一種盾構(gòu)下穿既有地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)加固系統(tǒng)和方法與流程

本發(fā)明涉及城市軌道交通盾構(gòu)施工等市政工程的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種盾構(gòu)下穿既有地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)加固系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

隨著城市軌道交通建設(shè)的迅猛發(fā)展，盾構(gòu)施工時穿越新建車站基坑圍護結(jié)構(gòu)屢見不鮮，盾構(gòu)進出洞口時對圍護結(jié)構(gòu)進行加固處理也應用廣泛，相關(guān)技術(shù)也較為成熟。但地下鐵路交叉換乘越來越頻繁，新建車站與既有車站緊鄰，盾構(gòu)下穿既有車站同時穿越其圍護結(jié)構(gòu)的加固方案較少。

盾構(gòu)法下穿既有車站、穿越其圍護結(jié)構(gòu)施工不僅需要考慮穿越車站圍護結(jié)構(gòu)，同時要考慮下穿既有運營車站帶來的風險，在這種情況下進行盾構(gòu)施工時，必需嚴格控制地層沉降、位移，以免帶來嚴重的后果。

特別在粉砂層、淤泥質(zhì)粘土層、粉土層及粉質(zhì)粘土層等含水或為承壓水的惡劣地質(zhì)條件下，盾構(gòu)隧道穿越既有地鐵圍護結(jié)構(gòu)時更加危險。因此在惡劣地質(zhì)條件進行盾構(gòu)隧道穿越鐵路站施工時，有必要對土體進行加固和降水處理，從而提高土體的強度和止水性，以利于盾構(gòu)穿越。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對粉砂層、淤泥質(zhì)粘土層、粉土層及粉質(zhì)粘土層等含水或為承壓水的惡劣地質(zhì)條件下，盾構(gòu)下穿既有車站及穿越其圍護結(jié)構(gòu)施工過程產(chǎn)生的涌水涌砂、沉降過大等問題，提供一種安全可靠的盾構(gòu)下穿既有地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)加固系統(tǒng)和方法，可以有效提高緊鄰圍護結(jié)構(gòu)土體的自穩(wěn)性和承載力，減小盾構(gòu)進洞、到站時涌水涌砂風險，降低對既有車站運營影響。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，如下：

一種盾構(gòu)下穿既有地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)加固系統(tǒng)，包括：

第一加固區(qū)，為在既有車站外側(cè)，遠離新建車站基坑另一面圍護結(jié)構(gòu)，緊貼其施工的旋噴樁加固區(qū)；

第二加固區(qū)，為緊貼既有車站和新建車站共用的地鐵圍護結(jié)構(gòu)施工的凍結(jié)法加固區(qū)，該加固區(qū)靠既有車站一側(cè)；

第三加固區(qū)，為緊貼既有車站和新建車站共用的地鐵圍護結(jié)構(gòu)施工的單排RJP樁加固區(qū)，該加固區(qū)靠新建車站一側(cè)；

潛水降水井，設(shè)在新建車站基坑內(nèi)部；

備用承壓水降水井，設(shè)在新建車站基坑外，兼作承壓水位觀測孔之用。

所述第一加固區(qū)采用旋噴樁加固土體，加固寬度為盾構(gòu)外徑兩側(cè)至少3m及頂?shù)撞恐辽俑?m，加固長度至少為6m。

所述第二加固區(qū)采用凍結(jié)法加固進、出洞口的土體，加固寬度為盾構(gòu)外徑兩側(cè)至少3m及頂?shù)撞恐辽俑?m，加固長度至少為11m。

所述第三加固區(qū)采用RJP樁，對圍護結(jié)構(gòu)的接縫進行加固處理，直徑采用1800mm～2300mm，間距1200mm～1700mm，長度為貫穿整個承壓水層進入低滲透性土層，其中外邊緣兩側(cè)各多根樁從地面開始打設(shè)，中間部分視承壓土層埋深而定。

所述潛水降水井應使基坑施工中，基坑內(nèi)地下水位保持在開挖面以下1米。

所述備用承壓水降水井配套有濾水管、沉淀管、井壁管，其深度和濾水管長度根據(jù)地質(zhì)報告中的承壓水層埋深、厚度確認；井口位于地面以上，井壁采用鋼管；濾水管外包無紡布，沉淀管接在濾水管底部，沉淀管底口封死；濾水管、沉淀管與井壁管管徑相同；從井底向上至濾水管頂部均勻圍填中粗砂；在中粗砂的圍填面以上采用粘土圍填；井口封閉的止水填料采用粘土。

所述濾水管采用橋式濾水管。

所述沉淀管底口用鐵板封死。

一種盾構(gòu)下穿既有地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)加固方法，如下：

盾構(gòu)機從新建車站基坑始發(fā)或者進站，新建地鐵車站基坑和既有車站共用相交處地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)；在新建車站開挖前，先采用旋噴樁加固土體進行加固，具體是在既有車站外側(cè)，遠離新建車站基坑另一面圍護結(jié)構(gòu)緊貼其施工，加固寬度為盾構(gòu)外徑兩側(cè)至少3m及頂?shù)撞恐辽俑?m，加固長度至少為6m；待新建車站地下連續(xù)墻施工完成后，緊貼既有車站和新建車站共用的地鐵圍護結(jié)構(gòu)，施工RJP樁，對圍護結(jié)構(gòu)的接縫進行加固處理，直徑采用1800mm～2300mm，間距1200mm～1700mm，長度為貫穿整個承壓水層進入低滲透性土層，其中外邊緣兩側(cè)各多根樁從地面開始打設(shè)，中間部分頂標高略高于承壓土層；土方開挖后，開始施工潛水降水井，控制基坑施工中基坑內(nèi)地下水位保持在開挖面以下1米，降低新建車站基坑內(nèi)土體含水量，以方便挖掘機和工人在基坑內(nèi)施工作業(yè)；土方開挖至設(shè)定階段，施工備用承壓水降水井，該備用承壓水降水井兼作承壓水位觀測孔之用，其中井壁管下面接濾水管，濾水管外包無紡布，管徑與井壁管相同，長度大于承壓水層；沉淀管接在濾水管底部，直徑與濾水管相同，長度1m，沉淀管底口用鐵板封死；待基坑施工完畢，盾構(gòu)機進洞或出站前，采用凍結(jié)法加固進、出洞口的土體，加固寬度為盾構(gòu)外徑兩側(cè)至少3m及頂?shù)撞恐辽俑?m，加固長度至少為11m。

盾構(gòu)機所穿過的地層處于粉砂層、粉土層及粉質(zhì)粘土層交錯的土層中，粉砂層中富含承壓水；既有車站底部已用旋噴樁進行過加固處理。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果：

1、本發(fā)明在盾構(gòu)下穿既有地鐵車站兩面圍護結(jié)構(gòu)，不僅僅是穿越新建地鐵車站基坑圍護結(jié)構(gòu)的進出洞問題，同時要考慮既有車站運營的安全，所以施工難度較大，沉降控制更為嚴格，止水性要求更高。

2、本發(fā)明加固的地下土層主要針對粉砂層、淤泥質(zhì)粘土層、粉土層及粉質(zhì)粘土層等含水以及含承壓水的惡劣地質(zhì)土層，在這樣的條件下，出現(xiàn)涌水涌砂的風險大大提高，而將本發(fā)明在粉砂層、淤泥質(zhì)粘土層、粉土層及粉質(zhì)粘土層等含水或為承壓水的惡劣地質(zhì)條件下應用，具有良好的施工效果。

3、本發(fā)明同時采用四種不同方式：旋噴樁、凍結(jié)法、RJP樁以及降水井，通過間接加固土體、直接加固圍護結(jié)構(gòu)和降低承壓水的方式使土體強度得到增強、土體滲透性降低、土體穩(wěn)定性提高，能有效控制盾構(gòu)施工引起的沉降量，保證既有車站安全運營。

附圖說明

圖1為盾構(gòu)下穿既有地鐵車站加固平面示意圖。

圖2為盾構(gòu)下穿既有地鐵車站加固剖面示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。

參見圖1所示，本實施例提供的盾構(gòu)下穿既有地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)加固系統(tǒng)，包括：

第一加固區(qū)1，為在既有車站外側(cè)，遠離新建車站基坑另一面圍護結(jié)構(gòu)，緊貼其施工的旋噴樁加固區(qū)；

第二加固區(qū)2，為緊貼既有車站和新建車站共用的地鐵圍護結(jié)構(gòu)施工的凍結(jié)法加固區(qū)，該加固區(qū)靠既有車站一側(cè)；

第三加固區(qū)3，為緊貼既有車站和新建車站共用的地鐵圍護結(jié)構(gòu)施工的單排RJP樁加固區(qū)，該加固區(qū)靠新建車站一側(cè)；

潛水降水井4，設(shè)在新建車站基坑內(nèi)部；

備用承壓水降水井5，設(shè)在新建車站基坑外，兼作承壓水位觀測孔之用。

所述第一加固區(qū)1采用高壓旋噴樁加固土體，加固寬度為盾構(gòu)外徑兩側(cè)至少3m及頂?shù)撞恐辽俑?m，加固長度至少為6m；旋噴樁加固提高土體強度和抗?jié)B性，減小土體破壞時對車站的影響。

所述第二加固區(qū)2采用凍結(jié)法加固進、出洞口的土體，加固寬度為盾構(gòu)外徑兩側(cè)至少3m及頂?shù)撞恐辽俑?m，加固長度至少為11m；其中局部采用凍結(jié)法加固，能夠有效降低土體沉降對車站的影響；凍結(jié)法加固提高土體強度，防止水土流失，能夠有效控制盾構(gòu)施工時承壓水對車站的影響。

所述第三加固區(qū)3采用RJP樁(優(yōu)選RJP大直徑樁)，對圍護結(jié)構(gòu)的接縫進行加固處理，直徑采用1800mm～2300mm，間距1200mm～1700mm，長度為貫穿整個承壓水層進入低滲透性土層，其中外邊緣兩側(cè)各三根樁從地面開始打設(shè)，中間部分視承壓土層埋深而定。RJP樁能夠?qū)o結(jié)構(gòu)的接縫進行有效的加固，從而加強圍護結(jié)構(gòu)整體止水效果，同時實現(xiàn)大深度的土體改良，隔斷新建車站基坑下部地下承壓水對既有車站的影響。

所述潛水降水井4“按需降水”，應使基坑施工中，基坑內(nèi)地下水位保持在開挖面以下1米；降低新建車站基坑內(nèi)土體含水量，方便挖掘機和工人在基坑內(nèi)施工作業(yè)，控制潛水水位。

所述備用承壓水降水井5配套有濾水管、沉淀管、井壁管，其深度和濾水管長度根據(jù)地質(zhì)報告中的承壓水層埋深、厚度確認；井口位于地面以上，井壁采用鋼管；采用橋式濾水管，濾水管外包兩層無紡布；沉淀管接在濾水管底部，長度1m，沉淀管底口用鐵板封死；濾水管、沉淀管與井壁管管徑相同；從井底向上至濾水管頂部均勻圍填中粗砂；在中粗砂的圍填面以上采用優(yōu)質(zhì)的粘土圍填；井口封閉的止水填料宜采用粘土。觀測承壓水水位。降低下部承壓水水位，減少坑底隆起和圍護結(jié)構(gòu)的變形量，確保施工時基坑底板的穩(wěn)定性，防止盾構(gòu)過程中涌水涌砂、基坑底部突涌的發(fā)生。

本實施例提供的盾構(gòu)下穿既有地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)加固方法，主要針對粉砂層、淤泥質(zhì)粘土層、粉土層及粉質(zhì)粘土層等含水以及含承壓水的惡劣地質(zhì)土層；其具體情況如下：

參見圖1和圖2所示，盾構(gòu)機從新建車站基坑8出洞或者進站，盾構(gòu)機所穿過的地層處于粉砂層、粉土層及粉質(zhì)粘土層交錯的土層中，粉砂層中富含承壓水。新建地鐵車站基坑8和既有車站6共用相交處地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)，既有車站底部已用旋噴樁進行過加固處理，圖2中所示的7為已施工既有車站加固區(qū)。

在新建車站開挖前，先采用旋噴樁加固土體進行加固，具體是在既有車站6外側(cè)，遠離新建車站基坑8另一面圍護結(jié)構(gòu)緊貼其施工，加固寬度為盾構(gòu)外徑兩側(cè)至少3m(優(yōu)選3m)及頂?shù)撞恐辽俑?m(優(yōu)選3m)，加固長度至少為6m(優(yōu)選6m)；待新建車站地下連續(xù)墻施工完成后，緊貼既有車站和新建車站共用的地鐵圍護結(jié)構(gòu)，施工RJP樁，對圍護結(jié)構(gòu)的接縫進行加固處理，直徑采用1800mm～2300mm(優(yōu)選2000mm)，間距1200mm～1700mm(優(yōu)選1400mm)，長度為貫穿整個承壓水層進入低滲透性土層，其中外邊緣兩側(cè)各三根樁從地面開始打設(shè)，中間部分頂標高略高于承壓土層。土方開挖后，開始施工潛水降水井4，控制基坑施工中基坑內(nèi)地下水位保持在開挖面以下1米，降低新建車站基坑內(nèi)土體含水量，方便挖掘機和工人在基坑內(nèi)施工作業(yè)。土方開挖至一定階段，施工備用承壓水降水井，該備用承壓水降水井5兼作承壓水位觀測孔之用，其中井壁管下面接橋式濾水管，濾水管外包兩層無紡布，管徑與井壁管相同，長度略大于承壓水層；沉淀管接在濾水管底部，直徑與濾水管相同，長度1m，沉淀管底口用鐵板封死；待基坑施工完畢，盾構(gòu)機進洞或出站前，采用凍結(jié)法加固進、出洞口的土體，加固寬度為盾構(gòu)外徑兩側(cè)至少3m(優(yōu)選3m)及頂?shù)撞恐辽俑?m(優(yōu)選3m)，加固長度至少為11m(優(yōu)選11m)。

以上所述實施例只為本發(fā)明之較佳實施例，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。