一种盾构始发素墙封闭止水加固结构及施工工艺的制作方法

本发明涉及一种盾构始发素墙封闭止水加固结构及施工工艺，更具体的是涉及大直径泥水平衡盾构始发用端头井素墙封闭止水加固结构及施工工艺方法。

背景技术：

盾构施工技术在土层或软弱围岩地层城市地铁隧道的修建中应用广泛，是一种非常可靠的隧道施工技术。盾构始发技术是盾构法隧道施工技术体系中非常关键的环节，盾构始发顺利与否直接关系到隧道后期施工质量、工期以及施工过程的安全。

为确保盾构始发井的稳定，盾构始发前需要对始发井端头进行加固，同时需要对加固区土体进行一定的处理。常规盾构始发技术施工工序复杂，安全性能较低，稍有不慎就可能发生涌水涌砂问题，危及盾构始发安全。

最接近的现有技术如下：

①申请号为201010123683.1的盾构接收或始发端头的双井式加固方法及双井式盾构接收方法的相关专利。该技术是采用双井式加固方法，在车站的围护墙外预先形成“[”形槽，槽内浇注素混凝土形成地下连续墙即外包素墙,外包素墙与维护墙相连形成超前井，超前井的底端嵌入隧道下不透水层，顶端高于最高地下水位，把水提前挡在超前井外。盾构始发时，盾构机先进入超前井，然后再向前开挖。该技术方法可有效解决地下水对盾构始发所带来的危险，但是盾构隧道下的不透水层埋深较大时，设置超前井比较困难，该方法不再适用。另外用该方法施工造价较高，不经济。

②申请号为201210300855.7的盾构隧道浅覆土始发方法的相关专利。该发明公开了一种盾构隧道浅覆土始发方法，通过采用覆土反压、局部全断面地层加固和门式地层加固相结合的方法对盾构始发段土体进行加固，为了防止盾构始发时洞门打开后掌子面土体破坏和地层发生松动等，造成泥水仓中的泥浆漏浆、地层失稳、涌水涌泥等，采用冻结法加固开洞处一定厚度地层。该发明解决了浅覆土条件下始发段地层的稳定问题，同时降低了始发工作井和明挖段深基坑施工风险。该发明中，需要对紧邻始发井洞门外侧1～2m范围内的土体采用冻结法加固，但冻结法施工周期长、造价高，并且具有一定的风险。

因此需要一种新的盾构始发素墙封闭止水加固工艺方法，来改善现有技术中出现的问题。

技术实现要素：

本发明就是针对上述存在的缺陷而提供一种可以有效加固始发井端头、杜绝加固区土体发生涌水涌砂问题的盾构始发素墙封闭止水加固结构及施工工艺。该止水加固体系由C15素混凝土地下连续墙(包含预埋注浆管)、2排旋喷桩、三轴搅拌桩及多口降水井组成，旋喷桩规格为Φ800@500，三轴搅拌桩规格为Φ850@600，在加固区外围设置凹型入岩C15素地下连续墙，与车站地下连续墙形成四围封闭的止水帷幕结构，以减小坑内降水对坑外土体的沉降影响范围，确保有效的隔水效果。素混凝土地下连续墙接缝处内外侧预埋注浆管，以便对存在渗漏的接缝进行注浆止漏操作。

本发明的一种盾构始发素墙封闭止水加固结构及施工工艺技术方案为，一种盾构始发素墙封闭止水加固结构，该结构包括设置于盾构始发井端头的搅拌桩用以加固土体；在搅拌桩加固区外围设置三面素混凝土地下连续墙形成“凹”型入岩素混凝土地下连续墙，与车站围护结构围护墙形成四围封闭的止水帷幕结构，以减小坑内降水对坑外土体的沉降影响范围，确保有效的隔水效果，素混凝土地下连续墙接缝处内外侧预埋注浆管，以便对存在渗漏的接缝进行注浆止漏操作；素混凝土地下连续墙与搅拌桩间采用2排旋喷桩闭合；在盾构隧道直径之外加固区之内还设置有一口以上降水井。

搅拌桩采用Φ850@600三轴搅拌桩。

搅拌桩加固宽度为盾构隧道范围以及隧道结构外侧左右外侧各3米，竖向实桩加固范围为盾构隧道结构上下5m。

素混凝土地下连续墙入岩不小于1m。

旋喷桩规格为Φ800@500。

所述素混凝土地下连续墙为800mm厚C15素混凝土地下连续墙。

在素混凝土地下连续墙外设置2-4口降水井。始发前利用加固区降水井对加固区土体进行降水，确保坑内水位降至隧道结构下2m。

在素混凝土地下连续墙与车站围护结构围护墙连接处设置有素混凝土地下连续墙外侧接缝止水旋喷桩。

为确保洞门破除时安全，在车站围护结构围护墙外侧设置一道混凝土素地下连续墙，深度为盾构隧道结构下方5m，与搅拌桩加固区外围“凹”型素混凝土地下连续墙形成封闭的“口”型结构。

所述的一种盾构始发素墙封闭止水加固结构施工工艺，包括以下步骤：

(1)在盾构始发井端头的车站围护结构外设置800mm厚C15“凹”型入岩素混凝土地下连续墙，素混凝土地下连续墙入岩不小于1m，与车站围护结构围护墙形成四围封闭的止水帷幕结构，该四围封闭的止水帷幕结构内即为加固区；素混凝土地下连续墙接缝处内外侧预埋注浆管；

(2)在素混凝土地下连续墙与车站围护结构围护墙连接处设置素混凝土地下连续墙外侧接缝止水旋喷桩；

(3)在加固区内采用Φ850@600三轴搅拌桩加固土体，搅拌桩加固宽度为盾构隧道结构外侧3m，竖向实桩加固范围为盾构隧道结构上下5m；

(4)素混凝土地下连续墙与搅拌桩间采用2排Φ800@500旋喷桩闭合；

(5)在盾构隧道直径之外加固区之内还设置有一口以上降水井；始发前利用降水井对加固区土体进行降水，确保坑内水位降至隧道结构下2m。

另外，在第(1)步中，为了洞门破除期间的安全保证加固土体不坍塌，在洞门前施做一道800mm厚C15素混凝土地下连续墙，素墙深度至隧道底部以下5米。

本发明的有益效果为：本发明工艺的实施，有效地加固并封闭了盾构始发端头一定范围内的土体，保证了该区域土体的稳定性，隔断了地下水对盾构始发带来的威胁，彻底避免了粉细砂地层中盾构始发时涌水涌砂险情的发生，有力的保障了盾构的顺利始发，为工程施工奠定了良好的基础。此外，该结构及施工工艺不需要设置超前井，始发井端头加固时不需要考虑地下不透水层的埋深，此盾构始发素墙封闭止水加固结构能有效地加固地层和阻隔地下水，快速经济有效，一般也完全可以规避洞门破除、盾构始发的施工风险。

附图说明：

图1所示为本发明结构平面布置图；

图2所示为本发明结构立面示意图；

图3所示为本发明结构中素混凝土地下连续墙预埋注浆管分布示意图；

图4所示为本发明结构主体结构搭接示意图。

图中：1-素混凝土地下连续墙；2-旋喷桩；3-搅拌桩；4-降水井；5-注浆管；6-素混凝土地下连续墙外侧接缝止水旋喷桩。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。

实施例1

一种盾构始发素墙封闭止水加固结构，该结构包括设置于盾构始发井端头的搅拌桩3用以加固土体；在搅拌桩3加固区外围设置“凹”型入岩素混凝土地下连续墙1，与车站围护结构围护墙形成四围封闭的止水帷幕结构，以减小坑内降水对坑外土体的沉降影响范围，确保有效的隔水效果，素混凝土地下连续墙1接缝处内外侧预埋注浆管5，以便对存在渗漏的接缝进行注浆止漏操作；素混凝土地下连续墙1与搅拌桩3间采用2排旋喷桩2闭合；在盾构隧道直径之外加固区之内还设置有一口以上降水井4。

搅拌桩3采用Φ850@600三轴搅拌桩。

搅拌桩3加固宽度为盾构隧道范围以及隧道结构外侧左右外侧各3米，竖向实桩加固范围为盾构隧道结构上下5m。

素混凝土地下连续墙1入岩不小于1m。

旋喷桩2规格为Φ800@500。

所述素混凝土地下连续墙1为800mm厚C15素混凝土地下连续墙。

在素混凝土地下连续墙1与车站围护结构围护墙连接处设置有素混凝土地下连续墙1外侧旋喷桩2。

所述的一种盾构始发素墙封闭止水加固结构施工工艺，包括以下步骤：

(1)在盾构始发井端头的车站围护结构外设置800mm厚C15“凹”型入岩素混凝土地下连续墙1，素混凝土地下连续墙1入岩不小于1m，与车站围护结构围护墙形成四围封闭的止水帷幕结构，该四围封闭的止水帷幕结构内即为加固区；素混凝土地下连续墙1接缝处内外侧预埋注浆管5；

(2)在素混凝土地下连续墙1与车站围护结构围护墙连接处设置素混凝土地下连续墙外侧接缝止水旋喷桩6；

(3)在加固区内采用Φ850@600三轴搅拌桩3加固土体，搅拌桩3加固宽度为盾构隧道结构外侧3m，竖向实桩加固范围为盾构隧道结构上下5m；

(4)素混凝土地下连续墙1与搅拌桩3间采用2排Φ800@500旋喷桩2闭合；

(5)在盾构隧道直径之外加固区之内还设置有一口以上降水井4；始发前利用降水井4对加固区土体进行降水，确保坑内水位降至隧道结构下2m。

实施例2

一种盾构始发素墙封闭止水加固结构，该结构包括设置于盾构始发井端头的搅拌桩3用以加固土体；在搅拌桩3加固区外围设置“凹”型入岩素混凝土地下连续墙1，与车站围护结构围护墙形成四围封闭的止水帷幕结构，以减小坑内降水对坑外土体的沉降影响范围，确保有效的隔水效果，为确保洞门破除时安全，在车站围护结构围护墙外侧设置一道混凝土素地下连续墙1，深度为盾构隧道结构下方5m，与搅拌桩3加固区外围“凹”型素混凝土地下连续墙1形成封闭的“口”型结构。素混凝土地下连续墙1接缝处内外侧预埋注浆管5，以便对存在渗漏的接缝进行注浆止漏操作；素混凝土地下连续墙1与搅拌桩3间采用2排旋喷桩2闭合；在盾构隧道直径之外加固区之内还设置有一口以上降水井4。

搅拌桩3采用Φ850@600三轴搅拌桩。

搅拌桩3加固宽度为盾构隧道范围以及隧道结构外侧左右外侧各3米，竖向实桩加固范围为盾构隧道结构上下5m。

素混凝土地下连续墙1入岩不小于1m。

旋喷桩2规格为Φ800@500。

所述素混凝土地下连续墙1为800mm厚C15素混凝土地下连续墙。

在素混凝土地下连续墙1外设置2-4口降水井4。始发前利用加固区降水井4对加固区土体进行降水，确保坑内水位降至隧道结构下2m。

在素混凝土地下连续墙1与车站围护结构围护墙连接处设置有素混凝土地下连续墙1外侧旋喷桩2。

所述的一种盾构始发素墙封闭止水加固结构施工工艺，包括以下步骤：

(1)在盾构始发井端头的车站围护结构外设置800mm厚C15“凹”型入岩素混凝土地下连续墙1，素混凝土地下连续墙1入岩不小于1m，与车站围护结构围护墙形成四围封闭的止水帷幕结构，该四围封闭的止水帷幕结构内即为加固区，在车站围护结构围护墙外侧设置一道混凝土素地下连续墙1，深度为盾构隧道结构下方5m，与搅拌桩3加固区外围“凹”型素混凝土地下连续墙1形成封闭的“口”型结构；素混凝土地下连续墙1接缝处内外侧预埋注浆管5；

(2)在素混凝土地下连续墙1与车站围护结构围护墙连接处设置素混凝土地下连续墙外侧接缝止水旋喷桩6；

(3)在加固区内采用Φ850@600三轴搅拌桩3加固土体，搅拌桩3加固宽度为盾构隧道结构外侧3m，竖向实桩加固范围为盾构隧道结构上下5m；

(4)素混凝土地下连续墙1与搅拌桩3间采用2排Φ800@500旋喷桩2闭合；

(5)在盾构隧道直径之外加固区之内还设置有一口以上降水井4；始发前利用降水井4对加固区土体进行降水，确保坑内水位降至隧道结构下2m。

(6)在素混凝土地下连续墙1外设置2-4口降水井4。