[發明專利]一種盾構隧道與豎井連接部位的抗震與減震方法

有效

• 申請號: 201510564846.2
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105134248B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 趙武勝;陳衛忠;馬少森;楊典森
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10;E21D11/08;E21D11/14;E21D11/05
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及巖土抗震技術領域，具體涉及一種盾構隧道與豎井連接部位的抗震與減震方法。主要適用于高烈度區土質地層中盾構隧道與豎井連接部位的抗震設計與施工。

背景技術

近年來，隨著我國基礎設施建設的快速發展，一大批鐵路、公路、地鐵、水電隧道（洞）相繼建成并投入使用，且在建隧道仍以每年數百公里的速度在增長。盾構法施工采用現代化手段，具有施工速度快，效率高，工作環境好，安全保障程度高等優點，從而使得盾構隧道在已建及規劃建造的隧道中，占有相當大的比例。盾構隧道目前已成為我國現代交通的重要組成部分。

近年來，在全球范圍內的數次地震中，許多盾構隧道遭受到破壞，且震害主要發生在隧道與豎井連接部位。主要表現為隧道橫斷面管片旋轉、錯位，導致管片錯臺、接頭破壞；隧道縱向管片向豎井突出，導致連接部位防水失效，繼發漏水；嚴重影響了隧道的安全與正常使用。我國位于太平洋地震帶與歐亞地震帶的交匯處，地震斷裂帶發育，地震活動頻發，強度大、震源淺、分布廣、危害大。而我國高烈度區在建盾構隧道，大多采用傳統剛性連接的方法，其抗震性能差，難以滿足結構抗震安全性能要求。因此，盾構隧道與豎井連接部位的抗震設計已成為我國高烈度區盾構隧道建設中一個亟待解決的難題，急需發明一種安全、可靠、易于施工的盾構隧道與豎井連接部位抗震方法。

發明內容

本發明的目的在于為克服上述不足，而提供一種盾構隧道與豎井連接部位的抗震與減震方法。該方法方案易行，操作簡便，其將漸變式抗震加固體和抗震加固圈綜合考慮，加之柔性減震材料的充分利用，對盾構隧道的抗震與減震能起到良好效果。

為了達到上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種盾構隧道與豎井連接部位的抗震與減震方法，其步驟是：

1、抗震加固體施工，抗震加固體由主加固體與漸變加固體組成：

（1）主加固體：主加固體的長度不小于1.5D（D為管片外徑），兩側寬度不小于0.5D，深度不小于基坑深度H（基坑深度原則上可深可淺，其具體根據工程現場而定），并不小于盾構破墻要求尺寸。在豎井開挖前，采用高壓旋噴樁對主加固體范圍內的土體進行加固，樁體梅花型布置，根據現場土質條件可采用二重管或三重管；被加固土體的28d無側限抗壓強度不小于1.2MPa，嚴格控制靠近豎井壁5m范圍內土體的加固效果，必要時可重復噴射加固，確保達到加固要求，形成抗震主加固體；降低豎井與盾構隧道間剛度的差異，進而控制由此帶來的管片震害。

（2）漸變加固體：其緊臨抗震主加固體，其長度不小于0.5D（D為管片外徑），寬度與深度宜與主加固體一致。待抗震主加固體施工完成后，沿盾構推進方向繼續施工漸變加固體，其樁體密度逐漸減小，使土體由主加固區向未加固區平滑過渡。

2、抗震加固圈施工：

對抗震加固體施工的同時，重點對盾構開挖輪廓面以外2~3m范圍土體進行重點加固。根據現場土質條件，加大漿液注漿壓力（增加0.5~1.0MPa，漿液壓力不小于3MPa），降低旋噴注漿管提升速度（降低3~5cm/min，不大于8 cm/min），提高復合地基承載力；有條件的情況下，管片拼裝后，再通過管片預留注漿孔對該區域進行二次注漿加固，從而保證加固圈內土體的承載力與強度不小于加固區其它部位，在盾構開挖面外2~3m范圍內形成抗震加固圈。

3、柔性減震層施工：

待盾構機破墻完成后，由于刀盤外徑大于管片直徑，隨著管片脫出盾尾，管片與土體之間將產生建筑空隙。此時，通過盾構機同步注漿系統在此建筑空隙中進行柔性減震層的施工。柔性減震材料的質量配合比為水泥：砂：乳化瀝青：水：鋁粉=1.0：2.0：1.8：0.5：0.15。首先，將水泥、砂、外加劑混合在一起拌勻；然后加入水，均勻攪拌2~5min；接著加入乳化瀝青，均勻攪拌2~5min；加入鋁粉再攪拌1~3min。待配置的漿液達到施工要求后，通過盾構機同步注漿系統，將上述漿液注入管片與開挖面間的空隙中，注漿壓力取注漿位置1.1～1.2倍的靜止水土壓力，注漿壓力一般設定在0.3~0.5MPa，最終形成柔性減震層。

所述的水泥為普通硅酸鹽水泥；所述的砂為普通的河砂。

所述的乳化瀝青是瀝青和乳化劑在一定工藝作用下，生成水包油型液態瀝青。乳化瀝青是將通常高溫（120到130攝氏度）使用的道路瀝青，經過機械攪拌和化學穩定的方法（乳化），擴散到水中而液化成常溫下粘度很低、流動性很好的一種道路建筑材料。可以常溫使用，也可以和冷、潮濕的石料一起使用。