下穿既有構(gòu)筑物管幕施工沉降控制補(bǔ)償系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種下穿既有構(gòu)筑物管幕施工沉降控制補(bǔ)償系統(tǒng)及方法，解決了下穿既有構(gòu)筑物時(shí)礦山法開挖段隧道的上方土體下沉控制及補(bǔ)償?shù)碾y題。包括在區(qū)間人防段隧道（4）的上方端頭墻（5）中設(shè)置有鎖扣管幕，鎖扣管幕設(shè)置在既有盾構(gòu)隧道（1）的正下方，在鎖扣管幕與已開挖的區(qū)間人防段隧道的直角后背墻（6）之間設(shè)置有鋼管頂進(jìn)設(shè)備（8），在頂進(jìn)設(shè)備的出土口下方設(shè)置有計(jì)量土斗，在相鄰的兩個(gè)鎖扣管幕鋼管（7）之間設(shè)置有鎖扣（14），在鎖扣管幕鋼管的外側(cè)壁（2）上固定焊接有袖閥管（12），在袖閥管的入漿口上連接有注漿機(jī)（13），袖閥管芯管的管芯注漿槍頭是設(shè)置在既有構(gòu)筑物正下方的。本發(fā)明利用了現(xiàn)場的已有設(shè)備，沉降控制補(bǔ)償效果好。
【專利說明】
下穿既有構(gòu)筑物管幕施工沉降控制補(bǔ)償系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種采用礦山法開挖地鐵隧道時(shí)對開挖隧道上方土體的沉降進(jìn)行控制和補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)和方法，特別涉及一種采用礦山法開挖地鐵隧道時(shí)開挖段的近距離上方設(shè)置有構(gòu)筑物，在新隧道開挖時(shí)，對既有構(gòu)筑物的沉降進(jìn)行控制和補(bǔ)償?shù)墓苣皇┕こ两悼刂葡到y(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在城市地鐵施工中，下穿既有構(gòu)筑物的情況越來越多。當(dāng)既有構(gòu)筑物下方的土體受到擾動(dòng)時(shí)，擾動(dòng)范圍內(nèi)的既有構(gòu)筑物由于受擾動(dòng)強(qiáng)度不同的影響，會(huì)產(chǎn)生超限的差異沉降，從而影響到既有構(gòu)筑物的安全。因此控制沉降，并對已發(fā)生的沉降進(jìn)行補(bǔ)償，已成為下穿既有構(gòu)筑物時(shí)施工中必須解決的問題。在現(xiàn)有技術(shù)中，礦山法下穿既有構(gòu)筑物，一般采用全斷面深孔注漿方法，對其上方的土體進(jìn)行加固。在全斷面深孔注漿時(shí)，為了達(dá)到深孔注漿的效果，需要較大的注漿空間，特別是在施工作業(yè)過程中，已有構(gòu)筑物已發(fā)生沉降后，一般采用深孔注漿的方法，對沉降進(jìn)行補(bǔ)償，由于受施工地理環(huán)境的限制，深孔注漿工藝無法進(jìn)行。在沉降控制上，現(xiàn)有技術(shù)也有采用管棚支撐工藝的，這種工藝對管棚上方的土體也有一定的棚護(hù)作用，但管棚鋼管的鉆進(jìn)多采用帶水成孔作業(yè)方式，水進(jìn)入構(gòu)筑物下方土體，反而加重了土體的沉降，若不帶水作業(yè)，將大管徑鋼管直接頂進(jìn)土體中，又存在頂進(jìn)困難。另外，管棚中相鄰鋼管的間隙，也會(huì)誘發(fā)其上方的土體沉降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種下穿既有構(gòu)筑物管幕施工沉降控制補(bǔ)償系統(tǒng)及方法，解決了下穿既有構(gòu)筑物時(shí)礦山法開挖段隧道的上方土體下沉控制及補(bǔ)償?shù)碾y題。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的:
一種下穿既有構(gòu)筑物管幕施工沉降控制補(bǔ)償系統(tǒng)，包括在地上設(shè)置的既有構(gòu)筑物，在既有構(gòu)筑物的下方設(shè)置有礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道，在礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道的左端設(shè)置有已開挖的區(qū)間人防段隧道，在區(qū)間人防段隧道的上方端頭墻中，設(shè)置有鎖扣管幕，在鎖扣管幕與已開挖的區(qū)間人防段隧道的直角后背墻之間設(shè)置有鋼管頂進(jìn)設(shè)備，鋼管頂進(jìn)設(shè)備的螺旋鉆桿設(shè)置在鎖扣管幕鋼管中，螺旋鉆桿的端頭頂端與鎖扣管幕鋼管的右端口外側(cè)面之間的距離為10厘米，在鋼管頂進(jìn)設(shè)備的出土口的下方設(shè)置有計(jì)量土斗，在鎖扣管幕鋼管與第二根鎖扣管幕鋼管之間設(shè)置有鎖扣，在鎖扣管幕鋼管的外側(cè)壁上固定焊接有袖閥管注漿管，在袖閥管注漿管中設(shè)置有袖閥管芯管，袖閥管芯管的管芯注漿槍頭是設(shè)置在既有構(gòu)筑物正下方的，在袖閥管芯管的入漿口上連接有注漿機(jī)。
[0005]注漿機(jī)的袖閥管注漿壓力為2兆帕。
[0006]—種下穿既有構(gòu)筑物管幕施工沉降控制補(bǔ)償方法，包括以下步驟:
第一步、在既有構(gòu)筑物的下方準(zhǔn)備開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道的左端開挖出區(qū)間人防段隧道； 第二步、在鎖扣管幕鋼管的外側(cè)壁上焊接鎖扣的母扣，在第二根鎖扣管幕鋼管的外側(cè)壁上焊接鎖扣的子扣，在鎖扣管幕鋼管的外側(cè)壁頂面上和第二根鎖扣管幕鋼管的外側(cè)壁頂面上分別焊接袖閥管注漿管;在I重量份的膨潤土中，加入9-11重量份的水，攪拌均勻，得到膨潤土漿液；
第三步、將鋼管頂進(jìn)設(shè)備安裝在已開挖的區(qū)間人防段隧道的直角后背墻上，在區(qū)間人防段隧道的上方端頭墻與鋼管頂進(jìn)設(shè)備之間安裝鎖扣管幕鋼管，啟動(dòng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備，將鎖扣管幕鋼管頂入上方端頭墻前方的既有構(gòu)筑物下方的土體中；
第四步、在第一根鎖扣管幕鋼管被頂入上方端頭墻前方的既有盾構(gòu)隧道下方的土體過程中，當(dāng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備的頂進(jìn)壓力達(dá)到20兆帕?xí)r，將第一根鎖扣管幕鋼管上焊接的袖閥管注漿管接到注漿機(jī)上，在注漿機(jī)中裝入第二步得到的膨潤土漿液，并將膨潤土漿液注入到第一根鎖扣管幕鋼管周圍的土體中，以降低第一根鎖扣管幕鋼管在頂進(jìn)過程中的摩擦阻力；在第一根鎖扣管幕鋼管頂入到既有盾構(gòu)隧道下方土體的整個(gè)過程中，鋼管頂進(jìn)設(shè)備的螺旋鉆桿的端頭頂端是設(shè)置在第一根鎖扣管幕鋼管中的，并且螺旋鉆桿的端頭頂端距離第一根鎖扣管幕鋼管的右端口的外端面10厘米;在頂進(jìn)過程中，若鋼管頂進(jìn)設(shè)備的頂進(jìn)壓力再次達(dá)到20兆帕?xí)r，通過鋼管頂進(jìn)設(shè)備將螺旋鉆桿向前推進(jìn)，使螺旋鉆桿的端頭探出到第一鎖扣管幕鋼管的右端口外端面外10厘米處，達(dá)到松動(dòng)鎖扣管幕鋼管前方土體的目的；第五步、在已完成頂入工作的第一根鎖扣管幕鋼管的一側(cè)定位第二根鎖扣管幕鋼管，使第二根鎖扣管幕鋼管的子扣與第一根鎖扣管幕鋼管的母扣接插在一起，啟動(dòng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備，將第二根鎖扣管幕鋼管頂入到上方端頭墻前方的既有盾構(gòu)隧道下方的土體中，在頂入過程中重復(fù)上述第四步步驟，使第二根鎖扣管幕鋼管順利頂入到位；
第六步、依次將后續(xù)的鎖扣管幕鋼管頂入到上方端頭墻前方的既有盾構(gòu)隧道下方的土體中，并將相鄰的兩鎖扣管幕鋼管插接在一起，形成鎖扣管幕；
第七步、當(dāng)既有構(gòu)筑物發(fā)生沉降時(shí)，將袖閥管芯管的管芯注漿槍頭伸到既有構(gòu)筑物的正下方，在注漿機(jī)中裝入雙液注漿液，通過注漿機(jī)對構(gòu)筑物正下方的土體進(jìn)行雙液注漿，使構(gòu)筑物的沉降得到補(bǔ)償。
[0007]本發(fā)明利用了現(xiàn)場的已有設(shè)備，易于操作，使已發(fā)生的沉降得到及時(shí)的補(bǔ)償，保證了既有構(gòu)筑物安全。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中A-A向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
一種下穿既有構(gòu)筑物管幕施工沉降控制補(bǔ)償系統(tǒng)，包括在地上設(shè)置的既有構(gòu)筑物I，在既有構(gòu)筑物I的下方設(shè)置有礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道3，在礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道3的左端設(shè)置有已開挖的區(qū)間人防段隧道4，在區(qū)間人防段隧道4的上方端頭墻5中，設(shè)置有鎖扣管幕，在鎖扣管幕與已開挖的區(qū)間人防段隧道4的直角后背墻6之間設(shè)置有鋼管頂進(jìn)設(shè)備8，鋼管頂進(jìn)設(shè)備8的螺旋鉆桿9設(shè)置在鎖扣管幕鋼管7中，螺旋鉆桿9的端頭頂端與鎖扣管幕鋼管7的右端口外側(cè)面之間的距離10為10厘米，在鋼管頂進(jìn)設(shè)備8的出土口的下方設(shè)置有計(jì)量土斗11，在鎖扣管幕鋼管7與第二根鎖扣管幕鋼管2之間設(shè)置有鎖扣14，在鎖扣管幕鋼管7的外側(cè)壁上固定焊接有袖閥管注漿管12，在袖閥管注漿管12中設(shè)置有袖閥管芯管15，袖閥管芯管15的管芯注漿槍頭16是設(shè)置在既有構(gòu)筑物I正下方的，在袖閥管芯管15的入漿口上連接有注漿機(jī)13。
[0010]注漿機(jī)13的袖閥管注漿壓力為2兆帕。
[0011 ] 一種下穿既有構(gòu)筑物管幕施工沉降控制補(bǔ)償方法，包括以下步驟:
第一步、在既有構(gòu)筑物I的下方準(zhǔn)備開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道3的左端開挖出區(qū)間人防段隧道4;
第二步、在鎖扣管幕鋼管7的外側(cè)壁上焊接鎖扣14的母扣，在第二根鎖扣管幕鋼管2的外側(cè)壁上焊接鎖扣14的子扣，在鎖扣管幕鋼管7的外側(cè)壁頂面上和第二根鎖扣管幕鋼管2的外側(cè)壁頂面上分別焊接袖閥管注漿管12;在I重量份的膨潤土中，加入9-11重量份的水，攪拌均勻，得到膨潤土漿液；
第三步、將鋼管頂進(jìn)設(shè)備8安裝在已開挖的區(qū)間人防段隧道4的直角后背墻6上，在區(qū)間人防段隧道4的上方端頭墻5與鋼管頂進(jìn)設(shè)備8之間安裝鎖扣管幕鋼管7，啟動(dòng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備8，將鎖扣管幕鋼管7頂入上方端頭墻5前方的既有構(gòu)筑物I下方的土體中；
第四步、在第一根鎖扣管幕鋼管7被頂入上方端頭墻5前方的既有盾構(gòu)隧道I下方的土體過程中，當(dāng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備8的頂進(jìn)壓力達(dá)到20兆帕?xí)r，將第一根鎖扣管幕鋼管7上焊接的袖閥管注漿管12接到注漿機(jī)13上，在注漿機(jī)13中裝入第二步得到的膨潤土漿液，并將膨潤土漿液注入到第一根鎖扣管幕鋼管7周圍的土體中，以降低第一根鎖扣管幕鋼管7在頂進(jìn)過程中的摩擦阻力；在第一根鎖扣管幕鋼管7頂入到既有盾構(gòu)隧道I下方土體的整個(gè)過程中，鋼管頂進(jìn)設(shè)備8的螺旋鉆桿9的端頭頂端是設(shè)置在第一根鎖扣管幕鋼管7中的，并且螺旋鉆桿9的端頭頂端距離第一根鎖扣管幕鋼管7的右端口的外端面10厘米;在頂進(jìn)過程中，若鋼管頂進(jìn)設(shè)備8的頂進(jìn)壓力再次達(dá)到20兆帕?xí)r，通過鋼管頂進(jìn)設(shè)備8將螺旋鉆桿9向前推進(jìn)，使螺旋鉆桿9的端頭探出到第一鎖扣管幕鋼管7的右端口外端面外10厘米處，達(dá)到松動(dòng)鎖扣管幕鋼管7前方土體的目的；
第五步、在已完成頂入工作的第一根鎖扣管幕鋼管7的一側(cè)定位第二根鎖扣管幕鋼管2，使第二根鎖扣管幕鋼管2的子扣與第一根鎖扣管幕鋼管7的母扣接插在一起，啟動(dòng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備8，將第二根鎖扣管幕鋼管2頂入到上方端頭墻5前方的既有盾構(gòu)隧道I下方的土體中，在頂入過程中重復(fù)第四步，使第二根鎖扣管幕鋼管2順利頂入到位；
第六步、依次將后續(xù)的鎖扣管幕鋼管7頂入到上方端頭墻5前方的既有盾構(gòu)隧道I下方的土體中，并將相鄰的兩鎖扣管幕鋼管插接在一起，形成鎖扣管幕；
第七步、當(dāng)既有構(gòu)筑物I發(fā)生沉降時(shí)，將袖閥管芯管15的管芯注漿槍頭16伸到既有構(gòu)筑物I的正下方，在注漿機(jī)13中裝入雙液注漿液，通過注漿機(jī)13對構(gòu)筑物I正下方的土體進(jìn)行雙液注漿，使構(gòu)筑物I的沉降得到補(bǔ)償。
[0012]由于相鄰的鎖扣管幕鋼管是通過子母鎖扣連接，使鎖扣管幕鋼管形成了一個(gè)封閉的鎖扣管幕，起到了后續(xù)礦山法開挖過程中，對近距離下穿既有盾構(gòu)隧道上方土體起到支撐的作用，達(dá)到了沉降量的有效控制，使其變形量控制在控制指標(biāo)范圍內(nèi)。在管幕的每根鎖扣管幕鋼管7的施工過程中，通過注入膨潤土漿液，解決了不帶水頂入管幕鋼管阻力大，現(xiàn)有設(shè)備無法完成的難題。特別是在頂入過程中，通過協(xié)調(diào)好實(shí)時(shí)對出土量和頂進(jìn)壓力的控制，最大限度地控制了對新建隧道上方土體影響，嚴(yán)格科學(xué)控制了既有盾構(gòu)隧道下方擾動(dòng)土體的擾動(dòng)排出量，在頂入過程中，通過實(shí)時(shí)對出土量的定量控制，嚴(yán)格科學(xué)控制了既有盾構(gòu)隧道下方擾動(dòng)土體的擾動(dòng)排出量，對沉降量控制指標(biāo)的完成起到了立竿見影的作用。當(dāng)既有構(gòu)筑物I發(fā)生沉降時(shí)，將袖閥管芯管15的管芯注漿槍頭16伸到既有構(gòu)筑物I的正下方，在注漿機(jī)13中裝入雙液注漿液，通過注漿機(jī)13對構(gòu)筑物I正下方的土體進(jìn)行雙液注漿，雙液注漿具有將注漿土體隆起的效果，使構(gòu)筑物I的沉降得到補(bǔ)償。在第一根鎖扣管幕鋼管7被頂入上方端頭墻5前方的既有盾構(gòu)隧道I下方的土體過程中遇阻，通過注漿機(jī)13注入膨潤土漿液，起到減小阻力的作用，當(dāng)發(fā)生沉降時(shí)，通過注漿機(jī)13注入雙液漿，對沉降的土體產(chǎn)生隆起的作用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種下穿既有構(gòu)筑物管幕施工沉降控制補(bǔ)償系統(tǒng)，包括在地上設(shè)置的既有構(gòu)筑物(1)，在既有構(gòu)筑物(I)的下方設(shè)置有礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道(3)，在礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道(3)的左端設(shè)置有已開挖的區(qū)間人防段隧道(4)，其特征在于，在區(qū)間人防段隧道(4)的上方端頭墻(5)中，設(shè)置有鎖扣管幕，在鎖扣管幕與已開挖的區(qū)間人防段隧道(4)的直角后背墻(6)之間設(shè)置有鋼管頂進(jìn)設(shè)備(8)，鋼管頂進(jìn)設(shè)備(8)的螺旋鉆桿(9)設(shè)置在鎖扣管幕鋼管(7)中，螺旋鉆桿(9)的端頭頂端與鎖扣管幕鋼管(7)的右端口外側(cè)面之間的距離(10)為10厘米，在鋼管頂進(jìn)設(shè)備(8)的出土口的下方設(shè)置有計(jì)量土斗(11)，在鎖扣管幕鋼管(7)與第二根鎖扣管幕鋼管(2)之間設(shè)置有鎖扣(14)，在鎖扣管幕鋼管(7)的外側(cè)壁上固定焊接有袖閥管注漿管(12)，在袖閥管注漿管(12)中設(shè)置有袖閥管芯管(15)，袖閥管芯管(15 )的管芯注漿槍頭(16 )是設(shè)置在既有構(gòu)筑物(I)正下方的，在袖閥管芯管(15 )的入漿口上連接有注漿機(jī)(13)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種下穿既有構(gòu)筑物管幕施工沉降控制補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，注漿機(jī)(13)的袖閥管注漿壓力為2兆帕。3.—種下穿既有構(gòu)筑物管幕施工沉降控制補(bǔ)償方法，包括以下步驟: 第一步、在既有構(gòu)筑物(I)的下方準(zhǔn)備開挖的礦山法暗挖下穿段區(qū)間隧道(3)的左端開挖出區(qū)間人防段隧道(4); 第二步、在鎖扣管幕鋼管(7)的外側(cè)壁上焊接鎖扣(14)的母扣，在第二根鎖扣管幕鋼管(2)的外側(cè)壁上焊接鎖扣(14)的子扣，在鎖扣管幕鋼管(7)的外側(cè)壁頂面上和第二根鎖扣管幕鋼管(2)的外側(cè)壁頂面上分別焊接袖閥管注漿管(12);在I重量份的膨潤土中，加入9-11重量份的水，攪拌均勻，得到膨潤土漿液； 第三步、將鋼管頂進(jìn)設(shè)備(8)安裝在已開挖的區(qū)間人防段隧道(4)的直角后背墻(6)上，在區(qū)間人防段隧道(4)的上方端頭墻(5)與鋼管頂進(jìn)設(shè)備(8)之間安裝鎖扣管幕鋼管(7)，啟動(dòng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備(8)，將鎖扣管幕鋼管(7)頂入上方端頭墻(5)前方的既有構(gòu)筑物(I)下方的土體中；第四步、在第一根鎖扣管幕鋼管(7)被頂入上方端頭墻(5)前方的既有盾構(gòu)隧道(I)下方的土體過程中，當(dāng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備(8)的頂進(jìn)壓力達(dá)到20兆帕?xí)r，將第一根鎖扣管幕鋼管(7)上焊接的袖閥管注漿管(12)接到注漿機(jī)(13)上，在注漿機(jī)(13)中裝入第二步得到的膨潤土漿液，并將膨潤土漿液注入到第一根鎖扣管幕鋼管(7)周圍的土體中，以降低第一根鎖扣管幕鋼管(7)在頂進(jìn)過程中的摩擦阻力;在第一根鎖扣管幕鋼管(7)頂入到既有盾構(gòu)隧道(I)下方土體的整個(gè)過程中，鋼管頂進(jìn)設(shè)備(8)的螺旋鉆桿(9)的端頭頂端是設(shè)置在第一根鎖扣管幕鋼管(7)中的，并且螺旋鉆桿(9)的端頭頂端距離第一根鎖扣管幕鋼管(7)的右端口的外端面10厘米;在頂進(jìn)過程中，若鋼管頂進(jìn)設(shè)備(8)的頂進(jìn)壓力再次達(dá)到20兆帕?xí)r，通過鋼管頂進(jìn)設(shè)備(8)將螺旋鉆桿(9)向前推進(jìn)，使螺旋鉆桿(9)的端頭探出到第一鎖扣管幕鋼管(7)的右端口外端面外10厘米處，達(dá)到松動(dòng)鎖扣管幕鋼管(7)前方土體的目的； 第五步、在已完成頂入工作的第一根鎖扣管幕鋼管(7)的一側(cè)定位第二根鎖扣管幕鋼管(2)，使第二根鎖扣管幕鋼管(2)的子扣與第一根鎖扣管幕鋼管(7)的母扣接插在一起，啟動(dòng)鋼管頂進(jìn)設(shè)備(8)，將第二根鎖扣管幕鋼管(2)頂入到上方端頭墻(5)前方的既有盾構(gòu)隧道(I)下方的土體中，在頂入過程中重復(fù)第四步，使第二根鎖扣管幕鋼管(2)順利頂入到位； 第六步、依次將后續(xù)的鎖扣管幕鋼管(7)頂入到上方端頭墻(5)前方的既有盾構(gòu)隧道(I)下方的土體中，并將相鄰的兩鎖扣管幕鋼管插接在一起，形成鎖扣管幕； 第七步、當(dāng)既有構(gòu)筑物(I)發(fā)生沉降時(shí)，將袖閥管芯管(15)的管芯注漿槍頭(16)伸到既有構(gòu)筑物(I)的正下方，在注漿機(jī)(13)中裝入雙液注漿液，通過注漿機(jī)(13)對構(gòu)筑物(I)正下方的土體進(jìn)行雙液注漿，使構(gòu)筑物(I)的沉降得到補(bǔ)償。
【文檔編號】E21D9/00GK105909258SQ201610411596
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】王云龍, 王永文, 羅文江, 杜帥鋒, 趙輝, 李建
【申請人】中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司