[发明专利]穿越既有盾构隧道防隆起后退式深孔注浆系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用矿山法开挖地铁隧道时对开挖隧道上方土体的进行后退式深孔注浆的系统和方法，特别涉及一种采用矿山法开挖地铁隧道时开挖段的近距离上方设置有既有盾构隧道，在新隧道开挖时，对既有构筑物的沉降进行控制和补偿的管幕施工沉降控制的后退式深孔注浆的系统和方法。

背景技术

在城市地铁施工中，近距离下穿既有线路隧道的情况越来越多。当既有线路为盾构隧道时，由于盾构隧道的结构由柔性管片构成，各管片之间是采用高强螺栓连接的，当盾构隧道下方的土体受到扰动时，扰动范围内的管片会产生超限的差异沉降，从而影响到既有盾构隧道的正常运营，因此控制沉降成为下穿既有线路的隧道施工中的重要课题。当在既有盾构隧道下方近距离施工新隧道时，若采用盾构法下穿，会使既有盾构隧道沉降超限，因此只能采用矿山法隧道施工。在开挖矿山法隧道前，需要对掌子面前方土体进行深孔注浆加固，注入双液浆。注浆后随着双液浆的凝固被注浆加固的土体会产生向上隆起的效应。隆起的力向上传递到既有盾构隧道中，容易使隧道拼接管片发生隆起变形，超过变形控制指标。在现有技术中，矿山法近距离下穿既有盾构隧道时，一般采用全断面深孔注浆方法。由于既有隧道与开挖隧道距离太近，在全断面深孔注浆时，为了达到深孔注浆的效果，需要较大的注浆压力，但较大的注浆压力又会导致近距离处土体上拱严重，加重了既有盾构隧道管片的错位变形，无法满足既有隧道隆起控制指标的要求。若降低注浆压力，可以起到控制隆起变形的目的，但压力太低会减少浆液扩散半径，达不到加固土体的效果。一般浆液扩散半径可达到25厘米左右，所以常规的深孔注浆孔距为50厘米左右，以保证在较大的注浆压力下，注浆孔之间土体得到充分地加固。当注浆压力降低后，浆液扩散半径会减小，50厘米的孔距无法保证土体得到充分加固的目的。现有管棚支撑工艺对管棚上方土体有一定的棚护作用，但管棚钢管钻进多采用带水成孔作业工艺，由于水进入土体，更容易诱发沉降，若不带水作业，大管径钢管直接顶进土体，又存在顶进困难。另外，管棚中相邻钢管间隙，也会诱导其上方的土体的沉降。

发明内容

本发明提供了一种穿越既有盾构隧道防隆起后退式深孔注浆系统及方法，解决了下穿既有构筑物时矿山法开挖段隧道的上方土体容易隆起的难题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种穿越既有盾构隧道防隆起后退式深孔注浆系统，包括既有盾构隧道，在既有盾构隧道的下方设置有预开挖的矿山法暗挖下穿段区间隧道，在预开挖的矿山法暗挖下穿段区间隧道的左端设置有已开挖的区间人防段隧道，在已开挖的区间人防段隧道中的预开挖的矿山法暗挖下穿段区间隧道的上导洞掌子面上密布有深孔注浆孔，相邻的深孔注浆孔的间距为20-30厘米，在深孔注浆孔中设置有后退式深孔注浆机的钻杆及注浆套管，后退式深孔注浆机的注浆压力为1-1.5兆帕，后退式深孔注浆机中的注浆液为改性水玻璃。

在区间人防段隧道的上方端头墙中设置有锁扣管幕，锁扣管幕设置在既有盾构隧道的正下方，在锁扣管幕与已开挖的区间人防段隧道的直角后背墙之间设置有钢管顶进设备，钢管顶进设备中的螺旋钻杆是设置在锁扣管幕中的锁扣管幕钢管中的，螺旋钻杆的端头顶端与锁扣管幕钢管的右端口的外端面之间的距离为10厘米，在顶进设备的出土口下方设置有计量土斗，在相邻的两个锁扣管幕钢管之间设置有锁扣，在锁扣管幕钢管的外侧壁上固定焊接有袖阀管，在袖阀管的入浆口上连接有膨润土浆液注浆机。

一种穿越既有盾构隧道防隆起后退式深孔注浆方法，包括以下步骤：

第一步，在预开挖的矿山法暗挖下穿段区间隧道的上导洞掌子面上划出深孔注浆孔的孔位，使相邻的深孔注浆孔的间距为20-30厘米；

第二步，将后退式深孔注浆机的钻杆及注浆套管设置在划出深孔注浆孔的孔位上，进行钻孔作业；

第三步，用后退式的注浆方法进行深孔注浆，注浆压力保持在1-1.5兆帕，注浆液为改性水玻璃。

在预开挖的矿山法暗挖下穿段区间隧道的左端设置的已开挖的区间人防段隧道中先进行以下步骤：

第一步、在既有盾构隧道下方的准备开挖的矿山法暗挖下穿段区间隧道的左端先开挖出区间人防段隧道；

第二步、在第一根锁扣管幕钢管的外侧壁上焊接锁扣的母扣，在第二根锁扣管幕钢管的外侧壁上焊接锁扣的子扣，在每根锁扣管幕钢管的外侧壁上焊接袖阀管；在1重量份的膨润土中，加入9-11重量份的水，搅拌均匀，得到膨润土浆液，将得到的膨润土浆液装入到膨润土浆液注浆机中；