一种盾构侧穿临河桥梁桩基础的地层加固方法与流程

本发明涉及地下施工，涉及一种盾构侧穿临河桥梁桩基础的地层加固方法。

背景技术：

1、随着我国地铁建设规模的快速发展，地铁线路穿越立体化城市道路交通网络的工程越来越多，不可避免地从一些既有市政桥梁基础下部或侧面通过。盾构开挖施工会扰动周围土层，改变原土体与地下既有结构的稳定状态，特别近距离下穿或侧穿桥梁桩基础过程中产生的影响更不可忽视，严重时可引起基础不均匀沉降甚至导致桥跨结构失稳破坏。加以地质复杂、临河涉水、施工条件差等影响，一旦盾构隧道出现进水、开挖面坍塌容易引起大范围的地层沉降，穿越桥梁施工将面临着极大的安全隐患。

2、目前针对盾构法开挖侧穿桥梁桩基础采用的加固方法有：注浆法、灌注桩隔离法、冻结法等。注浆法主要将水泥浆或其他凝结材料压注到土体中提高强度、改善透水性等；冻结法是利用制冷技术将土体内的水冻结成冰，隔绝出水通道的同时提高土体承载力；灌注桩隔离法则是通过施作素砼灌注柱间隔开既有桥梁桩基础与地下隧道，减少隧道施工对桥梁桩基础的扰动影响。灌注桩隔离法受桥下净空限制大、成桩周期长，冻结法施工同样具有周期长、费用高等特点。相对来说注浆法施工简便、灵活，但面对上软下硬风化槽、临河涉水等情况可能存在注浆加固体跑浆严重、成型难、隔水性能差等情况出现。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种盾构侧穿临河桥梁桩基础的地层加固方法，该方法可发挥阻隔地下水、密实桥梁桩基础周边土体以及提高局部土体整体稳定性的加固作用，解决传统加固方法施工周期长、费用高等问题，避免盾构隧道出现进水、地面沉降坍塌、桥梁失稳破坏等事故发生，降低盾构穿越施工风险，保证既有桥梁的安全运营与持久稳定。

2、一种盾构侧穿临河桥梁桩基础的地层加固方法，包括如下步骤：

3、s1.在待盾构开挖隧道途经既有桥梁桩基础的一侧地面上钻孔注浆，以构建多根呈多排交错排列的变截面隔离体，由多根变截面隔离体组合遮挡并形成待盾构开挖隧道轮廓线一侧的止水帷幕及地层加固结构；

4、s2.在待盾构开挖隧道轮廓线上方钻孔注浆，以浇筑拱顶加固层，该拱顶加固层一侧接触抵撑在变截面隔离体上；

5、s3.在待盾构开挖隧道轮廓线内，进行盾构下穿掘进施工，施工至隧道内管片铺设完成后，由管片注浆孔向隧道上方的管片外壁施做二次壁后补强注浆层；

6、隧道施工完成后，由变截面隔离体、拱顶加固层及二次壁后补强注浆层共同加固临河桥梁桩基础区域的隧道周边地层。

7、而且，步骤s1中，变截面隔离体的底部直径大于顶部直径，且变截面隔离体的底部延伸至待盾构开挖隧道轮廓线的水平中线下方。

8、而且，步骤s1中施做的变截面隔离体设有两排且交错布设，该变截面隔离体的轴心与桥梁桩基础的间距不小于3m，且与待盾构开挖隧道轮廓线的水平距离不小于2m；变截面隔离体的倾斜角小于10°，变截面隔离体的底部延伸至待盾构开挖隧道轮廓线水平中心线以下3m，变截面隔离体顶部直径120mm，且相邻两根变截面隔离体的间距为1m。

9、而且，步骤s1中施做的变截面隔离体在浇筑时，需探入带有孔洞的钢管至注浆孔孔底，浇筑完成后带有孔洞的注浆钢留设在变截面隔离体内部作为钢结构内部支撑。

10、而且，步骤s2中，拱顶加固层宽度大于桥梁桥面宽度的2倍，该拱顶加固层一侧抵撑在变截面隔离体上，另一侧水平探出待盾构开挖隧道轮廓线的正投影范围不小于2m。

11、而且，步骤s2中施做拱顶加固层前需先在地面上钻设多个注浆孔，多个注浆孔按间距1~2m呈梅花状布置，注浆孔的孔底钻至待盾构开挖隧道轮廓线上方1m。

12、而且，步骤s3中二次壁后补强注浆层相对于待盾构开挖隧道轮廓线轴心的圆心角为120°。

13、本发明的优点和技术效果是：

14、（1）本发明提供的地层加固方法，可充分发挥双液注浆方式在富水地层中阻隔地下水、密实桥梁桩基础周边土体的作用，以带有孔洞的钢管为骨架形成变截面隔离体，并形成具有一定强度的墙型，一方面阻拦地下水渗入隧道，另一方面隔离盾构开挖，避免引起桥基变形。

15、（2）本发明在临河靠近桥梁桩基础侧通过钻孔后插入一定长度的带孔钢管，在钢管内由下往上控制不同注浆压力注入双液浆形成不同截面的变截面隔离体，由于注浆压力由下往上递减，对桥梁桩基础承台、近地表管线影响小，可保证既有桥梁交通安全与管线正常运营。

16、（3）盾构隧道拱顶的地面深孔注浆层与二次壁后加强弧形注浆层共同发挥加固作用，提高周边围岩的整体稳定性，减少盾构开挖引起的实时沉降，同时减少隧道防水压力，以满足要求。

17、（4）本发明提供的地层加固方法大大降低了盾构穿越的施工风险，避免了隧道进水、桥梁垮塌、管线破坏等造成的重大损失，并且施工快捷、简便、加固效果明显，可与盾构开挖施工灵活配合使用。

技术特征：

1.一种盾构侧穿临河桥梁桩基的地层加固方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种盾构侧穿临河桥梁桩基的地层加固方法，其特征在于：所述步骤s1中，变截面隔离体的底部直径大于顶部直径，且变截面隔离体的底部延伸至待盾构开挖隧道轮廓线的水平中线下方。

3.根据权利要求2所述的一种盾构侧穿临河桥梁桩基的地层加固方法，其特征在于：所述步骤s1中施做的变截面隔离体设有两排且交错布设，该变截面隔离体的轴心与桥梁桩基础的间距不小于3m，且与待盾构开挖隧道轮廓线的水平距离不小于2m；所述变截面隔离体的倾斜角小于10°，变截面隔离体的底部延伸至待盾构开挖隧道轮廓线水平中心线以下3m，变截面隔离体顶部直径120mm，且相邻两根变截面隔离体的间距为1m。

4.根据权利要求2所述的一种盾构侧穿临河桥梁桩基的地层加固方法，其特征在于：所述步骤s1中施做的变截面隔离体在浇筑时，需探入带有孔洞的钢管至注浆孔孔底，浇筑完成后带有孔洞的注浆钢留设在变截面隔离体内部作为钢结构内部支撑。

5.根据权利要求1所述的一种盾构侧穿临河桥梁桩基的地层加固方法，其特征在于：所述步骤s2中，拱顶加固层宽度大于桥梁桥面宽度的2倍，该拱顶加固层一侧抵撑在变截面隔离体上，另一侧水平探出待盾构开挖隧道轮廓线的正投影范围不小于2m。

6.根据权利要求1所述的一种盾构侧穿临河桥梁桩基的地层加固方法，其特征在于：所述步骤s2中施做拱顶加固层前需先在地面上钻设多个注浆孔，多个注浆孔按间距1~2m呈梅花状布置，注浆孔的孔底钻至待盾构开挖隧道轮廓线上方1m。

7.根据权利要求1所述的一种盾构侧穿临河桥梁桩基的地层加固方法，其特征在于：所述步骤s3中二次壁后补强注浆层相对于待盾构开挖隧道轮廓线轴心的圆心角为120°。

技术总结一种盾构侧穿临河桥梁桩基础的地层加固方法，包括如下步骤：S1.在待盾构开挖隧道途径既有桥梁桩基础的一侧地面上钻孔注浆构建多根呈多排交错排列的变截面隔离体；S2.在待盾构开挖隧道轮廓线上方钻孔注浆浇筑拱顶加固层；S3.在待盾构开挖隧道轮廓线内进行盾构下穿掘进施工，由管片注浆孔向隧道上方的管片外壁施做二次壁后补强注浆层；由变截面隔离体、拱顶加固层及二次壁后补强注浆层共同加固临河桥梁桩基区域的隧道周边地层。该方法可发挥阻隔地下水、密实桩基周边土体以及提高局部土体整体稳定性的加固作用，解决传统加固方法施工周期长、费用高等问题，降低盾构穿越施工风险，保证既有桥梁的安全运营与持久稳定。技术研发人员：刘洪亮,李文广,仲崇彬,郭佳,焦叶飞,王吉华,彭光火,绳鹏程,卢旺,张敏,荆铎,贾建彬,邓宏涛,冯洪涛,卢伟伟,杜宇,刘慧受保护的技术使用者：中铁十八局集团第五工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23