[发明专利]顶管机进出洞的加固方法及加固系统

说明书

技术领域

本发明涉及顶管机施工领域，特指一种顶管机进出洞的加固方法及加固系统。

背景技术

顶管机进出洞技术是顶管机施工过程中的重大风险源，对目前世界上断面最大的顶管机更是如此。传统进出洞工法，小顶管机也是借鉴盾构进出洞经常采用的三轴搅拌桩、高压旋喷桩、冰冻法等洞外土体加固技术，保证洞外土体强度和止水效果。随着我国城市建设的不断发展，越来越多的城市开始采用隧道的方式构筑城市地下快速路。这其中，采用大断面矩形顶管机进行城市下穿道路隧道施工成为一种较为普遍的选择。早期的泥水平衡盾构隧道施工场区周边通常较为空旷，受环境条件制约较小，但是随着地下构筑物和地下管线的逐渐增多，可供大断面矩形顶管机隧道施工的空间被日渐压缩，对矩形隧道的施工环境、设备和技术要求也越来越高。现有技术方案高压旋喷加固、三轴搅拌桩加固、冰冻法等均是对洞门外的土体进行大面积的加固，以提高土体的强度和抗渗性能，但是存在以下缺陷：施工工期比较长，成本相对较高，场地大小受限、地下管线影响，并且顶管机进入加固土体后掘进效率低，顶管机进出洞时顶进速度比较慢，延误工期，影响进度。现有的施工设备和技术已很难满足要求，因此建立一种快速安全的顶管机进出洞施工方法对于大断面的矩形顶管机尤为重要，可以在降低施工的风险的同时大大提高施工效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种顶管机进出洞的加固方法及加固系统，解决现有加固方案存在的施工工期长、成本高、顶管机掘进效率低等问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明一种顶管机进出洞的加固方法，包括：

在始发井和接收井的周缘采用SMW工法形成围护结构，包括在土体内打设一圈三轴搅拌桩并在所述三轴搅拌桩内插设内排型钢；

在所述始发井和所述接收井的前部中所述围护结构的外侧采用SMW工法施工形成加固结构，包括在土体内打设一排三轴搅拌桩并在所述三轴搅拌桩内插设外排型钢，所述外排型钢与相邻的所述内排型钢并行设置；

所述顶管机出洞时，拔出所述始发井前部的内排型钢和外排型钢，同时对拔出所述内排型钢和所述外排型钢的间隙进行注浆；

所述顶管机进洞时，拔出所述接收井前部的外排型钢和内排型钢，同时对拔出所述外排型钢和所述内排型钢的间隙进行注浆。

采用SMW工法制作双排型钢进行顶管机进出洞加固，减小了顶管机进出洞加固区的范围，提高顶管机进出洞的效率，降低进出洞的成本。

本发明顶管机进出洞的加固方法的进一步改进在于，所述加固结构施工时，所述三轴搅拌桩中注浆水泥的水泥掺量小于20％，所述加固结构的加固强度小于1.5MPa。外排型钢的水泥掺量低，其钻进提升速度快，施工效率较高。

本发明顶管机进出洞的加固方法的进一步改进在于，所述加固结构施工时，所述外排型钢的插入深度小于所述内排型钢的插入深度，所述外排型钢的插入深度超出所述顶管机底部标高，超出部分大于所述顶管机高度的一半。外排型钢的插入深度仅有内排型钢插入深度的一半左右，大大缩短了进出洞的加固施工工期。

本发明顶管机进出洞的加固方法的进一步改进在于，所述加固结构的宽度大于所述顶管机宽度的一半。

本发明顶管机进出洞的加固方法的进一步改进在于，所述顶管机出洞时，先拔出所述始发井前侧的内排型钢，当所述顶管机的机头靠近所述始发井前侧的外排型钢后，再拔出所述始发井前侧的外排型钢。

本发明顶管机进出洞的加固方法的进一步改进在于，所述顶管机进洞时，先拔出所述接收井前部的外排型钢，当所述顶管机的机头靠近所述接收井处的内排型钢后，再拔出所述接收井前部的内排型钢。

本发明一种顶管机进出洞的加固系统，包括：

采用SMW工法形成的围护结构，所述围护结构设于顶管机的始发井与接收井的周缘，所述围护结构包括打设于土体内的一圈三轴搅拌桩和插设于所述三轴搅拌桩内的内排型钢；以及

采用SMW工法形成的加固结构，所述加固结构设于所述始发井和所述接收井的前部，所述加固结构设于所述围护结构的外侧，所述加固结构包括打设于土体内的一排三轴搅拌桩和插设于所述三轴搅拌桩内的外排型钢，所述外排型钢与相邻的所述内排型钢并行设置。

本发明一种顶管机进出洞的加固系统的进一步改进在于，所述加固结构的所述三轴搅拌桩中注浆水泥的水泥掺量小于20％，所述加固结构的加固强度小于1.5MPa。