淺覆土區(qū)域盾構(gòu)掘進地層加固體系及其構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種淺覆土區(qū)域盾構(gòu)掘進地層加固體系及其構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于目前國內(nèi)各大城市的軌道交通工程而言，盾構(gòu)法隧道所占的比例越來越大。對于盾構(gòu)法隧道工程而言，隧道覆土厚度是影響工程質(zhì)量與安全的重要因素之一，這是由盾構(gòu)法隧道工程施工原理決定的。盾構(gòu)法隧道最小覆土厚度主要是基于盾構(gòu)掘進對周邊環(huán)境的不利影響以及工程自身安全而提出的，既有工程經(jīng)驗與相關(guān)規(guī)范已明確提出，盾構(gòu)法隧道最小覆土厚度一般不宜小于一倍洞徑(約6m左右)。然而，受制于線路走向與隧道兩端車站埋深的影響，以及隧道穿越江河或丘陵地帶等地形起伏較大區(qū)域，局部地段的隧道覆土厚度往往小于一倍洞徑，尤其在地鐵車站兩端盾構(gòu)始發(fā)或接收區(qū)域，極端情況下，隧道最小覆土厚度只有3m左右。
[0003]目前，淺覆土地層條件下盾構(gòu)法隧道施工時，一般采用地面臨時壓重或地層注漿加固等方法進行處理，此類地層處理方式簡單易行、造價低廉，運用相對廣泛，但是實施效果相對較差，容易引起隧道上方地層的松動與裂縫，在地層加固不到位的情況下，無法避免地層隆起的變形趨勢，無法切實保障淺覆土地層條件下盾構(gòu)法隧道掘進時地層的穩(wěn)定性與隧道自身的安全。淺覆土地層條件下，常規(guī)的臨時壓重或地層注漿處理，無法保護運營中隧道不受地面臨時荷載的不利影響，可能導(dǎo)致運營中隧道管片裂縫與滲漏水情況的出現(xiàn)，降低隧道的長期耐久性與穩(wěn)定性，同時也無法保護地面構(gòu)筑物與居民不受列車運營振動與噪音的不利影響，難以符合百年工程的設(shè)計要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種淺覆土區(qū)域盾構(gòu)掘進地層加固體系及其構(gòu)建方法，有效阻斷淺覆土條件下盾構(gòu)掘進壓力引起的地層隆沉變形，并能有效降低工程竣工后，地面臨時超載對下方運營隧道的不利影響。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
淺覆土區(qū)域盾構(gòu)掘進地層加固體系，其特征在于:
雙向的盾構(gòu)隧道之間和兩側(cè)均縱向設(shè)置有成列布置的抗拔粧，兩側(cè)的抗拔粧頂部設(shè)置有呈矩形的圈梁，圈梁內(nèi)設(shè)置有雙向密肋板。
[0006]雙向密肋板由混凝土面板和混凝土面板底面設(shè)置的雙向密肋梁組成，雙向密肋梁呈橫縱交叉的格狀分布；
混凝土面板與雙向密肋梁整體立模，一次澆筑成型。
[0007]圈梁為現(xiàn)澆鋼筋混凝土冠梁。
[0008]抗拔粧為擴底粧，由粧體和底部的擴大端兩部分組成。
[0009]抗拔粧的粧頂伸入圈梁內(nèi)，伸入深度不少于0.5倍的粧徑。
[0010]圈梁內(nèi)側(cè)預(yù)留有鋼筋接駁器，圈梁通過鋼筋接駁器與雙向密肋板連接成整體。
[0011]盾構(gòu)隧道與其外側(cè)的抗拔粧之間的凈距不小于盾構(gòu)隧道直徑的0.5倍；
盾構(gòu)隧道與其頂部的雙向密肋板之間的凈距不小于1.5m ;
抗拔粧的直徑為1~1.5m，縱向相鄰的抗拔粧之間的凈距不小于抗拔粧直徑，粧底擴大端與盾構(gòu)隧道底之間距離不小于盾構(gòu)隧道直徑的0.5倍；
圈梁的寬度為1~1.5m，高度為0.8~lm。
[0012]淺覆土區(qū)域盾構(gòu)掘進地層加固體系的構(gòu)建方法，其特征在于:
由以下步驟實現(xiàn):
步驟一:將區(qū)間隧道拱頂覆土厚度小于一倍隧道直徑的區(qū)域確定為淺覆土區(qū)域，在現(xiàn)場確定抗拔粧、圈梁與雙向密肋板的施做位置與范圍；
步驟二:基坑開挖至設(shè)計深度后，進行場地平整，并對基坑采取臨時保護措施；
步驟三:確定抗拔粧的坐標位置，并按設(shè)計要求旋挖成孔，施做抗拔粧；
步驟四:鑿除抗拔粧粧頂部分浮漿，立模板、綁扎鋼筋、澆注混凝土的圈梁，在圈梁內(nèi)側(cè)預(yù)留鋼筋接駁器，確?？拱位捇掜斏烊肴α簝?nèi)不小于0.5倍粧徑；
步驟五:開挖雙向密肋梁溝槽，立模板，綁扎鋼筋，澆注混凝土，混凝土面板與雙向密肋梁整體澆注，一次成型，形成雙向密肋板；
步驟六:通過圈梁內(nèi)側(cè)預(yù)留的鋼筋接駁器，雙向密肋板與圈梁連接成一個整體；
步驟七:對所有混凝土構(gòu)件進行充分養(yǎng)護，達到混凝土構(gòu)件設(shè)計強度條件后，進行基坑回填，并按要求對回填土進行壓實處理。
[0013]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明提供了一種淺覆土區(qū)域盾構(gòu)掘進地層加固體系，自上而下主要由三部分體系組成，各體系均采用成熟工法施工，涉及材料均為常規(guī)材料。本發(fā)明能有效抵抗盾構(gòu)掘進時掘削面頂進壓力的不利影響，主要通過以下原理實現(xiàn):掘削面頂進壓力一般大于靜止土壓力，掘削面前方土體呈現(xiàn)遠離盾構(gòu)方向的位移趨勢，地表呈現(xiàn)隆起的變形趨勢，相應(yīng)的附加荷載將首先傳遞至密肋板，密肋板由于較大的剛度與回填土的壓重效應(yīng)，變形很小，密肋板受到的附加荷載將會通過圈梁傳遞至抗拔粧體系，利用抗拔粧摩阻力與擴大端的共同作用抵抗抗拔粧受到的附加荷載。本發(fā)明設(shè)置的盾構(gòu)掘進地層加固體系，不但能有效阻斷淺覆土條件下盾構(gòu)掘進壓力引起的地層隆沉變形，還能有效降低工程竣工后，地面臨時超載對下方運營隧道的不利影響，可確保淺覆土區(qū)域盾構(gòu)隧道的正常掘進，可實現(xiàn)降低隧道施工風(fēng)險與運營風(fēng)險的目的，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益，在城市軌道交通、鐵路、公路等工程中有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0014]圖1為加固措施各組體系的相對位置關(guān)系平面示意圖。
[0015]圖2為加固措施各組體系的相對位置關(guān)系剖面示意圖。
[0016]圖3為雙向密肋板體系平面示意圖。
[0017]圖4為雙向密肋板梁板節(jié)點構(gòu)造圖。
[0018]圖中，1-原狀土，2-回填土，3-雙向密肋板，4-圈梁，5-抗拔粧，6-混凝土面板，7-雙向密肋梁，8-盾構(gòu)隧道。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細的說明。
[0020]從理論上講土壓平衡盾構(gòu)掘進時，掘削面頂進壓力一般大于靜止土壓力，小于被動土壓力，使前方地層呈現(xiàn)略微隆起的變形趨勢，通過掘進速度(渣土進入量)與螺旋輸送機旋轉(zhuǎn)速度(渣土排出量)的匹配實現(xiàn)動態(tài)平衡，掘削面頂進壓力的波動受盾構(gòu)掘進速度、螺旋機旋轉(zhuǎn)速度、土艙內(nèi)渣土的塑流性與滲透性、以及施工人員技術(shù)水平等眾多因素的影響，在現(xiàn)有施工技術(shù)水平條件下，掘削面頂進壓力的波動在一定程度上是不可避免的，當淺覆土地段地層所能承受的盾構(gòu)頂進壓力波動值超過其承載能力后，地層就會出現(xiàn)相應(yīng)的隆沉變形。
[0021]本發(fā)明淺覆土區(qū)域盾構(gòu)施工按照“荷載傳遞”的基本思路進行設(shè)計與施工，第一組為密肋板系統(tǒng)；第二組為圈梁系統(tǒng)；第三組為抗拔粧系統(tǒng)。三組體系共同作用平衡盾構(gòu)頂進壓力，當隧道上覆土中無法有效平衡盾構(gòu)頂進壓力時，相應(yīng)的附加荷載將首先傳遞至密肋板，密肋板受到的附加荷載將會通過圈梁傳遞至抗拔粧體系，利用抗拔粧摩阻力與擴大端的共同作用抵抗抗拔粧受到的附加荷載。同時，本發(fā)明還能將地面臨時超載通過密肋板、圈梁與抗拔粧傳遞至地層深處，避免超載對道路下方既有隧道的不利影響。本發(fā)明可確保淺覆土區(qū)域盾構(gòu)隧道的正常掘進，可實現(xiàn)降低隧道施工風(fēng)險與運營風(fēng)險的目的。
[0022]本發(fā)明所涉及的淺覆土區(qū)域盾構(gòu)掘進地層加固體系，在雙向的盾構(gòu)隧道8之間和兩側(cè)均縱向設(shè)置有成列布置的抗拔粧5，共三列。兩側(cè)的抗拔粧5頂部設(shè)置有呈矩形的圈梁4，圈梁4內(nèi)設(shè)置有雙向密肋板3。圈梁4內(nèi)側(cè)預(yù)留有鋼筋接駁器，圈梁4