[发明专利]一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及软土区盾构穿越既有地铁的土体复合加固施工领域，具体涉及软土区盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构及施工方法。

背景技术

随着城市化进程的不断推进，城市地下轨道交通显得愈发重要，要建成完整的地铁网，就一定会存在着地铁线路的交汇。在地铁隧道盾构施工中，新建盾构隧道穿越既有运营地铁隧道的情况与日俱增。新建盾构隧道对已运营的地铁隧道会产生许多不利影响，诸如管片开裂，接头张开，螺栓失效，纵向不均匀沉降及水平位移过大等危害，特别是软土区既有隧道更易发生变形和管片破损，影响机车运行的舒适度，平整度，加剧列车磨损，严重将导致机车脱轨等重大事故。所以在穿越之前，需要对既有运营地铁范围内土体进行加固处理，加强既有地铁抵抗变形的能力，保证既有地铁的正常运营。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构及施工方法。

本发明的另一个目的是提供一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

这种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构，包括：盾构隧道轮廓线、可调角度管棚和水平旋喷桩；所述在待挖盾构隧道轮廓线外侧设有一排可调角度管棚，所述可调角度管棚包括管棚钢管,所述相邻管棚钢管之间设有水平旋喷桩，所述水平旋喷桩将可调角度管棚包裹并和相邻的水平旋喷桩咬合搭接；所述水平旋喷桩包括旋喷钻杆和钻杆外套，所述管棚钢管与旋喷钻杆之间相间连接，所述管棚钢管外侧设有限位轨道，所述旋喷钻杆外表面设有钻杆外套，所述限位轨道与钻杆外套通过限位焊接形成整体拱壳。

作为优选：所述可调角度管棚沿隧道纵向延伸方向由后向前分多个节段。

作为优选：所述管棚钢管使用热扎无缝钢管，管棚钢管两端均预加工成外丝扣。

作为优选：通过盾构隧道的圆心作既有地铁隧道的两条切线，两条切线所夹角度为α，通过盾构隧道的圆心与可调角度管棚8两边缘所成角度为β，β＝2α。

一种软土盾构穿越既有地铁的土体复合加固结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、螺旋出土可调角度管棚拱顶支护；

S1.1、搭设钻孔平台，水平旋喷施工共用平台；

S1.2、安装钻机，可调角度管棚施工完毕后，钻机继续进行水平旋喷施工；

S1.3、破除掌子面和地层入口段的素混凝土障碍物：掌子面结构墙采用高速水钻按设计位置开孔，开孔角度按照可调角度管棚设计施工角度钻进；采用潜孔锤沿掌子面开孔钻进破碎地层入口段的素混凝土障碍物；

S1.4、将螺旋出土钻具穿入加工好的管棚钢管内，管棚钢管两端公母丝扣，螺旋钻具端头安装扩孔螺旋钻楔形钻头，钻具内部安装角度探测仪器；

S1.5、管棚钢管顶进前先检查钻机机械状况和仪器工作状态；钻机就位施钻时，钻机与掌子面固定；管棚钢管顶进土层后启动钻机旋转，测量入土管棚钢管角度变化；

S1.6、第一根管棚钢管顶进结束后，拆卸钻机与可调角度管棚接头，沿导轨退回原位，人工装入第二根管棚钢管，管棚钢管内安装螺旋钻，与第一根管棚钢管进行扣连接成一体，顶进旋转出土；

S1.7、当管棚钢管角度发生倾角偏差时，启动纠偏程序，停止钻具旋转，按设计方法操作顶进管棚钢管：管棚钢管向上偏差，降低管棚钢管倾角，向下调节螺旋钻楔形钻头角度位置；管棚钢管向下偏差，向上调整管棚钢管倾角，向上调节螺旋钻楔形钻头角度位置；管棚钢管向左右偏斜时，参照倾角调整方法将楔形板调整纠偏方位，顶进管棚钢管进行纠偏作业；

S1.8、施工中的管棚钢管在安装前必须逐孔逐根进行编号，按编号顺序接管顶进；

S1.9、可调角度管棚注浆：注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆实验，确定合理的注浆参数；注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象；注浆过程派专人负责，记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据；注浆结束后对泵及管路进行清孔，完成可调角度管棚的施工工艺；

S2、水平旋喷注浆土体加固改良；

S2.1、安装旋喷钻具和限位轨道；

S2.2、钻进：开孔，配制循环浆液，钻孔打设；

S2.3、高压旋喷：检查高压注浆泵，泵压达到设计要求时开始喷浆；喷浆前检查钻机具的密封性，加压达到设计值后喷浆；在高压喷浆安排专人操作和观察泵压变化；钻杆旋喷至设计终孔位置停止注浆，并用清水高压冲洗干净管路；

S2.4、封孔：喷浆至设计终孔位置后，停止喷浆，拔出钻杆和钻头，采用编织袋或者棉丝进行孔口封堵；