[发明专利]一种月牙型盾体间隙的三孔注浆方法

说明书

本发明公开了一种月牙型盾体间隙的三孔注浆方法，包括如下步骤：将盾体间隙划分为微沉降控制初始阶段和盾体通过阶段；根据两阶段盾体间隙的特点，设计盾体间隙注浆在盾体纵向上的布置位置，以及设计盾体间隙注浆在盾体横截面上的布置形式，即采用“月牙型”盾体间隙三孔注浆方法；根据盾构设备参数和预制管片结构设计参数，计算得到两阶段盾体间隙的注浆量，由注浆量设计两阶段的盾体间隙注浆施工工艺，并进行两阶段的盾体间隙注浆；计算盾尾间隙注浆量，进行盾尾间隙同步注浆。本发明有效降低间隙充填的注浆总量，注浆工艺充填效果更好，可以有效地进行微变形控制，也可降低传统二次补浆的次数以及缩短盾构施工的工期。

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，尤其是盾构施工中的注浆工艺设计，具体是一种月牙型盾体间隙的三孔注浆方法。

背景技术

盾构工法因其具有机械化程度高、掘进速度快、对周围环境影响小等优点，已逐渐发展成为城市地下隧道建设的首选工法。北京、天津、上海等城市中心区域地铁隧道区间有70%以上均采用盾构法。随着盾构设备的国产化以及人力成本的提升，盾构法将成为未来城市地铁、管廊、山岭隧道等工程的主流施工方法。

盾构开挖时盾体与地层密切接触，即使采用最先进的盾构配合最精准的操作水准，盾构掘进依然会扰动并诱发地层变形。多位学者根据大量的现场监测资料，研究了盾构掘进对横向和纵向地表沉降的影响过程，并探讨了盾构掘进各个阶段的沉降占总沉降量的百分比，分析了盾构掘进对横向地表沉降的影响范围，以及各种施工因素对地表沉降的影响。既有研究表明，根据盾构开挖面与监测断面的相对位置，监测断面处的位移变化过程大致可以划分为4个阶段，其中，“盾构经过（盾体通过）”及“盾尾脱出”是盾构隧道周围地层变形的主要阶段。基于盾构的掘进开挖要求，盾构的刀盘开挖直径通常略大于盾体及预制管片外径，且盾体一般为“头大尾小”的锥形结构，盾构的这种构造特点导致其开挖过程中在盾体和盾尾位置分别会形成“盾体间隙”和“盾尾间隙”两种间隙，如图1所示，导致不同开挖直径的盾构其环向通常有10~30mm的间隙。近期，申请人对北京地铁14号线和新机场线地层变形的监测结果进一步分析发现，盾体通过阶段的地层变形约占50%~60%，盾尾脱出阶段地层变形约占20~35%。

目前，国内外学者已经对盾尾间隙的充填开展了较多关于盾尾同步注浆充填机理、注浆材料的性能指标及注浆工艺等方面研究，对于隧道周围地层位移控制主要集中于对盾尾间隙周围土体非均匀收敛移动趋势的同步注浆和二次补浆，盾尾脱出阶段的地层变形可通过盾尾间隙的有效充填进行精准控制。

未来，我国城市地下空间开发必将向着深层次过渡，地下轨道交通隧道及管线错综复杂，不可避免地经常会出现隧道交叉、并行或重叠等近接施工的区间，而穿越部位也成为了施工过程中的重大风险源。2012年，在新建的北京6号线穿越2号线车公庄站、朝阳门站，10号线二期穿越1号线公主坟站，9号线穿越1号线军事博物馆站等工程中，已经严格要求控制既有地铁变形不大于3mm。因此，做好盾体通过阶段盾体间隙充填至关重要，但目前对于盾体开挖间隙的非均匀收敛地层位移的控制方法并不成熟，仅做好盾尾间隙的充填已很难满足地层微变形的控制要求，鉴于此，本发明研究盾体间隙注浆布置方法及注浆工艺，以期望满足盾构近接工程对地层与结构的微变形控制要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提出一种月牙型盾体间隙的三孔注浆方法，以解决现有技术中盾体间隙注浆的不足，满足盾构工程中对地层与结构的微变形控制要求。

本发明是这样实现的：

一种月牙型盾体间隙的三孔注浆方法，包括如下步骤：

步骤1：根据盾构施工过程将盾体间隙划分为两阶段，第一阶段为微沉降控制初始阶段，第二阶段为盾体通过阶段；

步骤2：根据第一阶段和第二阶段盾体间隙的特点，设计盾体间隙注浆在盾体纵向上的布置位置；

步骤3：根据第一阶段和第二阶段盾体间隙的特点，设计盾体间隙注浆在盾体横截面上“月牙型”盾体间隙的三孔注浆布置形式，三孔分别设置在盾壳顶部、盾壳左、右两侧斜上方；