本发明涉及一种联合支护结构及方法，特别涉及一种管幕与竹筋注浆锚杆联合支护结构及方法。
背景技术：
目前，随着中国城市化进程的加速，在城区道路或重要建筑物下兴建大型地下结构越来越多。对于浅埋大断面、短距离的城市隧道而言，采用盾构法施工不经济，采用明挖法对城市生产生活干扰较大。当地质条件较差、埋置深度较浅、上部有敏感建筑时，如果采用浅埋暗挖法施工，地面沉降难以控制，一旦出现施工事故，将造成显著的社会影响。因此，如何找到一种适合于饱和富水软土地层的浅埋大断面地下结构下穿敏感建筑的施工方法非常重要。
管幕法就是先利用顶管技术在拟建的地下建筑物四周顶入钢管，钢管之间采用锁口等进行止水，形成水密性地下空间，然后在大刚度管幕的保护下，对管幕包围范围土体进行开挖并浇筑主体结构的一种方法。由于管幕形成大刚度临时支护结构，可以减少开挖时引起的地表变形，避免对周边建筑物产生影响，对于浅埋大断面软土、建筑物密集、环境保护要求高的工程，具有无可比拟的优点。
锚固技术是岩土工程中的一个重要分支，其最大的优点是能够使用抗拉材料来加强土体自身的稳定性。与传统的衬砌结构相比，它属于一种主动控制措施，保证岩土体内部应力场不受干扰，是一种先进的技术手段。近年来，随着地下工程的大量建设，机械化施工程度不断提高，新型锚杆技术层出不穷。
竹筋注浆锚杆是一种新型的注浆锚杆技术。竹筋注浆锚杆主要由两个部分组成：第一部分为竹筋条片的加强锚固构件；第二部分为注浆管路构件，注浆管内可套入止浆塞进行定向定域注浆。主要应用在施工难度较大的机械化施工工程中的土体锚固改良，易挖除性与经济性是竹筋注浆锚杆优于钢质注浆管等的主要特点之一。
技术实现要素：
本发明的主要目的是为了有效控制地下水的流失，保证施工及运营安全；
本发明的另一个目的是提供一种适合作为饱和富水软土地层的浅埋大断面地下结构下穿敏感建筑施工时的支护结构及支护方法。
本发明是为了达到上述目的而提供的一种管幕与竹筋注浆锚杆联合支护结构及方法。
本发明提供的管幕与竹筋注浆锚杆联合支护结构包括有数个管幕钢管和数个水平竹筋注浆锚杆，管幕钢管与水平竹筋注浆锚杆交替布置，管幕钢管与水平竹筋注浆锚杆形成的加筋注浆帷幕一起组合形成大刚度的共同支护受力体系。
管幕钢管内填充有水泥混凝土。
本发明提供的管幕与竹筋注浆锚杆联合支护方法，其方法如下所述：
步骤一、构筑顶管工作井和接收井；
步骤二、管幕钢管布设，布设顺序为以横断面中轴线为基准由下往上对称进行；
步骤三、管幕钢管间水平竹筋注浆锚杆施工并注浆，在钢管间形成水平加筋注浆帷幕，水平竹筋注浆锚杆的个数由设计的钢管间距而定；
步骤四、根据需要在管幕钢管内填充混凝土；
步骤五、在管幕与竹筋注浆锚杆联合支护结构内开挖，边开挖边支撑；
步骤六、逐段构筑内部结构，并逐步拆除管幕旋喷法支护结构内支撑，最终形成完整的地下结构。
步骤二中管幕钢管布设方法有：定向钻进法、水平螺旋钻进法、夯管施工法、顶管法和微型顶管法，其中顶管法的施工方法如下：
(1)管幕钢管的制备：管幕钢管直径取0.3m-2m；
(2)土体加固：管幕钢管顶进前先对洞口处土体按设计要求进行加固，土体加固可在工作井施工时进行；
(3)穿墙出洞：在出洞前先割掉预埋钢盒外侧钢板，并将止水钢环焊接到预埋钢盒的外侧，再将止水橡胶圈安装在止水钢环上，在准备出洞时，将钢盒内侧挡土钢板割掉，清理预留孔内的杂物后立即将工具头推进预埋孔，缩短停顿时间，使止水橡胶圈紧抱工具头外壳发挥止水作用，顶管穿墙时要防止工具头下跌，在穿墙的初期，因入土较小，工具头的自重仅由两点支撑，其中一点是导轨，另一点是入土较浅的土体，一方面要带一个向上的初始角，另一方面穿墙管下部要有支托，并且加强管段与工具管、管段与管段之间的连接，此外，工具管的推进一定要迅速，不使穿墙管内的土体暴露时间太长；
(4)正常顶进：管道出洞成功后，开始正常顶进，在管节推进的同时，顶管机大刀盘切削前方土体排出，通过管节一节节向前推进，顶管机不断推进最后到达接收井，形成整段通道；
(5)管幕钢管纵向接头：接头通过焊接环形和竖向加筋板加固管道端部，增加其刚度，在其加固的环形加筋板上，连接螺栓，进行施工过程中的限位和固定，在插口上设置两道氯丁橡胶密封圈进行防水，接头要有一定转角的适应能力；
(6)进入接收井：顶管机接近接收井前到达土体加固范围后，应放慢顶进速度，使顶管机慢慢切削土体，形成一个较完整的止水孔，通过测量定出顶管机出口的具体位置，将接收井工具头位置的混凝土护壁凿除，当顶管机进入接收井边时，顶管机要快速顶进，直到顶管机完全顶出接收井；
(7)管幕泥浆置换：在管幕顶进结束后，为防止管幕出现滞后沉降，按设计要求的材料将顶进过程中的触变泥浆置换掉，置换时利用压注触变泥浆的系统及管路进行，压注顺序：从第一节管依次向后进行；
(8)管幕混凝土灌注及填充：管幕顶进完成之后，采用微膨胀混凝土进行填充，施工完后要用锤击和超声波检测混凝土密实程度及与钢管之间是否密贴；
(9)管幕润滑减阻：采用膨润土触变泥浆注入管道与周围土层之间的环状空间中，实现减小顶进管道与地层之间的摩擦阻力，注浆为三部分，机尾同步注浆、沿线管道补浆及洞口处的注浆，触变泥浆的基本成分由膨润土和水组成，另外，根据不同的土体掺入不同聚合物的外掺剂来调节泥浆性能以满足使用要求。
步骤三中水平竹筋注浆锚杆施工的施工要求如下：
在靠近地下结构的竹筋注浆锚杆距离内部结构边300-400mm，每根竹筋注浆锚杆的开孔间距为0.5-0.8m，竹筋注浆锚杆的长度为沿地下结构长度通长布置，竹筋注浆锚杆的注浆管直径通常为108mm或127mm。
管幕钢管布设方法中的定向钻进法、水平螺旋钻进法和夯管施工法均为现有公开较成熟工法，因此具体方法没有进一步进行赘述。
管幕钢管和水平竹筋注浆锚杆的钻孔施工也为现有工法，因此具体方法也没有进一步进行赘述。
本发明的有益效果：
本发明是将管幕钢管支护形式与水平竹筋注浆锚杆支护形式进行组合，形成大刚度水密性管幕与竹筋注浆锚杆联合支护结构，可以有效控制地下水的流失，保证施工及运营安全，特别适合作为饱和富水软土地层的浅埋大断面地下结构下穿敏感建筑施工时的支护结构。
与现有的管幕法相比，本发明管幕钢管的数量可以大量减少，减少的管幕钢管支护作用由水平加筋注浆帷幕代替，可节省工期与成本；与单一的水平注浆锚杆支护形式相比，大大提高支护结构的刚度，可有效控制地表变形，安全性好。本发明特别适合作为饱和富水软土地层的浅埋大断面地下结构下穿敏感建筑施工时的支护结构。
附图说明
图1为本发明所述支护结构示意图。
1、管幕钢管 2、水平竹筋注浆锚杆 3、水泥混凝土。
具体实施方式
请参阅图1所示：
本发明提供的管幕与竹筋注浆锚杆联合支护结构包括有数个管幕钢管1和数个水平竹筋注浆锚杆2，管幕钢管1与水平竹筋注浆锚杆2交替布置，管幕钢管1与水平竹筋注浆锚杆2形成的加筋注浆帷幕一起组合形成大刚度的共同支护受力体系。
管幕钢管1内填充有水泥混凝土3。
本发明提供的管幕与竹筋注浆锚杆联合支护方法，其方法如下所述：
步骤一、构筑顶管工作井和接收井；
步骤二、管幕钢管1布设，布设顺序为以横断面中轴线为基准由下往上对称进行；
步骤三、管幕钢管1间水平竹筋注浆锚杆2施工并注浆，在钢管间形成水平加筋注浆帷幕，水平竹筋注浆锚杆2的个数由设计的钢管间距而定；
步骤四、根据需要在管幕钢管1内填充水泥混凝土3；
步骤五、在管幕与竹筋注浆锚杆联合支护结构内开挖，边开挖边支撑；
步骤六、逐段构筑内部结构，并逐步拆除管幕旋喷法支护结构内支撑，最终形成完整的地下结构。
步骤二中管幕钢管1布设方法有：定向钻进法、水平螺旋钻进法、夯管施工法、顶管法和微型顶管法，其中顶管法的施工方法如下：
(1)管幕钢管1的制备：管幕钢管1直径取0.3m-2m；
(2)土体加固：管幕钢管1顶进前先对洞口处土体按设计要求进行加固，土体加固可在工作井施工时进行；
(3)穿墙出洞：在出洞前先割掉预埋钢盒外侧钢板，并将止水钢环焊接到预埋钢盒的外侧，再将止水橡胶圈安装在止水钢环上，在准备出洞时，将钢盒内侧挡土钢板割掉，清理预留孔内的杂物后立即将工具头推进预埋孔，缩短停顿时间，使止水橡胶圈紧抱工具头外壳发挥止水作用，顶管穿墙时要防止工具头下跌，在穿墙的初期，因入土较小，工具头的自重仅由两点支撑，其中一点是导轨，另一点是入土较浅的土体，一方面要带一个向上的初始角，另一方面穿墙管下部要有支托，并且加强管段与工具管、管段与管段之间的连接，此外，工具管的推进一定要迅速，不使穿墙管内的土体暴露时间太长；
(4)正常顶进：管道出洞成功后，开始正常顶进，在管节推进的同时，顶管机大刀盘切削前方土体排出，通过管节一节节向前推进，顶管机不断推进最后到达接收井，形成整段通道；
(5)管幕钢管1纵向接头：接头通过焊接环形和竖向加筋板加固管道端部，增加其刚度，在其加固的环形加筋板上，连接螺栓，进行施工过程中的限位和固定，在插口上设置两道氯丁橡胶密封圈进行防水，接头要有一定转角的适应能力；
(6)进入接收井：顶管机接近接收井前到达土体加固范围后，应放慢顶进速度，使顶管机慢慢切削土体，形成一个较完整的止水孔，通过测量定出顶管机出口的具体位置，将接收井工具头位置的混凝土护壁凿除，当顶管机进入接收井边时，顶管机要快速顶进，直到顶管机完全顶出接收井；
(7)管幕泥浆置换：在管幕顶进结束后，为防止管幕出现滞后沉降，按设计要求的材料将顶进过程中的触变泥浆置换掉，置换时利用压注触变泥浆的系统及管路进行，压注顺序：从第一节管依次向后进行；
(8)管幕混凝土灌注及填充：管幕顶进完成之后，采用微膨胀混凝土进行填充，施工完后要用锤击和超声波检测混凝土密实程度及与钢管之间是否密贴；
(9)管幕润滑减阻：采用膨润土触变泥浆注入管道与周围土层之间的环状空间中，实现减小顶进管道与地层之间的摩擦阻力，注浆为三部分，机尾同步注浆、沿线管道补浆及洞口处的注浆，触变泥浆的基本成分由膨润土和水组成，另外，根据不同的土体掺入不同聚合物的外掺剂来调节泥浆性能以满足使用要求。
步骤三中水平竹筋注浆锚杆2施工的施工要求如下：
在靠近地下结构的竹筋注浆锚杆距离内部结构边300-400mm，每根竹筋注浆锚杆的开孔间距为0.5-0.8m，竹筋注浆锚杆的长度为沿地下结构长度通长布置，竹筋注浆锚杆的注浆管直径通常为108mm或127mm。
管幕钢管1布设方法中的定向钻进法、水平螺旋钻进法和夯管施工法均为现有公开较成熟工法，因此具体方法没有进一步进行赘述。
管幕钢管1和水平竹筋注浆锚杆2的钻孔施工也为现有工法，因此具体方法也没有进一步进行赘述。