一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法

本发明涉及盾构机桥下施工领域，特别涉及一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法。

背景技术：

1、盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行；在桥下进行的盾构机测穿或竖穿，均需要预防对城市内的建筑产生影响，例如沉降等，因此如何在完善施工流程的标准化流程，并且增加后续的风险防控是如今盾构机桥下施工的发展趋势。

2、然而现有技术下很少具有对盾构机桥下施工的标准化技术方案，尤其是针对工程的预警流程以及工程的参数化防控流程中，因为施工前需要迅速快捷的反应，施工后又需要反复的针对预警沉降地形成反复观测的效果，因此如何降低所需要耗费的人工，以及在施工时提高工作效率并降低同步进行的工作步骤，是现如今盾构机桥下施工的痛点，为了安全设置太多观测点会浪费人力，导致施工人员减少；为了施工快捷又需要增加人手，但因为地下工作面小，若工作人员太多又会造成施工区域的拥挤等现象。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、本发明一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法，包括以下步骤：

4、s1.施工前准备，对盾构机处理以及施工环境调查，同时对施工物资准备，并在风险段前设计试验段落长度，形成试施工流程；

5、s2.对盾构机下穿流程控制，通过s1流程下得试施工流程优化参数，并对盾构机的推力、土仓压力和渣土开挖进行参数化控制，并配合使用改良后的土浆、泡沫剂和注浆，并控制盾尾漏浆量和盾构机的姿态；

6、s3.对盾构机下穿后控制，在s2步骤完成后，进一步完成二次注浆、跟踪补注浆、管片接缝和止水环的施工作业，完成对穿后的工程区域及时处理；

7、s4.设置持续监测，在监测范围下设置监测布点，对桥下墩台形变参数监测，并设置预警流程。

8、作为上述技术方案的进一步描述：

9、s1流程下，在停机过程中可通过盾构机中盾上部2点和10点径向注浆孔向盾体周围注入预拌钠基膨润土浆液，形成泥膜护壁，必要时可注入惰性浆液、克泥效及油脂，稳定上方土体。

10、作为上述技术方案的进一步描述：

11、试施工流程前，提前进行袖阀管预埋，袖阀管埋深不低于桥梁基础底部3m，袖阀管直径40mm，布置间距800mm，用于出现地表沉降过大时，进行二次注浆。

12、作为上述技术方案的进一步描述：

13、s2流程下，推力控制的常规参数为：刀盘转速1～1.2rpm、掘进推力1300～1500t、掘进速度30～40mm/min；

14、土仓压力控制常规参数为：不低于1.51bar；

15、渣土开挖控制常规参数为：理论开挖量＝π*r2*l*松散系数＝3.14*3.2352*1.2*1.2＝47.3m3/环，实际开挖量宜控制在计算开挖量的95％，经计算约为44.9m3/环。

16、作为上述技术方案的进一步描述：

17、s2流程下，膨润土浆液配合比：浆液配合比为：水：膨润土＝6:1，膨润土浆液稠度控制到60s，误差值为上下浮动15，加入量为出土量的10％～15％；

18、泡沫剂配合比为原液3.0％，发泡率为1：16；

19、注浆：同步注浆每环理论注浆量为开挖面体积-管片成圆体积＝1.2*(3.23*3.23*3.14-3.1*3.1*3.14)＝3.2m3，同步注浆量控制不小于理论值200％，即≮6.4m3环。

20、作为上述技术方案的进一步描述：

21、s2流程下，盾尾漏浆量控制处所注入的厚浆配比为：粉煤灰330份，膨润土110份，砂555份，水400份，消石灰85份；

22、盾构机的姿态控制：每环的纠偏量在水平方向上不超过9mm，在竖直方向上不超过5mm，折角不大于4％。

23、作为上述技术方案的进一步描述：

24、s3流程下，二次注浆配合比采用比例中，水：水泥的质量比为1：1，水泥浆：水玻璃的体积比为1：1，水璃浓度为36be′，注浆压力控制在0.4mpa以内，注入速率控制在20～30l/min。

25、作为上述技术方案的进一步描述：

26、s4流程下的监测范围中，地面部分每30m布设一个监测点，监测点布设隧道轴线正上方，每100m布设一个监测断面，断面隧道内监测点布设为3m，隧道范围外布设两处，距离为5m；并设定相应的预警值、报警值和极限值参数。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

28、1：本发明通过对盾构机桥下施工的标准化方案设计，通过对参数的制定降低方案的整体步骤流程，相较于现有的技术方法，设计了前置的风险段落的试验，同时对实际挖后的段落中实现及时性的二次处理，在降低整体步骤的流程情况下，使隧道内需要同步施工的步骤大幅度降低。

29、2：本发明还进一步设计有预警步骤的流程，通过对范围下的施工区域，按照检测范围、监测时间和监测次数构建步骤，并设定多层预警级别，形成在使用人员较少的情况下，即可完成监测的工作，能够在保障监测有效的情况下，降低所需要耗费的人力。

技术特征：

1.一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法，其特征在于，s1流程下，在停机过程中可通过盾构机中盾上部2点和10点径向注浆孔向盾体周围注入预拌钠基膨润土浆液，形成泥膜护壁，必要时可注入惰性浆液、克泥效及油脂，稳定上方土体。

3.根据权利要求2所述的一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法，其特征在于，试施工流程前，提前进行袖阀管预埋，袖阀管埋深不低于桥梁基础底部3m，袖阀管直径40mm，布置间距800mm，用于出现地表沉降过大时，进行二次注浆。

4.根据权利要求1所述的一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法，其特征在于，s2流程下，推力控制的常规参数为：刀盘转速1～1.2rpm、掘进推力1300～1500t、掘进速度30～40mm/min；

5.根据权利要求1所述的一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法，其特征在于，s2流程下，膨润土浆液配合比：浆液配合比为：水：膨润土＝6:1，膨润土浆液稠度控制到60s，误差值为上下浮动15，加入量为出土量的10％～15％；

6.根据权利要求1所述的一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法，其特征在于，s2流程下，盾尾漏浆量控制处所注入的厚浆配比为：粉煤灰330份，膨润土110份，砂555份，水400份，消石灰85份；

7.根据权利要求1所述的一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法，其特征在于，s3流程下，二次注浆配合比采用比例中，水：水泥的质量比为1：1，水泥浆：水玻璃的体积比为1：1，水璃浓度为36be′，注浆压力控制在0.4mpa以内，注入速率控制在20～30l/min。

8.根据权利要求1所述的一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法，其特征在于，s4流程下的监测范围中，地面部分每30m布设一个监测点，监测点布设隧道轴线正上方，每100m布设一个监测断面，断面隧道内监测点布设为3m，隧道范围外布设两处，距离为5m；并设定相应的预警值、报警值和极限值参数。

技术总结
本发明公开了一种盾构下穿既有桥梁变形控制施工方法，包括以下步骤：S1.施工前准备，S2.对盾构机下穿流程控制，S3.对盾构机下穿后控制，S4.设置持续监测。本发明通过对盾构机桥下施工的标准化方案设计，通过对参数的制定降低方案的整体步骤流程，相较于现有的技术方法，设计了前置的风险段落的试验，同时对实际挖后的段落中实现及时性的二次处理，在降低整体步骤的流程情况下，使隧道内需要同步施工的步骤大幅度降低。

技术研发人员：柴江明,邓文彬,晁春波,胡新玲,高春华,关坤,孙常康
受保护的技术使用者：新疆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17