[发明专利]一种盾构始发端头组合式加固结构及其施工方法

说明书

本发明涉及一种盾构始发端头组合式加固结构及其施工方法，组合式加固结构包括高压旋喷桩垂直加固区和钻孔注浆水平加固区，高压旋喷桩垂直加固区用于对盾构始发端头进行垂直向加固，垂直加固区范围为水平方向盾构始发井地下连续墙外15～20m及盾构隧道结构外边缘3～5m的范围，垂直方向为隧道顶部以上3～5m至隧道底部以下3～5m。水平加固区为自地下连续墙盾构始发端头口沿盾构开挖轮廓线向外侧水平向或向水平向和向下倾斜。方法是用组合式加固结构形成“L”形的半包围结构，隔绝地下水的侵蚀。本发明用于弥补盾构端头单一加固结构的不足，提升盾构始发端头加固效果。具有结构简单,加固质量好，施工效率高，节约成本，省时省力和使用效果好的优点。

技术领域

本发明属于一种盾构始发端头组合式加固结构及其施工方法。

背景技术

盾构在复合地层中始发时，为了保持在地连墙破除后的地层稳定，防止盾构机完全进入地层前盾体与洞门结构之间大量砂、水涌入，造成洞门周边地层下沉、构筑物沉降等现象，必须采取有效措施进行端头加固处理，以求在盾构机始发时保持地层稳定，防止掌子面坍塌。

传统工艺往往采用单一方式，如高压旋喷桩或袖阀管注浆方式对端头土体进行加固，此方式仅能隔绝水平向的水压力影响，难于对盾构开挖轮廓以下的地下水进行有效隔离。从而经常产生地下水从下部进入盾构开挖轮廓线，造成地层透水性，出现涌水事故，严重威胁盾构施工安全。

发明内容

本发明的目的是设计一种盾构始发端头组合式加固结构及其施工方法, 用于弥补盾构端头单一加固结构的不足，提升盾构始发端头加固效果。具有结构简单,加固质量好，施工效率高，节约成本，省时省力和使用效果好的优点。

为此,本发明一种盾构始发端头组合式加固结构,由地下连续墙和支撑地下连续墙内端四角的混凝土支撑柱所组成。盾构始发端头组合式加固结构包括高压旋喷桩垂直加固区和钻孔注浆水平加固区，其中：

高压旋喷桩垂直加固区：用于对盾构始发端头进行垂直向加固，垂直加固区范围为水平方向盾构始发井地下连续墙外15～20m及盾构隧道结构外边缘3～5m的范围，垂直方向为隧道顶部以上3～5m至隧道底部以下3～5m，垂直加固区的边缘设置两排由高压旋喷桩先行施工构成的封闭区边缘墙，封闭区边缘墙加固深度至垂直加固区底部，封闭区边缘墙将垂直加固区内形成封闭空间，构成封闭区边缘墙的两排高压旋喷桩的各桩半径为400mm，相邻高压旋喷桩的桩心距为650mm，相邻高压旋喷桩的桩边缘相互咬合150mm。

封闭空间内呈间隔距离设有众多个高压旋喷桩，封闭空间内各桩半径为400mm，相邻高压旋喷桩的桩心距为650mm，相邻高压旋喷桩的桩边缘相互咬合150mm。

封闭空间内距盾构始发井地下连续墙近的各高压旋喷桩的桩底端延伸长度大于距盾构始发井地下连续墙远的各高压旋喷桩的桩底端延伸长度。

钻孔注浆水平加固区：用于对盾构始发端头进行水平向加固，水平加固区为自地下连续墙盾构始发端头口沿盾构开挖轮廓线向外侧水平向或向水平向和向下倾斜，水平加固区范围为自水平方向盾构始发井地下连续墙15～20m及盾构隧道结构下端及两侧外边缘3～5m的范围，水平加固区的上边界低于盾构开挖轮廓线上端，下边界低于盾构开挖轮廓线底端，形成斜向轮廓线，水平加固区与垂直加固区在盾构掘进范围以下部位重合，形成“L”形组合式加固帷幕结构，水平加固区由水平加固区内众多个呈间距离设置的水平注浆钻孔且通过各水平注浆钻孔向水平加固区内压入混合水泥砂浆构成。

所述的各高压旋喷桩的底端延伸至盾构隧道结构下端3～5m。

所述的高压旋喷桩构成是：加固浆压2～5MPa，气压0.6～0.8MPa，水压大于30MPa，转速8～12rpm，水泥浆流量≥70L/min，气流量60～80m³/h，提升速度6～12cm/min，浆液材料采用水泥浆，水灰比1.0～1.5，灌入水泥浆液的比重取1.5～1.6，返浆比重为1.2～1.3。