明挖隧道基坑上跨规划隧道线路预加固体系及施工方法与流程

1.本发明涉及建筑施工领域，尤其是涉及一种明挖隧道基坑上跨规划隧道线路预加固体系及施工方法。


背景技术：

2.近年来，轨道交通逐渐呈现出网络化、规模化趋势，通常也面临着新建线路穿越既有线路的情况。既有线路是否已考虑或预留新建线路的穿越条件，新建线路穿越施工基本方法如何确定、应采用何种主要技术保障措施等，都是面临的实际工程问题。
3.明挖隧道基坑上跨规划隧道的情况较为复杂，规划隧道的施工必然会引起既有隧道周围土体和支护结构的应力重分布，巨大的风险性很大程度上增加了施工的难度。为减少后期规划隧道施工带来的工程风险与建设成本，需对明挖隧道基坑进行预先加固。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种安全性高、经济效益好、施工工期短的明挖隧道基坑上跨规划隧道线路预加固体系及施工方法。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种明挖隧道基坑上跨规划隧道线路预加固体系施工方法，包括一下步骤：
6.s1、施工准备：对前期基坑场地进行处理并完成其他相关施工准备工作；
7.s2、三轴搅拌桩施工：根据放样出的水泥土搅拌桩围护中心线，用挖掘机沿其平行方向开掘工作沟槽，移动三轴搅拌桩机至工作沟槽内，并制备水泥浆液注入工作沟槽中，利用三轴搅拌桩叶片进行硬土层变径搅拌，再利用型钢导向定位技术将型钢垂直插入桩内；
8.s3、地下连续墙围护结构施工：开挖出导槽，再将主筋、玻璃纤维筋、上层水平筋和下层水平筋等绑扎成钢筋笼，再安装纵向桁架筋和横向桁架筋进行补强，然后主吊和副吊分别利用吊具将钢筋笼垂直下放到导槽中，期间切割纵向桁架筋和横向桁架筋，钢筋笼外置临时支撑架防止钢筋笼变形；
9.s4、立柱桩和坑底旋喷桩施工：采用钻孔方式进行立柱桩施工，待立柱桩施工完成后，安设旋喷桩机，启动空压机和高压泵进行试喷检查，向立柱桩内插入高喷管，高压泥浆泵将泥浆从搅拌机经泥浆桶中注入到高喷管，喷出旋喷固结体，形成旋喷桩；
10.s5、明挖隧道开挖及支撑施工：待三轴搅拌桩、地下连续墙、立柱桩和旋喷桩均达到设计强度后，采用分层、分块、对称、平衡、留土护坡和阶梯流水的方法按顺序开挖和支撑。
11.本发明的有益效果在于：
12.(1)本发明中采用的玻璃纤维筋钢筋笼可以避免围护结构形成地障，为规划隧道施工预留穿越条件，减少施工成本；
13.(2)本发明采用明挖隧道基坑基底进行三重管高压旋喷桩加固，在涉河段及浅部存在障碍物、淤泥土段进行三轴搅拌桩进行槽壁加固，有效提高地基承载力并减少地基不
均匀变形；
14.(3)本发明中采用的改进的三轴搅拌桩叶片，解决了硬土层中传统三轴搅拌钻具钻进困难，成桩质量差的问题，减小了施工难度，降低了卡钻、掉钻的风险，具有施工安全可靠，效率高，工期短等优点。
附图说明
15.图1是本发明施工工艺流程图。
16.图2是型钢导向定位插入示意图。
17.图3是三轴搅拌桩机钻杆示意图。
18.图4是改进的三轴搅拌桩叶片示意图。
19.图5是玻璃纤维筋钢筋笼绑扎示意图。
20.图6是u型卡扣示意图。
21.图7是钢筋笼水平起吊示意图。
22.图8是钢筋笼垂直下放示意图。
23.图9是临时支撑架示意图。
24.图10是坑底旋喷桩加固示意图
25.图中：1-水泥土搅拌桩围护中心线、2-工作沟槽、3-工字钢、4-三轴搅拌桩机、5-钻杆、6-型钢、7-定位架、8-千斤顶、9-水平尺、10-气泡、11-动力装置、12-动力传导系统、13-三轴搅拌桩叶片、14-固定叶片、15-活动叶片、16-钻齿、17-泥刷器、18-加固条、19-导轨、20-钢筋笼、21-玻璃纤维筋、22-上层水平筋、23-u型卡扣、24-主筋、25-横向桁架筋、26-水平筋定位线、27-下层水平筋、28-纵向桁架筋、29-u型块、30-钢板、31-螺栓、32-搁筋块、33-主吊、34-副吊、35-吊具、36-钢索、37-滑轮、38-主吊吊点、39-副吊吊点、40-笼顶吊环、41-临时支撑架、42-导槽、43-钢管、44-角固定器、45-边固定器、46-钢筋孔、47-三轴搅拌桩、48-地下连续墙、49-立柱桩、50-旋喷桩、51-旋喷桩机、52-搅拌机、53-泥浆桶、54-泥浆泵、55-空压机、56-高压泵、57-高喷管、58-旋喷固结体。
具体实施方式
26.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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
28.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
29.如图1-10所述，本发明提供了一种明挖隧道基坑上跨规划隧道线路预加固体系的施工方法，包括以下步骤：
30.s1、施工准备：熟悉设计文件，核对设计图纸，对前期基坑场地进行处理并完成其他相关施工准备工作；
31.s2、三轴搅拌桩施工：根据放样出的水泥土搅拌桩围护中心线1，用挖掘机沿其平行方向开掘工作沟槽2，移动三轴搅拌桩机4至工作沟槽2内，并制备水泥浆液注入工作沟槽2中，利用改进的三轴搅拌桩叶片13进行硬土层变径搅拌，再利用型钢导向定位技术将型钢6垂直插入桩内；
32.s3、地下连续墙围护结构施工：采用液压抓斗和液压双轮铣槽机开挖出导槽42，再将主筋24、玻璃纤维筋21、上层水平筋22和下层水平筋27等绑扎成钢筋笼20，再安装纵向桁架筋28和横向桁架筋25进行补强，然后主吊33和副吊34分别利用吊具35将钢筋笼20垂直下放到导槽42中，期间切割纵向桁架筋28和横向桁架筋25，钢筋笼20外置临时支撑架41防止钢筋笼20变形；
33.s4、立柱桩和坑底旋喷桩施工：根据地质条件采用合适的钻孔方式进行立柱桩49施工，待立柱桩49施工完成后，安设旋喷桩机51，启动空压机55和高压泵56进行试喷检查，向立柱桩49内插入高喷管57，高压泥浆泵54将泥浆从搅拌机52经泥浆桶53中注入到高喷管57，喷出旋喷固结体58，形成旋喷桩50；
34.s5、明挖隧道开挖及支撑施工：待三轴搅拌桩47、地下连续墙48、立柱桩49和旋喷桩50均达到设计强度后，采用分层、分块、对称、平衡、留土护坡和阶梯流水的方法按顺序开挖和支撑。
35.进一步的，步骤s2所述的三轴搅拌桩叶片13包括活动叶片15、固定叶片14、加固条18和泥刷器17，固定叶片14和活动叶片15上均设置大间距钻齿16，固定叶片14与活动叶片15通过滑动连接，钻杆5正向旋转时活动叶片15展开，导轨19上的加固条18也随之固定活动叶片15和固定叶片14，反向旋转时活动叶片15收缩，泥刷器17用于刷去活动叶片15上的土体；
36.其中，固定叶片14与活动叶片15的滑动连接处的两侧均设有加固条18，其中一侧的加固条18相处于滑动连接处呈固定设置，而另一侧的加固条18可移动的设置于导轨19上，使得另一侧的加固条18可相对于滑动连接处进行移动；当钻杆5正向旋转时，活动叶片15的一侧受到土体的阻力，另一侧受到固定设置的加固条18的阻力，使得活动叶片15的两侧均收到阻力，从而使得活动叶片15在两侧阻力的推动下保持展开状态，并使得活动叶片15与固定叶片14位于同一直线，增加搅拌范围；而当钻杆5反向旋转时，固定设置的加固条18对活动叶片15施加的阻力，以及土体施加给活动叶片15的阻力位于同一侧，以使活动叶片15被推动朝向另一侧，此时活动叶片15另一侧的加固条18在受到活动叶片15的推动后，该侧的加固条18相对于导轨19进行移动，从而使得该侧的加固条18脱离对活动叶片15的阻挡位置，进而使得活动叶片15可相对于固定叶片14进行滑动转向，并将活动叶片15与固定叶片14位于同一直线的状态转变为“l”型结构状态，进而减小搅拌的范围。
37.特别的，在泥刷器17端部设置有毛刷，当活动叶片15相对于固定叶片14进行滑动时，毛刷对活动叶片15上的土体进行刷除。
38.进一步的步骤s2所述的钻杆5，通过顶部的动力装置11配合动力传导系统12带动
钻杆5旋转，在一般层钻杆5正向旋转，活动叶片15和固定叶片14一起搅拌切削土体，遇到硬土层时，反向旋转钻杆5收缩活动叶片15，减小搅拌范围，降低硬土层对活动叶片15的阻力；
39.在本方案的一实施例中，动力装置11为电机，动力传导系统12为齿轮组，通过齿轮组一侧连接至电机输出轴，另一侧连接至钻杆5的端部，使得电机可以驱动钻杆5进行正反转动。
40.进一步的步骤s2所述的型钢导向定位技术为，将两根工字钢3分别平行放置在工作沟槽2两侧，通过调节工字钢3下侧的千斤顶8使水平尺9中的气泡10居中，此时说明工字钢3处于水平状态，最后将型钢6垂直插入定位架7。
41.具体的，定位架7的两侧分别与两根工字钢3呈可移动设置，同时在定位架7上开设有通槽，在工字钢3处于水平状态时，将型钢6垂直插入定位架7的通槽处，增加型钢6插入过程中的垂直准确性。
42.进一步的，步骤s3所述的钢筋笼绑扎为，先做出水平筋定位线26，铺设下层水平筋27，然后放置主筋24与下层水平筋27连接，利用u型卡扣23连接玻璃纤维筋21与主筋24，再安装横向桁架筋25和纵向桁架筋28，最后铺设上层水平筋22；
43.进一步的，步骤s3所述的u型卡扣23，主要包括螺栓31、钢板30、u型块29和搁筋块32，用螺栓31将钢板30、搁筋块32及u型块29固定，主筋24和玻璃纤维筋21分别置于搁筋块32的上下两侧，防止主筋24和玻璃纤维筋21发生错位；
44.进一步的，步骤s3所述的钢筋笼20吊装，吊装采用竖向5点吊装，主吊33和副吊34通过吊具35和钢索36分别连接主吊吊点38和副吊吊点39，主吊33与副吊34配合并利用滑轮37使钢筋笼20从水平状态转为竖直状态，待钢筋笼20竖直后，副吊34松开副吊吊点39并连接笼顶吊环40，配合主吊33将钢筋笼20下放至导槽42内；
45.进一步的，步骤s3所述的临时支撑架41包括钢管43、角固定器44和边固定器45，钢管43将若干个边固定器45和位于钢管43两端的两个角固定器44串在一起，四个钢管43经角固定器44连接形成矩形结构的临时支撑架41，主筋24和玻璃纤维筋21穿过钢筋孔46防止钢筋笼20在吊装过程中发生变形。
46.其中，相邻两钢管43的连接处通过角固定器44连接形成直角结构，而各个角固定器44、边固定器45上均开设有钢筋孔46，以便于将各个位置的主筋24和玻璃纤维筋21固定穿入至钢筋孔46内。
47.本发明还公开了一种明挖隧道基坑上跨规划隧道线路预加固体系，包括若干三轴搅拌桩47、地下连续墙48、立柱桩49和旋喷桩50，所述的三轴搅拌桩47、地下连续墙48、立柱桩49和旋喷桩50共同工作进行明挖隧道基坑上跨规划隧道线路的预加固，其中：
48.三轴搅拌桩47通过三轴搅拌桩机4中的三轴搅拌桩叶片13进行硬土层变径搅拌，再利用型钢导向定位技术将型钢6垂直插入桩内形成三轴搅拌桩47。
49.三轴搅拌桩47施工完成后，用液压抓斗和液压双轮铣槽机开挖出导槽42，下放玻璃纤维筋钢筋笼20，其中钢筋笼20为主筋24与玻璃纤维筋21间用u型卡扣23连接再安装纵向桁架筋28和横向桁架筋25补强形成，浇筑混凝土，形成地下连续墙48。
50.具体的，主筋24一侧均设置有多个玻璃纤维筋21，且多个玻璃纤维筋21与主筋24呈水平设置，多个玻璃纤维筋21相互之间形成横向间隔设置，以使多个玻璃纤维筋21、主筋24连接形成长方体结构的钢筋笼架，并在该钢筋笼架上连接安装u型卡扣23，使得u型卡扣
23对多个玻璃纤维筋21、主筋24之间形成的结构进行稳定。
51.特别的，u型卡扣23上设置有搁筋块32，且搁筋块32的两侧分别具有两个开孔，其中一个开孔用于穿设主筋24，另一开孔用于穿设玻璃纤维筋21，使得玻璃纤维筋21、主筋24分别位于搁筋块32的两侧，并通过搁筋块32对玻璃纤维筋21、主筋24的位置进行稳固。
52.值得一提的是，位于主筋24一侧的玻璃纤维筋21连接有多个上层水平筋22，且多个上层水平筋22相对于玻璃纤维筋21呈纵向设置，且多个上层水平筋22与多个玻璃纤维筋21呈交错连接，使得通过上层水平筋22增加多个玻璃纤维筋21之间的连接强度；相对应的，在主筋24上连接有多个下层水平筋27，且多个下层水平筋(27)相对于主筋(24)呈纵向设置，且多个下层水平筋(27)与主筋24呈交错连接，使得通过下层水平筋27增加主筋24之间的连接强度。
53.另外，在通过上层水平筋22、下层水平筋27对玻璃纤维筋21以及主筋24进行加强连接后，在主筋24与玻璃纤维筋21形成的长方体结构的钢筋笼架的两端面以及两侧面分别倾斜设置有纵向桁架筋28和横向桁架筋25，以进一步增加钢筋笼20的总体结构强度。
54.其中，上层水平筋22、下层水平筋27在进行连接固定时，通过水平筋定位线26进行位置的确定。
55.地下连续墙48和立柱桩49施工完成后，向立柱桩49内插入高喷管57，喷出的旋喷固结体58形成旋喷桩50。
56.本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。