[發明專利]一種富水砂層盾構始發端頭加固結構及其施工方法

在審

• 申請號: 201710933229.4
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107489427A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 王占兵;張慧鵬;聶鴻;梁超;梁純;王淮濱;葉小龍
• 申請（專利權）人: 南昌軌道交通集團有限公司地鐵項目管理分公司;中鐵四局集團有限公司城市軌道交通工程分公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明涉及一種富水砂層盾構始發端頭加固結構及其施工方法，屬于端頭井地層加固技術領域，更具體的說是一種在全斷面富水砂層中采用三軸+垂直冷凍加固施工的盾構始發結構及其施工方法。

背景技術

隨著城市密集度的提高和城市擁堵不斷增加，地面可利用空間越來越少，盾構法施工地鐵隧道技術快速發展，傳統的富水砂層盾構始發端頭加固方法采用的都是三軸攪拌樁+端頭降水的形式進行盾構始發。

但在一些場合下,由于受到場地限制從而導致端頭部分區域無法進行三軸加固以及端頭周邊無法進行降水井施工，從而導致盾構始發存在很大安全風險。

比如南昌地鐵2號線丁公路南站～南昌火車站區間隧道工程始發端在南昌火車站、盾構接收端在丁公路南站，其中南昌火車站端頭地層加固原設計采用φ850@600三軸攪拌樁進行加固（加固長度為10.5m）同時在靠近車站地連墻40cm范圍內設置1排雙重管高壓旋噴止水樁以及在端頭周邊設置一定數量的降水井，以保證盾構始發順利進行。

由于本區間始發端頭井緊挨南昌火車站東站臺，始發井口與站臺墻距離僅7.8～11.4m，基坑北側6.5m處為洛陽路隧道圍護樁、樁直徑1m、樁長18～20m，樁間距1.1m，基坑北側變電柜距井口距離2.7m，站臺墻底部埋設一根直徑1.2m污水管道，埋深2m以及車站端頭井地連墻未全部施工完畢等原因影響，造成始發端頭無法按照設計要求進行地層加固和降水施工，從而給盾構始發掘進帶來重大的安全隱患。

發明內容

本發明的目的在于提供一種富水砂層盾構始發端頭加固結構及其施工方法，從而避免傳統的富水砂層盾構始發端頭加固技術所存在的不足之處，以確保在場地受限的情況下能夠快速、安全地進行盾構始發。

本發明為了實現上述目的，采用如下技術方案：

一種富水砂層盾構始發端頭加固結構，始發井端頭區域位于垂直凍結加固區域的前端；

凍結管位于垂直凍結加固區域中，并且凍結管垂直于盾構出洞的方向；

凍結管通過鹽水管路與凍結站連接。

進一步的，鹽水管路的數量為兩個。

一種富水砂層盾構始發端頭加固結構的施工方法：

A）、在始發井端頭區域中采用三軸攪拌樁加固，土層加固厚度為隧道上下各3.0-5.0m，左右各3.0-5.0m，加固長度為7-12m；

B）、待經三軸攪拌樁加固土體的28-30天無側限抗壓強度不小于0.8MPa后，垂直凍結加固區域進行地層垂直冷凍加固，攪拌樁加固體與冷凍加固體交叉區域為2-5m；土層加固厚度為隧道上3-5m、下3-5m，左右各3-5m，凍結壁長度為5-8m，孔距0.6-0.8m，排距0.8-1.1m，第一排孔距地連墻0.4-0.6m；

凍結周期為30-35天；凍結管施工完畢后用鹽水管路與凍結站連接起來，以保證凍結站產生的冷量通過鹽水管路將土體內的高溫給置換出來；凍結后的土體平均溫度不高于-10℃時，即滿足盾構始發條件；

C）、盾構始發前，需對端頭洞身范圍內的凍結管拔至隧道范圍拔至距隧道頂部0.3-0.6m處，以保證盾構在始發過程中可以進行二次凍結，待盾構機全部穿越加固體且洞門進行封堵完畢后，停止凍結，并將冷凍管全部拔除。

本發明的有益效果：

1、本發明能夠滿足在有限場地條件下，能夠進行端頭加固，整個施工過程安全、高效，對于施工場地要求不高，能夠適應狹小且周圍地形復雜的場地。

2、本發明通過設置常規加固與凍結加固交叉重合區域，更有效解決了盾構始發過程中兩種加固體接縫處掌子面可能發生的涌水、涌砂問題，進一步提高了盾構始發的安全系數。

附圖說明

圖1為本發明中三軸攪拌樁與垂直凍結加固平面圖；

圖2為本發明中三軸加固與垂直凍結加固橫剖面圖；

圖3為本發明中垂直凍結縱剖面圖；

圖4為本發明中凍結管與盾構機位置關系圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細描述：

一種富水砂層盾構始發端頭加固結構：

始發井端頭區域1位于垂直凍結加固區域2的前端；

凍結管3位于垂直凍結加固區域2中，并且凍結管3垂直于盾構出洞的方向；

凍結管3通過鹽水管路與凍結站連接。

鹽水管路的數量為兩個。

一種富水砂層盾構始發端頭加固結構的施工方法：