專利名稱：三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑施工領(lǐng)域，特別涉及一種三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方 法。
背景技術(shù)：
隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，軌道交通建設(shè)迎來了快速發(fā)展的步伐。目前我國(guó)軌道 交通建設(shè)中大量采用了盾構(gòu)法施工技術(shù)建造地鐵隧道。而盾構(gòu)進(jìn)出洞施工技術(shù)作為盾構(gòu)法 隧道施工的重要組成部分，在施工中至關(guān)重要。為保證盾構(gòu)進(jìn)出洞的安全，進(jìn)出洞口土體必須要有良好的穩(wěn)定性和止水性，使盾 構(gòu)進(jìn)出洞時(shí)洞口土體不坍塌、防止地下水涌入盾構(gòu)工作井內(nèi)。以往盾構(gòu)進(jìn)出洞時(shí)，洞門外土 體一般是由地面上進(jìn)行加固處理，待盾構(gòu)進(jìn)出洞前進(jìn)行土層加固效果檢測(cè)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)洞門外 土層加固效果不佳時(shí)，可從地面上進(jìn)行補(bǔ)充加固，以滿足盾構(gòu)進(jìn)出洞施工要求。比如由地面 進(jìn)行垂直旋噴、攪拌或冷凍法對(duì)洞門外土體進(jìn)行補(bǔ)充加固。但是城市地下空間的開發(fā)正在向密集化方向發(fā)展，地鐵隧道建設(shè)環(huán)境也正在變得 越加復(fù)雜，目前這種由地面進(jìn)行洞口加固處理的方式有時(shí)無法滿足施工的要求。如圖1所示，其為一種地下隧道環(huán)境結(jié)構(gòu)的示意圖，其中盾構(gòu)隧道11與地下道路 12共線，盾構(gòu)隧道11位于地下道路12的下方。從盾構(gòu)隧道11的周圍結(jié)構(gòu)來看，上方是已 建成的地下道路結(jié)構(gòu)底板13，兩側(cè)有基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)14 (如地下連續(xù)墻)，形成上部和左右兩 側(cè)均有連續(xù)結(jié)構(gòu)的三面封閉環(huán)境。而在三面封閉環(huán)境下，洞門外土層的前期加固與補(bǔ)充加 固均會(huì)受到已施工的結(jié)構(gòu)影響，無法從地面上直接進(jìn)行施工，加固施工需貫穿地下道路結(jié) 構(gòu)，無法實(shí)施。又如圖8所示，其是另一種地下隧道環(huán)境結(jié)構(gòu)的示意圖。此圖中的盾構(gòu)隧道81的 上部和左右兩側(cè)同樣也形成了三面封閉環(huán)境，洞門外土層的前期加固與補(bǔ)充加固也無法從 地面上直接進(jìn)行施工。由此可見，在洞門外土層上部和左右兩側(cè)均有結(jié)構(gòu)的三面封閉環(huán)境下的盾構(gòu)進(jìn)出 洞施工與以往常規(guī)施工不同。然而，目前在國(guó)內(nèi)外還未見類似工程案例，必須采用新的施工 方法解決三面封閉已建結(jié)構(gòu)下的盾構(gòu)進(jìn)出洞施工技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，以解決三面 封閉環(huán)境下的盾構(gòu)進(jìn)出洞施工無法采用地面加固與地面補(bǔ)充加固的問題。本發(fā)明提出一種三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，包括以下步驟(1) 對(duì)洞門外土體進(jìn)行前期加固，所述前期加固在洞門上部結(jié)構(gòu)施工前實(shí)施。(2)對(duì)土體加固效 果進(jìn)行檢測(cè)，所述檢測(cè)在洞門上部結(jié)構(gòu)施工后實(shí)施。(3)若土體未達(dá)到強(qiáng)度和止水要求，則 采用水平凍結(jié)法對(duì)洞門外土體進(jìn)行補(bǔ)充加固。(4)實(shí)施盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，補(bǔ)充加固時(shí)具體包括以下步驟(1)在洞門外土體上水平鉆孔。(2)在水平孔中埋設(shè)凍結(jié)管。(3) 對(duì)洞門外土體進(jìn)行積極凍結(jié)，形成凍結(jié)加固體。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，在采用 凍結(jié)補(bǔ)充加固條件下盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工完成后還包括步驟(1)對(duì)凍結(jié)土體實(shí)施強(qiáng)制解 凍。(2)拔除凍結(jié)管，并向拔管形成的孔洞內(nèi)及時(shí)注漿。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，對(duì)土體 加固效果進(jìn)行檢測(cè)具體包括步驟(1)在土體上開設(shè)取樣孔。(2)對(duì)取樣孔中的取樣土進(jìn)行 強(qiáng)度檢測(cè)。(3)根據(jù)取樣土的檢測(cè)結(jié)果判斷土體的加固效果。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，對(duì)土體 加固效果進(jìn)行檢測(cè)還包括觀察取樣孔內(nèi)是否有滲漏水或泥漿。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，在實(shí)施 盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工時(shí)具體包括步驟(1)實(shí)時(shí)測(cè)量?jī)鼋Y(jié)土體的溫度。(2)根據(jù)溫度變化判 斷凍結(jié)加固體是否達(dá)到強(qiáng)度要求。(3)若達(dá)到強(qiáng)度要求，則實(shí)施盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，對(duì)洞門 外土體采用高壓旋噴或攪拌樁進(jìn)行前期加固。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用水平凍結(jié)法對(duì)洞門外土體進(jìn)行補(bǔ)充加固，使洞 門加固土體具備適應(yīng)性強(qiáng)、止水效果好、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)的前提下，更可以對(duì)洞口周圍環(huán)境 結(jié)構(gòu)，尤其是上部和左右兩側(cè)已建結(jié)構(gòu)起到良好的保護(hù)作用，解決了現(xiàn)有洞口加固技術(shù)所 無法處理的難題。


圖1為一種地下隧道環(huán)境結(jié)構(gòu)的示意圖2為本發(fā)明三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法的一種實(shí)施例流程圖； 圖3為本發(fā)明采用水平凍結(jié)法進(jìn)行補(bǔ)充加固的一種實(shí)施例流程圖； 圖4為本發(fā)明在洞門外土體中埋設(shè)凍結(jié)管的一種實(shí)施例示意圖； 圖5為本發(fā)明盾構(gòu)掘進(jìn)施工時(shí)的一種實(shí)施例流程圖； 圖6為盾構(gòu)出洞的示意圖； 圖7為盾構(gòu)進(jìn)洞的示意圖； 圖8為另一種地下隧道環(huán)境結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的主要思想是采用水平凍結(jié)法對(duì)三面封閉環(huán)境下的洞門外土體進(jìn)行補(bǔ)充 加固，使盾構(gòu)進(jìn)出洞段土體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度和止水效果，為盾構(gòu)進(jìn)出洞施工提供了一個(gè)安全 可靠的工作環(huán)境，且能夠?qū)χ車h(huán)境，尤其是上部和左右兩側(cè)已建結(jié)構(gòu)起到良好的保護(hù)作 用。本發(fā)明的方法在軟土、高水壓等惡劣復(fù)雜的地質(zhì)條件下均能實(shí)施，尤其適用于城市密集 區(qū)復(fù)雜環(huán)境下的盾構(gòu)進(jìn)出洞施工。以下結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明。請(qǐng)參見圖2，其為本發(fā)明三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法的一種實(shí)施例 流程圖，其包括以下步驟S201，對(duì)洞門外土體進(jìn)行前期加固。S202，施工洞門上部結(jié)構(gòu)。S203，對(duì)土體加固效果進(jìn)行檢測(cè)。若檢測(cè)通過，則進(jìn)入步驟S207 ；若檢測(cè)不通過， 則進(jìn)入S204。S204,采用水平凍結(jié)法對(duì)洞門外土體進(jìn)行補(bǔ)充加固。S205，實(shí)施盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工。S206，對(duì)凍結(jié)加固體進(jìn)行強(qiáng)制解凍(僅在有S204時(shí)實(shí)施該步驟)。S207，實(shí)施盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工。在上部結(jié)構(gòu)施工前，首先對(duì)洞門外土體進(jìn)行預(yù)加固(即步驟S201，)。加固方法可采 用高壓旋噴或攪拌樁，較佳的加固區(qū)厚度為洞門外沿盾構(gòu)軸線方向延伸6m，洞門左右兩側(cè) 各向兩邊延伸3m，深度方向由洞門下方: 至洞門上方的結(jié)構(gòu)底板以下。洞門外左右兩側(cè)的 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)可在預(yù)加固之前或之后施工均可。預(yù)加固應(yīng)在盾構(gòu)進(jìn)出洞施工前一定時(shí)間內(nèi) 實(shí)施，從而保證盾構(gòu)進(jìn)出洞施工時(shí)已達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。盾構(gòu)進(jìn)出洞段洞門土體加固結(jié)束后，可實(shí)施上部結(jié)構(gòu)的正常施工(即步驟S202)。 這里所說的上部結(jié)構(gòu)是指洞門上方的地下建筑結(jié)構(gòu)，如地下道路等。上部結(jié)構(gòu)的施工應(yīng)符 合相關(guān)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范要求，且在施工過程盡量避免破壞預(yù)加固土體。如上部結(jié)構(gòu)基坑開 挖時(shí)的超挖、坑底集水等都會(huì)影響下方預(yù)加固土體的實(shí)際加固效果。盾構(gòu)進(jìn)出洞施工前，必須對(duì)洞門外土體加固效果進(jìn)行檢測(cè)(即步驟S203)，判斷其 是否具備盾構(gòu)進(jìn)出洞施工條件。土體加固效果檢測(cè)可以由盾構(gòu)工作井內(nèi)在混凝土洞門上開 設(shè)取樣孔，先觀察是否有滲漏水或泥漿現(xiàn)象，再進(jìn)行鉆孔取樣，并對(duì)取樣土進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)， 判斷加固土體是否達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。同時(shí)，取樣后的孔內(nèi)是否有滲漏水或泥漿也需要實(shí) 時(shí)觀察。開孔數(shù)量及位置應(yīng)按照相關(guān)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范實(shí)施，以達(dá)到全面了解土體加固整體 效果。根據(jù)開孔觀察和取樣土體強(qiáng)度測(cè)試情況，判斷盾構(gòu)進(jìn)出洞洞門外土體加固效果， 決定是否對(duì)土體進(jìn)行補(bǔ)充加固。如果土體強(qiáng)度和止水效果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，則可以直接實(shí) 施盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工(即步驟S207)。如取樣土體強(qiáng)度未能達(dá)到其應(yīng)具備的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要 求、開孔處有較連續(xù)的滲漏水或泥漿現(xiàn)象，則說明洞門外土體加固強(qiáng)度為不滿足設(shè)計(jì)要求、 加固體止水效果不佳，不具備盾構(gòu)進(jìn)出洞施工條件，應(yīng)確定為需要對(duì)土體進(jìn)行補(bǔ)充加固處 理。在確定要進(jìn)行補(bǔ)充加固后，考慮到洞門外土體上方已有地下結(jié)構(gòu)底板，本發(fā)明采 用水平凍結(jié)法實(shí)施補(bǔ)充加固(即步驟S204)。其中，采用水平凍結(jié)法進(jìn)行補(bǔ)充加固較佳的實(shí) 現(xiàn)方式具體可以采取以下步驟，如圖3所示
S301，在洞門外土體上水平鉆孔。S302，在水平孔中埋設(shè)凍結(jié)管。S303，對(duì)洞門外土體進(jìn)行積極凍結(jié)，形成凍結(jié)加固體。值得注意的是，要根據(jù)土體加固效果檢測(cè)情況，結(jié)合洞門外土層地質(zhì)條件、地下水 位及周邊荷載情況，進(jìn)行水平凍結(jié)加固設(shè)計(jì)計(jì)算，確定凍結(jié)加固體厚度及加固范圍，明確水 平凍結(jié)管的布置及凍結(jié)管長(zhǎng)等。在洞門上按設(shè)計(jì)要求開孔，并向洞門外土體中鉆孔埋設(shè)凍結(jié)管。
請(qǐng)參見圖4，其為在洞門外土體中埋設(shè)凍結(jié)管的一種示意圖。其中，多根凍結(jié)管41 水平埋設(shè)在洞門42外的土體中，并將埋設(shè)的水平凍結(jié)管41依次通過管路43連接至凍結(jié)設(shè) 備(由于凍結(jié)設(shè)備通常置于地面上，因而圖中未繪示)，并配合凍結(jié)測(cè)溫管及測(cè)溫傳感器等 設(shè)備，對(duì)洞門42外的土體進(jìn)行積極凍結(jié)，并形成加固土體44，具備止水效果和一定強(qiáng)度，為 盾構(gòu)進(jìn)出洞施工提供可靠的工作環(huán)境。其中，可以采用鹽水或液氮作為凍結(jié)設(shè)備的循環(huán)冷 凍液。在洞門外土體滿足強(qiáng)度要求后，便可以實(shí)施盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工(即步驟S205)。 而為了確保施工的安全性，還要對(duì)加固土體44進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，請(qǐng)參見圖5，盾構(gòu)掘進(jìn)施工時(shí) 具體可以包括以下步驟
S501，實(shí)時(shí)測(cè)量?jī)鼋Y(jié)土體的溫度。S502，根據(jù)溫度變化判斷凍結(jié)加固體是否達(dá)到強(qiáng)度要求。S503，若達(dá)到強(qiáng)度要求，則實(shí)施盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工。根據(jù)溫度的監(jiān)測(cè)，當(dāng)加固土體44達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，使凍結(jié)設(shè)備進(jìn)行維持凍結(jié)，并 在維持凍結(jié)狀態(tài)下實(shí)施洞門的常規(guī)鑿除、盾構(gòu)刀盤靠上凍結(jié)加固體、盾構(gòu)刀盤切削加固土 體44、洞門密封，完成盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工。請(qǐng)分別參見圖6和圖7，圖6為盾構(gòu)出洞的示 意圖，圖7為盾構(gòu)進(jìn)洞的示意圖。盾構(gòu)出洞前，首先盾構(gòu)機(jī)61應(yīng)在始發(fā)工作井62中準(zhǔn)備就 緒，當(dāng)加固土體44滿足強(qiáng)度和止水要求后，鑿除洞門，盾構(gòu)機(jī)61的刀盤便可以切削并穿越 加固土體44，進(jìn)而進(jìn)行隧道的掘進(jìn)施工。盾構(gòu)進(jìn)洞前，盾構(gòu)機(jī)61是位于已掘進(jìn)的隧道施工 段，當(dāng)加固土體44滿足強(qiáng)度和止水要求后，盾構(gòu)機(jī)61便可以切削并穿越加固土體44，并從 洞口 42進(jìn)入接受工作井72中，完成隧道的掘進(jìn)施工。由于加固土體44的存在，為盾構(gòu)進(jìn) 出洞施工提供了一個(gè)安全可靠的工作環(huán)境，尤其是對(duì)上部和左右兩側(cè)已建結(jié)構(gòu)起到良好的 保護(hù)作用。當(dāng)盾構(gòu)正常穿越凍結(jié)加固體，洞門密封安裝到位且密封效果安全可靠后，停止維 護(hù)凍結(jié)，對(duì)凍結(jié)土體實(shí)施強(qiáng)制解凍(即步驟S206)。強(qiáng)制解凍結(jié)束后，應(yīng)拔除凍結(jié)管，并向拔 管形成的孔洞內(nèi)及時(shí)注漿，避免坍孔造成的土體變形，同時(shí)還可避免土體發(fā)生融沉，有效控 制地層變形。本發(fā)明采用水平凍結(jié)法實(shí)現(xiàn)了對(duì)三面封閉環(huán)境下的洞門外土體的補(bǔ)充加固，具有 適應(yīng)性強(qiáng)、止水效果好、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，能夠適用于各種復(fù)雜地質(zhì)條件，在城市繁華地區(qū) 的復(fù)雜環(huán)境中實(shí)施盾構(gòu)進(jìn)出洞施工具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具 體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明 的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，其特征在于，包括以下步驟 對(duì)洞門外土體進(jìn)行前期加固，所述前期加固在洞門上部結(jié)構(gòu)施工前實(shí)施；對(duì)土體加固效果進(jìn)行檢測(cè)，所述檢測(cè)在洞門上部結(jié)構(gòu)施工后實(shí)施； 若土體未達(dá)到強(qiáng)度和止水要求，則采用水平凍結(jié)法對(duì)洞門外土體進(jìn)行補(bǔ)充加固； 實(shí)施盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工。
2.如權(quán)利要求1所述的三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，其特征在于，補(bǔ)充 加固時(shí)具體包括以下步驟在洞門外土體上水平鉆孔；在水平孔中埋設(shè)凍結(jié)管；對(duì)洞門外土體進(jìn)行積極凍結(jié)，形成凍結(jié)加固體。
3.如權(quán)利要求2所述的三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，其特征在于，在采 用凍結(jié)補(bǔ)充加固條件下盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工完成后還包括步驟對(duì)凍結(jié)土體實(shí)施強(qiáng)制解凍；拔除凍結(jié)管，并向拔管形成的孔洞內(nèi)及時(shí)注漿。
4.如權(quán)利要求1所述的三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，其特征在于，對(duì)土 體加固效果進(jìn)行檢測(cè)具體包括步驟在土體上開設(shè)取樣孔；對(duì)取樣孔中的取樣土進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)；根據(jù)取樣土的檢測(cè)結(jié)果判斷土體的加固效果。
5.如權(quán)利要求4所述的三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，其特征在于，對(duì)土 體加固效果進(jìn)行檢測(cè)還包括觀察取樣孔內(nèi)是否有滲漏水或泥漿。
6.如權(quán)利要求1所述的三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，其特征在于，在實(shí) 施盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工時(shí)具體包括步驟實(shí)時(shí)測(cè)量?jī)鼋Y(jié)土體的溫度；根據(jù)溫度變化判斷凍結(jié)加固體是否達(dá)到強(qiáng)度要求；若達(dá)到強(qiáng)度要求，則實(shí)施盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工。
7.如權(quán)利要求1所述的三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，其特征在于，對(duì)洞 門外土體采用高壓旋噴或攪拌樁進(jìn)行前期加固。
全文摘要
本發(fā)明提出一種三面封閉已建結(jié)構(gòu)下盾構(gòu)進(jìn)出洞施工方法，包括以下步驟(1)對(duì)洞門外土體進(jìn)行前期加固，所述前期加固在洞門上部結(jié)構(gòu)施工前實(shí)施。(2)對(duì)土體加固效果進(jìn)行檢測(cè)，所述檢測(cè)在洞門上部結(jié)構(gòu)施工后實(shí)施。(3)若土體未達(dá)到強(qiáng)度和止水要求，則采用水平凍結(jié)法對(duì)洞門外土體進(jìn)行補(bǔ)充加固。(4)實(shí)施盾構(gòu)進(jìn)出洞掘進(jìn)施工。本發(fā)明具備適應(yīng)性強(qiáng)、止水效果好、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02D3/115GK102071945SQ20101061155
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者孫衛(wèi)國(guó), 巴雅吉呼, 張冠軍, 王秀志, 胡蒙達(dá), 鄭宜楓, 黃 俊 申請(qǐng)人:上海申通地鐵集團(tuán)有限公司, 上海隧道工程股份有限公司