專利名稱：盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種盾構(gòu)隧道的始發(fā)方法，具體地指一種盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法。
背景技術(shù)：
近年來國(guó)內(nèi)盾構(gòu)隧道得到了迅猛發(fā)展，包括地鐵、公路、市政、鐵路、輸水、輸氣等行業(yè)。國(guó)內(nèi)業(yè)界在盾構(gòu)隧道的理論及試驗(yàn)研究上也投入了大量的資金，開展了大量的科研課題，譬如在盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和設(shè)計(jì)方法方面，取得了一些成績(jī)。但是在超大盾構(gòu)隧道及復(fù)雜環(huán)境條件下盾構(gòu)始發(fā)方面的仍然存在一些問題，由于大直徑盾構(gòu)隧道掌子面上下的水土壓力差別較大，且掌子面上土層條件也不相同，因此淺覆土始發(fā)過程中泥水壓力與掌子面水土壓力的平衡難以掌控，輕微的泥水壓力波動(dòng)即易引起掌子面土體的坍塌，釀成重大的工程安全事故。針對(duì)上述問題，現(xiàn)有技術(shù)一般采取增大始發(fā)段覆土的厚度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選擇 0. 5^0. 6倍盾構(gòu)隧道外徑，這樣在一定程度上能增大始發(fā)段盾構(gòu)隧道頂部土層抗泥水劈裂能力，降低盾構(gòu)機(jī)泥水壓力波動(dòng)過大而擊穿上覆土層，造成地層失穩(wěn)或坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，但卻增加了始發(fā)工作井和后續(xù)明挖段的基坑開挖深度，增大了工程風(fēng)險(xiǎn)和造價(jià)；此外，現(xiàn)有技術(shù)中多采用單一的地層加固方式，往往難以保證加固質(zhì)量和效果，始發(fā)洞口打開后掌子面土體發(fā)生涌水涌泥，或無法承受盾構(gòu)機(jī)泥水倉(cāng)內(nèi)的泥水壓力而局部出現(xiàn)破壞等等，造成地層失穩(wěn)或坍塌等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)過程中地層的穩(wěn)定性問題，提供一種無需增大始發(fā)段覆土的厚度，工程造價(jià)低，安全的盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法，所述方法包括以下步驟I)對(duì)始發(fā)井外，沿盾構(gòu)掘進(jìn)方向的地層進(jìn)行全斷面加固、全斷面加固體(2 )的厚度比盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度長(zhǎng)2 3米；2)以全斷面加固體的末端為界，沿盾構(gòu)掘進(jìn)方向，對(duì)地層進(jìn)行門式加固，門式加固體的厚度為3(T55米，并對(duì)全斷面加固體和門式加固體范圍內(nèi)的地面進(jìn)行覆土反壓；門式加固體沿盾構(gòu)掘進(jìn)方向的長(zhǎng)度應(yīng)能覆蓋盾構(gòu)上方覆土厚度不能滿足盾構(gòu)隧道施工期抗浮需要的地段；3 )然后采用凍結(jié)法對(duì)靠近始發(fā)井的洞門處地層進(jìn)行界面凍結(jié)加固，界面凍結(jié)加固體厚度為r2米；4)待加固土體和凍結(jié)地層達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且盾構(gòu)機(jī)組裝調(diào)試到位后，鑿除洞門范圍內(nèi)的工作井圍護(hù)墻；5)盾構(gòu)機(jī)前推至掌子面建立泥水密封后掘進(jìn)。優(yōu)選地，所述全斷面加固體的橫剖面為寬和高均為D + 6. I米的大矩形和位于其正下方的寬o. 7D - 0. I米、高3飛米的小矩形上下接合而成的不規(guī)則多邊形，盾構(gòu)隧道面位于所述上方的大矩形的中心，所述D為盾構(gòu)機(jī)直徑。小矩形加固體作為承擔(dān)盾構(gòu)機(jī)自重荷載的基礎(chǔ)。優(yōu)選地，所述門式加固體的橫剖面為寬D + 6. I米，高0. 7D + 2米且下方開有弧形缺口的矩形，所述弧形缺口和盾構(gòu)隧道面的形狀相匹配，且缺口的頂點(diǎn)與所述門式加固體的剖面的寬邊的距離為3 3. 4米。優(yōu)選地，所述界面凍結(jié)加固體的橫剖面為寬和高均為D + 6. I米的矩形，其盾構(gòu)隧道面位于界面凍結(jié)加固體的橫剖面的中心。本發(fā)明所述全斷面加固、門式加固、界面凍結(jié)加固、覆土反壓的技術(shù)實(shí)施過程如下全斷面加固是指加固體斷面能將掘進(jìn)軸線方向上盾構(gòu)機(jī)的整個(gè)橫斷面全部包住， 加固方式可以采用旋噴樁或攪拌樁等。門式加固是指加固體斷面形狀似一個(gè)“凱旋門”，位于盾構(gòu)隧道正上方。界面凍結(jié)加固是指在緊鄰始發(fā)井洞門外側(cè)f 2m范圍內(nèi)的土體采用凍結(jié)法加固的方式。覆土反壓是指在現(xiàn)狀覆土厚度不能滿足盾構(gòu)隧道施工期抗浮要求的地段通過在既有地面堆土的方式使得盾構(gòu)隧道覆土滿足抗浮要求的方式。本發(fā)明通過采用覆土反壓、局部全斷面地層加固和門式地層加固相結(jié)合的方法對(duì)盾構(gòu)始發(fā)段土體進(jìn)行加固，以提高地層穩(wěn)定性和頂部土體抵抗泥水劈裂能力，為了防止盾構(gòu)始發(fā)時(shí)洞門打開后掌子面土體破壞和地層發(fā)生松動(dòng)等，造成泥水倉(cāng)中的泥漿漏漿、地層失穩(wěn)、涌水涌泥等，采用凍結(jié)法加固開洞處一定厚度地層。淺覆土始發(fā)方式能減少了始發(fā)井基坑開挖深度，降低工程風(fēng)險(xiǎn)和工程造價(jià)。本發(fā)明的有益效果所提供的盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法，解決了淺覆土條件下始發(fā)段地層的穩(wěn)定問題，同時(shí)降低了始發(fā)工作井和明挖段深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)，降低了工程造價(jià)，具有較好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。


圖I為本發(fā)明的盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法的平面布置示意圖；圖2為圖I中盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法的縱斷面布置示意圖；圖3為圖I中全斷面加固體的橫剖面圖；圖4為圖I中門式加固體的橫剖面圖；圖5為圖I中界面凍結(jié)加固體的橫剖面圖。圖中1為明挖盾構(gòu)分界，2為全斷面加固體，3為門式加固體，4為界面凍結(jié)加固體，5為盾構(gòu)隧道管片，6為始發(fā)井，7為工作井圍護(hù)墻，8為工作井內(nèi)襯墻。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖I飛所示，本發(fā)明的盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法，包括以下步驟I)采用旋噴樁或攪拌樁對(duì)始發(fā)段盾構(gòu)穿越的地層進(jìn)行全斷面加固、全斷面加固體2的厚度比盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度長(zhǎng)2 3米，本實(shí)施例中為16. 4米；2)以全斷面加固體2的末端為界，沿盾構(gòu)掘進(jìn)方向，對(duì)地層進(jìn)行門式加固，門式加固體3的厚度為55米，并對(duì)全斷面加固體2和門式加固體3范圍內(nèi)地面進(jìn)行覆土反壓；3)然后采用凍結(jié)法對(duì)靠近始發(fā)井6洞門處地層進(jìn)行界面凍結(jié)加固，界面凍結(jié)加固體4厚度為I. 6米；4)待加固土體和凍結(jié)地層達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且盾構(gòu)機(jī)組裝調(diào)試到位后，鑿除洞門范圍內(nèi)的工作井圍護(hù)墻7，從而滿足盾構(gòu)始發(fā)時(shí)頂部地層的穩(wěn)定和掌子面土體的穩(wěn)定等要求；5)盾構(gòu)機(jī)前推至掌子面建立泥水密封后，按設(shè)定的泥水壓力和掘進(jìn)參數(shù)掘進(jìn)。如圖3，盾構(gòu)機(jī)直徑為15米。全斷面加固體2的橫剖面為寬21. I米、高21. I米的大矩形和位于其正下方的寬10. 4米、高5. 2米的小矩形上下接合而成的不規(guī)則多邊形，盾 構(gòu)隧道面位于寬21. I米、高21. I米的矩形的中心。如圖4，門式加固體3的橫剖面為寬21. I米，高12. 5米且下方開有弧形缺口的矩形，弧形缺口和盾構(gòu)隧道面的形狀相匹配，且缺口的頂點(diǎn)與門式加固體3的剖面的寬邊的距離為3. 3米。如圖5，界面凍結(jié)加固體4的橫剖面為寬21. I米、高21. I米的矩形，盾構(gòu)隧道面位于全斷面加固體2的橫剖面的中心。
權(quán)利要求
1.一種盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 1)對(duì)始發(fā)井外，沿盾構(gòu)掘進(jìn)方向的地層進(jìn)行全斷面加固、全斷面加固體(2)的厚度比盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度長(zhǎng)2 3米； 2)以全斷面加固體(2)的末端為界，沿盾構(gòu)掘進(jìn)方向，對(duì)地層進(jìn)行門式加固，門式加固體(3)的厚度為3(T55米，并對(duì)全斷面加固體(2)和門式加固體(3)范圍內(nèi)的地面進(jìn)行覆土反壓; 3)然后采用凍結(jié)法對(duì)靠近始發(fā)井(6)的洞門處地層進(jìn)行界面凍結(jié)加固，界面凍結(jié)加固體(4)厚度為1 2米； 4)待加固土體和凍結(jié)地層達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且盾構(gòu)機(jī)組裝調(diào)試到位后，鑿除洞門范圍內(nèi)的工作井圍護(hù)墻(7); 5)盾構(gòu)機(jī)前推至掌子面建立泥水密封后掘進(jìn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法，其特征在于所述全斷面加固體(2)的橫剖面為寬和高均為D + 6. I米的大矩形和位于其正下方的寬0. 7D - 0. I米、高:T6米的小矩形上下接合而成的不規(guī)則多邊形，盾構(gòu)隧道面位于所述大矩形的中心，所述D為盾構(gòu)機(jī)直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法，其特征在于所述門式加固體(3)的橫剖面為寬D + 6. I米，高0. 7D + 2米且下方開有弧形缺口的矩形，所述弧形缺口和盾構(gòu)隧道面的形狀相匹配，且缺口的頂點(diǎn)與所述門式加固體(3)的剖面的寬邊的距離為3 3.4米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法，其特征在于所述界面凍結(jié)加固體(4)的橫剖面為寬和高均為D + 6. I米的矩形，盾構(gòu)隧道面位于所述界面凍結(jié)加固體(4)的橫剖面的中心。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種盾構(gòu)隧道淺覆土始發(fā)方法，通過采用覆土反壓、局部全斷面地層加固和門式地層加固相結(jié)合的方法對(duì)盾構(gòu)始發(fā)段土體進(jìn)行加固，以提高地層穩(wěn)定性和頂部土體抵抗泥水劈裂能力，為了防止盾構(gòu)始發(fā)時(shí)洞門打開后掌子面土體破壞和地層發(fā)生松動(dòng)等，造成泥水倉(cāng)中的泥漿漏漿、地層失穩(wěn)、涌水涌泥等，采用凍結(jié)法加固開洞處一定厚度地層。本發(fā)明解決了淺覆土條件下始發(fā)段地層的穩(wěn)定問題，同時(shí)降低了始發(fā)工作井和明挖段深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)，降低了工程造價(jià)，具有較好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)E21D9/093GK102797468SQ20121030085
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者肖明清, 韓向陽(yáng), 劉浩, 寧茂權(quán), 薛光橋 申請(qǐng)人:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司