一种盾构端头加固结构及加固施作方法技术

本发明专利技术公开了一种盾构端头加固结构及加固施作方法，加固结构包括素墙和端头水平加固结构，素墙与围护结构之间设有用于止水的注浆加固体或旋喷桩加固体。加固施作方法：先在基坑围护结构外侧钻孔咬合成槽或液压抓斗成槽，槽内浇筑混凝土，形成一道平行于围护结构的素墙；再在隧道洞口处钻水平孔，穿过围护结构和素墙，对盾构端头加固区土体进行注浆加固；然后对围护结构和素墙之间的土体进行钻孔注浆止水或旋喷桩止水，最后，在端头水平加固结构周围施工备用降水井。本发明专利技术能够有效加强端头加固效果，保证凿除钢筋混凝土围护结构期间的洞门安全的同时降低设备体积和设备投入成本，地面作业面积小，施工成本低，作业时间短。作业时间短。作业时间短。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构端头加固结构及加固施作方法


[0001]本专利技术属于隧道工程
，具体涉及一种盾构端头加固结构及加固施作方法。

技术介绍

[0002]盾构进出洞时，一般采用的施工方法是先完成盾构井围护及主体结构，再对盾构隧道端头土体进行改良加固，然后凿除洞门处钢筋混凝土围护结构，进而完成盾构机始发或到达。由于东门在凿除钢筋混凝土围护结构期间处于裸露状态，极易发生洞门涌水涌沙、土体坍塌等现象，严重危及附近地下管线和建筑物的安全，影响盾构机进出洞作业，因此才需要提前对端头土体进行改良加固。
[0003]目前，端头加固最常用的方法是采用三轴搅拌桩与高压旋喷桩相结合进行地面垂直注浆加固，即在端头一定范围内打设三轴搅拌桩，再采用高压旋喷桩补强，以达到端头加固的效果。但该方法主要存在以下两点缺点：(一)需要使用大型设备三轴搅拌机，机械设备投入大且占用作业面大，施工成本高，工期长，极大影响施工进度；(二)该方法仅适用于地面下18m以上地层加固，当隧道埋深大于20m时，该法加固效果不佳，难以满足盾构始发、接收需要。因此，如何设计一种加固效果好且施工成本低、安全性强的加固结构，是目前亟待解决的关键技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于改善现有技术中存在的不足,提供一种盾构端头加固结构及加固施作方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种盾构端头加固结构，设于盾构隧道始发端或接收端的基坑围护结构外侧盾构端头加固区土层内，包括素墙和端头水平加固结构；所述素墙由在咬合钻孔或液压抓斗所形成的连续槽内浇筑素混凝土构成，素墙径向截面边缘超出隧道断面轮廓线3m；所述端头水平加固结构为设于素墙外侧的水泥土实心结构,端头水平加固结构由水平钻孔注浆形成并满布盾构端头加固区，端头水平加固结构径向截面外边缘超出隧道断面轮廓线3m，且沿隧道轴线长度不小于9m；所述素墙与围护结构之间设有用于封堵地下水的加固体，加固体为注浆加固体或旋喷桩加固体。
[0007]2、根据权利要求1所述的盾构端头加固结构，其特征在于：所述素墙外设有多个贯穿盾构端头加固区并用于端头加固的注浆孔，注浆孔包括水平孔和斜孔，注浆孔的孔间距小于所用注浆液在端头水平加固区域土体内的扩散半径的2倍。
[0008]进一步地，所述端头水平加固结构所用注浆液采用水泥浆或水泥水玻璃双液浆。
[0009]进一步地，所述素墙靠近围护结构一侧墙面与基坑围护结构之间的距离不大于100mm，素墙厚度不小于600mm。
[0010]进一步地，所述素墙厚度为600mm至800mm。
[0011]进一步地，所述加固体强度不小于1Mpa，渗透系数不大于1.0
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[0012]一种基于上述盾构端头加固结构的加固施作方法，包括以下步骤：
[0013]S01、在基坑围护结构外侧钻孔咬合成槽或液压抓斗成槽，在槽内浇筑混凝土，形成一道平行与围护结构的素墙；素墙靠近围护结构一侧墙面与基坑围护结构之间的距离不大于100mm，素墙厚度为600mm至800mm，素墙径向截面边缘超出隧道断面轮廓线3m；
[0014]S02、在隧道洞口处钻水平孔，穿过围护结构和素墙，对盾构端头加固区土体进行注浆加固，构成端头水平加固结构；端头水平加固结构径向截面外边缘超出隧道断面轮廓线3m，且水平加固体沿隧道轴线长度不小于9m，水平钻孔间距小于所注浆液在加固区土体中的浆液扩散半径的2倍；
[0015]S03、在地面上向围护结构和素墙之间土体进行钻孔注浆止水或旋喷桩止水，形成用于降低围护结构与素墙间土体渗透系数的加固体；
[0016]S04、在端头水平加固结构周围施工备用降水井。
[0017]进一步地，所述步骤S02具体包括：
[0018]S201：由洞门向土体内钻孔注浆，注浆孔沿隧道轴向贯通素墙及素墙外盾构端头加固区；
[0019]所述注浆孔数量为多环且包括水平孔和斜孔，注浆孔的孔间距小于所用注浆液在盾构端头区域土体的扩散半径的2倍；
[0020]S202：通过注浆孔向素墙外侧浇筑包括水泥浆或水泥水玻璃双液浆的注浆液。
[0021]进一步地，所述注浆孔采用同心四环环形布置，相邻两环间距为0.8m，相邻注浆孔之间距离为0.8m；内圈两圈为水平孔，外圈两环为斜孔；钻孔施工时，由外环向内环依次钻孔且统一环的孔位间隔施工；注浆施工时，由内环向外环依次进行，且同一环上的孔位由上至下依次注浆。
[0022]进一步地，所述步骤S03加固体的形成包括以下两种方式：
[0023]S03a：采用旋喷桩由地面向下钻孔注浆；
[0024]S03b：在地面采用垂直钻孔方式进行注浆。
[0025]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0026]1、通过在围护结构外侧土体内设置混凝土浇筑而成的素墙，在素墙外侧设置端头水平加固结构，在素墙与围护结构之间注浆构成加固体，实现了对盾构端头的多重加固和有效加固，有效解决凿除钢筋混凝土围护结构期间的洞门安全问题，且端头加固效果较好，施工成本低，作业时间短。
[0027]2、通过采用贯穿于素墙外侧盾构端头加固区的注浆孔进行水平注浆构成端头水平加固结构的方式，解决了传统盾构端头加固需要大型机械设备施做的占地面积大的缺陷，不仅降低设备投入成本，且占用作业面积小，灵活度强，同时兼具施工效率高、加固效果佳等优点。
附图说明
[0028]图1为本专利技术中加固结构的结构示意图。
[0029]图2为本专利技术中加固施工方法的流程图。
[0030]附图表及说明：
[0031]1、围护结构；2、加固体；3、素墙；4、端头水平加固结构。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。
[0033]本专利技术公开了一种盾构端头加固结构，设于盾构隧道始发端或接收端的基坑围护结构1外侧盾构端头加固区土层内，本专利技术包括素墙3和端头水平加固结构4。
[0034]素墙3设于基坑围护结构1外侧土体，并由在咬合钻孔或液压抓斗所形成的连续槽内浇筑素混凝土构成，素墙3径向截面边缘超出隧道断面轮廓线3m，素墙3靠近围护结构1一侧墙面与基坑围护结构1之间的距离不大于100mm，素墙3厚度不小于600mm，优选为600mm至800mm。
[0035]素墙3外盾构端头加固区设有多个用于浇筑端头水平加固结构4的注浆孔，注浆孔包括水平孔和斜孔，注浆孔的孔间距小于所用注浆液在端头水平加固区土体内的扩散半径的2倍。
[0036]素墙3与围护结构1之间设有用于封堵地下水的加固体2，加固体2为钻孔注浆加固体或旋喷桩加固体。加固体2以能够有效降低封堵围护结构1与素墙3间土体渗透系数，保证坑外地下水不能渗入坑内为目的，其强度不小于1MPa，渗透系数不大于1.0
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构端头加固结构，设于盾构隧道始发端或接收端的基坑围护结构外侧盾构端头加固区土层内，其特征在于：包括素墙和端头水平加固结构；所述素墙由在咬合钻孔或液压抓斗所形成的连续槽内浇筑素混凝土构成，素墙径向截面边缘超出隧道断面轮廓线3m；所述端头水平加固结构为设于素墙外侧的水泥土实心结构,端头水平加固结构由水平钻孔注浆形成并满布盾构端头加固区，端头水平加固结构径向截面外边缘超出隧道断面轮廓线3m，且沿隧道轴线长度不小于9m；所述素墙与围护结构之间设有用于封堵地下水的加固体，加固体为注浆加固体或旋喷桩加固体。2.根据权利要求1所述的盾构端头加固结构，其特征在于：所述素墙外设有多个贯穿盾构端头加固区并用于端头加固的注浆孔，注浆孔包括水平孔和斜孔，注浆孔的孔间距小于所用注浆液在端头水平加固区域土体内的扩散半径的2倍。3.根据权利要求1或2所述的盾构端头加固结构，其特征在于：所述端头水平加固结构所用注浆液采用水泥浆或水泥水玻璃双液浆。4.根据权利要求1所述的盾构端头加固结构，其特征在于：所述素墙靠近围护结构一侧墙面与基坑围护结构之间的距离不大于100mm，素墙厚度不小于600mm。5.根据权利要求4所述的盾构端头加固结构，其特征在于：所述素墙厚度为600mm至800mm。6.根据权利要求1所述的盾构端头加固结构，其特征在于：所述加固体强度不小于1Mpa，渗透系数不大于1.0
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‑6cm/s。7.一种基于权利要求1所述盾构端头加固结构的加固施作方法，其特征在于：包括以下步骤：S01、在基坑围护结构外侧钻孔咬合成槽或液压抓斗成槽，在槽内浇筑混凝土，形成一道平行与围护结构的素墙；素墙靠近围...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏智，胡丹枫，袁亚光，程维敬，师帅风，田国立，何振华，李帅波，杨志强，刘家军，常学峰，余景坤，李钢，于哲，袁阳，丁尧，陈人杰，李怀玉，许永亮，王帅，李伟东，
申请(专利权)人：中建南方投资有限公司，
类型：发明
国别省市：