灰比為1:1的單液漿，在管片脫出盾尾5~8環(huán)開始進(jìn)行二次注漿，注漿先對隧道頂部注漿孔進(jìn)行注漿，后對兩腰部管片注漿孔進(jìn)行注漿，注漿壓力控制在0.2~0.4Mpa ，每環(huán)注漿量通過注漿壓力進(jìn)行調(diào)整。
【文檔編號】E02D3/08GK103882854SQ201410137478
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】程杰, 田天長, 田慧生, 徐波, 任國陽, 沈煒東, 曾利民, 彭健, 蔡文勝, 李偉文, 王 華, 符望春, 王海波 申請人:中鐵二十五局集團軌道交通工程有限公司, 中鐵二十五局集團有限公司