碎裂岩层中地铁隧道穿越建筑物的施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地铁隧道施工技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着我国城市地下轨道交通的高速发展，地铁隧道穿越重点保护建筑物的情况也 越来越多，尤其在碎裂岩层的地质条件中，其围岩稳定性差，岩体节理发育，爆破震动容易 引发岩体内部微孔隙、微裂纹的扩张及贯通，导致地层沉降变形过大，造成地面建筑物的不 均匀沉降而开裂破坏，而且穿越隧道的爆破施工也会引起建筑物结构的震动损伤，严重影 响了建筑物的长期稳定性。因此，如何控制穿越隧道施工的爆破振速，避免建筑物的沉降变 形失稳，已成为设计与施工过程中亟待解决的重要问题。
[0003] 目前，国内外对于隧道穿越建筑物的施工尚无成熟的安全控制技术，特别是在碎 裂岩层的地质条件中，其围岩破碎、节理发育、孔隙率大、岩体强度低、自稳性能差，穿越隧 道施工时，地层沉降难以控制，爆破振动容易对建筑物产生损害。加之重点文物保护建筑的 安全标准相当严格，爆破振动速度要求在l〇mm/s以下，沉降控制值为20mm，倾斜率控制值 为1 %。，单纯的控爆技术或加固技术难以达到理想的效果。
【发明内容】
[0004] 为了解决在碎裂岩层中穿越隧道施工时对地上建筑物的安全保护问题，本发明提 供一种在建筑物下碎裂岩层中施工地铁隧道的方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明方法包括以下步骤：
[0006] 第一步：采用深孔注浆工艺加固地层
[0007] 第1. 1步、在地铁隧道未穿越建筑物地层之前，首先在建筑物四周距离边墙 2. 5m~4. 5m的圈径内布置三圈注衆孔，注衆孔间排距为呈梅花形布置，注衆孔方向 朝向建筑物承重部位底部；
[0008] 第1. 2步、在注浆孔位置进行钻孔，钻孔后安设装有法兰盘的Φ 108mm、长度80cm 的孔口管，装入土层内60cm，外露20cm ;然后进行TGRM分段前进式深孔注浆，分段长度为2 米，钻孔一段注浆加固一段，直至到达注浆孔设计深度；
[0009] 第1. 3步、施工完第一孔后，施工第三孔，即按照先施工奇数孔的顺序进行，然后 再施工第二孔、第四孔等偶数孔；这样隔孔施做，跳孔进行，直至全部孔施工完毕；
[0010] 第二步：隧道开挖
[0011] 第2. 1步、采用机械开挖方式，在穿越建筑物的隧道掌子面的中心区域进行开挖， 掌子面的四周预留暂不开挖，每次开挖进尺0. 5~1.0 m，最优0. 6米；
[0012] 第2. 2步、开挖后，采用传统的微差爆破和光面爆破技术掘进掌子面的四周预留 部分；具体参数为：周边眼的间距不大于〇. 2m，每孔药量不大于75g，每孔分别用不同段数 的雷管起爆，每次起爆不超过8个炮眼；
[0013] 第2. 3步、机械开挖和爆破循环进行，并在隧道掌子面开挖完成后，及时进行初期 支护；初期支护采用锚杆、钢筋网、喷射砼、格栅组合支护方式，直至隧道穿越建筑物；
[0014] 第三步：隧道内深孔袖阀管注浆加固
[0015] 第3. 1步、在隧道内向建筑物基础方向打设5排管径76mm的袖阀管，排距5m，孔距 1米，正方形布置，通过袖阀管注浆加固建筑物基础；注浆施工时，注浆压力在0. 8~1.0 MPa 范围内，同排袖阀管同时注浆，注浆扩散范围以袖阀管管顶周围3m范围为宜；注浆过程中， 对地表及建筑物的沉降值进行观测，一旦出现地表及建筑物出现不规律抬升现象，立即停 止注浆施工；
[0016] 第3. 2步、注浆完成后，清洗注浆管路及袖阀管，及时对建筑物四个角点进行沉降 监测，对注浆处理效果进行验证；若间隔一段时间后出现进一步沉降现象，则进行袖阀管二 次补偿注浆。
[0017] 本发明积极效果体现为：
[0018] 1、本发明通过TGRM分段前进式深孔注浆工艺对建筑物的地基进行加固处理，将 节理裂隙发育的岩层胶结形成一个整体，提高了地层的刚度和自稳性，从而降低了建筑物 基础的敏感性。
[0019] 2、本发明通过中心机械开挖和周边光面爆破技术，减少了穿越隧道爆破施工对碎 裂围岩的扰动，有效控制了岩体内部微观缺陷的扩展发育，避免了建筑物的扩震损伤，现场 振速监测发现建筑物上测点的爆破振速在l〇mm/s以内，符合规范要求。
[0020] 3、本发明在穿越隧道开挖过程中通过洞内深孔袖阀管注浆对建筑物下方地层进 行加固，及时填充了碎裂岩层的裂隙与节理面，提高了建筑物下方的围岩承载力，避免了地 面建筑物的不均匀沉降，确保了穿越隧道安全稳定的穿越重点建筑物。
[0021] 综上所述，本发明成功实现了碎裂岩层中地铁隧道对重点建筑物的安全穿越，合 理有效地减少了穿越隧道对地表和建筑物的扰动，可以广泛适用于岩层软弱碎裂、地面建 筑物安全等级高、沉降控制严格的穿越隧道工程。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明实施例的建筑物深孔注浆加固立面图；
[0023] 图2为本发明实施例的建筑物深孔注浆加固平面图；
[0024] 图3为本发明实施例的隧道开挖施工示意图；
[0025] 图4为本发明实施例的隧道内深孔袖阀管注浆加固示意图；
[0026] 图5为本发明实施例的附属隧道段深孔袖阀管注浆加固示意图；
[0027] 图6为本发明实施例的袖阀管布置平面图。
[0028] 图例说明：1-建筑物；2-建筑基础；3-注浆孔；4-地铁车站隧道；5-附属隧道； 6-机械开挖区；7-爆破区；8-深孔袖阀管。
【具体实施方式】
[0029] 参照附图，对本发明进一步说明。
[0030] 本实施例所述地铁车站隧道4开挖宽度为21. 9m，总高度为16. 2m，上部覆土厚度 为9~12m，围岩主要为全、强风化花岗岩，岩层破碎、节理发育，围岩级别为V级。车站附属 隧道5开挖宽度9m，高度7. lm，穿越国家级重点建筑物1，穿越长度为18. 2m，与建筑物基底 2垂直高度仅为8. 5m，建筑物1为砖混结构，建筑基础2为条形毛石。为了控制碎裂岩层中 穿越隧道施工引起的建筑物1不均匀沉降，避免爆破振动对建筑物1产生的损害，因此，提 出了采用了本发明技术方案。
[0031] 本实施例方法包括以下步骤：
[0032] 第一步：采用深孔注浆工艺加固地层
[0033] 1、如图1、2所示，在地铁车站隧道4未穿越建筑物1地层之前，首先在建筑1物四 周距离边墙2. 5m~4. 5m的圈径内布置三圈注浆孔3,注浆孔3间排距为呈梅花形 布置，注浆孔3方向朝向建筑物1承重部位底部；
[0034] 2、在注浆孔3位置进行钻孔，钻孔后安设装有法兰盘的Φ 108mm、长度80cm的孔口 管，装入土层内60cm，外露20cm ;然后进行TGRM分段前进式深孔注浆，分段长度为2米，钻 孔一段注浆加固一段，直至到达注浆孔设计深度；注浆材料采用TGRM基特种水泥，浆液的 水灰比为0.8:1-1. 2:1 ;
[0035] 3、施工完第一孔后，施工第三孔，即按照先施工奇数孔的顺序进行，然后再施工第 二孔、第四孔等偶数孔；这样隔孔施做，跳孔进行，直至全部孔施工完毕；
[0036] 第二步：隧道开挖
[0037] 1、如图3所示，在施工完地铁车站隧道4之后，开挖附属隧道5 ;由于附属隧道5穿 越建筑物1，所以开挖附属隧道5时，首先采用机械开挖方式，在建筑物1的附属隧道5掌子 面的中心区域进行开挖，掌子面的四周预留暂不开挖，每次开挖进尺0. 5~I. 0m，最优0. 6 米；
[0038] 2、开挖后，采用传统的微差爆破和光面爆破技术掘进掌子面的四周预留部分；具 体参数为：周边眼的间距不大于〇. 2m，每孔药量不大于75g，每孔分别用不同段数的雷管起 爆，每次起爆不超过8个炮眼；现场监测爆破振动速度如下表：
[0039]
【主权项】
1. 一种碎裂岩层中地铁隧道穿越建筑物的施工方法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步：采用深孔注浆工艺加固地层 第I. 1步、在地铁隧道未穿越建筑物地层之前，首先在建筑物四周距离边墙2. 5m~ 4. 5m的圈径内布置三圈注浆孔，注浆孔间排距为lm*lm，呈梅花形布置，注浆孔方向朝向建 筑物承重部位底部； 第1. 2步、在注浆孔位置进行钻孔，钻孔后安设装有法兰盘的巾108_、长度80cm的孔 口管，装入土层内60cm，外露20cm ;然后进行TGRM分段前进式深孔注浆，分段长度为2米， 钻孔一段注浆加固一段，直至到达注浆孔设计深度； 第1. 3步、施工完第一孔后，施工第三孔，即按照先施工奇数孔的顺序进行，然后再施 工第二孔、第四孔等偶数孔；这样隔孔施做，跳孔进行，直至全部孔施工完毕； 第二步：隧道开挖 第2. 1步、采用机械开挖方式，在穿越建筑物的隧道掌子面的中心区域进行开挖，掌子 面的四周预留暂不开挖，每次开挖进尺〇.5~I.Om; 第2. 2步、开挖后，采用传统的微差爆破和光面爆破技术掘进掌子面的四周预留部分； 具体参数为：周边眼的间距不大于〇. 2m，每孔药量不大于75g，每孔分别用不同段数的雷管 起爆，每次起爆不超过8个炮眼； 第2. 3步、机械开挖和爆破循环进行，并在隧道掌子面开挖完成后，及时进行初期支 护；初期支护采用锚杆、钢筋网、喷射砼、格栅组合支护方式，直至隧道穿越建筑物； 第三步：隧道内深孔袖阀管注浆加固 第3. 1步、在隧道内向建筑物基础方向打设五排管径76mm的袖阀管，排距5m，孔距1米，正方形布置，通过袖阀管注浆加固建筑物基础；注浆施工时，注浆压力在0.8~I.OMPa 范围内，同排袖阀管同时注浆，注浆扩散范围以袖阀管管顶周围3m范围为宜；注浆过程中， 对地表及建筑物的沉降值进行观测，一旦出现地表及建筑物出现不规律抬升现象，立即停 止注浆施工； 第3. 2步、注浆完成后，清洗注浆管路及袖阀管，及时对建筑物四个角点进行沉降监 测，对注浆处理效果进行验证；若间隔一段时间后出现进一步沉降现象，则进行袖阀管二次 补偿注浆。
2.如权利要求1所述的碎裂岩层中地铁隧道穿越建筑物的施工方法，其特征在于，第 2. 1步中，每次开挖进尺0.6米。
【专利摘要】本发明公开了一种碎裂岩层中地铁隧道穿越建筑物的施工方法，主要包括以下步骤：首先采用深孔注浆工艺加固地层；然后隧道开挖，开挖时机械开挖和爆破循环进行，并在隧道掌子面开挖完成后，及时进行初期支护；初期支护采用锚杆、钢筋网、喷射硂、格栅组合支护方式，直至隧道穿越建筑物；最后进行隧道内深孔袖阀管注浆加固。本发明通过中心机械开挖和周边光面爆破技术，减少了穿越隧道爆破施工对碎裂围岩的扰动，有效控制了岩体内部微观缺陷的扩展发育，避免了建筑物的扩震损伤，现场振速监测发现建筑物上测点的爆破振速在10mm/s以内，符合规范要求。
【IPC分类】E21D9-00
【公开号】CN104695963
【申请号】CN201510072330
【发明人】王渭明, 孙捷城
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月11日