[实用新型]砂卵石地层盾构施工帽式地面超前加固结构

说明书

技术领域

本实用新型属于工程技术领域，涉及一种防止砂卵石地层盾构施工超挖的加固结构，具体指砂卵石地层盾构施工的帽式地面超前加固结构。

背景技术

目前国内地铁建设蓬勃发展，其中大部分采用盾构法施工。在砂卵石或漂石地层进行盾构法施工时经常发生掌子面受扰动散落、塌陷等引起超挖，从而产生空洞和地面塌陷，这给上部道路、管线和建筑物等带来严重影响；成都某地铁线曾因地铁施工超挖导致地面塌坑造成交通阻断、水管爆裂、建筑物倾斜开裂等事故。这主要是因为砂卵石是一种典型的力学不稳定地层，颗粒之间的孔隙大、没有粘聚力；砂卵石地层在无水状态下，颗粒之间点对点传力，地层反应灵敏；刀盘旋转切削时，地层很容易破坏原来的相对稳定或平衡状态而产生坍塌，引起较大的围岩扰动，使开挖面和洞壁失去约束而产生不稳定。当卵石含量大到一定程度，含有的漂石最大粒径达到1000mm以上，土仓内渣土改良效果无法保证，土压平衡机理无法形成，掌子面塌陷等造成的超挖基本处于无法控制状态，甚至有学者得出结论此地层不适合土压平衡盾构施工，建议明挖或者用敞开式盾构施工。

考虑到明挖法需要施工大量维护桩，成本高，工期长，施工给道路交通带来诸多不便；敞开式盾构适应性差，砂卵石地层渗透性大，当地下水位较多时很容易涌入隧道，因此施工潜在风险较高。土压平衡盾构施工速度快，效率高，成本较低，但是砂卵石地层渣土改良效果较软土差很多，真正土压平衡难以保证，当土仓内满仓时掘进速度降低，而且容易发生扭矩过高而卡到盘，因此为保证出渣顺利经常进行欠压掘进，掌子面上部卵石很容易发生散落、塌陷等造成超出土；如若能实用新型一种辅助工法避免掌子面塌陷，控制出土量避免超挖，配合土压平衡盾构施工能够有效解决砂卵石地层盾构隧道施工问题，从而推动地铁建设发展。

发明内容

本实用新型根据现有技术的不足之处，提出了一种砂卵石地层盾构隧道施工帽式超前加固结构。本实用新型要解决的问题是提供一种适用于砂卵石地层盾构隧道施工的帽式超前加固结构。

本实用新型通过以下技术方案实现：

砂卵石地层盾构施工帽式地面超前加固结构，其特征在于：

所述加固结构位于砂卵石地层中设计盾构隧道正上方、由隧道盾构掘进前通过地面注浆加固形成沿设计隧道纵向覆盖的帽式加固区；

帽式加固区厚度1～3m、宽度其中，与倾角θ的关系是R是盾构隧道半径、单位m，θ是倾角，θ是帽式加固区边缘与设计盾构隧道边缘的连线与水平线的夹角。

进一步所述帽式加固区宽度大于设计隧道直径，倾角θ小于90度。

本实用新型还公开了上述砂卵石地层盾构施工帽式地面超前加固结构的加固方法，加固方法是从地面采用袖阀管注浆方法进行深层注浆，注浆区域为上述加固结构区域；袖阀管注浆孔布置是：横向沿设计隧道中心线两侧对称布置两个地面注浆孔，两孔间隔为设计隧道直径，纵向两列沿设计隧道纵向间隔布置，纵向每列相邻孔间隔距离为设计隧道半径。

袖阀管注浆方法进行深层注浆的具体步骤包括：

1)成孔

根据盾构隧道掘进施工计划安排，确定加固施工范围，在盾构掘进前采用潜孔钻从地面进行钻孔，选定盾构隧道设计轴线并根据隧道埋深确定钻孔点位和钻孔深度，钻孔深度为隧道拱顶上方0.5m；

2)浇注套壳料

向钻孔内浇注套壳料，插入袖阀管后套壳料深度为帽式加固区高度即隧道上方2～3m，套壳料利用钻机钻杆进行灌注；

3)安装袖阀管

在套壳料浇筑完成后，安装注浆段花管和空段实管，地面预留高度0.2～0.3m，袖阀管下底端有锥形堵头；

4)固管止浆

浆液配合比为水:水泥＝1：1，在袖阀管与孔壁之间的空隙中下入1/2″钢管至套壳料面，从1/2″钢管中注入配置好的浆液直至孔口返出；

5)注浆

采取分段式注浆，每段注浆长度为注浆步距，花管长度为注浆步距长度；注浆步距为0.6～1m；注浆过程中，每段注浆完成后，向上或向下移动一个步距的心管长度；

浆液水灰比：水：水泥＝1：1；

注浆压力：注浆压力控制在1～2Mpa；

终灌标准：单孔注浆结束标准，要求少量多次、反复灌浆；每段注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上，或虽未达到设计终压，但注浆量已达到设计注浆量，即可结束本孔注浆；