[发明专利]一种富水砂层盾构始发端头加固结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种富水砂层盾构始发端头加固结构及其施工方法，属于端头井地层加固技术领域，更具体的说是一种在全断面富水砂层中采用三轴+垂直冷冻加固施工的盾构始发结构及其施工方法。

背景技术

随着城市密集度的提高和城市拥堵不断增加，地面可利用空间越来越少，盾构法施工地铁隧道技术快速发展，传统的富水砂层盾构始发端头加固方法采用的都是三轴搅拌桩+端头降水的形式进行盾构始发。

但在一些场合下,由于受到场地限制从而导致端头部分区域无法进行三轴加固以及端头周边无法进行降水井施工，从而导致盾构始发存在很大安全风险。

比如南昌地铁2号线丁公路南站～南昌火车站区间隧道工程始发端在南昌火车站、盾构接收端在丁公路南站，其中南昌火车站端头地层加固原设计采用φ850@600三轴搅拌桩进行加固（加固长度为10.5m）同时在靠近车站地连墙40cm范围内设置1排双重管高压旋喷止水桩以及在端头周边设置一定数量的降水井，以保证盾构始发顺利进行。

由于本区间始发端头井紧挨南昌火车站东站台，始发井口与站台墙距离仅7.8～11.4m，基坑北侧6.5m处为洛阳路隧道围护桩、桩直径1m、桩长18～20m，桩间距1.1m，基坑北侧变电柜距井口距离2.7m，站台墙底部埋设一根直径1.2m污水管道，埋深2m以及车站端头井地连墙未全部施工完毕等原因影响，造成始发端头无法按照设计要求进行地层加固和降水施工，从而给盾构始发掘进带来重大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种富水砂层盾构始发端头加固结构及其施工方法，从而避免传统的富水砂层盾构始发端头加固技术所存在的不足之处，以确保在场地受限的情况下能够快速、安全地进行盾构始发。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种富水砂层盾构始发端头加固结构，始发井端头区域位于垂直冻结加固区域的前端；

冻结管位于垂直冻结加固区域中，并且冻结管垂直于盾构出洞的方向；

冻结管通过盐水管路与冻结站连接。

进一步的，盐水管路的数量为两个。

一种富水砂层盾构始发端头加固结构的施工方法：

A）、在始发井端头区域中采用三轴搅拌桩加固，土层加固厚度为隧道上下各3.0-5.0m，左右各3.0-5.0m，加固长度为7-12m；

B）、待经三轴搅拌桩加固土体的28-30天无侧限抗压强度不小于0.8MPa后，垂直冻结加固区域进行地层垂直冷冻加固，搅拌桩加固体与冷冻加固体交叉区域为2-5m；土层加固厚度为隧道上3-5m、下3-5m，左右各3-5m，冻结壁长度为5-8m，孔距0.6-0.8m，排距0.8-1.1m，第一排孔距地连墙0.4-0.6m；

冻结周期为30-35天；冻结管施工完毕后用盐水管路与冻结站连接起来，以保证冻结站产生的冷量通过盐水管路将土体内的高温给置换出来；冻结后的土体平均温度不高于-10℃时，即满足盾构始发条件；

C）、盾构始发前，需对端头洞身范围内的冻结管拔至隧道范围拔至距隧道顶部0.3-0.6m处，以保证盾构在始发过程中可以进行二次冻结，待盾构机全部穿越加固体且洞门进行封堵完毕后，停止冻结，并将冷冻管全部拔除。

本发明的有益效果：

1、本发明能够满足在有限场地条件下，能够进行端头加固，整个施工过程安全、高效，对于施工场地要求不高，能够适应狭小且周围地形复杂的场地。

2、本发明通过设置常规加固与冻结加固交叉重合区域，更有效解决了盾构始发过程中两种加固体接缝处掌子面可能发生的涌水、涌砂问题，进一步提高了盾构始发的安全系数。

附图说明

图1为本发明中三轴搅拌桩与垂直冻结加固平面图；

图2为本发明中三轴加固与垂直冻结加固横剖面图；

图3为本发明中垂直冻结纵剖面图；

图4为本发明中冻结管与盾构机位置关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述：

一种富水砂层盾构始发端头加固结构：

始发井端头区域1位于垂直冻结加固区域2的前端；

冻结管3位于垂直冻结加固区域2中，并且冻结管3垂直于盾构出洞的方向；

冻结管3通过盐水管路与冻结站连接。

盐水管路的数量为两个。

一种富水砂层盾构始发端头加固结构的施工方法：