基于湖相沉积软弱富水地层盾构快速安全出洞的施工方法与流程

本发明属于盾构施工，尤其是涉及一种基于湖相沉积软弱富水地层盾构快速安全出洞的施工方法。

背景技术：

1、在盾构施工过程中，由于存在软弱富水地层，且该地层为湖泊沉积地层，包含泥炭质土层、黏土、粉土、粉砂等多种地层，地下水位高，含水量大，在施工过程中易出现端头加固失效，出洞后洞门涌泥涌砂无法迅速封堵，上部地面塌方，端头沉降严重等现象，出现这些情况后需要进行涌泥涌砂抢险施工，增加抢修的时间会延长盾构施工时长，出现风险难以掌控的情况。同时盾构接收过程中将洞门帘布部分位置刮破，也会增加洞门涌水风险；而出洞过程中存在帘布折页板和管片密封间隙，由于软土富水地层地下水的压力造成洞门等均存在漏水等问题，如果没有有效的解决措施，出洞时间越长因洞门漏水通病问题增加地下水土流失，形成流水通道，进一步增加了出洞施工风险。常规软弱富水地层接收过程中通常因洞门凿除时间长和注浆加固不及时引起管片背后和加固土体间隙无法及时填充导致形成流水通道，进而增加洞门涌水涌泥施工风险，增加盾构接收时间。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于湖相沉积软弱富水地层盾构快速安全出洞的施工方法，中先对第二层混凝土结构的顶部进行凿除，在顶部形成凿除通道，使得盾构机在掘进过程中第二层混凝土结构产生变形破损，分裂并产生裂缝，为洞门凿除提供有力条件；因在盾构机推力作用下，地连墙产生裂缝后可极大加快凿除速度，提高施工效率，缩短了盾构机的接收时间；在盾构机穿越所述加固体的过程中，利用从地面向所述隧道内开设的注浆孔组件进行注浆，及时填充管片背后流水通道，弥补洞内注浆速度慢及注浆范围小的问题，能迅速填补盾构管片和盾构机通行后的间隙，将流水通道及时进行封堵，在盾构机完全出洞后达到快速出洞目的，降低对周边环境影响，减小地面沉降；同时能达到洞门迅速止水效果，安全接收，后期为盾构施工完成后地面还路节约大量时间，加快施工进度。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于湖相沉积软弱富水地层盾构快速安全出洞的施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

3、步骤一、盾构端头加固，过程如下：

4、步骤101、采用高压旋喷或三轴搅拌的方式对车站端头进行加固，在车站端头形成加固体，在所述加固体上靠近洞门的一侧开设多个探测孔，观察所述探测孔中的总流水量，若总流水量超过30升/小时，执行步骤102；否则，执行步骤二；

5、步骤102、采用wss双液注浆方法对所述加固体进行裂隙注浆填充；

6、步骤二、盾构机掘进：盾构机沿设计路线掘进至所述加固体内，当所述盾构机的刀盘行进至与地下连续墙之间的距离为两环盾构管片时，停止掘进工作，开始洞门凿除；其中，所述盾构机的掘进速度为10mm/min～15mm/min，土仓顶部压力值为正常值的70％；

7、步骤三、凿除第一层混凝土结构：在洞门内人工凿除地下连续墙施工段上远离所述盾构机一侧的第一层混凝土结构，然后割除第一层钢筋结构；其中，所述地下连续墙施工段为所述地下连续墙上与洞门横截面面积相等的区域，且所述地下连续墙施工段的中轴线和所述洞门的中轴线重合；

8、步骤四、凿除第二层混凝土结构，过程如下；

9、步骤401、对第二层混凝土结构的顶部进行凿除，直至将所述第二层混凝土结构的顶部贯通形成凿除通道，暂停凿除工作；其中所述凿除通道沿所述隧道的延伸方向布设，所述凿除通道的高度为所述第二层混凝土结构高度的1/10；

10、步骤402、启动盾构机继续掘进，当盾构机行进至所述第二层混凝土结构时，且所述第二层混凝土结构产生不规则裂缝后，盾构机停止掘进，继续对所述第二层混凝土结构由上至下进行凿除，凿除高度为所述第二层混凝土结构高度的2/3；其中，所述盾构机的掘进速度为8mm/min～10mm/min，土仓顶部压力值为正常值的50％；

11、步骤403、利用钻注一体机在地面上钻设注浆孔组件，所述注浆孔组件包括沿所述隧道的延伸方向布设的多个第一注浆孔、多个第二注浆孔、以及多个第三注浆孔；

12、步骤404、在车站主体结构的洞门上部安装帘布折页板，安装高度为所述洞门高度的2/3；继续对所述第二层混凝土结构剩余的部分进行凿除，凿除完成后在下部安装帘布折页板，完成帘布折页板的整体安装；

13、步骤五、凿除第三层混凝土结构：启动盾构机继续掘进，当所述盾构机的刀盘行进至第三层混凝土结构时，刀盘切削第三层混凝土结构并进入到所述第二层混凝土结构的区域内，同时对第二层钢筋结构进行割除，当所述第二层钢筋结构内的钢筋割除量达到80％时，盾构机停止掘进，对切削产生的渣土和多余钢筋进行清理；

14、步骤六、第一注浆孔的注浆，过程如下：

15、步骤601、启动盾构机继续掘进，当所述盾构机的前盾出所述洞门帘布折页板时，收紧所述洞门帘布折页板；

16、步骤602、当所述盾构机的尾盾行进至所述第一注浆孔处时，利用钻注一体机通过第一注浆孔向流水通道内进行注浆；

17、步骤七、第二注浆孔的注浆：盾构机继续掘进，当所述尾盾行进至所述第二注浆孔处时，利用钻注一体机通过第二注浆孔向流水通道内进行注浆；当所述尾盾行进至与所述第三注浆孔之间的间距为2m时，盾构机停止掘进；

18、步骤八、盾构机出洞：停止掘进1.5小时后，启动盾构机继续掘进，当所述盾构机的刀盘行进至托架上时，利用钻注一体机通过第三注浆孔继续向流水通道内进行注浆；当第三注浆孔注浆完成后，盾构机整体完全出洞行进至托架上。

19、上述的基于湖相沉积软弱富水地层盾构快速安全出洞的施工方法，其特征在于：步骤101中，所述加固体为立方体结构，所述加固体的长度和盾体的长度相等，所述加固体的宽度和高度均比隧道的直径超出3m～5m。

20、上述的基于湖相沉积软弱富水地层盾构快速安全出洞的施工方法，其特征在于：步骤101中，所述探测孔的数量为五个，五个所述探测孔中，一个所述探测孔布设在所述隧道的中心，另外四个所述探测孔均布设在所述隧道的中心的外侧，且另外四个所述探测孔沿所述隧道的周向均匀布设；所述探测孔的深度不小于3m，所述探测孔的孔径φ为45mm～50mm。

21、上述的基于湖相沉积软弱富水地层盾构快速安全出洞的施工方法，其特征在于：步骤三中，所述地下连续墙施工段包括设置在远离所述盾构机一侧的第一层混凝土结构、设置在靠近所述盾构机一侧的第三层混凝土结构、以及设置在所述第三层混凝土结构和所述第一层混凝土结构之间的第二层混凝土结构；所述第一层混凝土结构和第二层混凝土结构之间设置有第一层钢筋结构，所述第三层混凝土结构和第二层混凝土结构之间设置有第二层钢筋结构。

22、上述的基于湖相沉积软弱富水地层盾构快速安全出洞的施工方法，其特征在于：步骤403中，所述第一注浆孔布设在所述加固体长度的1/3处，且多个所述第一注浆孔沿所述隧道的宽度方向布设；所述第二注浆孔布设在所述加固体长度的2/3处，且多个所述第二注浆孔沿所述隧道的宽度方向布设；所述第三注浆孔布设在所述加固体与所述地下连续墙的连接处，且多个所述第三注浆孔沿所述隧道的宽度方向布设。

23、上述的基于湖相沉积软弱富水地层盾构快速安全出洞的施工方法，其特征在于：步骤602、步骤七和步骤八中，所述第一注浆孔、所述第二注浆孔和所述第三注浆孔内的注浆方量均为1m3～3m3，所述第一注浆孔、所述第二注浆孔和所述第三注浆孔内的注浆压力均为0.3mpa～0.4mpa。

24、上述的基于湖相沉积软弱富水地层盾构快速安全出洞的施工方法，其特征在于：步骤二至步骤八中，所述盾构机掘进过程中，利用注浆机从所述隧道内直接向所述流水通道内注浆；且步骤602、步骤七和步骤八中，在利用所述钻注一体机注浆的过程中，在所述隧道内同步利用注浆机向所述流水通道内注浆。

25、上述的基于湖相沉积软弱富水地层盾构快速安全出洞的施工方法，其特征在于：利用所述钻注一体机和所述注浆机注浆时使用的注浆液均是按照水玻璃和水泥浆液的质量比为1.2:1制备而成。

26、本发明与现有技术相比具有以下优点：

27、1、本发明中先对第二层混凝土结构的顶部进行凿除，在顶部形成凿除通道，使得盾构机在掘进过程中第二层混凝土结构产生变形破损，分裂并产生裂缝，为洞门凿除提供有力条件；因在盾构机推力作用下，地连墙产生裂缝后可极大加快凿除速度，提高施工效率，缩短了盾构机的接收时间。

28、2、本发明在盾构机穿越所述加固体的过程中，利用从地面向所述隧道内开设的注浆孔组件进行注浆，及时填充管片背后流水通道，弥补洞内注浆速度慢及注浆范围小的问题，能迅速填补盾构管片和盾构机通行后的间隙，将流水通道及时进行封堵，在盾构机完全出洞后达到快速出洞目的，降低对周边环境影响，减小地面沉降；同时能达到洞门迅速止水效果，安全接收，后期为盾构施工完成后地面还路节约大量时间，加快施工进度。

29、3、本发明在尾盾行进至所述第一注浆孔处时，利用第一注浆孔向所述流水通道内进行注浆，是为了迅速填充临近盾构管片和所述加固体之间的区域，即流水通道，在盾构管片背后迅速形成强固止水环。

30、4、本发明在完成第二注浆孔上的注浆后，需要停止掘进1.5小时，预留注浆加固时间及浆液凝固时间，使得前期流水通道得以最大程度封闭，且此时盾构机未脱离加固体，未将流水通道完全打通，在静止状态下，注浆液得以较好的填充流水通道，同时能较大程度对流水通道进行封堵。

31、综上所述，本发明中先对第二层混凝土结构的顶部进行凿除，在顶部形成凿除通道，使得盾构机在掘进过程中第二层混凝土结构产生变形破损，分裂并产生裂缝，为洞门凿除提供有力条件；因在盾构机推力作用下，地连墙产生裂缝后可极大加快凿除速度，提高施工效率，缩短了盾构机的接收时间；在盾构机穿越所述加固体的过程中，利用从地面向所述隧道内开设的注浆孔组件进行注浆，及时填充管片背后流水通道，弥补洞内注浆速度慢及注浆范围小的问题，能迅速填补盾构管片和盾构机通行后的间隙，将流水通道及时进行封堵，在盾构机完全出洞后达到快速出洞目的，降低对周边环境影响，减小地面沉降；同时能达到洞门迅速止水效果，安全接收，后期为盾构施工完成后地面还路节约大量时间，加快施工进度。

32、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。