圆砾泥岩复合地层泥水盾构近距离下穿既有隧道施工方法与流程

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种圆砾泥岩复合地层泥水盾构近距离下穿既有隧道施工方法。

背景技术：

随着城市规模的不断发展，城市内的地下交通网络日益密集，因此城市地下施工项目也变得越来越复杂，不可避免地，出现新建隧道下穿既有隧道的施工工况。

由于新建隧道不间断开挖对既有隧道产生的持续扰动，使得在既有隧道一定范围内的围岩的稳定性及支护结构的力学特性持续弱化，严重时甚至会发生冒顶、坍塌等事故。而随着掘进技术的不断发展，盾构法施工因具有地面沉降控制好、施工用地少、工期可控等优点，因此逐步成为隧道掘进施工的主要发展方向之一。

进一步地，由于高山峡谷区的地质环境特殊，受多期次构造活动强烈影响，深长隧道与深井巷道地质条件复杂，地质结构多变，软硬地层交互出现，因此对盾构掘进施工构成挑战。一方面，复合地层的工程地质、水文地质条件差异大，因此对盾构的刀盘以及刀具的磨损具有较大影响；另一方面，复合地层整体的施工力学较差，盾构施工对既有隧道和新建隧道的控制存在较多不确定因素，因此安全性差，对现场施工人员造成了较大的安全隐患，同时施工难度大，施工效率低下。

技术实现要素：

为了克服现有技术中在复合地层进行下穿既有隧道的盾构施工的过程中存在盾构磨损大、施工安全性低以及施工效率低的技术问题，本发明实施例提供一种圆砾泥岩复合地层泥水盾构近距离下穿既有隧道施工方法，通过在既有隧道的受影响范围内先施作加固操作，并在下穿施工过程中对关键参数进行实时监控，从而降低了对盾构的磨损，提高了施工安全性，提高了施工效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种圆砾泥岩复合地层泥水盾构近距离下穿既有隧道施工方法，所述施工方法包括：获取既有隧道的受影响范围；在所述既有隧道的受影响范围内进行注浆加固；获取施工监控参数，在所述受影响范围进行下穿施工，并基于所述施工监控参数对所述受影响范围进行实时监控以获得监控数据；在完成所述下穿施工后，基于所述监控数据对所述受影响范围进行二次注浆加固。

优选地，所述获取既有隧道的受影响范围，包括：获取新建隧道与所述既有隧道之间的距离信息；获取所述既有隧道周围的地质信息以及所述新建隧道的施工类型；基于所述距离信息、所述地质信息以及所述施工类型确定所述既有隧道的受影响范围。

优选地，所述在所述既有隧道的受影响范围内进行注浆加固，包括：在所述受影响范围内按照预设间隔依次确定待注浆环，并在所述待注浆环上设置多个待注浆孔；在每个所述待注浆孔内设置注浆孔管片，并对所述注浆孔管片进行注浆操作；通过探测设备对所述受影响范围进行查验，以完成所述注浆操作；在所述受影响范围内沿所述隧道的延伸方向设置多个纵向拉紧条，所述纵向拉紧条设置于所述隧道的内侧表面，并依次将所述多个纵向拉紧条与所述注浆孔管片焊接以完成加固操作，其中所述纵向拉紧条的数量小于单个注浆环上的注浆孔管片的数量。

优选地，在所述注浆加固操作之后，所述施工方法还包括：将所述盾构驱动至预设隧道位置；在所述预设隧道位置对所述盾构进行带压开仓以对所述盾构的刀具进行检查；判断所述刀具的磨损是否处于预设磨损范围内；在所述刀具的磨损大于所述预设磨损范围的情况下，更换所述刀具；清理所述盾构的开挖仓内的渣土。

优选地，所述施工监控参数包括盾构监控参数以及泥浆监控参数；所述盾构监控参数包括所述盾构的开挖仓压力、掘进速度、总推力、转速、扭矩、注浆量、进浆量以及出浆量；所述泥浆监控参数包括泥浆的浓度、粘度、屈服值、含砂率、析水量以及ph值。

优选地，所述基于所述监控结果对所述受影响范围进行二次注浆加固，包括：获取预设的二次补浆时间；基于所述监控数据对所述预设的二次补浆时间进行调整，以获得调整后二次补浆时间；将水泥和水玻璃按照预设配置比例进行配置，以获得注浆浆液；将所述注浆浆液按照所述调整后二次补浆时间对所述受影响范围进行二次注浆操作。

优选地，所述预设配置比例为：水泥和水玻璃的质量比为3:1，水泥和水玻璃的水灰比例为0.8-0.9。

优选地，所述施工方法还包括：在施工前对所述盾构进行施工前维护操作，以及在施工过程中按照预设时间周期对所述盾构进行实时维护操作。

通过本发明提供的技术方案，本发明至少具有如下技术效果：

通过在下穿既有隧道施工前，根据既有隧道的受影响范围进行加固操作，从而提升既有隧道周围的围岩的稳定性，并在下穿施工过程中对既有隧道的关键参数进行实时监控，并根据监控结果进行下穿施工操作，从而降低了对盾构的磨损，提高了施工安全性，提高了施工效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例提供的圆砾泥岩复合地层泥水盾构近距离下穿既有隧道施工方法的具体实现流程图；

图2为本发明实施例提供的圆砾泥岩复合地层泥水盾构近距离下穿既有隧道施工方法中在既有隧道中设置注浆环和注浆孔管片的示意图；

图3为本发明实施例提供的圆砾泥岩复合地层泥水盾构近距离下穿既有隧道施工方法中在既有隧道中设置纵向拉紧条的示意图。

具体实施方式

为了克服现有技术中在复合地层进行下穿既有隧道的盾构施工的过程中存在盾构磨损大、施工安全性低以及施工效率低的技术问题，本发明实施例提供一种圆砾泥岩复合地层泥水盾构近距离下穿既有隧道施工方法，通过在既有隧道的受影响范围内先施作加固操作，并在下穿施工过程中对关键参数进行实时监控，从而降低了对盾构的磨损，提高了施工安全性，提高了施工效率。

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本发明实施例中的术语“系统”和“网络”可被互换使用。“多个”是指两个或两个以上，鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

如图1所示，本发明公开一种圆砾泥岩复合地层泥水盾构近距离下穿既有隧道施工方法，所述施工方法包括：

s10)获取既有隧道的受影响范围；

s20)在所述既有隧道的受影响范围内进行注浆加固；

s30)获取施工监控参数，在所述受影响范围进行下穿施工，并基于所述施工监控参数对所述受影响范围进行实时监控以获得监控数据；

s40)在完成所述下穿施工后，基于所述监控数据对所述受影响范围进行二次注浆加固。

在一种可能的实施方式中，施工人员在城市中对一条新的地下交通隧道a进行施工，该新的地下交通隧道在某一段经过既有的地下交通隧道b的附近，因此对隧道b造成了一定影响，在施工过程中，施工人员首先获取隧道b的受影响范围，然后对隧道b的受影响范围进行注浆加固操作，并在完成加固操作后开始对隧道a进行施工，同时施工人员获取对隧道b的施工监控参数并进行实时监控，在隧道a的施工过程中施工人员可以根据监控数据调整施工方法以更好地进行施工操作，并完成下穿施工，在完成下穿施工后，为进一步保证隧道a和隧道b的安全性，因此还根据施工过程中的监控数据对隧道b的受影响范围进行进一步的二次注浆加固操作。

在本发明实施例中，通过在施工前对既有隧道进行注浆加固，从而增强了既有隧道的稳定性，降低了新建隧道在施工过程中对既有隧道的扰动作用，然后在下穿施工过程中对既有隧道进行实时监控，并在下穿施工完成后根据监控数据对既有隧道进行二次注浆加固，从而进一步提高既有隧道的稳定性，减小新建隧道在施工过程中对既有隧道的影响，提高了安全性。

在本发明实施例中，所述获取既有隧道的受影响范围，包括：获取新建隧道与所述既有隧道之间的距离信息；获取所述既有隧道周围的地质信息以及所述新建隧道的施工类型；基于所述距离信息、所述地质信息以及所述施工类型确定所述既有隧道的受影响范围。

进一步地，在本发明实施例中，所述在所述既有隧道的受影响范围内进行注浆加固，包括：在所述受影响范围内按照预设间隔依次确定待注浆环，并在所述待注浆环上设置多个待注浆孔；在每个所述待注浆孔内设置注浆孔管片，并对所述注浆孔管片进行注浆操作；通过探测设备对所述受影响范围进行查验，以完成所述注浆操作；在所述受影响范围内沿所述隧道的延伸方向设置多个纵向拉紧条，所述纵向拉紧条设置于所述隧道的内侧表面，并依次将所述多个纵向拉紧条与所述注浆孔管片焊接以完成加固操作，其中所述纵向拉紧条的数量小于单个注浆环上的注浆孔管片的数量。

请参见图2，在一种可能的实施方式中，在确定了既有隧道的受影响范围后，施工人员根据设计要求在该受影响范围内按照预设间隔(例如每隔5m)依次确定待注浆环，并在每个待注浆环上设置多个待注浆孔(未示出)，在本发明实施例中，为了保证最佳的加固效果，因此在每个待注浆环上设置16个注浆孔，例如通过钻孔机在待注浆孔上进行钻孔以设置注浆孔。在设置完成注浆孔后，施工人员在每个注浆孔内都设置注浆孔管片，并对注浆孔管片进行注浆操作，从而将浆液注入既有隧道周围的围岩中，从而对既有隧道周围的围岩以及整环的注浆管片都进行加固。进一步地，为了加强每个注浆管片的稳定性，还在隧道内沿着隧道的延伸方向在隧道的内侧表面设置多个纵向拉紧条，并将该纵向拉紧条一次和注浆孔管片焊接连接，从而使得在纵向上处于同一直线上的注浆孔管片都被有效连接，能够互相分担受力，以完成对既有隧道的受影响范围的加固操作，请参见图3。

在本发明实施例中，通过在施工前对既有隧道进行注浆加固操作，从而保证在新建隧道的施工过程中既有隧道所受到的影响降到最低，使得既有隧道的安全性不受到影响或大大降低受到的影响，提高了施工安全性，同时既有隧道在新建隧道的施工过程中可以继续使用，而不需要停止运营，因此还避免了企业的运营效益受到影响，提高了用户体验。

在本发明实施例中，在所述注浆加固操作之后，所述施工方法还包括：将所述盾构驱动至预设隧道位置；在所述预设隧道位置对所述盾构进行带压开仓以对所述盾构的刀具进行检查；判断所述刀具的磨损是否处于预设磨损范围内；在所述刀具的磨损大于所述预设磨损范围的情况下，更换所述刀具；清理所述盾构的开挖仓内的渣土。

在实际的施工过程中，根据施工人员的经验，盾构在全断面泥岩层中的施工过程中，盾构的刀面正面、背面的结泥饼可能较为严重，冲刷管可能已经堵塞，刀具可能已经磨损，因此需要在进行下穿隧道施工前对盾构进行维护操作。

在一种可能的实施方式中，施工人员首先将盾构驱动到预设隧道位置并让盾构处于支撑状态，然后施工人员对盾构进行带压开仓并对盾构的刀具进行检查，在本发明实施例中，施工人员对不同的刀具的磨损程度进行鉴定，并获得每个刀具的磨损率，施工人员根据技术资料或经验判断每个刀具的磨损率是否处于对应的预设磨损范围内，若存在磨损率大于预设磨损范围的刀具，则对该刀具立即进行更换，并在更换后对盾构的相关机构(例如开挖仓内)进行渣土清理操作，以保证盾构的最佳施工性能。

在本发明实施例中，通过在下穿隧道施工前对盾构进行进一步的维护检修操作，保证盾构以最佳的施工性能进行施工操作，避免在施工过程中因盾构的部分缺陷而导致盾构出现严重故障、零部件损坏等导致的安全事故，避免打断施工过程以及对施工工期的拖延，提高了施工过程中的安全性，提高了施工效率，提高了盾构的使用寿命。

在本发明实施例中，所述施工监控参数包括盾构监控参数以及泥浆监控参数；所述盾构监控参数包括所述盾构的开挖仓压力、掘进速度、总推力、转速、扭矩、注浆量、进浆量以及出浆量；所述泥浆监控参数包括泥浆的浓度、粘度、屈服值、含砂率、析水量以及ph值。

进一步地，在本发明实施例中，所述基于所述监控结果对所述受影响范围进行二次注浆加固，包括：获取预设的二次补浆时间；基于所述监控数据对所述预设的二次补浆时间进行调整，以获得调整后二次补浆时间；将水泥和水玻璃按照预设配置比例进行配置，以获得注浆浆液；将所述注浆浆液按照所述调整后二次补浆时间对所述受影响范围进行二次注浆操作。

在本发明实施例中，优选地，所述预设配置比例为：水泥和水玻璃的质量比为3:1，水泥和水玻璃的水灰比例为0.8-0.9。

在一种可能的实施方式中，在完成下穿隧道的施工操作后，施工人员进一步对既有隧道的受影响范围进行二次注浆加固，因此首先获取预设的二次补浆时间，例如预设的二次补浆时间为盾构结束后的第3、5、7、10、15天，施工人员根据在施工过程中获取到的监控数据对预设的二次补浆时间进行调整，例如若在施工过程中监控到盾构的注浆量低于标准注浆量，因此将预设的二次补浆时间调整为盾构结束后的第2、4、6、10、15天进行二次补浆，然后施工人员按照水泥和水玻璃的质量比为3:1，以及水泥和水玻璃的水灰比为0.85进行配置注浆浆液，并在配置完成后按照调整后的二次补浆时间对既有隧道的受影响范围进行二次补浆操作。

在本发明实施例中，通过在施工完成后，根据在施工过程中的监控数据调整后的二次补浆时间对既有隧道的受影响范围进行再次的补浆操作，从而对既有隧道进行进一步的加固，最大限度的保证了既有隧道的安全性，提高了既有隧道整体的稳定性，提高了施工人员的安全性。

在本发明实施例中，所述施工方法还包括：在施工前对所述盾构进行施工前维护操作，以及在施工过程中按照预设时间周期对所述盾构进行实时维护操作。

在本发明实施例中，通过在施工前和施工过程中都按时对盾构进行维护操作，从而大大提高了盾构的使用寿命，降低了盾构的故障率，降低了因盾构故障导致的施工停滞，因此提高了施工效率，提高了施工过程中施工人员的人身安全性。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。