[發明專利]全斷面注漿、矩形水平凍結與管棚聯合加固結構及方法

有效

• 申請號: 201410311010.7
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104074525A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 楊平;金福強;蔣大有;何文龍;張婷;劉艷軍
• 申請（專利權）人: 南京林業大學;上海市機械施工集團有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/10;E21D11/00
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發明涉及的是一種穿越敏感建（構）筑物，富含水層砂土或軟土地層的全斷面注漿、矩形水平凍結與上部管棚聯合加固的地下通道施工加固結構及方法。屬于淺埋暗挖地下通道加固技術領域。?

背景技術

地下通道淺埋暗挖施工時，為確保其暗挖過程順利及影響范圍內建（構）筑物的安全，通常需要對暗挖土體進行加固。其作用是阻止地下通道外地下水土流入及保持開挖斷面的穩定性，使加固體本身具有一定的強度和剛度。其作用是擋土、擋水、保證開挖面穩定及控制重要建（構）筑物在施工中的變形。通常地下通道超前預加固采用注漿法、管棚法、深層攪拌樁、高壓旋噴法、凍結法、等方法，每種方法各具有優缺點，如表1。?

表1常見地下通道預加固方式對比?

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地下通道施工特別是在市中心遇到的復雜周邊環境和地層環境越來越多，經常遇到因場地和地層限制，無法使用或不適合使用各類化學加固方式，而采用單一矩形水平凍結法加固由于開挖斷面較大，工作面穩定性難于保證、開挖卸壓及凍結法具有的凍脹及融沉特性，也難于滿足復雜環境保護要求的情況。

發明內容

本發明提出的是一種全斷面注漿，矩形水平凍結與管棚聯合加固結構及方法，其目的旨在滿足復雜環境保護要求的情況，在地下通道暗挖前利用水平凍結孔凍結加固土體，在暗挖地下通道外側先形成強度高、封閉性好的矩形凍結壁。為保證開挖面的穩定性以及控制凍結過程中凍土層產生的凍脹與融沉影響，在水平凍結孔施工前對將要暗挖的區域及凍結區域進行全斷面預注漿。同時，為控制由于暗挖引起的地表隆、沉對建（構）筑物的影響，在正上方布置一排管棚使加固區域位移、應力等變化量與上部建（構）筑物予以隔離保護。適用于因場地限制無法使用各類化學加固方式，并且對凍結法加固引起的地層凍脹融沉量有嚴格限制的淺埋暗挖矩形地下通道預加固工程。?

本發明的技術解決方案：全斷面注漿、矩形水平凍結與管棚聯合加固結構，其結構包括矩形凍結壁，矩形凍結壁內的上方是一排凍結孔，矩形凍結壁內的凍結管兩側及底部各布置兩排凍結孔，凍結管內的凍結孔的上部是泄壓孔，矩形凍結壁內外兩側設有測溫孔，矩形凍結壁的上方是管棚，矩形凍結壁內的凍結管外圍是地下通道初襯，凍結管內圍是地下通道二襯，矩形凍結壁內外兩側、地下通道二襯是全斷面注漿區域。?

其聯合加固的方法，包括如下步驟：?

（1）全斷面注漿；

在凍結孔施工之前，對結構內部及將要實行水平凍結的區域進行全斷面注漿改良土體，確保開挖面的穩定性并擬制凍脹融沉；具體包括

1）打設注漿管，采用小導管注漿，注漿孔成梅花型布置，排與孔間距1m；

2）注漿采用P.O?42.5硅酸鹽水泥，水灰比為1:1（重量比）；

3）注漿壓力控制為0.3～0.5MPa，注漿擴散半徑為1.0～1.2m，注漿終壓為0.5MPa，單孔注漿量為4.2～4.6m³。

（2）矩形凍結壁，具體包括?

1）矩形凍結壁10位于地下通道暗挖段外，凍結孔1按水平角度布置；

2）凍結孔數101個。其中地下通道結構兩側及底部各布置兩排孔，兩排孔排距1m，梅花形布置，凍結孔離初期支護外側距離1m，凍結孔之間間距為0.8m，凍結孔數73個，長度為8m；在暗挖通道結構上側布置一排孔，凍結孔之間間距為0.8m，凍結孔數15個，長度為8m；在上部通道底板向下0.6m處橫向布設一排凍結孔，形成穩定矩形凍結壁的橫向凍結壁支撐，孔間距為0.7m，凍結孔數為13個，長度為8m；

3）凍結管用直徑為89mm，厚度為9mm的20#無縫鋼管。

（3）測溫孔?

測溫孔位于矩形凍結壁內外兩側，4個測溫孔布設在凍結管外側，4個布設在凍結管內側，2個布設在凍結管底部，測溫孔深與外圈凍結管一致，板塊凍結區范圍內每層土內至少布設一個測溫孔，且數量不少于2個，測溫孔孔深與板塊凍結區范圍內凍結管長度一致，測溫點間距1~1.5m，測溫管采用直徑為89mm、厚度9mm的20#低碳無縫鋼管。

（4）泄壓孔?

底排凍結孔上部2.2m處與上排凍結孔下部2.2m處各布設一排直徑89mm，間距700mm的卸壓孔，孔深8m，泄壓孔數為6個。

（5）管棚?

在上排凍結孔上方30mm處，布置一排29根直徑為89mm、厚度9mm管棚進行隔離保護，管棚間距為300mm，管棚長8m。

（6）施工?