一种新建盾构隧道超临近超浅埋上跨既有隧道的施工防护体系及施工方法
阅读说明：本技术 一种新建盾构隧道超临近超浅埋上跨既有隧道的施工防护体系及施工方法 (Construction protection system and construction method for newly-built shield tunnel super-close ultra-shallow buried upper-span existing tunnel ) 是由 陆跃 罗文俊 刘俊 罗如平 江学辉 黄大维 于 2021-08-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新建盾构隧道超临近超浅埋上跨既有隧道的施工防护体系及施工方法,包括以下步骤：根据位于新建盾构隧道下方既有隧道的使用要求以及现场土质的实际情况,设计竖向及水平方向MJS注浆加固体,在新建盾构超临近上穿既有隧道交叉处,沿着新建上穿隧道方向布置围护桩工作竖井,沿着新建上穿隧道方向采用管幕机推进,形成管幕,开挖土方至新建上穿隧道上方的抗浮板设计位置处,在既有隧道MJS注浆加固体两侧进行全套管灌注抗拔桩施工,灌注抗拔桩顶位于新建上穿隧道上方的抗浮板位置处,在新建上穿隧道上方设计位置处进行抗浮板施工,使抗浮板与灌注桩形成整体,实现上穿隧道及临近既有隧道的安全稳定性的目的。(The invention discloses a construction protection system and a construction method for a newly-built shield tunnel super-close ultra-shallow buried upper-span existing tunnel, which comprises the following steps: according to the use requirements of an existing tunnel below a newly-built shield tunnel and the actual situation of field soil texture, designing a vertical and horizontal MJS grouting reinforcement body, penetrating the intersection of the existing tunnel on the lower part of the newly-built shield tunnel, arranging a fender pile working vertical shaft along the direction of the newly-built upper tunnel, pushing by a curtain machine along the direction of the newly-built upper tunnel to form a curtain, excavating earth to the design position of an anti-floating plate above the newly-built upper tunnel, carrying out full-casing grouting uplift pile construction on two sides of the existing tunnel MJS grouting reinforcement body, positioning the top of a grouting uplift pile at the position of the anti-floating plate above the newly-built upper tunnel, carrying out anti-floating plate construction at the design position above the newly-built upper tunnel, integrating the anti-floating plate and the grouting pile, and achieving the purpose of safety and stability of the upper tunnel and the adjacent existing tunnel.)
技术领域
本发明涉及地下工程技术领域，特别涉及新建盾构隧道超临近超浅埋上跨既有隧道的施工防护体系及施工方法。
背景技术
近年来，随着中国城市轨道交通的大规模建设，城市地下工程的开发建设得到了突飞猛进地发展，涌现出越来越多的超临近、浅覆土隧道工程，截止到2020年底，我国内地城轨交通里程已接近8000km，其中地铁里程已突破6300km。随着城轨交通路网的不断加密，新建线路与已建线路产生立体交叉的情况日益增加，由此产生众多新建盾构隧道上穿既有运营隧道的工程。以杭州地区为例，截止到2020年底，盾构穿越地铁隧道工程达到了62个，其中上穿工程22个占比35%。其中，新建盾构在浅覆土层中上穿既有运营隧道，将不可避免地引起土层变形和盾构隧道上浮现象，由此可能对路面的变形及盾构施工的平稳性产生较大影响，甚至危及行车安全。目前，在浅覆土地质条件下既有隧道或者通道等地下结构时，一般采用地层冻结法加固既有隧道，地层冻结法具有以下特点：适用于粉细砂层、粘质粉土，冻土强度高，冻土均匀；需要设备复杂，施工困难，施工工期长，加固范围小，后期有融沉现象影响交通，费用较高。
在浅覆土软弱地质条件下，尤其是当新建上穿隧道超临近既有隧道时，为了保证上穿盾构隧道和既有隧道的施工安全性及稳定性，需提出一种新的更加稳妥可行的工法。
鉴于此，本发明提出了新建盾构隧道超临近超浅埋上跨既有隧道的施工防护体系及施工方法来保证上穿隧道及既有隧道的稳定性，本发明能大幅度降低盾构掘进过程中对盾构顶部浅覆土的隆起值、满足隧道整体抗浮及既有隧道的安全，减少其带来的危害。
经过检索对比发现，针对现有上穿隧道施工的专利较少，未发现同时涉及到超临近或在浅覆土上穿既有隧道的加固方法，此发明跟现有专利相比，具有施工简便，效果好、适用范围广等特点，所以需要一种新建盾构隧道超临近超浅埋上跨既有隧道的施工防护体系及施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新建盾构隧道超临近超浅埋上跨既有隧道的施工防护体系及施工方法，已解决上述技术背景中提到的问题。为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种新建盾构隧道超临近超浅埋上跨既有隧道的施工防护体系及施工方法，包括以下步骤：
a.根据位于新建盾构隧道下方既有隧道的使用要求以及现场土质的实际情况，设计竖向及水平方向MJS注浆加固体；
b.在新建盾构超临近上穿既有隧道交叉处，沿着新建上穿隧道方向布置围护桩工作竖井；
c. 沿着新建上穿隧道方向采用管幕机推进，形成管幕。管幕的设计与土质、既有隧道、上穿隧道的使用要求相关；
d.开挖土方至新建上穿隧道上方的抗浮板设计位置处；
e.在既有隧道MJS注浆加固体两侧进行全套管灌注抗拔桩施工，灌注抗拔桩顶位于新建上穿隧道上方的抗浮板位置处，灌注抗拔桩的设计与上穿隧道覆土厚度、土质、抗浮要求等参数有关；
f.在新建上穿隧道上方设计位置处进行抗浮板施工，使抗浮板与灌注桩形成整体，抗浮板的设计与上穿隧道覆土厚度、抗浮要求、土质等参数有关。
优选的，所述步骤e中的抗拔桩可采用均为长桩设置的抗拔桩或采用长短组合间隔设置的抗拔桩。
优选的，所述步骤e中抗拔桩的顶部与抗浮板固定连接，抗拔桩的数量为多根，多根抗拔桩均匀排列在抗浮板的两侧。
优选的，所述步骤c中管幕采用螺旋出土顶管方式顶进，以减少管幕顶进施工过程对既有隧道的影响，管幕形成封闭刚性隔离圈，减小新建上穿隧道盾构掘进施工引起既有隧道上浮的影响。
优选的，所述步骤b中的工作竖井的数量为两个，且分别与管幕的两端固定连接。
优选的，所述步骤a中注浆加固体位于既有隧道的两侧和顶部，形成门式加固体，减小灌注抗拔桩施工及上穿隧道开挖对既有隧道的影响，且施工注浆液对地下水无污染。
优选的，所述步骤f中新建上穿隧道与既有隧道交叉范围上方设置抗浮板和灌注抗拔桩防护体系，抗浮板和抗拔桩防护体系满足叠加隧道整体抗浮及盾构掘进过程对盾构顶部覆土的隆起控制值。
优选的，所述步骤c中管幕采用的钢筋水泥混合土。
优选的，所述步骤c中管幕与步骤a中的加固体通过连接部形成一体，所述步骤e中的抗拔桩与所述步骤b工作竖井通过连接部形成一体。
优选的，根据权利要求1到9任一所述的新建盾构隧道超临近超浅埋上跨既有隧道的施工防护体系及施工方法施工得到。
综上，本发明具有以下有益效果：
该种新建盾构隧道超临近超浅埋上跨既有隧道的施工防护体系及施工方法，通过门式MJS注浆加固体、管幕、灌注抗拔桩、抗浮板形成一种新的防护体系及施工方法，本发明能大幅度降低盾构掘进过程中对盾构顶部浅覆土的隆起值、满足隧道整体抗浮及既有隧道的安全，风险可控，减少其带来的危害，实现上穿隧道及临近既有隧道的安全稳定性的目的。
附图说明
图1为本发明上穿隧道、既有隧道和长短桩立体结构示意图；
图2为本发明上穿隧道、既有隧道和长桩立体结构示意图。
图中：1、工作竖井；2、上穿隧道；3、既有隧道；4、管幕；5、加固体；6、长桩；7、抗浮板；8、浅覆土；10、短桩。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本实施例中采用MJS注浆门式加固体5、管幕4、全套灌注桩（6、10）及抗浮板7联合支护工法实现上穿隧道2及既有隧道3的安全稳定性，具体步骤如下：
a.根据位于新建盾构隧道下方既有隧道的使用要求以及现场土质的实际情况，设计竖向及水平方向MJS注浆加固体5，根据既有隧道3的变形、抗浮要求以及现场土质的实际情况，在既有隧道3两侧及水平方向进行MJS注浆加固，形成门式加固体5，实现对既有隧道3两侧和顶部保护的作用，防止新建的现有隧道影响到既有隧道，门式加固体5的深度、宽度、长度尺寸、注浆强度需要计算确定，选用的施工注浆液对地下水无污染；
b.在新建盾构超临近上穿既有隧道交叉处，沿着新建上穿隧道2方向布置围护桩工作竖井1，工作竖井1的数量为两个，分别位于新建上穿隧道2的两端且设置在既有隧道3的两侧，工作竖井1采用围护桩形成，围护桩的设计根据土质、新建上穿隧道、既有隧道使用要求等相关参数；
c. 沿着新建上穿隧道2方向采用管幕机推进，形成管幕4。管幕4的设计与土质、既有隧道3、上穿隧道的使用要求相关，管幕4施工，要使管幕4与两端布置好的工作竖井1形成整体。沿着新建上穿隧道2方向采用管幕机（螺旋出土顶管方式）顶进相关直径大小的管幕4，以减少管幕4顶进施工对既有隧道3的影响，管幕4形成封闭刚性隔离圈，减小新建上穿盾构掘进过程对既有隧道3的影响。管幕4采用的钢筋水泥混合土，管幕4的设计根据土质、新建上穿隧道2、既有隧道3使用要求等相关参数进行计算确定。
d.开挖土方8至新建上穿隧道2上方设计位置处并进行场地平整；
e.在既有隧道3竖向MJS注浆加固体5两侧进行全套管全回转钻机施工形成灌注抗拔桩，灌注抗拔桩顶位于新建上穿隧道上方的抗浮板7位置处，使灌注抗拔桩与抗浮板7形成一体，使抗拔桩对抗浮板7起到拉伸的作用，加强抗浮板7对隧道抗浮处理，灌注抗拔桩的设计与上穿隧道2覆土厚度、土质、抗浮要求等参数有关，抗拔桩可采用等长桩6布置（如图2所示），也可采用长桩6和短桩10组合间隔设置（如图1所示）。为节省工程造价，本发明优先推荐采用长短组合间隔设置方案，其具体布置参数需根据实际工况条件按照抗浮要求计算得到。灌注抗拔桩施工需要保证钻孔过程中套管要超前钻进，防止套管内涌泥、涌砂。灌注抗拔桩顶位于新建上穿隧道2上方设计位置处，灌注抗拔桩的设计根据覆土厚度、土质、新建上穿隧道抗浮要求等相关参数；
f.在新建上穿隧道上方设计位置处进行抗浮板7施工，使抗浮板7与灌注桩形成整体，抗浮板7的设计与上穿隧道覆土厚度、抗浮要求、土质等参数有关，抗浮板需要满足叠加隧道整体抗浮及盾构掘进过程对盾构顶部覆土的隆起控制值。
所述步骤c中管幕与步骤a中的加固体通过连接部形成一体，所述步骤e中的抗拔桩与所述步骤b工作竖井通过连接部形成一体，通过连接部，使管幕与加固体固定连接在一起，抗拔桩与工作竖井固定连接在一起，因为工作竖井与管幕固定连接，所以加固体5、管幕4、抗拔桩和抗浮板7均连接在一起形成一体，实现本发明防护效果更好的效果
MJS注浆加固对既有隧道3两侧和顶部保护的作用，防止新建的现有上穿隧道2影响到既有隧道3，管幕4，再次起到上穿隧道2与既有隧道3的隔离的效果，对既有隧道3加强保护的效果，抗拔桩和抗浮板7连接在一起，实现对上穿隧道2和既有隧道3整体抗浮的效果，MJS注浆加固体5、管幕4、抗拔桩和抗浮板7组合一种新的加固体系，能大幅度降低盾构掘进过程中对盾构顶部浅覆土的隆起值、满足隧道整体抗浮及既有隧道的安全，风险可控，减少其带来的危害，实现上穿隧道及临近既有隧道的安全稳定性的目的，本发明的施工工法分为两部分，第一部分是保证新建隧道不影响既有隧道的稳定性，先在既有隧道两侧采用竖向MJS注浆加固土体，其次在既有隧道上方采用水平MJS注浆加固土体，最后在既有隧道上部采用管幕法形成刚性隔离层保证新建上穿隧道2不影响既有隧道3的稳定性；第二部分是保证新建上穿隧道2在浅覆土层（深度小于6m）中的安全稳定性，首先进行场地平整及土方开挖至新建上穿隧道2上方的抗浮板7处，其次在下部既有隧道3的MJS注浆门式加固体两侧采用全套管旋挖钻孔灌注抗拔桩进行施工，灌注抗拔桩根据设计可采用等长桩6或长短组合桩进行布置，最后在新建上穿隧道上方进行抗浮板7的施工（抗浮板7要与抗拔桩形成整体），保证新建上穿隧道的安全稳定性。本发明能满足新建上穿隧道整体抗浮稳定性及防止新建上穿盾构隧道对既有隧道的影响，减少其带来的危害。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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