本發(fā)明屬于軌道交通工程、市政道路、綜合管廊等工程領(lǐng)域，具體涉及一種高水頭深厚砂層地區(qū)的盾構(gòu)端頭土體加固體系。

背景技術(shù)：

在地鐵工程中，盾構(gòu)法是區(qū)間隧道施工的一種常見方法。盾構(gòu)的始發(fā)與到達(dá)是盾構(gòu)施工過程中的兩個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也是施工的重難點(diǎn)。盾構(gòu)端頭加固通常采用豎直注漿、旋噴加固或者水平凍結(jié)法。采用豎直注漿、旋噴加固形成的加固體均勻性較差，會(huì)出現(xiàn)漏水、漏砂等現(xiàn)象，影響了加固土體的整體質(zhì)量，并且局部土體會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)或施工要求而產(chǎn)生塌方進(jìn)而威脅到盾構(gòu)進(jìn)出洞時(shí)的安全。采用水平凍結(jié)法進(jìn)行加固時(shí)，凍結(jié)加固體所產(chǎn)生的凍脹及融沉較難控制，對(duì)周邊環(huán)境影響較大。并且采用水平凍結(jié)法時(shí)需要在車站端墻施工凍結(jié)管，凍結(jié)管施工會(huì)對(duì)車站側(cè)墻及防水層造成損傷，影響車站的結(jié)構(gòu)安全及防水效果。另外冷凍法相比豎直加固而言，造價(jià)增加較多，經(jīng)濟(jì)性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種高水頭深厚砂層地區(qū)的盾構(gòu)端頭土體加固體系，減小高水頭深厚砂層地區(qū)的盾構(gòu)進(jìn)出洞過程中土體出現(xiàn)的涌水、涌砂的風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明提供了一種高水頭深厚砂層地區(qū)的盾構(gòu)端頭土體加固體系，包括位于盾構(gòu)隧道端部的盾構(gòu)端頭井及位于盾構(gòu)端頭井外圍的主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)，所述主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)靠近隧道的一側(cè)設(shè)置有加固區(qū)，盾構(gòu)隧道穿過加固區(qū)；其特征在于：還包括止水帷幕，止水帷幕設(shè)置于加固區(qū)外圍；止水帷幕兩端與主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)通過接頭旋噴樁連接。

所述加固區(qū)外側(cè)的土體內(nèi)設(shè)置有降水井，降水井位于止水帷幕和加固區(qū)之間。

所述加固區(qū)包括主加固區(qū)和次加固區(qū),主加固區(qū)和次加固區(qū)沿盾構(gòu)隧道的延伸方向并排布置，盾構(gòu)隧道穿過主加固區(qū)和次加固區(qū)，主加固區(qū)靠近于主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)，主加固區(qū)的寬度大于次加固區(qū)。

所述加固區(qū)還包括弱加固區(qū)，弱加固區(qū)位于主加固區(qū)和次加固區(qū)頂面與地面之間的土體內(nèi)。

所述主加固區(qū)和主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有墻縫旋噴樁。

所述加固區(qū)外側(cè)的土體內(nèi)設(shè)置有觀察井，觀察井位于止水帷幕和加固區(qū)之間。

所述主加固區(qū)的采用三軸攪拌樁，三軸攪拌樁相互咬合，其水泥摻量為20％-24％；次加固區(qū)的采用三軸攪拌樁，三軸攪拌樁相互咬合，其水泥摻量為12％-18％；弱加固區(qū)的采用三軸攪拌樁，三軸攪拌樁相互咬合，其水泥摻量為7％-10％。

所述降水井的底端位于加固區(qū)的下方。

所述降水井內(nèi)部均勻間隔設(shè)置有濾水管；降水井內(nèi)壁不間斷均勻分布有中粗砂；降水井內(nèi)壁頂部采用粘性土層。

所述止水帷幕采用三軸攪拌樁，三軸攪拌樁相互咬合。

本發(fā)明在盾構(gòu)端頭采用了三軸攪拌樁進(jìn)行加固，加固區(qū)的均勻性好，加固區(qū)的土體的物理力學(xué)性能得到明顯改善。為了保證三軸攪拌樁加固體與車站主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)之間的密貼性，在三軸攪拌樁加固區(qū)與主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間增設(shè)了墻縫旋噴樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。同時(shí)本發(fā)明在加固區(qū)外圍增設(shè)了三軸攪拌樁的止水帷幕，止水帷幕的與主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的接縫處用接頭旋噴樁進(jìn)行封閉，有效減少涌水涌砂風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明對(duì)加固范圍內(nèi)的土體布置了降水井，在盾構(gòu)進(jìn)出洞前進(jìn)對(duì)土體進(jìn)行提前疏干，這種方式能有效減少加固范圍內(nèi)的土體含水量，可以有效的提高盾構(gòu)端頭土體的強(qiáng)度。本技術(shù)方案通過上述三種技術(shù)措施可以減小高水頭深厚砂層地區(qū)的盾構(gòu)進(jìn)出洞過程中土體出現(xiàn)的涌水、涌砂的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)本發(fā)明設(shè)置有觀察井，在盾構(gòu)始發(fā)或到達(dá)前7天進(jìn)行降水試運(yùn)行，對(duì)坑內(nèi)土體進(jìn)行疏干，根據(jù)降水試運(yùn)行情況確定盾構(gòu)始發(fā)或到達(dá)前的運(yùn)行時(shí)間并進(jìn)行維護(hù)施工。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明A-A剖視圖；

圖3是降水井示意圖；

其中，1—止水帷幕；2—次加固區(qū)；3—主加固區(qū)；4—接頭旋噴樁；5—墻縫旋噴樁；6—降水井；7—觀察井；8—主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)；9—盾構(gòu)隧道；10—弱加固區(qū)；11-地面，12-濾水管，13-中粗砂，14-粘性土，15-盾構(gòu)端頭井。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于清楚地了解本發(fā)明，但它們不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限定。

如圖所示，本發(fā)明提供了一種高水頭深厚砂層地區(qū)的盾構(gòu)端頭土體加固體系，包括位于盾構(gòu)隧道9端部的盾構(gòu)端頭井15及其外圍的主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)8，所述主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)8靠近隧道的一側(cè)設(shè)置有加固區(qū)，盾構(gòu)隧道9穿過加固區(qū)；其特征在于：還包括止水帷幕1，止水帷幕1環(huán)繞設(shè)置于加固體外側(cè)的土體內(nèi)，止水帷幕1兩端與主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)8的接縫處均通過接頭旋噴樁4封閉。所述止水帷幕1采用三軸攪拌樁，三軸攪拌樁相互咬合。止水帷幕1用于保護(hù)整個(gè)加固區(qū)域的止水封閉性，作為加固區(qū)域防水的第一道屏障。

所述加固區(qū)外側(cè)的土體內(nèi)設(shè)置有降水井6，降水井6位于止水帷幕1和加固區(qū)之間。降水井6內(nèi)部均勻間隔設(shè)置有濾水管12；降水井6內(nèi)壁不間斷均勻分布有中粗砂13；降水井6內(nèi)壁頂部采用粘性土14層。降水井6用于在盾構(gòu)進(jìn)出洞前進(jìn)對(duì)土體進(jìn)行提前疏干，這種方式能有效減少加固范圍內(nèi)的土體含水量，可以有效的提高盾構(gòu)端頭土體的強(qiáng)度。所述降水井6的底端位于加固區(qū)的下方5m，保證加固區(qū)域周圍土體含水量均符合施工需求。

所述加固區(qū)包括主加固區(qū)3和次加固區(qū)2,主加固區(qū)3和次加固區(qū)2沿盾構(gòu)隧道9的延伸方向并排布置，盾構(gòu)隧道9穿過主加固區(qū)3和次加固區(qū)2，主加固區(qū)3靠近于主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)8。所述加固區(qū)還包括弱加固區(qū)10，弱加固區(qū)10位于主加固區(qū)3和次加固區(qū)2頂面與地面11之間的土體內(nèi)。所述主加固區(qū)3的采用三軸攪拌樁，三軸攪拌樁相互咬合，其水泥摻量為20％-24％；次加固區(qū)2的采用三軸攪拌樁，三軸攪拌樁相互咬合，其水泥摻量為12％-18％；弱加固區(qū)10的采用三軸攪拌樁，三軸攪拌樁相互咬合，其水泥摻量為7％-10％。根據(jù)盾構(gòu)隧道周圍土體不同的需求將加固區(qū)進(jìn)行區(qū)域劃分，有效節(jié)約成本。

所述主加固區(qū)3和主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)8之間設(shè)置有墻縫旋噴樁5，保證主加固區(qū)3與主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)8之間密貼性與止水效果。

所述加固區(qū)外側(cè)的土體內(nèi)設(shè)置有觀察井7，觀察井7位于止水帷幕1和加固區(qū)之間。在盾構(gòu)始發(fā)或到達(dá)前7天進(jìn)行降水試運(yùn)行，對(duì)坑內(nèi)土體進(jìn)行疏干，根據(jù)降水試運(yùn)行情況確定盾構(gòu)始發(fā)或到達(dá)前的運(yùn)行時(shí)間。

施工時(shí)，首先施工盾構(gòu)端頭井的主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)8。然后在主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)8外側(cè)施工6米長(zhǎng)度的主加固區(qū)3三軸攪拌樁20％水泥摻量，在主加固區(qū)3三軸攪拌樁20％水泥摻量外施工3米長(zhǎng)度的次加固區(qū)2三軸攪拌樁15％水泥摻量。然后在加固區(qū)的外側(cè)設(shè)置一圈三軸攪拌樁止水帷幕1，止水帷幕1之間和加固區(qū)的邊緣之間存在間隙。然后在三軸攪拌樁止水帷幕1與圍護(hù)結(jié)8接縫處采用兩根接頭旋噴樁4進(jìn)行封閉。待加固區(qū)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，施工墻縫旋噴樁5，實(shí)現(xiàn)主加固區(qū)3和主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)8之間間隙的封閉。

盾構(gòu)機(jī)出洞前，施工人員在主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)鑿出一個(gè)圓洞，用于盾構(gòu)機(jī)的進(jìn)出，不會(huì)用盾構(gòu)機(jī)的刀盤來磨圍護(hù)結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)機(jī)出洞時(shí)，盾構(gòu)機(jī)的刀盤依次通過切割止水帷幕和加固區(qū)和墻縫旋噴樁，到達(dá)端頭井。

盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞前，施工人員在主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)鑿出一個(gè)圓洞，用于盾構(gòu)機(jī)的進(jìn)出，不會(huì)用盾構(gòu)機(jī)的刀盤來磨圍護(hù)結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞時(shí)，盾構(gòu)機(jī)的刀盤依次通過切割墻縫旋噴樁、加固區(qū)和止水帷幕，到達(dá)端頭井。

其中主加固區(qū)3三軸攪拌樁20％水泥摻量3在平面布置上沿盾構(gòu)隧道9方向的寬度為6m；次加固區(qū)2三軸攪拌樁15％水泥摻量2在平面布置上沿盾構(gòu)隧道9方向的寬度為3m并與主加固區(qū)3三軸攪拌樁20％水泥摻量3進(jìn)行搭接。主加固區(qū)3三軸攪拌樁20％水泥摻量3與次加固區(qū)2三軸攪拌樁15％水泥摻量2在平面布置上垂直盾構(gòu)隧道9方向應(yīng)超出盾構(gòu)隧道9邊緣2.8m。三軸攪拌樁止水帷幕1中心線與主體主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)8間距為15m。在豎向布置上，盾構(gòu)隧道9頂部以上3m至底部以下3m范圍均為主加固區(qū)3三軸攪拌樁20％水泥摻量3與次加固區(qū)2三軸攪拌樁15％水泥摻量2加固范圍。三軸攪拌樁止水帷幕1長(zhǎng)度從地面11至盾構(gòu)隧道9底部以下7m。弱加固區(qū)10三軸攪拌樁7％水泥摻量10長(zhǎng)度從地面11至盾構(gòu)隧道9頂部以上3m。墻縫旋噴樁5長(zhǎng)度為地面11至盾構(gòu)隧道9底部以下3m。接縫旋噴樁4長(zhǎng)度與三軸攪拌樁止水帷幕1長(zhǎng)度相同。其中墻縫旋噴樁5與接縫旋噴樁4水泥摻量不小于200kg/m。

本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。