專利名稱：盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及隧道工程，特別涉及一種采用盾構(gòu)法施工的隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
盾構(gòu)機的始發(fā)、到達工作為盾構(gòu)法隧道施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于絕大多情況下地鐵盾構(gòu)隧道覆土較小，盾構(gòu)機的始發(fā)和到達工作所涉及地層為強度低、含水量及滲透系數(shù)均較高的較軟弱地層，為保證施工安全，盾構(gòu)機在始發(fā)、到達工作井前需對其通過的地層進行加固。目前國內(nèi)外普遍的做法為在盾構(gòu)機始發(fā)或到達工作井前，采用深層攪拌、高壓旋噴、注漿或凍結(jié)法等手段對盾構(gòu)通過一定空間范圍的地層土體進行預(yù)加固處理，通常是平面及立面外邊界均取“盾構(gòu)隧道輪廓外3 5m”，隧道軸線方向外邊界取“盾構(gòu)主機長度加I 3m”進行預(yù)加固，盾構(gòu)機在始發(fā)、到達工作時，視地層加固效果再輔以地層降水等措施。對于粘土、沙土、黃土和風化巖等地層，采用上述一種或幾種措施，基本能保證將地層強度、滲透系數(shù)等指標改良到一定范圍值，從而保證盾構(gòu)機在始發(fā)、到達工作時的安全；但對于砂卵石地層，由于其特殊的組成和結(jié)構(gòu)特征，采用深層攪拌、高壓旋噴、注漿和凍結(jié)法等加固措施在改善地層強度、滲透系數(shù)等方面的效果均不理想，很難保證盾構(gòu)機在始發(fā)、到達工作時的安全，尤其當隧道上方存在較多建構(gòu)筑物時，甚至會發(fā)生盾構(gòu)機在始發(fā)、到達工作過程中，隧道上方出現(xiàn)坍塌甚至危及周邊環(huán)境安全等重大工程事故。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，不但能滿足盾構(gòu)法隧道盾構(gòu)機在砂卵石地層中始發(fā)、到達工作時對地層加固效果的要求，也能保證如在粘土、沙土、黃土和風化巖等其他地層中盾構(gòu)機始發(fā)、到達工作時對地層加固效果的要求。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下本實用新型的盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，包括已開挖至工作平臺的盾構(gòu)隧道工作井，以及施作于井壁的端頭井圍護結(jié)構(gòu)，其特征是所述端頭井圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)在盾構(gòu)隧道洞門結(jié)構(gòu)位置施作混凝土導向墻，混凝土導向墻內(nèi)呈弧形環(huán)向間隔埋設(shè)導向管，沿導向管向地層打入鋼管管棚，通過鋼管管棚注漿孔向地層注入水泥漿液在盾構(gòu)隧道拱部外形成加固層結(jié)構(gòu)。本實用新型的有益效果是，在保證工作井圍護結(jié)構(gòu)本身使用功能要求和不影響工作井主體結(jié)構(gòu)布置及防水的前提下，能構(gòu)滿足，盾構(gòu)法隧道盾構(gòu)機始發(fā)、到達工作時，常規(guī)地層加固措施較難達到加固效果的砂卵石地層對地層加固效果的要求，同時該加固措施也適用于粘土、沙土、黃土及風化巖等常規(guī)地層的盾構(gòu)工作井外端頭地層的加固。
本說明書包括如下4幅附圖圖1是本實用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)的平面示意圖；圖2是本實用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)的縱斷面示意圖；圖3是本實用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)的立面示意圖；圖4是本實用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)中鋼管管棚展開示意圖；圖中示出構(gòu)件、部位名稱及所對應(yīng)的標記盾構(gòu)隧道工作井A、工作平臺B、工作井圍護結(jié)構(gòu)11、工作井主體結(jié)構(gòu)12、導向管13、管棚14、注漿孔14a、導向墻15、盾構(gòu)隧道洞門結(jié)構(gòu)16、盾構(gòu)隧道17。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。本盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固措施的施做時機選擇在盾構(gòu)隧道工作井圍護結(jié)構(gòu)11施工結(jié)束、工作井主體結(jié)構(gòu)12未施工前。參照圖1、圖2和圖3，本實用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，包括已開挖至工作平臺B的盾構(gòu)隧道工作井A，以及施作于井壁的端頭井圍護結(jié)構(gòu)11。所述端頭井圍護結(jié)構(gòu)11外側(cè)在盾構(gòu)隧道洞門結(jié)構(gòu)16位置施作混凝土導向墻15，混凝土導向墻15內(nèi)呈弧形環(huán)向間隔埋設(shè)導向管13，沿導向管13向地層打入鋼管管棚14，通過鋼管管棚14注漿孔14a向地層注入水泥漿液在盾構(gòu)隧道17拱部外形成加固層結(jié)構(gòu)。在保證工作井圍護結(jié)構(gòu)11功能要求和不影響工作井主體結(jié)構(gòu)12布置及防水的前提下，能夠保證常規(guī)措施條件下較難達到加固效果要求的砂卵石地層的加固效果，保證盾構(gòu)法隧道盾構(gòu)機始發(fā)、到達工作時的安全。同時該加固措施也適用于粘土、沙土、黃土及風化巖等常規(guī)地層的盾構(gòu)工作井外端頭地層的加固。本實用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)的施工工序、技術(shù)措施和相關(guān)要求如下1、在工作井圍護結(jié)構(gòu)11外側(cè)，盾構(gòu)隧道洞門結(jié)構(gòu)16位置施作預(yù)埋了導向管13的導向墻15。通常,導向墻15為高1. 5 2. 0m、厚O. 8 1. 2m的環(huán)型混凝土結(jié)構(gòu)，導向管13的前端向外伸出導向墻15外壁O. 2 O. 3m,與盾構(gòu)隧道17的夾角為2 3°，環(huán)形角為120 150° ；2、在盾構(gòu)工作井A中通過導向管13的定位功能施作管棚14。通常，管棚14為外直徑108 123mm、壁厚6mm的鋼管，呈弧形布置，通常單根總長度為盾構(gòu)機主機長度+2 3m (通長，或者為通過連接套管連接的接長)，間距O. 3 O. 5m。參照圖4，管棚14施工前，需在管身上加工直徑8 12mm、間距150 250mm、呈梅花形布置的注漿孔14a ；3、通過管棚14的注漿孔14a向地層注入水泥漿液。漿液比例及施工壓力根據(jù)現(xiàn)場實際情況選用，初次施工，建議漿液比例“水泥水=1:1”、注漿壓力O. 3 O. 4MPa ;若盾構(gòu)隧道17上方較大范圍內(nèi)分布有砂層，則需采用袖閥管等地面注漿方式對管棚上方含砂層的地層進行預(yù)加固；4、鑿除工作井主體結(jié)構(gòu)12空間范圍內(nèi)的導向墻15、導向管13和管棚14 ；[0022]5、盾構(gòu)機始發(fā)、到達工作前I 2周提前對管棚14加固范圍內(nèi)的地層進行降水，降水需達到該范圍地層地下水水位至少低于盾構(gòu)隧道17底部O. 5m的基本要求。以上所述只是用圖解說明本實用新型盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)的基本原理和做法，并非是要將本實用新型局限在所示和所述的具體做法和參數(shù)范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本實用新型所申請的專利范圍。
權(quán)利要求1.盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，包括已開挖至工作平臺(B)的盾構(gòu)隧道工作井(A)，以及施作于井壁的端頭井圍護結(jié)構(gòu)(11)，其特征是所述端頭井圍護結(jié)構(gòu)(11)外側(cè)在盾構(gòu)隧道洞門結(jié)構(gòu)(16)位置施作混凝土導向墻(15)，混凝土導向墻(15)內(nèi)呈弧形環(huán)向間隔埋設(shè)導向管(13)，沿導向管(13)向地層打入鋼管管棚(14)，通過鋼管管棚(14)注漿孔(14a)向地層注入水泥漿液在盾構(gòu)隧道(17)拱部外形成加固層結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，其特征是所述導向管(13)的前端向外伸出導向墻(15)外壁O. 2 O. 3m，與盾構(gòu)隧道(17)的夾角為2 3°，環(huán)形角為120 150°。
3.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，其特征是所述管棚(14)呈弧形布置，單根總長度為盾構(gòu)機長度+2 3m，間距O. 3 O. 5m。
4.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，其特征是所述管棚注漿孔(14a)在管棚(14)管身上呈梅花型布設(shè)，其直徑為8 12mm，縱向間距為150 250mmo
專利摘要盾構(gòu)法隧道工作井外端頭地層加固結(jié)構(gòu)，不但能滿足盾構(gòu)法隧道盾構(gòu)機在砂卵石地層中始發(fā)、到達工作時對地層加固效果的要求，也能保證如在粘土、沙土、黃土和風化巖等其他地層中盾構(gòu)機始發(fā)、到達工作時對地層加固效果的要求。它包括已開挖至工作平臺的盾構(gòu)隧道工作井，以及施作于井壁的端頭井圍護結(jié)構(gòu)，所述端頭井圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)在盾構(gòu)隧道洞門結(jié)構(gòu)位置施作混凝土導向墻，混凝土導向墻內(nèi)呈弧形環(huán)向間隔埋設(shè)導向管，沿導向管向地層打入鋼管管棚，通過鋼管管棚注漿孔向地層注入水泥漿液在盾構(gòu)隧道拱部外形成加固層結(jié)構(gòu)。
文檔編號E21D9/06GK202866826SQ20122055010
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者林剛, 郭俊, 羅世培, 宋同偉, 牟銳, 李學軍, 周明亮, 茍明中, 陶星 申請人:中鐵二院工程集團有限責任公司