不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法与流程

本发明涉及施工，具体来说，涉及不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法。

背景技术：

1、在当今社会，随着基础设施的日益发展，地下空间的利用越来越频繁，尤其是在城市地下交通建设中，往往需要穿越既有的铁路、道路、建筑物等。这样的施工环境具有挑战性，并需要一种可以在不影响既有铁路运行的条件下进行施工的技术。在大跨度箱涵下穿铁路工程中，为了保证既有铁路的运行安全以及周边天然气管线的安全，同时又要保证箱涵结构和施工过程中基坑开挖以及箱涵顶进过程的工程安全，技术人员需要寻求一种新的施工方法。

2、在针对大断面开挖，现有技术一般是采用“台阶法”开挖。但是在实际施工过程中，“台阶法”需要足够长的工作面，而现场箱涵顶进顶程仅为33.784米，因此并不符合现场实际施工情况。另外，“台阶法”开挖虽然保证了开挖面稳定，而当上台阶开挖后已然对铁路路基造成巨大的扰动，从而影响铁路轨道沉降，所以台阶法开挖方式并不适用于箱涵顶进施工。针对上述问题，现有技术还没有好的解决方法。

3、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，具备采用全断面开挖，注浆加固方案，使得开挖面平整且整齐的优点，进而现有技术中台阶法开挖方式并不适用于箱涵顶进施工的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述采用全断面开挖，注浆加固方案，使得开挖面平整且整齐的优点，本发明采用的具体技术方案如下：

5、不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，该方法包括以下步骤：

6、s1、采用全断面开挖，并使开挖掌子面土体平顺规律整齐，对注浆加固的地基范围进行划定；

7、s2、在桥体顶进前，对线路的地基进行注浆加固处理；

8、s3、注浆加固处理之后，进行桥体顶进，且在桥体顶进过程中监测地质情况和顶进进度，确保桥体结构的安全；

9、s4、若桥体顶进完成，则对地基及桥体进行全面检查，若发现问题，则对应进行修复。

10、进一步的，所述对注浆加固的地基范围进行划定时，该地基范围为桥体的两侧各10m，且深度至结构底板，同时路基以下2m范围内不注浆。

11、进一步的，所述注浆为水泥水玻璃双液浆，且水泥与水玻璃的比例为1:1，所述注浆的注浆管直径为42mm，单孔浆液扩散半径为0.6-1.0m，注浆压力为0.3mpa。

12、进一步的，所述在桥体顶进前，对线路的路基进行注浆加固处理包括以下步骤：

13、s21、对注浆孔的位置进行布置，并使被加固的土体在平面和深度上构成一个整体；

14、s22、根据每孔注浆技术标准进行注浆工作。

15、进一步的，所述对注浆孔的位置进行布置，并使被加固的土体在平面和深度上构成一个整体包括以下步骤：

16、s211、按照跳孔间隔的方式进行注浆，且注浆孔的孔距为1.5米，并采用梅花形进行布置；

17、s212、注浆孔内先进行外围注浆，再进行内部注浆，且注浆管角度位于20度-90度之间，角度增量为5度。

18、进一步的，所述根据每孔注浆技术标准进行注浆工作包括以下步骤：

19、s221、检测单孔注浆的压力值；

20、s222、若注浆孔的单孔注浆终压力达到0.6-1.0兆帕，持续注浆15分钟，且进浆已经停止时，停止该注浆孔的注浆工作。

21、进一步的，所述注浆加固处理之后，进行桥体顶进，且在桥体顶进过程中监测地质情况和顶进进度包括以下步骤：

22、s31、在桥体顶进开始前，将磁感应时间探头布置与桥墩周围的地基内，将标准贯入钢管布置在桥墩周围的地基内，并获取地基的密实度和液化情况；

23、s32、磁感应时间探头获取的地基层信号传输至数据分析系统，所述数据分析系统利用机器学习算法对接收到的地基层信号进行分析，判断地基的稳定性；

24、s33、根据地基的密实度和液化情况以及地基的稳定性，判断是否进行桥体顶进；

25、s34、将监测过程中获得的地基密实度和液化数据以及地基的稳定性数据进行存储。

26、进一步的，所述将标准贯入钢管布置在桥墩周围的地基内，并获取地基的密实度和液化情况包括以下步骤：

27、位于标贯锤与标准贯入钢管之间配置锤垫，用于减缓标贯锤对标准贯入钢管的撞击力；

28、将标准贯入钢管的底端尖锐插入土层，并使用自由落体的标贯锤对标准贯入钢管施加撞击力，使标准贯入钢管贯入土层；

29、将磁性标记设置在标准贯入钢管和标贯锤上，并将摄像头对准标准贯入钢管和标贯锤，且跟踪标准贯入钢管和标贯锤的移动，计算标准贯入钢管的贯入次数，同时判断地基的密实度和液化情况。

30、进一步的，所述数据分析系统利用机器学习算法对接收到的地基层信号进行分析，判断地基的稳定性包括以下步骤：

31、提取地基层信号中的特征，并根据特征及地基实际情况对每个地基层信号打上标签；

32、通过标签及特征训练基于神经网络算法的稳定性判断模型，并调整稳定性判断模型的超参数，获得最优模型；

33、通过最优模型判断实时监测得到的地基层信号，获得地基的稳定性。

34、进一步的，所述根据地基的密实度和液化情况以及地基的稳定性，判断是否进行桥体顶进包括以下步骤：

35、判断地基的密实度是否高于密实度阈值，若不高于则不进行桥体顶进，若高于则进行液化情况判断；

36、若地基存在液化倾向，则不进行桥体顶进，否则判断地基的稳定性；

37、若地基不稳定，则不进行桥体顶进，否则进行桥体顶进；

38、其中，若不进行桥体顶进时，采取加固措施恢复地基稳定后再进行桥体顶进的判断。

39、(三)有益效果

40、与现有技术相比，本发明提供了不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，具备以下有益效果：

41、(1)本发明大跨度箱涵，下穿铁路隧道，针对施工空间小、安全系数高、需要严格控制沉降量、顶进开挖面与箱涵结构顶进面需紧密贴合、顶进掌子面的坡度与箱涵开挖刃角相近等要求。采用全断面开挖，注浆加固方案，使得开挖面平整且整齐，没有土块脱落或土体坍塌的情况发生。开挖掌子面土体平顺规律整齐，适应于箱涵开镐顶进-回镐-更换顶铁、挖土、测量的循环施工流程，施工质量得到了有效保障。

42、(2)本发明通过地基的密实度、液化情况以及地基的稳定性判断，从而获取地基的变化情况，及时发现可能的问题，从而提高桥体顶进的精确性和安全性。同时利用机器学习算法进行地基的稳定性分析，可以自动识别地基的稳定性，减少了人工判断的误差，提高了判断的准确性。

技术特征：

1.一种不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，其特征在于，所述对注浆加固的地基范围进行划定时，该地基范围为桥体的两侧各10m，且深度至结构底板，同时路基以下2m范围内不注浆。

3.根据权利要求1所述的不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，其特征在于，所述注浆为水泥水玻璃双液浆，且水泥与水玻璃的比例为1:1，所述注浆的注浆管直径为42mm，单孔浆液扩散半径为0.6-1.0m，注浆压力为0.3mpa。

4.根据权利要求1所述的不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，其特征在于，所述在桥体顶进前，对线路的路基进行注浆加固处理包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，其特征在于，所述对注浆孔的位置进行布置，并使被加固的土体在平面和深度上构成一个整体包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，其特征在于，所述根据每孔注浆技术标准进行注浆工作包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，其特征在于，所述注浆加固处理之后，进行桥体顶进，且在桥体顶进过程中监测地质情况和顶进进度包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，其特征在于，所述将标准贯入钢管布置在桥墩周围的地基内，并获取地基的密实度和液化情况包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，其特征在于，所述数据分析系统利用机器学习算法对接收到的地基层信号进行分析，判断地基的稳定性包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，其特征在于，所述根据地基的密实度和液化情况以及地基的稳定性，判断是否进行桥体顶进包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了不影响既有铁路运行的下穿道路全断面掌子面加固方法，该方法包括以下步骤：S1、采用全断面开挖，并使开挖掌子面土体平顺规律整齐，对注浆加固的地基范围进行划定；S2、在桥体顶进前，对线路的地基进行注浆加固处理；S3、注浆加固处理之后，进行桥体顶进，且在桥体顶进过程中监测地质情况和顶进进度，确保桥体结构的安全；S4、若桥体顶进完成，则对地基及桥体进行全面检查，若发现问题，则对应进行修复。本发明采用全断面开挖，注浆加固方案，使得开挖面平整且整齐，没有土块脱落或土体坍塌的情况发生。

技术研发人员：武子荐,朱鸿章,黄明利,王文正,连新增,朱旭,孙小刚,夏春亮,陆颖琛,张永强,修凡博,弟晨娟,郝志勇
受保护的技术使用者：北京市政建设集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5