超浅覆土大直径盾构下穿河流反压防护结构的施工方法
阅读说明：本技术 超浅覆土大直径盾构下穿河流反压防护结构的施工方法 (Construction method of ultra-shallow soil-covered large-diameter shield underpass river back pressure protection structure ) 是由 吴奎 孙丰彪 于朋臣 耿超 刘子越 李道立 吴玉凯 吴君才 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及超浅覆土大直径盾构下穿河流反压防护结构的施工方法,包括步骤：1)双壁钢管桩施工；2)冠梁开挖；3)河道防护；4)砂袋制作；5)首层砂袋就位；6)填抛砂袋；7)砂袋支撑；8)沙箱就位；9)隧道注浆；10)施工面恢复。本发明的有益效果是：本发明所涉及结构可解决施工条件受限的隧道浅埋段盾构施工难题,施工时对周围建筑地基扰动较小,具有较好的技术效益；河床底部设置河底注浆加固区,两侧设置纤维袋注浆锚杆,隧道顶部设置隧道注浆加固区,可提高淤泥土的承载力；砂袋抛填时两侧设置台阶,底部设置混凝土封底,砂袋上设置砂袋追踪器,有利于砂袋整齐就位。(The invention relates to a construction method of a river counter-pressure protection structure penetrated by a large-diameter shield under ultra-shallow soil covering, which comprises the following steps: 1) constructing a double-wall steel pipe pile; 2) excavating a crown beam; 3) river protection; 4) manufacturing a sand bag; 5) the first layer of sand bags are in place; 6) filling and throwing the sand bag; 7) supporting the sand bag; 8) the sandbox is in place; 9) grouting the tunnel; 10) and (5) recovering the construction surface. The invention has the beneficial effects that: the structure can solve the problem of shield construction of a shallow-buried section of a tunnel with limited construction conditions, has small disturbance to surrounding building foundations during construction, and has good technical benefit; the bottom of the river bed is provided with a river bottom grouting reinforcement area, the two sides of the river bed are provided with fiber bag grouting anchor rods, and the top of the tunnel is provided with a tunnel grouting reinforcement area, so that the bearing capacity of silt soil can be improved; when the sand bag is thrown and filled, the steps are arranged on the two sides, the concrete bottom is arranged at the bottom, and the sand bag tracker is arranged on the sand bag, so that the sand bag can be neatly placed in place.)
技术领域
本发明涉及一种超浅覆土大直径盾构下穿河流反压防护结构的施工方法，涉及超浅埋段大直径盾构施工技术领域。
背景技术
传统浅埋段盾构施工覆土厚度一般大于0.7倍盾构隧道直径，由于施工受限，该施工段覆土深无法达到最低设计标准，故需采取其他辅助措施来完成超浅埋段大直径盾构开挖施工。
一般施工方式采用改线即桥梁方案跨越河道，但是该施工方式桥梁标高较高，对景观冲击很大，同时噪声相对较大，对沿线居住商业有一定的影响，若采用盾构深挖方案则隧道施工段间衔接较差且造价较高。但是目前广泛采用的覆土浅埋施工由于上部覆土浅，其抗浮稳定性差，同时周围建筑基础易受扰动。
鉴于此，为了降低超浅埋段大直径盾构施工时的反压防护施工造价，同时提高其施工质量及施工效率，亟待发明一种简单有效的超浅覆土大直径盾构下穿河流反压防护结构的施工方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种超浅覆土大直径盾构下穿河流反压防护结构的施工方法，提高超浅埋段大直径盾构隧道施工质量及效率，具有较好的技术经济效益。
这种超浅覆土大直径盾构下穿河流反压防护结构，包括盾构隧道、河底注浆加固区、砂袋、驳岸、纤维袋注浆锚杆、冠梁和河道，河床范围内设有河底注浆加固区，河床两侧设置纤维袋注浆锚杆，河底注浆加固区上部设置混凝土封底，混凝土封底上部设置砂袋，砂袋围成航道，航道两侧的砂袋顶部设置可调式沙箱，砂袋外侧设置支撑斜杆，河道两侧的驳岸外侧设置冠梁，所述冠梁底部设置袖阀钢管桩，所述盾构隧道顶部半圆内设置隧道注浆加固区。
作为优选：所述河道施工处两端设置双壁钢管桩围堰，河床底部设置河底注浆加固区，所述河底注浆加固区内设置围栏预埋段，围栏预埋段上设置螺纹套筒，螺纹套筒上设置围栏后接段，河底注浆加固区上部设置防渗土工布，防渗土工布上设置混凝土封底，混凝土封底上设置土工格栅，所述土工格栅两端延伸至驳岸，土工格栅的端头锚入冠梁内。
作为优选：所述河道两侧坡面上设置纤维袋注浆锚杆，纤维袋注浆锚杆上部设置防渗土工布，防渗土工布上设置混凝土封底，混凝土封底上设置土工格栅，土工格栅上部设置回填土台阶，所述回填土台阶上设置砂袋。
作为优选：所述砂袋上设置砂袋追踪器，砂袋靠近驳岸处空隙内设置块石，若空隙较大则设置自适应砂袋。
作为优选：所述驳岸外侧设置植筋，所述植筋弯折成箍，箍于冠梁主筋外侧，所述冠梁内设置护栏预埋段，护栏预埋段上部设置护栏套筒，护栏套筒上设置后接护栏。
作为优选：所述河道内设置砂袋，航道两侧的砂袋外侧设置支撑斜杆，支撑斜杆与围栏后接段通过连接铰连接，围栏后接段顶部设置警示灯，支撑斜杆与围栏后接段横向设置支撑横杆，支撑横杆间设置支撑系杆，所述支撑横杆上设置可调式沙箱，可调式沙箱内设置砂石，所述可调式沙箱四壁设置沙箱伸缩段，可调式沙箱底部的沙箱底板底部设置沙箱扣槽。
这种超浅覆土大直径盾构下穿河流反压防护结构的施工方法，包括以下步骤：
1)双壁钢管桩施工：在隧道开挖区河道范围内两端施工双壁钢管桩围堰，并抽水形成施工面；
2)冠梁开挖：驳岸两侧施工范围内开挖冠梁槽，并在槽内施工袖阀钢管桩，隧道开挖区两端及中间位置施工水泥搅拌桩，同时在驳岸外侧设置植筋，植筋弯折形成环箍，箍于冠梁主筋外侧，冠梁主筋上焊接护栏预埋段，并在护栏预埋段上安装护栏套筒，并对护栏套筒做好防护，随后浇筑混凝土，混凝土终凝后在护栏套筒上安装后接护栏，并同时安装后接护栏间的系杆；施工时先固定土工格栅后设置植筋及绑扎钢筋；
3)河道防护：随后整平河底轮廓线，在河道两侧施工纤维袋注浆锚杆，在河床先进行注浆加固形成河底注浆加固区，河底注浆加固区施工时在相应位置安装围栏预埋段，并在围栏预埋段上安装螺纹套筒，并做好螺纹套筒防护，随后在河床上铺一层防渗土工布，并在防渗土工布上及河道两侧浇筑混凝土封底，混凝土初凝前在混凝土封底上铺设土工格栅，土工格栅两端跨过驳岸一直埋入冠梁开挖槽内；
4)砂袋制作：制作砂袋，并在砂袋上安装砂袋追踪器，在靠近驳岸位置根据实际施工需要制作自适应砂袋；
5)首层砂袋就位：在河道坡上根据砂袋尺寸施工混凝土台阶，并在混凝土台阶上放置首层砂袋；
6)填抛砂袋：拆除双壁钢管桩围堰，在围栏后接段顶部安装警示灯，随后进行砂袋抛填，通过砂袋上的砂袋追踪器调整砂袋抛填位置，砂袋与驳岸空隙较小时在空隙内填入块石，空隙较大时填入自适应砂袋；
7)砂袋支撑：拆除螺纹套筒上的防护装置，在螺纹套筒上安装围栏后接段，围栏后接段上的支撑斜杆通过连接铰旋转至砂袋形成的斜坡上压紧固定，随后在围栏后接段及支撑斜杆间设置支撑横杆，支撑横杆上安装支撑系杆；
8)沙箱就位：可调式沙箱通过沙箱底板底部的沙箱扣槽置于支撑横杆上，并调节沙箱伸缩段长度，随后灌入砂石，随即恢复航道；
9)隧道注浆：盾构隧道形成后在拱顶半圆范围内注浆，形成隧道注浆加固区；
10)施工面恢复：施工完成后运走砂袋，拆除后接护栏及护栏套筒，拆除围栏后接段，清除驳岸上的土工格栅。
本发明的有益效果是：
1.本发明所涉及结构可解决施工条件受限的隧道浅埋段盾构施工难题，施工时对周围建筑地基扰动较小，具有较好的技术效益。
2.河床底部设置河底注浆加固区，两侧设置纤维袋注浆锚杆，隧道顶部设置隧道注浆加固区，可提高淤泥土的承载力。
3.砂袋抛填时两侧设置台阶，底部设置混凝土封底，砂袋上设置砂袋追踪器，有利于砂袋整齐就位。
4.砂袋两侧设置支撑斜杆，并在顶部设置可调式沙箱，可提高隧道盾构施工时上部防护体系抗浮承载力及稳定性。
附图说明
图1是本发明超浅覆土大直径盾构下穿河流反压防护结构示意图；
图2是图1圈中放大图；
图3是河道剖面图；
图4是砂袋支撑结构示意图；
图5是河道平面图；
图6是砂袋结构图；
图7是沙箱侧壁结构图。
附图标记说明：1.盾构隧道、2.河底轮廓线、3.河床、4.防渗土工布、5.土工格栅、6.混凝土封底、7.河底注浆加固区、8.围栏预埋段、9.螺纹套筒、10.围栏后接段、11.连接铰、12.支撑斜杆、13.砂袋追踪器、14.砂袋、15.支撑横杆、16.支撑系杆、17.驳岸、18.块石、19.混凝土台阶、20.纤维袋注浆锚杆、21.袖阀钢管桩、22.可调式沙箱、23.沙石、24.沙箱伸缩段、25.航道、26.警示灯、27.护栏预埋段、28.护栏套筒、29.冠梁、30.植筋、31.后接护栏、32.冠梁主筋、33.隧道注浆加固区、34.水泥搅拌桩、35.双壁钢板桩围堰、36.河道、37.沙箱扣槽、38.沙箱底板、39.自适应砂袋。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例一
如图1-3所示，所述超浅覆土大直径盾构下穿河流反压防护结构，主要包括盾构隧道1、防渗土工布4、土工格栅5、河底注浆加固区7、砂袋14、驳岸17、纤维袋注浆锚杆20、冠梁29、水泥搅拌桩34、双壁钢板桩围堰35、河道36等，所述河床3范围内设有河底注浆加固区7，两侧设置纤维袋注浆锚杆20，河底注浆加固区7上部设置混凝土封底6，混凝土封底6上部设置砂袋14，砂袋14围成航道25，航道25两侧的砂袋14顶部设置可调式沙箱22，砂袋14外侧设置支撑斜杆12，河道两侧的驳岸17外侧设置冠梁29，所述冠梁29底部设置袖阀钢管桩21，所述盾构隧道1顶部半圆内设置隧道注浆加固区33。
河道36施工处两端设置双壁钢管桩围堰35，河床3底部设置河底注浆加固区7，所述河底注浆加固区7内设置围栏预埋段8，围栏预埋段8上设置螺纹套筒9，螺纹套筒9上设置围栏后接段10，河底注浆加固区7上部设置一道防渗土工布4，防渗土工布4上设置混凝土封底6，混凝土封底6上设置土工格栅5，所述土工格栅5两端延伸至驳岸17，端头锚入冠梁29内。
河道36两侧坡面上设置纤维袋注浆锚杆20，纤维袋注浆锚杆20上部处理同河床3，纤维袋注浆锚杆20上部设置防渗土工布4，防渗土工布4上设置混凝土封底6，混凝土封底6上设置土工格栅5，土工格栅5上部设置回填土台阶19，所述回填土台阶19上设置砂袋14。
驳岸17外侧设置冠梁29，驳岸内设置植筋30，所述植筋弯折成箍，箍于冠梁主筋32外侧，所述冠梁29内设置护栏预埋段27，护栏预埋段27上部设置护栏套筒28，护栏套筒28上设置后接护栏31。
砂袋14上设置砂袋追踪器13，砂袋靠近驳岸17处空隙内设置块石18，若空隙较大则设置特制的自适应砂袋39。
所述驳岸17外侧设置植筋30，所述植筋弯折成箍，箍于冠梁主筋32外侧，所述冠梁29内设置护栏预埋段27，护栏预埋段27上部设置护栏套筒28，护栏套筒28上设置后接护栏31。
如图4、5所示，河道36内设置砂袋14，砂袋14围成航道25，航道25两侧的砂袋14外侧设置支撑斜杆12，支撑斜杆12与围栏后接段10通过连接铰11连接，围栏后接段10顶部设置警示灯26，支撑斜杆12与围栏后接段10横向设置支撑横杆15，支撑横杆15间设置支撑系杆16，所述支撑横杆15上设置可调式沙箱22。
如图6所示，砂袋14上设置砂袋追踪器13。
如图7所示，可调式沙箱22内设置砂石23，所述可调式沙箱四壁设置沙箱伸缩段24，可调式沙箱22底部的沙箱底板38底部设置沙箱扣槽37。
河床3内盾构隧道1两侧设置水泥搅拌桩34。
实施例二
所述超浅覆土大直径盾构下穿河流反压防护结构的施工方法，包括以下步骤：
1)双壁钢管桩施工：在隧道开挖区河道范围内两端施工双壁钢管桩围堰35，并抽水形成施工面。
2)冠梁开挖：驳岸17两侧施工范围内开挖冠梁槽，并在槽内施工袖阀钢管桩21，两端及中间位置施工水泥搅拌桩34，同时在驳岸17外侧设置植筋30，植筋弯折形成环箍，箍于冠梁主筋32外侧，冠梁主筋32上焊接护栏预埋段27，并在护栏预埋段27上安装护栏套筒28，并对套筒做好防护，，随后浇筑混凝土，混凝土终凝后安装后接护栏31，并同时安装后接护栏31间的系杆。施工时先固定土工格栅5后植筋及绑扎钢筋。
3)河道防护：随后整平河底轮廓线2，在河道6两侧施工纤维袋注浆锚杆20，在河床先进行注浆加固形成河底注浆加固区7，河底注浆加固区7施工时在相应位置安装围栏预埋段8，并在预埋段上安装螺纹套筒9，并做好套筒防护，随后在河床3上铺一层防渗土工布4，并在其上及河道36两侧浇筑混凝土封底6，混凝土初凝前在混凝土封底6上铺设一道土工格栅5，土工格栅5两端跨过驳岸17一直埋入冠梁29开挖槽内。
4)砂袋制作：制作砂袋14，并在砂袋上安装砂袋追踪器13，在靠近河道36位置根据实际施工需要制作自适应砂袋39。
5)首层砂袋就位：在河道坡上根据砂袋尺寸施工混凝土台阶19，并在台阶上放置首层砂袋。
6)填抛砂袋：拆除双壁钢管桩围堰35，在围栏后接段10顶部安装警示灯，随后进行砂袋抛填，通过砂袋上的砂袋追踪器13调整砂袋抛填位置，砂袋与驳岸空隙较小时在空隙内填入块石18，空隙较大时填入自适应砂袋39。
7)砂袋支撑：拆除螺纹套筒9上的防护装置，在套筒上安装围栏后接段10，围栏后接段10上的支撑斜杆12通过连接铰旋转至砂袋14形成的斜坡上压紧固定，随后在围栏后接段10及支撑斜杆12间设置支撑横杆15，支撑横杆15上安装支撑系杆16。
8)沙箱就位：可调式沙箱22通过沙箱底板38底部的沙箱扣槽37置于支撑横杆15上，并根据计算需要调节沙箱伸缩段24长度，随后灌入砂石23，随即恢复航道25。
9)隧道注浆：盾构隧道1形成后在拱顶半圆范围内注浆，形成隧道注浆加固区33
10)施工面恢复：施工完成后运走砂袋14，拆除后接护栏31及护栏套筒28，拆除围栏后接段10，清除驳岸17上的土工格栅5。
本发明的超浅覆土大直径盾构下穿河流反压防护结构及施工方法，提高了盾构浅埋施工时的抗浮稳定性，同时减少对周围的扰动。该体系所涉及的砂袋稳固结构、沙箱、砂袋等可多次循环使用，提高材料周转率，整体具有较好的经济技术效益。
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