一种富水砂层盾构下穿高速公路高架桥施工及监测方法与流程

1.本发明涉及富水砂层盾构施工方法技术领域，具体是一种富水砂层盾构下穿高速公路高架桥施工及监测方法。


背景技术：

2.富水砂层的压缩性极大、自稳性差、承载力不高，在盾构机掘进过程中极易诱发盾构隧道溃砂塌方等灾害事故，严重威胁隧道开挖安全，再加上盾构施工过程，很容易破坏地层原来的相对稳定或平衡状态，造成盾构机栽头以及对下穿公路和高架桥桩基横向作用力过大，危及盾构机以及高速公路高架桥的安全。现有富水砂层施工中常用的手段是对富水砂层土质进行改造，但此种方式在地表存在大型建筑物时容易使地表造成变形(沉降或隆起)，影响地表建筑。
3.授权公告号为cn107987839a的中国专利公开了一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，并提出了针对改良剂的施工方法：分别在钠基膨润土搅拌罐和聚丙烯酰胺搅拌罐中配制钠基膨润土溶液和聚丙烯酰胺溶液；将钠基膨润土搅拌罐和聚丙烯酰胺搅拌罐中配制好的钠基膨润土浆液和聚丙烯酰胺溶液通过注浆管路注入待改良的渣土中；盾构刀盘预留的6个泡沫注浆孔中选取其中2个注浆孔注入钠基膨润土溶液，1个注浆孔注入聚丙烯酰胺溶液，其余的3个注浆孔均匀注入泡沫改良剂；盾构土仓壁预留的4个注浆孔中选取其中3个注浆孔注入钠基膨润土溶液，1个注浆孔注入聚丙烯酰胺溶液。
4.但是上述已公开方案存在如下不足之处：该方案中无法避免地表变形对地表建筑造成的影响，容易危及地表建筑。


技术实现要素：

5.本发明目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种防止地表沉降的富水砂层盾构下穿高速公路高架桥施工及监测方法。
6.本发明的技术方案：一种富水砂层盾构下穿高速公路高架桥施工及监测方法，包括以下步骤：
7.s1、在高速公路高架桥下方构建加固区；
8.s2、在加固区内设置多组降水井对加固区进行降水位处理；
9.s3、降水位处理后，打检查孔，检查加固区的土体抗压强度以及降水位后的水位高度，检查孔全断面布置且不少于9个，米字形布置，加固土体检测，抗压强度大于0.8mpa，加固区水位降低至盾构机底面以下2m；
10.s4、盾构机进入加固区前，暂停盾构掘进，将切削刀换成滚刀开始掘进，同步进行渣土改造施工，然后在盾尾止水环箍注浆，形成止水环；
11.s5、盾构机进入加固区后，人工逐步降低土压设定值，同时放慢掘进速度，并不断在盾构后方以预制管片拼装的圆形衬砌加固，加强盾构姿态测量及地层变形监测，超出限值时停止施工，采取有效措施进行修正后继续掘进；
12.s6、盾构机移出加固区后，立即通过管片注浆孔对管片壁后进行二次注浆，将管片与加固土体间隙填充密实，暂停盾构掘进，将滚刀切换成切削刀，调整盾构参数，适当加快掘进速度，同步进行渣土改造施工。
13.优选的，s1中，加固区的构建方法包括以下步骤：s1、在盾构施工方向两侧地下均构建一组加固纵墙，加固纵墙为钢筋水泥墙，其长度需要大于盾构施工经过高架桥下方的长度，加固纵墙头部和尾部均需位于高架桥外侧，两组加固纵墙之间距离大于盾构隧道宽度，两组加固纵墙位于盾构隧道两侧；s2、沿盾构前进方向等距构建加固横墙，加固横墙为横向的地下连续墙，采用素砼地下连续墙形成封闭止水帷幕；s3、加固横墙之间进行加固，素砼地下连续墙之间采用三轴搅拌桩对盾构施工范围地层进行加固。
14.优选的，s2中，素砼地下连续墙厚度为500mm，素砼地下连续墙墙底进入不透水层淤泥质土层中2m。
15.优选的，s2中，地下连续墙施工方法：在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后用导管法灌筑混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的地下连续墙。
16.优选的，s3中，加固横墙之间进行的加固深度为地面至盾构隧道底下3m，加固长度以完全贯穿高速公路高架桥区域为宜并在首尾各延长1m，搅拌桩加固区水泥掺量15％，水灰比均为1.0。
17.优选的，s4中，管片吊装孔在加固区前5环进行整环压注“聚氨酯加双液浆”，将衬砌管片与开挖面之间的间隙填充密实，在盾尾后方形成止水环箍。
18.优选的，s4中，渣土改造采用泡沫。
19.优选的，s5中，有效措施包括，同步注浆，使加固土体与管片间隙填充密实，控制周围地层沉降，和在加固区与非加固区接缝处的环管片进行二次注浆，压注双液浆形成第二道止水环箍，彻底将地下水阻止在加固区外。
20.与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：通过在高速公路高架桥下方地表以下设置加固区，对加工区内进行降水位和渣土改造多种手段来保证高速公路高架桥下方的盾构施工过程中的安全性，同时配合盾构施工的盾构姿态测量和地表变形监控，确保地表变形在合理范围内，保证地表高速公路高架桥的稳定状态。
附图说明
21.图1为本发明提出的富水砂层盾构下穿高速公路高架桥施工及监测方法的流程图；
22.图2为加固区的构建方法的流程图；
23.图3为加固区的结构示意图。
具体实施方式
24.实施例一
25.如图1和图3所示，本发明提出的一种富水砂层盾构下穿高速公路高架桥施工及监测方法，包括以下步骤：
26.s1、在高速公路高架桥下方构建加固区；
27.s2、在加固区内设置多组降水井对加固区进行降水位处理；
28.s3、降水位处理后，打检查孔，检查加固区的土体抗压强度以及降水位后的水位高度，检查孔全断面布置且不少于9个，米字形布置，加固土体检测，抗压强度大于0.8mpa，加固区水位降低至盾构机底面以下2m；
29.s4、盾构机进入加固区前，暂停盾构掘进，将切削刀换成滚刀开始掘进，同步进行渣土改造施工，渣土改造采用泡沫，然后在盾尾止水环箍注浆，形成止水环，管片吊装孔在加固区前5环进行整环压注“聚氨酯加双液浆”，将衬砌管片与开挖面之间的间隙填充密实；
30.s5、盾构机进入加固区后，人工逐步降低土压设定值，同时放慢掘进速度，并不断在盾构后方以预制管片拼装的圆形衬砌加固，加强盾构姿态测量及地层变形监测，超出限值时停止施工，采取有效措施进行修正后继续掘进，有效措施包括，同步注浆，使加固土体与管片间隙填充密实，控制周围地层沉降，和在加固区与非加固区接缝处的环管片进行二次注浆，压注双液浆形成第二道止水环箍，彻底将地下水阻止在加固区外；
31.s6、盾构机移出加固区后，立即通过管片注浆孔对管片壁后进行二次注浆，将管片与加固土体间隙填充密实，暂停盾构掘进，将滚刀切换成切削刀，调整盾构参数，适当加快掘进速度，同步进行渣土改造施工
32.本实施例中，通过在高速公路高架桥下方地表以下设置加固区，对加工区内进行降水位和渣土改造多种手段来保证高速公路高架桥下方的盾构施工过程中的安全性，同时配合盾构施工的盾构姿态测量和地表变形监控，确保地表变形在合理范围内，保证地表高速公路高架桥的稳定状态。
33.实施例二
34.如图2所示，加固区的构建方法包括以下步骤：
35.s1、在盾构施工方向两侧地下均构建一组加固纵墙，加固纵墙为钢筋水泥墙，其长度需要大于盾构施工经过高架桥下方的长度，加固纵墙头部和尾部均需位于高架桥外侧，两组加固纵墙之间距离大于盾构隧道宽度，两组加固纵墙位于盾构隧道两侧；
36.s2、沿盾构前进方向等距构建加固横墙，加固横墙为横向的地下连续墙，采用素砼地下连续墙形成封闭止水帷幕，素砼地下连续墙厚度为500mm，素砼地下连续墙墙底进入不透水层淤泥质土层中2m，地下连续墙施工方法：在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后用导管法灌筑混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的地下连续墙；
37.s3、加固横墙之间进行加固，素砼地下连续墙之间采用三轴搅拌桩对盾构施工范围地层进行加固，加固横墙之间进行的加固深度为地面至盾构隧道底下3m，加固长度以完全贯穿高速公路高架桥区域为宜并在首尾各延长1m，搅拌桩加固区水泥掺量15％，水灰比均为1.0。
38.本实施例中，通过加固纵墙和加固横墙来提高高速公路高架桥下方盾构施工土质的强度，防止盾构施工过程中造成喷涌、塌方以及地表变形，有效保证盾构机的施工安全和地表高架桥的稳定。
39.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。