一种软土地层减少盾构推进对建筑基础影响的围护体系施作方法与流程

本发明涉及一种软土地层减少盾构推进对建筑基础影响的围护体系施作方法，属于地铁施工技术领域。

背景技术：

地铁掘进穿越群建筑采用钢管隔离桩薄弱区域加固、加袖阀管施工是在掘进过程中对既有建筑的保护，确保浅覆土段盾构穿越建筑物的安全，沿隧道纵向在楼房与隧道之间形成一道幕墙，衰减盾构推进时对楼房下土体的作用力，通过应力隔离减少间隙引起的地层损失和土体扰动后的沉降和盾构过浅覆土段建筑物的安全。

技术实现要素：

本发明的发明主要采用钢管桩作为幕墙的主结构，在钢管桩之间采用单向袖阀管施工，其目的主要是在掘进方向和建筑物基础之间施作一道幕墙结构。在克服盾掘进过程中对既有建筑的保护，确保浅覆土段盾构穿越建筑物的安全，沿隧道纵向在楼房与隧道之间形成一道幕墙，衰减盾构推进时对楼房下土体的作用力，通过应力隔离减少间隙引起的地层损失和土体扰动后的沉降和盾构过浅覆土段建筑物的安全。

本发明采用的技术方案一种软土地层减少盾构推进对建筑基础影响的围护体系施作方法，本方法包括如下步骤。

第一、穿越建筑物的前期准备

机械设备：回转钻机、注浆机、搅拌机、地质钻机、注浆管、ф50mm单向袖阀管、喷浆管ф20mm、抗高压输浆管。

注浆材料：注浆材料为双液浆，采用42.5级普通硅酸盐水泥。水泥浆的水灰比为1:1，水泥浆：水玻璃＝1:1。

第二、穿越建筑物基础幕墙防护处理，包括：钢管桩1施工、袖阀管2施工和袖阀管2注浆。采用钢管桩1隔离薄弱区域加固与袖阀管2施工是在掘进过程中对既有建筑的两端设置包角，钢管桩1与袖阀管2连接形成一道幕墙。袖阀管2为单向。

在钢管桩1之间采用单向袖阀管2施工，保护掘进过程中的建筑基础安全。其中钢管桩深入掘进隧道以下2～3m、单向袖阀管2深入建筑群基础以下1～2m并袖管注浆加固，具体实施如下：

1)钢管桩1施工

s1、定桩位和钻机就位施工。

s2、跟管钻进：边钻进边旋转下入套管，然后钻具跟着钻进，当钻具下到孔底后，顺时针方向旋转时，扩孔器从中心偏离并与钻头同步旋转，钻出的孔径套于管套外径，因此套管随着钻头的前进而随之下降，即实现跟管钻进。当钻具设定标高后，需要提升钻具，此时将钻具逆时针方向旋转一周，扩孔器在钻头中心轴偏心的作用下向中心收拢，即通过套管而将钻具提出孔外，将套管留在孔内。刚开始开钻时的速度缓慢，当钻孔达到1.5m～2m后用正常速度钻进以确保成桩精度。

s3、钢管制作与安放；套管采用内径ф150mm、壁厚4.5mm无缝钢管，每节2m，用电焊连接。采用跟管钻进的方式安装。

2)袖阀管2施工，袖阀管结构见图3。

袖阀管2包括pvc注浆管3、定位圈4、注浆管开孔5、第一连接件6、第一止浆圈7、钢管开孔8、第二止浆圈9、单向膨胀阀10、第二连接件11、钢管12、尖底13；

钢管12设置在pvc注浆管3内部，钢管12与pvc注浆管3的上下分别通过第一连接件6、第一止浆圈7和第二连接件11、第二止浆圈9连接，第一止浆圈7与第一连接件6连接，第二连接件11与第二止浆圈9连接。注浆管开孔5设置在pvc注浆管3的周向位置，注浆管开孔5处安装有单向膨胀阀10，单向膨胀阀10外侧设有定位圈4；钢管开孔8设置在钢管12上；尖底13设置在pvc注浆管3的底部。

s1、钻孔定位：根据已布设好的控制点，计算引孔的坐标位置，使用全站仪放出孔位，用水准仪测量地面高程，确定引孔深度。

s2、钻进成孔：采用泥浆护壁，孔径91mm；

s3、浇注套壳料：套壳料配合比为：水泥：土：水＝50kg：75kg：94kg；套壳料注入方法：把20mm注浆管下入孔底，用注浆泵从注料钢管中注入孔底。

s4、下袖阀管：下袖阀管包括下套壳料、下袖阀管并连接、钻孔封口等工作。套壳料按比例配制，把孔内泥浆置换完后下袖阀管；袖阀管的连接紧密、保证无断开现象，袖阀管下入至孔底，下部顶端带锥形堵头。

s5、封口：在孔口周围的地面到地面以下1m的距离方位内采用速凝水泥封堵，以防止注浆过程中冒浆现象的发生。

s6、下芯管；先检查注浆头的状况，确保单向阀的状态良好；管路无堵塞现象，各节管路的连接质量可靠；如果袖阀管出现堵塞，先进行洗管，确保芯管下放至孔底。

3)袖阀管注浆

s1、浆液制作：按设计提供的配合比拌制浆液，浆液的比重符合要求，添加剂按设计确定的参量进行添加，以确保水泥浆液的配制质量。

s2、开注浆机：在一切工作都做好后开注浆机进行注浆，注浆过程中通过听声音、看压力、看注浆量来判断注浆的实施效果；听声音是否有异常，看压力是否过高，看注浆量是否达到设计的注入量，当声音无异常、压力不过高、注浆量达到设计的注入量，开始注浆并做好注浆记录。

s3、双液混合：双液注浆把浆液的凝固时间控制在60～120s，根据注浆要求和作用的不同，通过调整浆液的配比和水泥液的浓度比重，来调整浆液的凝固时间。双液浆是在注浆机的混合器处混合的，浆液比例是1：1。

s4、注浆：采取按分序孔自下而上分段式注浆，每段注浆长度成为注浆步距。注浆步距选取0.6～1m，这样有效减少地层不均一性对注浆效果的影响。注浆过程中，每段注浆完成后芯管上提，注浆芯管的上提是在压力升高、达到注浆量时进行，所以上提芯锌管用力均匀、及时快速、并按设定的步距向上或向下移动一个步距的芯管长度。每完成3～4m注浆长度要炒掉一节注浆芯管。

s5、芯管上提：注浆芯管的上提是在压力升高、达到注浆量时进行，上提芯管用力均匀、及时快速、并按均匀的步距进行。

s6、终灌标准：达到设计注浆压力，注浆加固段吸浆量<2l/min稳压15min终灌。

与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果。

本发明采用管隔离桩与袖阀管在建筑物与掘进方向侧前面施工，形成一道幕墙保护建筑物在地铁掘进时安全稳定。本发明实现了一种软土地层减少盾构推进对建筑基础影响，并完好保存了建筑物。本发明对地铁盾构过程中穿越建筑群对建筑物进行了保护，具有简单快速有效，推广性强、实用性强等特点。

附图说明

图1为穿越建筑群加固平面图。

图2为穿越建筑群加固横断面图。

图3为袖阀管施工的结构图。

图中：1、钢管桩，2、袖阀管，3、pvc注浆管，4、定位圈，5、注浆管开孔，6、第一连接件，7、第一止浆圈，8、钢管开孔，9、第二止浆圈，10、单向膨胀阀，11、连接件，12、钢管，13、尖底。

具体实施方式

本发明主要采用钢管桩做幕墙的主结构，在钢管桩之间采用单向袖阀管施工，以保护掘进过程中的建筑基础安全。其中钢管桩深入掘进隧道以下2～3m、单向袖管深入建筑群基础以下1～2m并袖管注浆加固，具体实施如下：

(1)钢管桩施工

1、定桩位和钻机就位施工。

2、跟管钻进:即一边钻进一边旋转下入套管，然后钻具跟着钻进，当钻具下到孔底后，顺时针方向旋转时，扩空器从中心偏离出来，与钻头同步旋转，结果钻出的孔径套于管套外径，因此套管随着钻头的前进而随之下降，即实现跟管钻进。当钻具设定标高后，需要提升钻具，此时将钻具逆时针方向旋转一下，扩孔器在钻头中心轴偏心的作用下向中心收拢，即可通过套管而将钻具提出孔外，将套管留在孔内。刚开钻时要适当缓慢，当钻孔达到1.5m～2m后可用正常速度钻进以确保成桩精度。

3、钢管制作与安放；套管采用内径ф150mm、壁厚4.5mm无缝钢管，每节2m，用电焊连接。采用跟管钻进的方式安装。

(2)袖阀管施工，袖阀管结构见图3

1、钻孔定位：根据已布设好好的控制点，计算引孔的坐标位置，使用全站仪放出孔位，用水准仪测量地面高程，确定引孔深度。

2、钻进成孔：采用泥浆护壁，孔径91mm；

3、浇注套壳料：套壳料配合比为：水泥：土：水＝50kg：75kg：94kg；套壳料注入方法：把20mm注浆管下入孔底，用注浆泵从注料钢管中注入孔底。

4、下袖阀管：下袖阀管包括下套壳料、下袖阀管并连接、钻孔封口等工作。套壳料按比例配制，把孔内泥浆置换完后下袖阀管；袖阀管的连接紧密、保证无断开现象，袖阀管下入至孔底，下部顶端带锥形堵头。

5、封口：在孔口周围的地面到地面以下1m的距离方位内采用速凝水泥封堵，以防止注浆过程中冒浆现象的发生。

6、下芯管；先检查注浆头的状况，确保单向阀的状态良好；管路无堵塞现象，各节管路的连接质量可靠；如果袖阀管出现堵塞，先进行洗管，确保芯管下放至孔底。

(3)袖阀管注浆

1、浆液制作：按设计提供的配合比拌制浆液，浆液的比重符合要求，添加剂按试验人员确定的参量进行添加，以确保水泥浆液的配制质量。

2、开注浆机：在一切工作都做好后开注浆机进行注浆，注浆过程中主要通过听声音、看压力、看注浆量来判断注浆的实施效果；听声音是否有异常，看压力是否过高，看注浆量是否达到设计的注入量；现场技术员做好注浆记录。

3、双液混合：双液注浆一般把浆液的凝固时间控制在60～120s，主要根据注浆要求和作用的不同，通过调整浆液的配比和水泥液的浓度比重，来调整浆液的凝固时间。双液浆是在注浆机的混合器处混合的，理论上浆液比例是1：1，但有时由于注浆机的一些原因，会造成比例相差较大。因此通过现场经常做试验，必要时从混合器处取浆液来做试验，以保证合理的浆液凝固时间。

4、注浆：采取按分序孔自下而上分段式注浆，每段注浆长度成为注浆步距。注浆步距一般选取0.6～1m，这样可以有效减少地层不均一性对注浆效果的影响。注浆过程中，每段注浆完成后芯管上提，注浆芯管的上提一般是在压力升高、达到注浆量时进行，所以上提芯锌管用力均匀、及时快速、并按一定的步距向上或向下移动一个步距的芯管长度。每完成3～4m注浆长度要炒掉一节注浆芯管。

5、芯管上提：注浆芯管的上提一般是在压力升高、达到注浆量时进行，上提芯管用力均匀、及时快速、并按一定的步距。

6、终灌标准：达到设计注浆压力，注浆加固段吸浆量<2l/min稳压15min终灌。