盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构及其施工方法，所述盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构包括：旋喷堵墙，其设于完好管片侧，所述旋喷堵墙的高度不小于管片内径；冻结堵墙，其也设于完好管片侧，且所述冻结堵墙与所述旋喷堵墙叠合并在管片内形成旋喷冻结堵墙，所述盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构抗剪强度较高；本发明专利技术中盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构的施工方法中采用具有双层管体结构的冻结管，通过注浆管对冻结管进行预注浆加固，操作简便，更好的控制冻结法施工后地层沉降，减少对施工环境的影响，同时配合使用注浆管清洗装置对清洗注浆管所用的水进行反复回收利用，减少污染，节约水资源。

【技术实现步骤摘要】
盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构及其施工方法
本专利技术涉及隧道施工领域。更具体地说，本专利技术涉及盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构及其施工方法。
技术介绍
城市地铁大力发展，给城市发展带来方便快捷，的同时其施工也引发越来越多的安全问题。由于地铁地处城市繁华地带，周围建筑密集分布，地下管线众多，一旦发生工程事故，必将产生重大影响，引起广泛关注。近年来，上海、杭州、南京、天津、广州等地均有盾构隧道施工塌方的相关报道。盾构隧道埋深较大，一旦发生隧道塌方，修复难度较大，隧道封堵止水结构的可靠性是影响后期隧道清淤安全的重要因素，处理不好极易引发二次事故。因此亟需设计一种盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构与方法，确保隧道清淤修复工作安全快速进行，该结构与施工方法具有较高的推广应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构及其施工方法，其先通过旋喷堵墙结构填充了管片内可能存在的空腔，为冻结加固创造了基础条件，然后在旋喷堵墙结构中进行冻结加固，解决了封堵结构渗水问题，且冻结墙承担后续隧道清淤时的主要水土压力，安全系数较高，本专利技术所述盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构抗剪强度较高，较常规重力式堵墙而言，墙体厚度大大减小，提升了工效，同时也降低后期封堵墙清除的难度。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构，包括：旋喷堵墙，其设于完好管片侧，所述旋喷堵墙的高度不小于管片内径；冻结堵墙，其设于完好管片侧，且所述冻结堵墙与所述旋喷堵墙叠合并在管片内形成旋喷冻结堵墙，且所述冻结堵墙的高度大于所述旋喷堵墙的高度，所述冻结堵墙沿隧道纵向的厚度小于所述旋喷堵墙沿隧道纵向的厚度，所述冻结堵墙沿隧道环向的宽度大于所述旋喷堵墙沿隧道环向的宽度。优选的是，所述冻结堵墙在其高度方向分别超出管片拱顶和拱底外轮廓至少2m，所述冻结堵墙在其沿隧道环向的水平宽度方向分别超过管片两侧至少1m。本专利技术还提供一种盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构的施工方法，包括以下步骤：S1：在完好管片侧布设旋喷桩孔，所述旋喷桩孔穿过管片拱顶和拱底，在旋喷桩孔中喷射注浆施工形成旋喷堵墙；S2：在旋喷堵墙内部及旋喷堵墙沿隧道环向的水平宽度范围外布设冻结孔，其中位于旋喷堵墙内的冻结孔的钻孔圆心与旋喷桩孔的钻孔圆心重合，然后在所述冻结孔中打入冻结管，所述冻结管沿隧道纵向的间距不大于1.2m，沿隧道环向的排距不大于1.4m，冻结施工形成冻结堵墙，使所述冻结堵墙与旋喷堵墙叠合形成旋喷冻结堵墙。优选的是，所述冻结管包括冷冻管、出浆管和钻头，所述出浆管间隔套设于所述冷冻管外且两者轴线重合，所述出浆管的一端和冷冻管位于同侧的开口通过底面密封连接，所述钻头为锥形结构，并与所述底面连接并与底面之间形成锥形腔体，且所述底面上沿周向设有若干通浆孔，以将冷冻管外壁与出浆管内壁之间的腔体与所述锥形腔体连通，所述出浆管上还设有若干出浆孔，所述钻头上还设有若干割缝；所述冷冻管在其外壁上还螺旋缠绕有注浆管，所述注浆管一端靠近所述冻结管的底面，另一端伸出所述冻结管。优选的是，布设冻结孔后，在所述冻结孔中打入冻结管，在冻结施工前还进行如下施工步骤：对所述注浆管进行注浆，同时逐渐把所述注浆管从所述冻结管中抽出，然后进行冻结施工，最后通过注浆管清洗装置对所述注浆管进行清洗，收纳。优选的是，所述注浆管清洗装置包括：过滤池，其顶端敞口且具有两级阶梯状的内壁；过滤框，其可滑动的套设于所述过滤池上部的内壁，所述过滤框的底部设有第一滤板，所述第一滤板具有第一滤孔，所述过滤框的内壁可拆卸的设有第二滤板，所述第二滤板具有第二滤孔，且所述第二滤孔的孔径小于第一滤孔的孔径；喷头，其具有由内壁、外壁及环形的上下表面构成的筒状的腔体，且所述喷头的腔体通过出水管道与所述过滤池位于第二滤板上方的腔体连通，所述喷头的内壁上沿周向设有多个喷水口，所述喷头的外壁与集水管道的一端连接，所述集水管道的另一端与所述过滤池下部的腔体连通；注浆管的一端从所述喷头的中心穿过，并从所述集水管道的侧壁穿出；增压泵，其设于所述出水管道上。优选的是，所述注浆管清洗装置还包括丝杆和电机，所述丝杆竖直设于所述过滤池的外壁，且所述丝杆的一端与电机的转轴驱动连接，所述丝杆上套设有丝杆螺母，所述过滤池的侧壁沿顶部向下开口形成滑道，所述丝杆螺母与所述过滤框的外壁通过连接块连接，且所述连接块穿过所述滑道。优选的是，所述第二滤板相对的侧壁上均设有一对凹槽，一对凹槽中设有收缩限位机构，所述过滤框相对的内侧壁均设有一对卡槽；所述收缩限位机构包括一对弹簧、一对卡柱、一对立杆、横杆，一对凹槽中对应设有一对卡柱，所述卡柱的一端为自由端，另一端与凹槽槽底之间水平连接有弹簧，一对卡柱的自由端对应内嵌于一对卡槽，一对卡柱的顶端竖直连接有一对立杆，且一对立杆之间水平连接有横杆。优选的是，所述注浆管清洗装置还包括一对连杆，一对连杆的一端均为自由端，一对连杆的另一端分别与其中一个横杆水平连接，所述连杆上垂直其长度方向间隔设有一对限位块，且一对连杆的限位块可相对卡合以改变一对横杆之间的距离。本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术先通过旋喷桩结构填充了管片内可能存在的空腔，为冻结加固创造了基础条件，然后在旋喷堵墙结构中进行冻结加固，解决了封堵结构渗水问题，且冻结墙承担后续隧道清淤时的主要水土压力，安全系数较高；2、本专利技术采用的旋喷冻结叠合结构抗剪强度较高，较常规重力式堵墙而言，墙体厚度大大减小，提升了工效，同时也降低后期封堵墙清除的难度；3、本专利技术中采用了具有双层管体结构的冻结管，可以通过注浆管对冻结管与外部土体进行预注浆加固，操作简便，更好的控制冻结法施工后地层沉降，减少对施工环境的影响；4、本专利技术所述注浆管清洗装置可以对从冻结管中抽出的注浆管进行清洗，并对清洗注浆管所用的水进行反复回收利用，同时可对沉淀出来的粗骨料进行收集和再利用，减少污染，并且节约水资源，结构简单、使用方便。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构的平面示意图；图2为本专利技术中图1的B-B断面的结构示意图；图3为本专利技术中图1的C-C断面的结构示意图；图4为本专利技术所述冻结管的结构示意图；图5为本专利技术中图4的A-A剖面的结构示意图；图6为本专利技术所述注浆管清洗装置的结构示意图；图7为本专利技术所述喷头的结构示意图；图8为本专利技术所述收缩限位机构的结构示意图；图9为本专利技术所述第二滤板的俯视图。附图标记说明：1-出浆管；2-冷冻管；3-钻头；4-注浆管；5-出浆孔；6-底面；7-通浆孔；8-过滤池；9-过滤框；10-第二滤板；11-丝杆；12-丝杆螺母；13-电机；14-出水管道；15-增压泵；16-喷头；17-集水管道；18-导向滚筒；19-喷水口；20-弹簧；21-卡柱；22-立杆；23-横杆；24-卡槽；25-连杆；26-限位块；27-管片；28-破损管片侧；29-完好管片侧；30-冻结孔；31-旋喷桩孔；32-冻结管；33-旋喷堵墙；34-冻结堵墙；35-旋喷冻结堵墙。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构，其特征在于，包括：旋喷堵墙，其设于完好管片侧，所述旋喷堵墙的高度不小于管片内径；冻结堵墙，其设于完好管片侧，且所述冻结堵墙与所述旋喷堵墙叠合并在管片内形成旋喷冻结堵墙，且所述冻结堵墙的高度大于所述旋喷堵墙的高度，所述冻结堵墙沿隧道纵向的厚度小于所述旋喷堵墙沿隧道纵向的厚度，所述冻结堵墙沿隧道环向的宽度大于所述旋喷堵墙沿隧道环向的宽度。

【技术特征摘要】
1.盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构，其特征在于，包括：旋喷堵墙，其设于完好管片侧，所述旋喷堵墙的高度不小于管片内径；冻结堵墙，其设于完好管片侧，且所述冻结堵墙与所述旋喷堵墙叠合并在管片内形成旋喷冻结堵墙，且所述冻结堵墙的高度大于所述旋喷堵墙的高度，所述冻结堵墙沿隧道纵向的厚度小于所述旋喷堵墙沿隧道纵向的厚度，所述冻结堵墙沿隧道环向的宽度大于所述旋喷堵墙沿隧道环向的宽度。2.如权利要求1所述的盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构，其特征在于，所述冻结堵墙在其高度方向分别超出管片拱顶和拱底外轮廓至少2m，所述冻结堵墙在其沿隧道环向的水平宽度方向分别超过管片两侧至少1m。3.盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在完好管片侧布设旋喷桩孔，所述旋喷桩孔穿过管片拱顶和拱底，在旋喷桩孔中喷射注浆施工形成旋喷堵墙；S2：在旋喷堵墙内部及旋喷堵墙沿隧道环向的水平宽度范围外布设冻结孔，其中位于旋喷堵墙内的冻结孔的钻孔圆心与旋喷桩孔的钻孔圆心重合，然后在所述冻结孔中打入冻结管，所述冻结管沿隧道纵向的间距不大于1.2m，沿隧道环向的排距不大于1.4m，冻结施工形成冻结堵墙，使所述冻结堵墙与旋喷堵墙叠合形成旋喷冻结堵墙。4.如权利要求3所述的盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构的施工方法，其特征在于，所述冻结管包括冷冻管、出浆管和钻头，所述出浆管间隔套设于所述冷冻管外且两者轴线重合，所述出浆管的一端和冷冻管位于同侧的开口通过底面密封连接，所述钻头为锥形结构，并与所述底面连接并与底面之间形成锥形腔体，且所述底面上沿周向设有若干通浆孔，以将冷冻管外壁与出浆管内壁之间的腔体与所述锥形腔体连通，所述出浆管上还设有若干出浆孔，所述钻头上还设有若干割缝；所述冷冻管在其外壁上还螺旋缠绕有注浆管，所述注浆管一端靠近所述冻结管的底面，另一端伸出所述冻结管。5.如权利要求4所述的盾构隧道抗剪式旋喷冻结封堵叠合结构的施工方法，其特征在于，布设冻结孔后，在所述冻结孔中打入冻结管，在冻结施工前还进行如下施工步骤：对所述注浆管进行注浆，同时逐渐把所述注浆管从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培帅，翟世鸿，谭啸峰，黄威，许超，孔茜，高如超，刘东军，罗会武，杨睿，余磊，李德杰，蒋道东，江鸿，胡乘恺，袁青，蔡超君，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42