一种盾构隧道上方超前管棚隔离孤石群的方法与流程

本发明属于盾构隧道技术领域，尤其涉及一种盾构隧道上方超前管棚隔离孤石群的方法。

背景技术：

随着现代化城市建筑及交通公共设施的发展，城市的土地资源日趋紧张，市内地面运输已经不能满足交通要求。为了节约城市土地资源，缓解城市公共交通压力，拓展城市的地下空间势在必行，修建地铁、城市地下公路隧道等地下交通设施具有十分重要的意义。盾构隧道施工法是指使用盾构机，一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，不扰动围岩而修筑隧道的方法，它是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。

在我国华南地区盾构隧道施工的过程中，常常存在全风化地层，在全风化地层中通常含有大量的孤石，孤石具有质地坚硬、岩心完整、强度高的特点，有些孤石存在于盾构隧道中，有些孤石有些存在盾构隧道上方，影响隧道的开挖进度。存在于盾构隧道中的孤石群能够在隧道开挖过程中处理；存在于盾构隧道上方的孤石群在隧道开挖过程中不易处理，当开挖隧道上方的土层结构松散时，孤石群容易产生下陷或下沉现象，阻碍盾构隧道的顺利施工。因此，有必要研究出一种新型施工方法，解决盾构隧道上方孤石群下陷或下沉问题，使盾构顺利通过隧道上方的孤石群，保障盾构隧道的顺利施工。

技术实现要素：

本发明针对上述技术问题，提供了一种盾构隧道上方超前管棚隔离孤石群的方法，解决了盾构隧道上方孤石群下陷或下沉问题，使盾构顺利通过隧道上方的孤石群，保障盾构隧道的顺利施工。

本发明所采用的技术方案为：

一种盾构隧道上方超前管棚隔离孤石群的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

（1）盾构停机，通过刀盘开口沿着隧道开挖轮廓线上方施作超前管棚孔；

（2）采用速凝高压混凝土向所述超前管棚孔内旋喷注浆，直到所述超前管棚孔流浆后，停止压浆；

（3）重复步骤所述（1）、（2）直到隧道中心两侧各30°～90°范围全部做完；

（4）在隧道上方形成以中心成60°～180°范围的混凝土管棚，隔离上方孤石群；

（5）盾构掘进，安全通过上方孤石群的隧道段。

所述步骤（1）中，所述超前管棚孔的外插角不侵入隧道开挖轮廓线。

所述步骤（1）中，所述超前管棚孔的孔深≤10m。

所述步骤（1）中，所述超前管棚孔的较优孔深为5～10m，以超过孤石前方位置1～2m为佳。

所述步骤（1）中，所述超前管棚孔的直径为80～120mm。

所述步骤（1）中，所述超前管棚孔孔心的连线呈拱形，相邻的超前管棚孔的孔心间距为0.5m。

所述步骤（1）中，超前管棚孔的钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。

所述步骤（3）中，隧道中心两侧各60°为较优范围。

所述步骤（4）中，混凝土管棚在隧道上方形成以中心成120°为较优范围。

本发明的有益效果为：

1、本发明针对盾构隧道上方孤石群，通过超前注浆形成一个管棚，解决了盾构隧道上方土体内孤石群下陷或下沉问题，使盾构顺利通过隧道上方的孤石群，保障盾构隧道的顺利施工；

2、本发明中的混凝土管棚形成支护结构，先行施工的管棚以掌子面前方疏松地层支撑和孤石群隔离为支撑，形成环绕隧洞轮廓上部的壳状结构，有效抑制地层松动和垮塌；

3、超前管棚孔孔心的连线呈拱形，混凝土管棚形成拱形支护，承受力度大，支撑强度高；

4、产生了加固底层效应：注浆浆液经超前管棚孔压入地层和裂隙中，使松散地层或岩体胶结、固结，从而改善了地层的物理力学性质，增强了地层的自承受能力，达到了加固管棚周边地层的目的；

5、确保施工安全：管棚支护刚度较大，盾构掘进时疏松的土层和孤石垮塌落在管棚上，起到缓冲和隔离作用，防止了掘进过程中孤石挤压盾构、卡盾甚至损坏刀盘，也大大降低了扰动范围和地表塌陷。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中超前管棚孔的施工示意图。

图3为本发明中管棚的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图中，1-孤石，2-水面，3-管棚，4-盾构机，5-管片，6-隧道开挖轮廓线，7-超前管棚孔，8-管棚。

实施例1

如图1-3所示，一种盾构隧道上方超前管棚隔离孤石群的方法，按照以下步骤进行：

（1）盾构停机，通过刀盘开口沿着隧道开挖轮廓线6上方施作超前管棚孔7，超前管棚孔7的外插角不侵入隧道开挖轮廓线6，超前管棚孔7的孔深≤10m并且超过孤石1前方位置1m，超前管棚孔7的直径为80mm，超前管棚孔7孔心的连线呈拱形，相邻的超前管棚孔7的孔心间距为0.5m，超前管棚孔7的钻孔顺序由高孔位向低孔位进行；

（2）采用速凝高压混凝土向超前管棚孔7内旋喷注浆，直到超前管棚孔7流浆后，停止压浆；

（3）重复步骤（1）、（2）直到隧道中心两侧各30°范围全部做完；

（4）在隧道上方形成以中心成60°范围的混凝土管棚8，隔离上方孤石群；

（5）盾构掘进，安全通过上方孤石群的隧道段。

其中，步骤（1）中，超前管棚孔7的外插角不侵入隧道开挖轮廓线6越小越好。

实施例2

如图1-3所示，一种盾构隧道上方超前管棚隔离孤石群的方法，按照以下步骤进行：

（1）盾构停机，通过刀盘开口沿着隧道开挖轮廓线6上方施作超前管棚孔7，超前管棚孔7的外插角不侵入隧道开挖轮廓线6，超前管棚孔7的孔深为5m并且超过孤石1前方位置1.2m，超前管棚孔7的直径为90mm，超前管棚孔7孔心的连线呈拱形，相邻的超前管棚孔7的孔心间距为0.5m，超前管棚孔7的钻孔顺序由高孔位向低孔位进行；

（2）采用速凝高压混凝土向超前管棚孔7内旋喷注浆，直到超前管棚孔流浆后，停止压浆；

（3）重复步骤（1）、（2）直到隧道中心两侧各60°范围全部做完；

（4）在隧道上方形成以中心成120°范围的混凝土管棚8，隔离上方孤石群；

（5）盾构掘进，安全通过上方孤石群的隧道段。

其中，步骤（1）中，超前管棚孔的外插角不侵入隧道开挖轮廓线越小越好。

实施例3

如图1-3所示，一种盾构隧道上方超前管棚隔离孤石群的方法，按照以下步骤进行：

（1）盾构停机，通过刀盘开口沿着隧道开挖轮廓线6上方施作超前管棚孔7，超前管棚孔7的外插角不侵入隧道开挖轮廓线6，超前管棚孔7的孔深为10m并且超过孤石1前方位置1.5m，超前管棚孔7的直径为100mm，超前管棚孔7孔心的连线呈拱形，相邻的超前管棚孔7的孔心间距为0.5m，超前管棚孔7的钻孔顺序由高孔位向低孔位进行；

（2）采用速凝高压混凝土向超前管棚孔7内旋喷注浆，直到超前管棚孔7流浆后，停止压浆；

（3）重复步骤（1）、（2）直到隧道中心两侧各60°范围全部做完；

（4）在隧道上方形成以中心成120°范围的混凝土管棚8，隔离上方孤石群；

（5）盾构掘进，安全通过上方孤石群的隧道段。

其中，步骤（1）中，超前管棚孔7的外插角不侵入隧道开挖轮廓线6越小越好。

实施例4

如图1-3所示，一种盾构隧道上方超前管棚隔离孤石群的方法，按照以下步骤进行：

（1）盾构停机，通过刀盘开口沿着隧道开挖轮廓线6上方施作超前管棚孔7，超前管棚孔7的外插角不侵入隧道开挖轮廓线6，超前管棚孔7的孔深为8m并且超过孤石1前方位置2m，超前管棚孔7的直径为110mm，超前管棚孔7孔心的连线呈拱形，相邻的超前管棚孔7的孔心间距为0.5m，超前管棚孔7的钻孔顺序由高孔位向低孔位进行；

（2）采用速凝高压混凝土向超前管棚孔7内旋喷注浆，直到超前管棚孔7流浆后，停止压浆；

（3）重复步骤（1）、（2）直到隧道中心两侧各60°范围全部做完；

（4）在隧道上方形成以中心成120°范围的混凝土管棚8，隔离上方孤石群；

（5）盾构掘进，安全通过上方孤石群的隧道段。

其中，步骤（1）中，超前管棚孔7的外插角不侵入隧道开挖轮廓线6越小越好。

实施例5

如图1-3所示，一种盾构隧道上方超前管棚隔离孤石群的方法，按照以下步骤进行：

（1）盾构停机，通过刀盘开口沿着隧道开挖轮廓线6上方施作超前管棚孔7，超前管棚孔7的外插角不侵入隧道开挖轮廓线6，超前管棚孔7的孔深为10m并且超过孤石1前方位置2m，超前管棚孔7的直径为120mm，超前管棚孔7孔心的连线呈拱形，相邻的超前管棚孔7的孔心间距为0.5m，超前管棚孔7的钻孔顺序由高孔位向低孔位进行；

（2）采用速凝高压混凝土向超前管棚孔7内旋喷注浆，直到超前管棚孔7流浆后，停止压浆；

（3）重复步骤（1）、（2）直到隧道中心两侧各90°范围全部做完；

（4）在隧道上方形成以中心成180°范围的混凝土管棚8，隔离上方孤石群；

（5）盾构掘进，安全通过上方孤石群的隧道段。

其中，步骤（1）中，超前管棚孔7的外插角不侵入隧道开挖轮廓线6越小越好。

本发明针对盾构隧道上方孤石群，通过超前注浆形成一个管棚，解决了盾构隧道上方土体内孤石群下陷或下沉问题，使盾构顺利通过隧道上方的孤石群，保障盾构隧道的顺利施工；混凝土管棚形成支护结构，先行施工的管棚以掌子面前方疏松地层支撑和孤石群隔离为支撑，形成环绕隧洞轮廓上部的壳状结构，有效抑制地层松动和垮塌；超前管棚孔孔心的连线呈拱形，混凝土管棚形成拱形支护，承受力度大，支撑强度高；产生了加固底层效应：注浆浆液经超前管棚孔压入地层和裂隙中，使松散地层或岩体胶结、固结，从而改善了地层的物理力学性质，增强了地层的自承受能力，达到了加固管棚周边地层的目的；确保施工安全：管棚支护刚度较大，盾构掘进时疏松的土层和孤石垮塌落在管棚上，起到缓冲和隔离作用，防止了掘进过程中孤石挤压盾构、卡盾甚至损坏刀盘，也大大降低了扰动范围和地表塌陷。

以上对本发明的5个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。