CN109826635B - 加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：S1)在预开挖的接收空间土体的表面确定加固区域；S2)在加固区域内标记出多排加固线，在每一排加固线上标记多个孔位标记；S3)在孔位标记上钻出加固孔；S4)根据每一加固孔的深度在加固孔内施作袖阀管；S5)通过每一袖阀管在每一加固孔内执行套壳料置换；S6)通过袖阀管上开设的注浆孔注浆；S7)向每一袖阀管内注入灌浆料，直到所述灌浆料填满所述袖阀管。本发明提供的施工方法，提高了加固区域土体的加固效果，同时在袖阀管中注入灌浆料形成的桩体结构，减小了隧道开挖时隧道两侧坍塌的风险，减小隧道初衬结构的压力。

Description

加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体地，涉及一种加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法。

背景技术

在地下隧道施工中，富水砂卵石混合土的不良地质地段对工程的顺利进行有着极大的影响，软弱地层和地下水的治理已经成为工程安全、顺利施工的关键。对富水砂卵石混合土的不良地质地段已开挖隧道段，受地下水影响，隧道内会发生突泥、涌水等不良地质情况，并可能伴随路面塌陷。遇到这种地质状况开挖隧道，采用盾构法施工进行隧道挖掘的过程中，在盾构始发和接收时通常会建造始发井和接收井进行盾构始发施工和盾构接收施工。特别是在盾构接收时，在遇到隧道埋深较大、盾构接收施工处于富水砂卵石混合土的不良地质地段且盾构接收施工的施工位置距离周边建筑结构较近的情况下，不宜采用接收井完成盾构接收，通常是在接收端挖掘出一定的接收空间用于盾构接收，在开挖盾构接收空间时，为了加固接收空间所处的富水砂卵石混合土的不良地质地段，目前常用土体加固方法为旋喷桩，但是在砂卵石混合土的土体中旋喷桩加固效果差，因此在遇到上述问题时，迫切需要一种加固效果好的方法去加固土体。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中在隧道埋深大、盾构接收施工处于富水砂卵石混合土的不良地质地段且盾构接收施工的施工位置距离周边建筑结构较近的情况下土体加固效果差的问题，提供一种加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法，以提高盾构接收端的接收空间周边土体的加固效果。

本发明实施例提供一种加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：S1)根据施工要求在土体的表面确定出加固区域，该加固区域为包围了预开挖的接收空间在土体表面投影的廓形的区域，所述加固区域的边线与对应的所述廓形的边线之间的区域为外加固区，所述廓形所包围的区域为内加固区；S2)在所述加固区域内按照第一间距标记出多排加固线，在每一排加固线上按照第二间距标记多个孔位标记；S3)在所述外加固区内的每一孔位标记上钻出具有第一给定深度的加固孔，在每一所述内加固区的每一孔位标记上钻出具有第二给定深度的加固孔，其中第一给定深度大于第二给定深度；S4)根据每一所述加固孔的钻孔深度在所述加固孔内施作相应长度的袖阀管；S5)通过每一所述袖阀管在每一加固孔内执行套壳料置换；S6)采用顺序注浆的方法向每一袖阀管上开设的注浆孔内注浆以加固所述加固区域，其中所述顺序注浆法包括：将每一袖阀管分成多个注浆段，其中每一注浆段均开设有至少一个注浆孔，自所述袖阀管底部向上依次通过每一注浆段上开设的注浆孔向所述注浆段对应的土体中注浆以加固所述注浆段对应的土体，直到所有注浆段完成注浆；S7)向每一所述袖阀管内注入灌浆料，直到所述灌浆料填满所述袖阀管。

具体地，所述第一间距介于1m-1.5m，所述第二间距介于1.5-2m。

具体地，步骤S4)中所述袖阀管由多段具有给定长度的袖阀管段连接组成。

具体地，在所述加固孔孔口位置的袖阀管段伸出所述土体表面给定高度。

具体地，步骤S5)中所述套壳料置换，包括：将置换注浆管的出浆口置入到所述袖阀管的底部；通过所述袖阀管上开设的注浆孔在给定注浆压力下将由所述置换注浆管的出浆口注入的浆液注入到所述加固孔与所述袖阀管之间，直到所述加固孔与所述袖阀管之间有浆液冒出，停止注入；填充所述加固孔孔口。

具体地，步骤S6)中，自所述袖阀管底部向上依次通过每一注浆段上开设的注浆孔向所述注浆段对应的土体中注浆以加固所述注浆段对应的土体，直到所有注浆段完成注浆，包括：将注浆花管的出浆口置放到所述袖阀管中远离地面的注浆段，通过所述袖阀管中远离地面的注浆段上开设的注浆孔将由所述注浆花管的出浆口注入的浆液注入到所述袖阀管中远离地面的注浆段所对应的土体中，直到注浆压力达到预定注浆压力以及注浆量达到预定注浆量；移动所述注浆花管的出浆口到相邻的下一注浆段，直到所述下一注浆段的注浆压力达到预定注浆压力以及注浆量达到预定注浆量，再次移动所述注浆花管的出浆口到相邻的下一注浆段，直到所有注浆段完成注浆。

具体地，步骤S7)向每一所述袖阀管内注入灌浆料，直到所述灌浆料填满所述袖阀管，包括：将注浆管的出浆口置入到所述袖阀管的底部，通过所述注浆管向所述袖阀管内注入灌浆料，直到所述灌浆料填满所述袖阀管，停止注浆；抽出所述注浆管并封堵所述袖阀管的入料口。

本发明提供的加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法，适用于隧道埋深大、盾构接收施工处于富水砂卵石混合土的不良地质地段且盾构接收施工的施工位置距离周边建筑结构较近的情况，具体采用袖阀管加固盾构接收空间周边的土体，将确定的加固区域分为外加固区和内加固区，在外加固区按照孔位标记钻出第一给定深度加固孔以及在内加固区按照孔位标记钻出第二给定深度的加固孔，并在钻孔完成后，根据加固孔的深度向加固孔内施作相应长度的袖阀管，通过每一袖阀管完成每一加固孔的套壳料置换，之后再通过袖阀管向土体注浆以完成土体加固，待完成土体注浆后，向袖阀管中注入灌浆料，形成类似钢管桩的柱状结构，能够进一步提高土体的加固效果。

本发明提供的加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法，能够在隧道埋深大、盾构接收施工处于富水砂卵石混合土的不良地质地段且盾构接收施工的施工位置距离周边建筑结构较近的情况下，采用袖阀管加固接收空间周边的土体，并且提高现有技术加固土体的加固效果，避免在土体施工时对接收空间周边结构的影响，同时在袖阀管中注入灌浆料形成的桩体结构，减小了隧道开挖时隧道两侧坍塌的风险，减小隧道初衬结构的压力，进一步加固了加固区域的土体。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施方式提供的加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施方式提供一种加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法，如图1所示为加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法的流程图，所述施工方法包括以下步骤：S1)根据施工要求在土体的表面确定出加固区域，该加固区域为包围了预开挖的接收空间在土体表面投影的廓形的区域，所述加固区域的边线与对应的所述廓形的边线之间的区域为外加固区，所述廓形所包围的区域为内加固区；S2)在所述加固区域内按照第一间距标记出多排加固线，在每一排加固线上按照第二间距标记多个孔位标记；S3)在所述外加固区内的每一孔位标记上钻出具有第一给定深度的加固孔，在每一所述内加固区的每一孔位标记上钻出具有第二给定深度的加固孔，其中第一给定深度大于第二给定深度；S4)根据每一所述加固孔的钻孔深度在所述加固孔内施作相应长度的袖阀管；S5)通过每一所述袖阀管在每一加固孔内执行套壳料置换；S6)采用顺序注浆的方法向每一袖阀管上开设的注浆孔内注浆以加固所述加固区域，其中所述顺序注浆法包括：将每一袖阀管分成多个注浆段，其中每一注浆段均开设有至少一个注浆孔，自所述袖阀管底部向上依次通过每一注浆段上开设的注浆孔向所述注浆段对应的土体中注浆以加固所述注浆段对应的土体，直到所有注浆段完成注浆；S7)向每一所述袖阀管内注入灌浆料，直到所述灌浆料填满所述袖阀管。

本发明提供的加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法，在盾构接收施工中，遇到隧道埋深较大、接收端处于富水砂卵石混合土的不良地质地段且接收端距离周边建筑结构较近的情况下，采用现有的旋喷桩加固盾构接收时所使用的接收空间周边的土体后，加固效果差且旋喷桩施工占地面积大容易引起周边建筑结构下方土体的变形，影响周边建筑物的结构安全，本发明采用袖阀管对接收空间周边的土体进行加固，不但能够通过袖阀管的既有功能向加固区域中的土体注浆以加固加固区域内土体，还能向袖阀管中灌注灌浆料形成类似钢管桩的结构去进一步提高土体的加固效果。

在一个实施例中，在实际施工中廓形边线与加固区域的边线之间设置有给定的间距，预开挖的接收空间在土体投影的廓形为矩形，在距离廓形边线2.2m-3m的给定间距处确定出加固区域的边线，加固区域的边线首尾连接包围接收空间的廓形形成加固区域。

在一个实施例中，盾构接收时在接收端的隧道距离地面为50m，且接收端处于富水砂卵石混合土的不良地质地段同时接收端距离周边的民房建筑物7m-8m，若采用现有的旋喷桩加固法为盾构接收端的接收空间加固土体，受地质条件的影响，在富水砂卵石混合土的不良地质地段旋喷桩加固效果差，同时接收端距离周边民房距离近，采用旋喷桩势必会影响周边民房的建筑安全。根据本发明的技术方案，在接收端的预挖的接收空间相对应的地面上确定出包围接收空间的廓形的加固区域，并在加固区域与接收空间的廓形之间的外加固区根据设计的孔位标记钻出第一给定深度的加固孔，在接收空间的廓形包围的内加固区按照孔位标记钻出第二给定深度的加固孔，在钻孔过程中，每钻进2m深度时或每增加一节钻杆时都必须对钻机进行调平校正，以保证钻出的加固孔的倾斜度小于等于1/150，通常位于预开挖的接收空间正上方的内加固区的加固孔的第二给定深度小于外加固区的加固孔的第一给定深度；钻孔完成后，根据加固孔的深度向每一加固孔内置入相应长度的袖阀管，通过袖阀管完成每一个加固孔的套壳料置换，之后再通过袖阀管上的注浆孔向加固区域的土体中注入浆液以填充加固区域内土体中的缝隙达到加固加固区域内土体的目的；在注浆结束后，向袖阀管中注入灌浆料，所注入的灌浆料以高强度材料作为骨料，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质与一定量的水配制而成，配置的套壳料具有自流性好，快硬、高强、无收缩、微膨胀等特点，待灌浆料填满袖阀管后停止灌浆。

为了更好的加固所述加固区域内的土体，具体地，所述第一间距介于1m-1.5m，所述第二间距介于1.5-2m。在加固区域内第一间距和第二间距根据现场的施工面积和土质状况具体决定，在土质状况差的环境下，选择较小的数值来确定第一间距和第二间距，使得袖阀管的排列紧密利于土体加固，在土质状况较好的情况下，可相应选择较大的数值来确定第一间距和第二间距，使得袖阀管的排列相对稀疏既能起到加固土体的作用同时又不浪费资源。

为了适应在加固孔深度过大时使用袖阀管加固土体，具体地，步骤S4)中所述袖阀管由多段具有给定长度的袖阀管段连接组成。在一个实施例中，每节袖阀管段由长度为2m-4m的钢管制成，每节袖阀管段之间采取插管外接头焊接的方式连接。

具体地，在所述加固孔孔口位置的袖阀管段伸出所述土体表面给定高度。在袖阀管下放到加固孔的过程中，下放时需保证袖阀管的中心与钻孔中心重合且在袖阀管朝向加固孔孔底的一端下放到加固孔孔底时，确保袖阀管的另一端的端面露出地面给定高度20cm,并在露出地面一端的袖阀管端头安装套头,防止杂物进入袖阀管内。

为了在加固孔内的袖阀管外壁周围的土体中形成一定强度的保护层，具体地，步骤S5)中所述套壳料置换，包括：将置换注浆管的出浆口置入到所述袖阀管的底部；通过所述袖阀管上开设的注浆孔在给定注浆压力下将由所述置换注浆管的出浆口注入的浆液注入到所述加固孔与所述袖阀管之间，直到所述加固孔与所述袖阀管之间有浆液冒出，停止注入；填充所述加固孔孔口。

在一个实施例中，将已称好的膨润土放入水槽中加水搅拌待用，然后将已称好的水泥放入另一水槽中加水搅拌待用，将搅拌均匀的膨润土浆掺入水泥浆中混合搅拌后，成为套壳料。袖阀管下放完成后，将置换注浆管接到挤压式注浆机上,置换注浆管沿着袖阀管下设至袖阀管底部，用较小的压力压开靠近袖阀管底部的注浆孔，将套壳料从注浆孔中挤入到袖阀管与加固孔的缝隙中，在注浆压力的作用下套壳料将袖阀管外的松软泥浆从加固孔的孔口逐渐挤出以完成套壳料置换，置换出来的泥浆通过加固孔孔口的泥浆沟排到泥浆循环池，在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止注入套壳料，并在加固孔孔口部位采用速凝水泥砂浆填充，以防止后续注浆时返浆。

在通过袖阀管向土体中注浆时，具体地，步骤S6)中，自所述袖阀管底部向上依次通过每一注浆段上开设的注浆孔向所述注浆段对应的土体中注浆以加固所述注浆段对应的土体，直到所有注浆段完成注浆，包括：将注浆花管的出浆口置放到所述袖阀管中远离地面的注浆段，通过所述袖阀管中远离地面的注浆段上开设的注浆孔将由所述注浆花管的出浆口注入的浆液注入到所述袖阀管中远离地面的注浆段所对应的土体中，直到注浆压力达到预定注浆压力以及注浆量达到预定注浆量；移动所述注浆花管的出浆口到相邻的下一注浆段，直到所述下一注浆段的注浆压力达到预定注浆压力以及注浆量达到预定注浆量，再次移动所述注浆花管的出浆口到相邻的下一注浆段，直到所有注浆段完成注浆。

在一个实施例中，待加固孔内置换的套壳料强度达到预定强度后进行注浆，注浆时将带双塞的注浆花管从袖阀管中下到对应的注浆段，使出浆口到达指定的注浆段，注浆施工时，从距离加固孔孔底最近的注浆段开始依次向靠近加固孔孔口的注浆段注浆，当出浆口在某一注浆段注浆时，注浆压力达到预定注浆压力以及注浆量达到预设的预定注浆量后，停止该注浆段的注浆并闭浆10-20min，以防止浆液回流，之后提升出浆口移动到下一相邻的注浆段进行注浆，直到注浆压力达到预定注浆压力以及注浆量达到预设的预定注浆量闭浆10-20min后再次移动出浆口，如此反复直到所有注浆段完成注浆。本发明中为了加固盾构接收端的预开挖的接收空间周边的土体，施作了多个加固孔并向加固孔中下放了袖阀管，在向多个袖阀管注浆加固土体时，通常采用先外后内、间隔跳孔注浆的注浆顺序进行注浆，以保证土体中的注浆浆液均匀分布，确保加固区域内土体的受力均匀，为了保证注浆的连续性，注浆一经开始，力求避免中断。注浆浆液使用水泥水玻璃双浆液配制而成。

注浆完成后，为了进一步加固加固区域的土体，具体地，步骤S7)向每一所述袖阀管内注入灌浆料，直到所述灌浆料填满所述袖阀管，包括：将注浆管的出浆口置入到所述袖阀管的底部，通过所述注浆管向所述袖阀管内注入灌浆料，直到所述灌浆料填满所述袖阀管，停止注浆；抽出所述注浆管并封堵所述袖阀管的入料口。

在一个实施例中，将注浆管的出浆口下放到袖阀管的底部，将由水泥、水和高流态、微膨胀、防离析等物质搅拌的灌浆料通过注浆管注入到袖阀管中，待灌浆料充满整个袖阀管，停止注入灌浆料并抽出注浆管并封堵袖阀管的入料口，优选地，所述袖阀管由钢铁材料制成，当袖阀管内的灌浆料凝固后和钢铁材料制成的袖阀管形成类似钢管桩的桩体结构，形成的桩体结构具有较大的抗弯、抗剪强度，可以减小隧道开挖时隧道两侧坍塌的风险，减小隧道初衬结构的压力，且桩体结构的底部临近隧道拱顶，桩体与桩体之间对该区松动的土体起“握裹力”的作用，对该区域土体有支护作用，当隧道采用管棚支护时，还可以减小管棚结构的受力，保证施工安全。

本发明提供的加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法，适用于隧道埋深大、盾构接收施工处于富水砂卵石混合土的不良地质地段且盾构接收施工的施工位置距离周边建筑结构较近的情况，具体采用钢铁材料制成的袖阀管加固盾构接收空间周边的土体，将确定的加固区域分为外加固区和内加固区，在外加固区按照孔位标记钻出第一给定深度加固孔以及在内加固区按照孔位标记钻出第二给定深度的加固孔，并在钻孔完成后，根据加固孔的深度向加固孔内施作相应长度的袖阀管，通过每一袖阀管完成每一加固孔的套壳料置换，之后再通过袖阀管向土体注浆以完成土体加固，待完成土体注浆后，向袖阀管中注入灌浆料，形成类似钢管桩的柱状结构，能够进一步提高土体的加固效果。本发明提供的加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法，能够在隧道埋深大、盾构接收施工处于富水砂卵石混合土的不良地质地段且盾构接收施工的施工位置距离周边建筑结构较近的情况下，采用袖阀管加固接收空间周边的土体，提高了现有技术加固土体的加固效果，避免在土体施工时对接收空间周边结构的影响，同时在袖阀管中注入灌浆料形成的桩体结构，减小了隧道开挖时隧道两侧坍塌的风险，减小隧道初衬结构的压力，进一步加固了加固区域的土体。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (4)

1.一种加固暗挖法施作的盾构接收空间周边土体的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：

S1）根据施工要求在土体的表面确定出加固区域，该加固区域为包围了预开挖的接收空间在土体表面投影的廓形的区域，所述加固区域的边线与对应的所述廓形的边线之间的区域为外加固区，所述廓形所包围的区域为内加固区；

S2）在所述加固区域内按照第一间距标记出多排加固线，在每一排加固线上按照第二间距标记多个孔位标记；

S3）在所述外加固区内的每一孔位标记上钻出具有第一给定深度的加固孔，在每一所述内加固区的每一孔位标记上钻出具有第二给定深度的加固孔，其中第一给定深度大于第二给定深度；

S4）根据每一所述加固孔的钻孔深度在所述加固孔内施作相应长度的袖阀管；

S5）通过每一所述袖阀管在每一加固孔内执行套壳料置换，所述套壳料置换，包括：

将置换注浆管的出浆口置入到所述袖阀管的底部；

通过所述袖阀管上开设的注浆孔在给定注浆压力下将由所述置换注浆管的出浆口注入的浆液注入到所述加固孔与所述袖阀管之间，直到所述加固孔与所述袖阀管之间有浆液冒出，停止注入；

填充所述加固孔孔口；

S6）采用顺序注浆法向每一袖阀管上开设的注浆孔内注浆以加固所述加固区域，其中所述顺序注浆法包括：

将每一袖阀管分成多个注浆段，其中每一注浆段均开设有至少一个注浆孔；

自所述袖阀管底部向上依次通过每一注浆段上开设的注浆孔向所述注浆段对应的土体中注浆以加固所述注浆段对应的土体，直到所有注浆段完成注浆，包括：

将注浆花管的出浆口置放到所述袖阀管中远离地面的注浆段，通过所述袖阀管中远离地面的注浆段上开设的注浆孔将由所述注浆花管的出浆口注入的浆液注入到所述袖阀管中远离地面的注浆段所对应的土体中，直到注浆压力达到预定注浆压力以及注浆量达到预定注浆量；

移动所述注浆花管的出浆口到相邻的下一注浆段，直到所述下一注浆段的注浆压力达到预定注浆压力以及注浆量达到预定注浆量，再次移动所述注浆花管的出浆口到相邻的下一注浆段，直到所有注浆段完成注浆；

S7）向每一所述袖阀管内注入灌浆料，直到所述灌浆料填满所述袖阀管，包括：

将注浆管的出浆口置入到所述袖阀管的底部，通过所述注浆管向所述袖阀管内注入灌浆料，直到所述灌浆料填满所述袖阀管，停止注浆；

抽出所述注浆管并封堵所述袖阀管的入料口。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述第一间距介于1m-1.5m，所述第二间距介于1.5-2m。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤S4）中所述袖阀管由多段具有给定长度的袖阀管段连接组成。

4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，在所述加固孔孔口位置的袖阀管段伸出所述土体表面给定高度。

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