本發(fā)明涉及一種采用礦山法開挖地鐵隧道時(shí)對(duì)開挖隧道上方土體的進(jìn)行后退式深孔注漿的系統(tǒng)和方法，特別涉及一種采用礦山法開挖地鐵隧道時(shí)開挖段的近距離上方設(shè)置有既有盾構(gòu)隧道，在新隧道開挖時(shí)，對(duì)既有構(gòu)筑物的沉降進(jìn)行控制和補(bǔ)償?shù)墓苣皇┕こ两悼刂频暮笸耸缴羁鬃{的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

在城市地鐵施工中，近距離下穿既有線路隧道的情況越來越多。當(dāng)既有線路為盾構(gòu)隧道時(shí)，由于盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)由柔性管片構(gòu)成，各管片之間是采用高強(qiáng)螺栓連接的，當(dāng)盾構(gòu)隧道下方的土體受到擾動(dòng)時(shí)，擾動(dòng)范圍內(nèi)的管片會(huì)產(chǎn)生超限的差異沉降，從而影響到既有盾構(gòu)隧道的正常運(yùn)營(yíng)，因此控制沉降成為下穿既有線路的隧道施工中的重要課題。當(dāng)在既有盾構(gòu)隧道下方近距離施工新隧道時(shí)，若采用盾構(gòu)法下穿，會(huì)使既有盾構(gòu)隧道沉降超限，因此只能采用礦山法隧道施工。在開挖礦山法隧道前，需要對(duì)掌子面前方土體進(jìn)行深孔注漿加固，注入雙液漿。注漿后隨著雙液漿的凝固被注漿加固的土體會(huì)產(chǎn)生向上隆起的效應(yīng)。隆起的力向上傳遞到既有盾構(gòu)隧道中，容易使隧道拼接管片發(fā)生隆起變形，超過變形控制指標(biāo)。在現(xiàn)有技術(shù)中，礦山法近距離下穿既有盾構(gòu)隧道時(shí)，一般采用全斷面深孔注漿方法。由于既有隧道與開挖隧道距離太近，在全斷面深孔注漿時(shí)，為了達(dá)到深孔注漿的效果，需要較大的注漿壓力，但較大的注漿壓力又會(huì)導(dǎo)致近距離處土體上拱嚴(yán)重，加重了既有盾構(gòu)隧道管片的錯(cuò)位變形，無法滿足既有隧道隆起控制指標(biāo)的要求。若降低注漿壓力，可以起到控制隆起變形的目的，但壓力太低會(huì)減少漿液擴(kuò)散半徑，達(dá)不到加固土體的效果。一般漿液擴(kuò)散半徑可達(dá)到25厘米左右，所以常規(guī)的深孔注漿孔距為50厘米左右，以保證在較大的注漿壓力下，注漿孔之間土體得到充分地加固。當(dāng)注漿壓力降低后，漿液擴(kuò)散半徑會(huì)減小，50厘米的孔距無法保證土體得到充分加固的目的?，F(xiàn)有管棚支撐工藝對(duì)管棚上方土體有一定的棚護(hù)作用，但管棚鋼管鉆進(jìn)多采用帶水成孔作業(yè)工藝，由于水進(jìn)入土體，更容易誘發(fā)沉降，若不帶水作業(yè)，大管徑鋼管直接頂進(jìn)土體，又存在頂進(jìn)困難。另外，管棚中相鄰鋼管間隙，也會(huì)誘導(dǎo)其上方的土體的沉降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種穿越既有盾構(gòu)隧道防隆起后退式深孔注漿系統(tǒng)，解決了下穿既有構(gòu)筑物時(shí)礦山法開挖段隧道的上方土體容易隆起的難題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的：

一種穿越既有盾構(gòu)隧道防隆起后退式深孔注漿系統(tǒng)，包括既有盾構(gòu)隧道，在既有盾構(gòu)隧道的下方設(shè)置有預(yù)開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道，在預(yù)開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道的左端設(shè)置有已開挖的區(qū)間人防段隧道，在已開挖的區(qū)間人防段隧道中的預(yù)開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道的上導(dǎo)洞掌子面上密布有深孔注漿孔，相鄰的深孔注漿孔的間距為20-30厘米，在深孔注漿孔中設(shè)置有后退式深孔注漿機(jī)的鉆桿及注漿套管，后退式深孔注漿機(jī)的注漿壓力為1-1.5兆帕，后退式深孔注漿機(jī)中的注漿液為改性水玻璃。

在區(qū)間人防段隧道的上方端頭墻中設(shè)置有鎖扣管幕，鎖扣管幕設(shè)置在既有盾構(gòu)隧道的正下方，在鎖扣管幕與已開挖的區(qū)間人防段隧道的直角后背墻之間設(shè)置有鋼管頂進(jìn)設(shè)備，鋼管頂進(jìn)設(shè)備中的螺旋鉆桿是設(shè)置在鎖扣管幕中的鎖扣管幕鋼管中的，螺旋鉆桿的端頭頂端與鎖扣管幕鋼管的右端口的外端面之間的距離為10厘米，在頂進(jìn)設(shè)備的出土口下方設(shè)置有計(jì)量土斗，在相鄰的兩個(gè)鎖扣管幕鋼管之間設(shè)置有鎖扣，在鎖扣管幕鋼管的外側(cè)壁上固定焊接有袖閥管，在袖閥管的入漿口上連接有膨潤(rùn)土漿液注漿機(jī)。

一種穿越既有盾構(gòu)隧道防隆起后退式深孔注漿方法，包括以下步驟：

第一步，在預(yù)開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道的上導(dǎo)洞掌子面上劃出深孔注漿孔的孔位，使相鄰的深孔注漿孔的間距為20-30厘米；

第二步，將后退式深孔注漿機(jī)的鉆桿及注漿套管設(shè)置在劃出深孔注漿孔的孔位上，進(jìn)行鉆孔作業(yè)；

第三步，用后退式的注漿方法進(jìn)行深孔注漿，注漿壓力保持在1-1.5兆帕，注漿液為改性水玻璃。

在預(yù)開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道的左端設(shè)置的已開挖的區(qū)間人防段隧道中先進(jìn)行以下步驟：

第一步、在既有盾構(gòu)隧道下方的準(zhǔn)備開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道的左端先開挖出區(qū)間人防段隧道；

第二步、在第一根鎖扣管幕鋼管的外側(cè)壁上焊接鎖扣的母扣，在第二根鎖扣管幕鋼管的外側(cè)壁上焊接鎖扣的子扣，在每根鎖扣管幕鋼管的外側(cè)壁上焊接袖閥管；在1重量份的膨潤(rùn)土中，加入9-11重量份的水，攪拌均勻，得到膨潤(rùn)土漿液，將得到的膨潤(rùn)土漿液裝入到膨潤(rùn)土漿液注漿機(jī)中；

第三步、將鋼管頂進(jìn)設(shè)備安裝在區(qū)間人防段隧道的直角后背墻上，在區(qū)間人防段隧道的上方端頭墻與鋼管頂進(jìn)設(shè)備之間設(shè)置第一根鎖扣管幕鋼管，啟動(dòng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備，將第一根鎖扣管幕鋼管頂入到上方端頭墻前方的既有盾構(gòu)隧道下方的土體中；

第四步、在第一根鎖扣管幕鋼管被頂入上方端頭墻前方的既有盾構(gòu)隧道下方的土體過程中，當(dāng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備的頂進(jìn)壓力達(dá)到20兆帕?xí)r，將第一根鎖扣管幕鋼管上焊接的袖閥管接到膨潤(rùn)土漿液注漿機(jī)上，并將膨潤(rùn)土漿液注入到鎖扣管幕鋼管的周圍土體中，以降低鎖扣管幕鋼管在頂進(jìn)過程中的摩擦阻力；在第一根鎖扣管幕鋼管頂入到既有盾構(gòu)隧道下方土體的整個(gè)過程中，鋼管頂進(jìn)設(shè)備的螺旋鉆桿的端頭是設(shè)置在第一根鎖扣管幕鋼管中的，并且螺旋鉆桿的端頭頂端距離第一根鎖扣管幕鋼管的右端口的外端面10厘米；若鋼管頂進(jìn)設(shè)備的頂進(jìn)壓力再次達(dá)到20兆帕?xí)r，通過鋼管頂進(jìn)設(shè)備將螺旋鉆桿向前推進(jìn)，使螺旋鉆桿的端頭探出到第一鎖扣管幕鋼管的右端口外端面外10厘米處，達(dá)到松動(dòng)鎖扣管幕鋼管前方土體的目的；

第五步、在已完成頂入工作的第一根鎖扣管幕鋼管的一側(cè)定位第二根鎖扣管幕鋼管，使第二根鎖扣管幕鋼管的子扣與第一根鎖扣管幕鋼管的母扣接插在一起，啟動(dòng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備，將第二根鎖扣管幕鋼管頂入到上方端頭墻前方的既有盾構(gòu)隧道下方的土體中，在頂入過程中重復(fù)第四步，使第二根鎖扣管幕鋼管順利頂入到位；

第六步、依次將后續(xù)的鎖扣管幕鋼管頂入到上方端頭墻前方的既有盾構(gòu)隧道下方的土體中，并將相鄰的兩鎖扣管幕鋼管插接在一起，形成鎖扣管幕。

本發(fā)明利用了現(xiàn)場(chǎng)的已有設(shè)備，易于操作，使已發(fā)生的沉降得到及時(shí)的補(bǔ)償，保證了既有盾構(gòu)隧道不隆起。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中B-B向剖視圖；

圖3是本發(fā)明的鎖扣管幕施工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中A-A向剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

一種穿越既有盾構(gòu)隧道防隆起后退式深孔注漿系統(tǒng)，包括既有盾構(gòu)隧道1，在既有盾構(gòu)隧道1的下方設(shè)置有預(yù)開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道3，在預(yù)開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道3的左端設(shè)置有已開挖的區(qū)間人防段隧道4，在已開挖的區(qū)間人防段隧道4中的預(yù)開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道3的上導(dǎo)洞掌子面15上密布有深孔注漿孔16，相鄰的深孔注漿孔16的間距為20-30厘米，在深孔注漿孔16中設(shè)置有后退式深孔注漿機(jī)的鉆桿及注漿套管，后退式深孔注漿機(jī)的注漿壓力為1-1.5兆帕，后退式深孔注漿機(jī)中的注漿液為改性水玻璃。

在區(qū)間人防段隧道4的上方端頭墻5中設(shè)置有鎖扣管幕，鎖扣管幕設(shè)置在既有盾構(gòu)隧道1的正下方，在鎖扣管幕與已開挖的區(qū)間人防段隧道4的直角后背墻6之間設(shè)置有鋼管頂進(jìn)設(shè)備8，鋼管頂進(jìn)設(shè)備8中的螺旋鉆桿9是設(shè)置在鎖扣管幕中的鎖扣管幕鋼管7中的，螺旋鉆桿9的端頭頂端與鎖扣管幕鋼管7的右端口的外端面之間的距離10為10厘米，在頂進(jìn)設(shè)備8的出土口下方設(shè)置有計(jì)量土斗11，在相鄰的兩個(gè)鎖扣管幕鋼管7之間設(shè)置有鎖扣14，在鎖扣管幕鋼管7的外側(cè)壁上固定焊接有袖閥管12，在袖閥管12的入漿口上連接有膨潤(rùn)土漿液注漿機(jī)13。

一種穿越既有盾構(gòu)隧道防隆起后退式深孔注漿方法，包括以下步驟：

第一步，在預(yù)開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道3的上導(dǎo)洞掌子面15上劃出深孔注漿孔16的孔位，使相鄰的深孔注漿孔16的間距為20-30厘米；

第二步，將后退式深孔注漿機(jī)的鉆桿及注漿套管設(shè)置在劃出深孔注漿孔16的孔位上，進(jìn)行鉆孔作業(yè)；

第三步，用后退式的注漿方法進(jìn)行深孔注漿，注漿壓力保持在1-1.5兆帕，注漿液為改性水玻璃。

在預(yù)開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道3的左端設(shè)置的已開挖的區(qū)間人防段隧道4中先進(jìn)行以下步驟：

第一步、在既有盾構(gòu)隧道1下方的準(zhǔn)備開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道3的左端先開挖出區(qū)間人防段隧道4；

第二步、在第一根鎖扣管幕鋼管7的外側(cè)壁上焊接鎖扣14的母扣，在第二根鎖扣管幕鋼管7的外側(cè)壁上焊接鎖扣14的子扣，在每根鎖扣管幕鋼管7的外側(cè)壁上焊接袖閥管12；在1重量份的膨潤(rùn)土中，加入9-11重量份的水，攪拌均勻，得到膨潤(rùn)土漿液，將得到的膨潤(rùn)土漿液裝入到膨潤(rùn)土漿液注漿機(jī)13中；

第三步、將鋼管頂進(jìn)設(shè)備8安裝在區(qū)間人防段隧道4的直角后背墻6上，在區(qū)間人防段隧道4的上方端頭墻5與鋼管頂進(jìn)設(shè)備8之間設(shè)置第一根鎖扣管幕鋼管7，啟動(dòng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備8，將第一根鎖扣管幕鋼管7頂入到上方端頭墻5前方的既有盾構(gòu)隧道1下方的土體中；

第四步、在第一根鎖扣管幕鋼管7被頂入上方端頭墻5前方的既有盾構(gòu)隧道1下方的土體過程中，當(dāng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備8的頂進(jìn)壓力達(dá)到20兆帕?xí)r，將第一根鎖扣管幕鋼管7上焊接的袖閥管12接到膨潤(rùn)土漿液注漿機(jī)13上，并將膨潤(rùn)土漿液注入到鎖扣管幕鋼管7的周圍土體中，以降低鎖扣管幕鋼管7在頂進(jìn)過程中的摩擦阻力；在第一根鎖扣管幕鋼管7頂入到既有盾構(gòu)隧道1下方土體的整個(gè)過程中，鋼管頂進(jìn)設(shè)備8的螺旋鉆桿9的端頭是設(shè)置在第一根鎖扣管幕鋼管7中的，并且螺旋鉆桿9的端頭頂端距離第一根鎖扣管幕鋼管7的右端口的外端面10厘米；若鋼管頂進(jìn)設(shè)備8的頂進(jìn)壓力再次達(dá)到20兆帕?xí)r，通過鋼管頂進(jìn)設(shè)備8將螺旋鉆桿9向前推進(jìn)，使螺旋鉆桿9的端頭探出到第一鎖扣管幕鋼管7的右端口外端面外10厘米處，達(dá)到松動(dòng)鎖扣管幕鋼管7前方土體的目的；

第五步、在已完成頂入工作的第一根鎖扣管幕鋼管7的一側(cè)定位第二根鎖扣管幕鋼管，使第二根鎖扣管幕鋼管2的子扣與第一根鎖扣管幕鋼管7的母扣接插在一起，啟動(dòng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備8，將第二根鎖扣管幕鋼管2頂入到上方端頭墻5前方的既有盾構(gòu)隧道1下方的土體中，在頂入過程中重復(fù)第四步，使第二根鎖扣管幕鋼管順利頂入到位；

第六步、依次將后續(xù)的鎖扣管幕鋼管7頂入到上方端頭墻5前方的既有盾構(gòu)隧道1下方的土體中，并將相鄰的兩鎖扣管幕鋼管插接在一起，形成鎖扣管幕。

由于相鄰的鎖扣管幕鋼管是通過子母鎖扣連接，使鎖扣管幕鋼管形成了一個(gè)封閉的鎖扣管幕，起到了后續(xù)礦山法開挖過程中，對(duì)近距離下穿既有盾構(gòu)隧道上方土體起到支撐的作用，達(dá)到了沉降量的有效控制，使其變形量控制在控制指標(biāo)范圍內(nèi)。在管幕的每根鎖扣管幕鋼管7的施工過程中，通過注入膨潤(rùn)土漿液，解決了不帶水頂入管幕鋼管阻力大，現(xiàn)有設(shè)備無法完成的難題。特別是在頂入過程中，通過協(xié)調(diào)好實(shí)時(shí)對(duì)出土量和頂進(jìn)壓力的控制，最大限度地控制了對(duì)新建隧道上方土體影響，嚴(yán)格科學(xué)控制了既有盾構(gòu)隧道下方擾動(dòng)土體的擾動(dòng)排出量，在頂入過程中，通過實(shí)時(shí)對(duì)出土量的定量控制，嚴(yán)格科學(xué)控制了既有盾構(gòu)隧道下方擾動(dòng)土體的擾動(dòng)排出量，對(duì)沉降量控制指標(biāo)的完成起到了立竿見影的作用。本發(fā)明科學(xué)地解決了注漿壓力與注漿孔間距的矛盾，即加固了土體，又克服了上方既有盾構(gòu)隧道隆起的問題。