一种砂卵石地层补偿加固方法与流程

1.本发明涉及隧道掘进技术领域，具体涉及一种砂卵石地层补偿加固方法。


背景技术：

2.砂卵石地层与岩石地层施工力学行为迥异，其组成成分主要为颗粒体，不均匀性较大，导致其具有明显的几何不稳定性，因此当盾构在砂卵石地层掘进时易发生砂土坍塌，并进一步造成周围土体不均匀沉降，严重时会引发地表坍塌等次生灾害。
3.但随着城市地铁建设规模的扩大，砂卵石地层中盾构隧道的建设逐渐增多，面临下穿既有铁路线路或桥桩的情况也同步增多，导致砂卵石底层中盾构隧道的建设难度进一步提高，砂土坍塌、土体不均匀沉降的概率进一步提高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种砂卵石地层补偿加固方法，其能够解决于砂卵石地层中修建盾构隧道、且隧道下穿既有铁路线路或桥桩时，容易发生砂土坍塌、土体不均匀沉降的技术问题。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.一种砂卵石地层补偿加固方法，包括如下步骤：
7.于具有既有铁路轨道和/或桥桩的砂卵石地层进行施工，得到盾构隧道，所述盾构隧道包括左线隧道和右线隧道，所述左线隧道及所述右线隧道分别穿越既有铁路轨道和/或桥桩；
8.于所述盾构隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩的部分进行结构加固；
9.于所述左线隧道和所述右线隧道之间施工，得到暗挖隧道，所述暗挖隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩；
10.于所述暗挖隧道内进行复合式衬砌加固。
11.可选地，所述盾构隧道施工时，先施工得到所述左线隧道，至所述左线隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩后，再施工得到所述右线隧道。
12.可选地，所述于所述盾构隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩的部分进行结构加固，包括如下步骤：
13.于所述盾构隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩的部分的内部铺设若干衬砌环；
14.于所述衬砌环进行打孔，得到若干第一注浆孔；
15.于所述第一注浆孔内插设钢花管，并于所述钢花管外壁与所述第一注浆孔之间形成的缝隙进行注浆。
16.可选地，所述衬砌环包括5片衬砌；每片所述衬砌开3个所述注浆孔。
17.可选地，所述于所述暗挖隧道内进行复合式衬砌加固，包括如下步骤：
18.于所述暗挖隧道的拱顶进行超前支护；
19.于所述暗挖隧道的边墙进行打孔，得到若干第二注浆孔；
20.于所述第二注浆孔内插设注浆锚管；
21.通过所述注浆锚管对所述暗挖隧道的围岩进行注浆，至全部所述第二注浆孔封堵；
22.于所述暗挖隧道进行初期支护，形成一次衬砌；
23.于所述一次衬砌表面铺设二次衬砌。
24.可选地，所述于所述暗挖隧道的拱顶进行超前支护指：于所述暗挖隧道的拱顶布设若干注浆小导管，所述注浆小导管以所述暗挖隧道的中心呈放射状分布。
25.可选地，全部所述注浆小导管分布于所述暗挖隧道的拱顶的预设角度内，其中所述预设角度为120
°
。
26.可选地，所述通过所述注浆锚管对所述暗挖隧道的围岩进行注浆指：于所述暗挖隧道底部的所述注浆锚管进行注浆，使全部所述第二注浆孔自下而上依次溢流。
27.可选地，所述于所述暗挖隧道进行初期支护，包括如下步骤：
28.对所述暗挖隧道施作钢拱架，并于所述钢拱架铺设钢筋网；
29.于所述钢筋网喷铺混凝土；
30.所述初期支护完成后，采用注浆的方式填补地层与所述初期支护之间的潜在孔洞或裂隙。
31.可选地，所述一次衬砌和所述二次衬砌之间夹设有隔水层。
32.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
33.本发明提供的一种砂卵石地层补偿加固方法，通过先修建盾构隧道，使其事先穿越既有铁路轨道和/或桥桩，并对其进行结构加固后，再于盾构隧道的左线隧道和右线隧道之间修建暗挖隧道，再使暗挖隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩，通过结构加固对盾构隧道进行事先加固，防止后续修建暗挖隧道过程中发生砂土坍塌、土体不均匀沉降的情况；在此基础上，通过于暗挖隧道内进行复合式衬砌加固，进一步加固暗挖隧道，提高了砂卵石的强度与几何稳定性，减少暗挖隧道的变形，减小了地层的损失，进一步提高了近接段铁路线路的稳定性，防止近接段砂卵石地层发生砂土坍塌、土体不均匀沉降的情况。通过上述步骤的共同作用，能够有效解决于砂卵石地层中修建盾构隧道、且隧道下穿既有铁路线路或桥桩时，容易发生砂土坍塌、土体不均匀沉降的技术问题。
附图说明
34.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
35.图1为本发明提供的砂卵石地层补偿加固方法的流程图。
具体实施方式
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
37.请参照图1，本发明实施例提供了一种砂卵石地层补偿加固方法，包括如下步骤：
38.s1、于具有既有铁路轨道和/或桥桩的砂卵石地层进行施工，得到盾构隧道，所述
盾构隧道包括左线隧道和右线隧道，所述左线隧道及所述右线隧道分别穿越既有铁路轨道和/或桥桩；
39.s2、于所述盾构隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩的部分进行结构加固；
40.s3、于所述左线隧道和所述右线隧道之间施工，得到暗挖隧道，所述暗挖隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩；
41.s4、于所述暗挖隧道内进行复合式衬砌加固。
42.本发明提供的砂卵石地层补偿加固方法，通过先修建盾构隧道，使其事先穿越既有铁路轨道和/或桥桩，并对其进行结构加固后，再于盾构隧道的左线隧道和右线隧道之间修建暗挖隧道，再使暗挖隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩，通过结构加固对盾构隧道进行事先加固，防止后续修建暗挖隧道过程中发生砂土坍塌、土体不均匀沉降的情况；在此基础上，通过于暗挖隧道内进行复合式衬砌加固，进一步加固暗挖隧道，提高了砂卵石的强度与几何稳定性，减少暗挖隧道的变形，减小了地层的损失，进一步提高了近接段铁路线路的稳定性，防止近接段砂卵石地层发生砂土坍塌、土体不均匀沉降的情况。通过上述步骤的共同作用，能够有效解决于砂卵石地层中修建盾构隧道、且隧道下穿既有铁路线路或桥桩时，容易发生砂土坍塌、土体不均匀沉降的技术问题。
43.进一步地，所述盾构隧道施工时，先施工得到所述左线隧道，至所述左线隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩后，再施工得到所述右线隧道。
44.通过上述限制，防止两线隧道施工过程中相互影响，协同增加对地层的负面影响。
45.需要说明的是，上述左线隧道和右线隧道的修建顺序可互换，此处仅为便于描述而限定先左后右，实际先右后左亦可，根据实际情况挑选地质稳定的一侧先行施工为优。
46.进一步地，所述于所述盾构隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩的部分进行结构加固，包括如下步骤：
47.s2.1、于所述盾构隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩的部分的内部铺设若干衬砌环；
48.s2.2、于所述衬砌环进行打孔，得到若干第一注浆孔；
49.s2.3、于所述第一注浆孔内插设钢花管，并于所述钢花管外壁与所述第一注浆孔之间形成的缝隙进行注浆。
50.优选地，所述衬砌环包括5片衬砌；每片所述衬砌开3个所述注浆孔。
51.进一步地，所述于所述暗挖隧道内进行复合式衬砌加固，包括如下步骤：
52.s4.1、于所述暗挖隧道的拱顶进行超前支护；
53.s4.2、于所述暗挖隧道的边墙进行打孔，得到若干第二注浆孔；
54.s4.3、于所述第二注浆孔内插设注浆锚管；
55.s4.4、通过所述注浆锚管对所述暗挖隧道的围岩进行注浆，至全部所述第二注浆孔封堵；
56.s4.5、于所述暗挖隧道进行初期支护，形成一次衬砌；
57.s4.6、于所述一次衬砌表面铺设二次衬砌。
58.通过超前支护和初期支护形成一次衬砌，而后通过一次衬砌和二次衬砌形成暗挖隧道的复合式衬砌加固，有效提升其结构性能，并提升其修建范围内的地层的性能。
59.进一步地，所述于所述暗挖隧道的拱顶进行超前支护指：于所述暗挖隧道的拱顶
布设若干注浆小导管，所述注浆小导管以所述暗挖隧道的中心呈放射状分布。
60.优选地，全部所述注浆小导管分布于所述暗挖隧道的拱顶的预设角度内，其中所述预设角度为120
°
。
61.进一步地，所述通过所述注浆锚管对所述暗挖隧道的围岩进行注浆指：于所述暗挖隧道底部的所述注浆锚管进行注浆，使全部所述第二注浆孔自下而上依次溢流。
62.进一步地，所述于所述暗挖隧道进行初期支护，包括如下步骤：
63.s4.5.1、对所述暗挖隧道施作钢拱架，并于所述钢拱架铺设钢筋网；
64.s4.5.2、于所述钢筋网喷铺混凝土。
65.s4.5.3、所述初期支护完成后，采用注浆的方式填补地层与所述初期支护之间的潜在孔洞或裂隙。
66.优选地，所述一次衬砌和所述二次衬砌之间夹设有隔水层。
67.实施例
68.本实施例提供了一种砂卵石地层补偿加固方法，实施地点为成都轨道交通1号线，实施地点的具体情况如下：
69.地铁盾构隧道和暗挖隧道穿越段平面线型均位于直线段上，纵坡为28
‰
。穿越范围内的成花铁路为路基段，有砟道床形式，盾构隧道顶至铁路轨道顶竖向净距为21.9m，暗挖隧道顶至铁路轨道顶竖向净距为14.3m。地铁线路与既有股道交角约为67
°
。
70.广州路站-兴隆湖站盾构区间左线距敖家沟双线大桥5号桥台桥桩净距为8.9-11.6m；盾构区间右线距陈家房子双线大桥0号桥台桥桩净距为27.8-30.49m。大桥上部结构为简支梁，桩基采用直径为1.25m的钻孔桩，桩底标高为467.390m，约高于盾构隧道轨面标高，而且此范围内的地质为中风化砂岩、自稳性较好。
71.该砂卵石地层补偿加固方法包括如下步骤：
72.s1、于具有既有铁路轨道和/或桥桩的砂卵石地层进行施工，得到盾构隧道，盾构隧道包括左线隧道和右线隧道，左线隧道及右线隧道分别穿越既有铁路轨道和/或桥桩，施工盾构隧道时，先施工得到左线隧道，至左线隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩后，再施工得到右线隧道。
73.具体地，广州路站-兴隆湖站区间左右线盾构机均由兴隆湖站始发向北掘进，在穿越兴隆湖泄洪通道之后进入空地，空地上为山丘及竹林，穿过空地后进入铁路段，地铁隧道线路与铁路水平交角均为68
°
，过铁路后到达广州路站，其中：左线隧道长1123.939m(共750环)，左线隧道在里程zdk36+040-zdk36+055，(第658环-667环，10环)处穿越铁路(相交铁路里程为：k41+274.33)，穿越长度为15m；右线隧道长1126.897m(共752环)，盾构区间右线隧道在区间里程ydk36+051-ydk36+064，(第653环-662环)处穿越铁路(相交铁路里程为：k41+307.6)，穿越长度为13m。
74.s2、于所述盾构隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩的部分进行结构加固，具体包括如下步骤：
75.s2.1、于盾构隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩的部分的内部铺设若干衬砌环，衬砌环包括5片衬砌。
76.s2.2、于衬砌环进行打孔，每片衬砌开3个注浆孔，得到若干第一注浆孔。
77.s2.3、于第一注浆孔内插设钢花管，并于钢花管外壁与第一注浆孔之间形成的缝
隙进行注浆。
78.s3、于左线隧道和右线隧道之间施工，得到暗挖隧道，暗挖隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩。
79.具体地，地铁列车出入场线(暗挖隧道)设置在两盾构隧道之间，出入场线起止里程为rck0+149.000-rck0+290.000，长141m。由与广州路站相连的明挖段轨排井自北向南开挖，先穿越临舍，直至开挖至78.52m时开始进入铁路下方，出入场线暗挖施工穿越里程为rck0+227.878-rck0+239.778，共11.9m长(相交铁路里程为：k41+292.391)，穿越铁路向南继续开挖50.3m完成整个暗挖段施工。
80.s4、于暗挖隧道内进行复合式衬砌加固，具体包括如下步骤：
81.s4.1、于暗挖隧道的拱顶进行超前支护，即，于暗挖隧道的拱顶120
°
范围内布设若干注浆小导管，注浆小导管以暗挖隧道的中心呈放射状分布。
82.s4.2、于暗挖隧道的边墙进行打孔，得到若干第二注浆孔。
83.s4.3、于第二注浆孔内插设注浆锚管1.0(环)*0.5(纵)，l＝3.5。
84.s4.4、通过暗挖隧道底部的注浆锚管对暗挖隧道的围岩进行注浆，使全部第二注浆孔自下而上依次溢流，至全部第二注浆孔封堵。
85.s4.5、于暗挖隧道进行初期支护，具体包括如下步骤：
86.s4.5.1、对暗挖隧道施作钢拱架(钢筋制成，间距50cm)，并于钢拱架铺设钢筋网(网(间距150mm*150mm，单层布置)。
87.s4.5.2、于钢筋网喷铺35cm厚的c25p6的抗渗混凝土；
88.s4.5.3、初期支护完成后，采用注浆的方式填补地层与初期支护之间的潜在孔洞或裂隙。
89.s4.6、于一次衬砌表面铺设二次衬砌，二次衬砌为50cm厚的c35p10的模筑混凝土。
90.s4.7、于一次衬砌和二次衬砌之间填充隔水层。
91.按照上述步骤加固建设后的成都地铁1号线三期南段广州路站-兴隆湖站区间盾构隧道，监测得到铁路轨道最大沉降为1mm、最大10m弦测量的高低差约为0.1mm，分别小于沉降量和10m弦的控制标准，能够保证铁路运营安全；且左、右线盾构隧道之间无相互影响，两盾构隧道开挖的先后顺序可自由选择；在成都地铁1号线三期南段广州路站-兴隆湖站两区间盾构隧道先行条件下：出入场线隧道引起轨道沉降在1mm内，最大10m弦测量的高低差约为0.24mm，分别小于沉降量和10m弦的控制标准，能够保证铁路运营安全。
92.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种砂卵石地层补偿加固方法，其特征在于，包括如下步骤：于具有既有铁路轨道和/或桥桩的砂卵石地层进行施工，得到盾构隧道，所述盾构隧道包括左线隧道和右线隧道，所述左线隧道及所述右线隧道分别穿越既有铁路轨道和/或桥桩；于所述盾构隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩的部分进行结构加固；于所述左线隧道和所述右线隧道之间施工，得到暗挖隧道，所述暗挖隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩；于所述暗挖隧道内进行复合式衬砌加固。2.根据权利要求1所述的砂卵石地层补偿加固方法，其特征在于，所述盾构隧道施工时，先施工得到所述左线隧道，至所述左线隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩后，再施工得到所述右线隧道。3.根据权利要求1所述的砂卵石地层补偿加固方法，其特征在于，所述于所述盾构隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩的部分进行结构加固，包括如下步骤：于所述盾构隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩的部分的内部铺设若干衬砌环；于所述衬砌环进行打孔，得到若干第一注浆孔；于所述第一注浆孔内插设钢花管，并于所述钢花管外壁与所述第一注浆孔之间形成的缝隙进行注浆。4.根据权利要求3所述的砂卵石地层补偿加固方法，其特征在于，所述衬砌环包括5片衬砌；每片所述衬砌开3个所述注浆孔。5.根据权利要求1所述的砂卵石地层补偿加固方法，其特征在于，所述于所述暗挖隧道内进行复合式衬砌加固，包括如下步骤：于所述暗挖隧道的拱顶进行超前支护；于所述暗挖隧道的边墙进行打孔，得到若干第二注浆孔；于所述第二注浆孔内插设注浆锚管；通过所述注浆锚管对所述暗挖隧道的围岩进行注浆，至全部所述第二注浆孔封堵；于所述暗挖隧道进行初期支护，形成一次衬砌；于所述一次衬砌表面铺设二次衬砌。6.根据权利要求5所述的砂卵石地层补偿加固方法，其特征在于，所述于所述暗挖隧道的拱顶进行超前支护指：于所述暗挖隧道的拱顶布设若干注浆小导管，所述注浆小导管以所述暗挖隧道的中心呈放射状分布。7.根据权利要求6所述的砂卵石地层补偿加固方法，其特征在于，全部所述注浆小导管分布于所述暗挖隧道的拱顶的预设角度内，其中所述预设角度为120
°
。8.根据权利要求5所述的砂卵石地层补偿加固方法，其特征在于，所述通过所述注浆锚管对所述暗挖隧道的围岩进行注浆指：于所述暗挖隧道底部的所述注浆锚管进行注浆，使全部所述第二注浆孔自下而上依次溢流。9.根据权利要求5所述的砂卵石地层补偿加固方法，其特征在于，所述于所述暗挖隧道进行初期支护，包括如下步骤：对所述暗挖隧道施作钢拱架，并于所述钢拱架铺设钢筋网；于所述钢筋网喷铺混凝土；
所述初期支护完成后，采用注浆的方式填补地层与所述初期支护之间的潜在孔洞或裂隙。10.根据权利要求5所述的砂卵石地层补偿加固方法，其特征在于，所述一次衬砌和所述二次衬砌之间夹设有隔水层。

技术总结
本发明公开了一种砂卵石地层补偿加固方法，包括如下步骤：于具有既有铁路轨道和/或桥桩的砂卵石地层进行施工，得到盾构隧道，盾构隧道包括左线隧道和右线隧道，左线隧道及右线隧道分别穿越既有铁路轨道和/或桥桩；于盾构隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩的部分进行结构加固；于左线隧道和右线隧道之间施工，得到暗挖隧道，暗挖隧道穿越既有铁路轨道和/或桥桩；于暗挖隧道内进行复合式衬砌加固。其能够解决于砂卵石地层中修建盾构隧道、且隧道下穿既有铁路线路或桥桩时，容易发生砂土坍塌、土体不均匀沉降的技术问题。体不均匀沉降的技术问题。体不均匀沉降的技术问题。


技术研发人员：周军 刘青松 陈兴望 韩磊 杨延景 李红平
受保护的技术使用者：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/20