一种软土基坑开挖时下卧地铁隧道结构的保护体系

1.本实用新型属于地铁隧道结构保护技术领域，具体涉及一种软土基坑开挖时下卧地铁隧道结构的保护体系。


背景技术：

2.随着城市化进程的建设要求，地铁隧道工程与基坑工程大量涌现。为了便于出行，地铁必须穿插于各类民生建筑之下。尽管二者在建设时序上往往不一，但施工扰动相互影响，无法避免。
3.在以淤泥与粉质黏土等软弱粘性沉积物为主的地区，且分布层深浅，厚度大，且民生建筑的基坑工程大多处在其中。在已建地铁隧道上方的软弱土层中开挖基坑，必然会破坏土体原状结构，且软土低强度、高压缩等特性极易造成力场重新分布，进而改变地铁隧道围压，直接导致隧道变形，轻则渗透漏水，重则威胁运营安全。为了保证下卧地铁隧道的稳定运营，传统基坑支护采用边开挖，边堆载固定，再进行大面积土体与结构加固，可卸载后难以避免基底或结构的变形回弹，引起隧道变形；而且存在支护形式过于单一，基坑稳定性难以得到满足。因此，当前急需一种经济、适用且安全的下卧地铁隧道结构保护体系与基坑支护的新方法。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种软土基坑开挖时下卧地铁隧道结构的保护体系，采用该体系降低了软基开挖施工对下卧隧道的扰动。
5.本实用新型采用以下技术方案：一种软土基坑开挖时下卧地铁隧道结构的保护体系，包括
6.隧道洞外袖阀注浆管，为多个，且分为多组；均由上到下，倾斜插入两隧道相邻的土体内，以及两隧道相对侧的土体内，且下端部直至达到隧道底部以下；多组隧道洞外袖阀注浆管沿隧道的走向间隔排布，前后相邻的两组隧道洞外袖阀注浆管左右交错设置；
7.隧道洞内袖阀注浆管，为多个，均位于土体内，由隧道外侧土体插入隧道周向土体内；
8.咬合桩，位于初次放坡的坡下，且位于隧道的左或右侧区域的外侧边缘处，且沿隧道走向排布，由多个一序桩和多个二序桩组成，一序桩与二序桩一一对应间隔布局，多个一序桩与多个二序桩之间相互咬合切割，下端位于隧道上方的土体内；
9.地下连续墙，位于隧道左或右两侧的区域内，在各侧区域内，地下连续墙为两条，分别位于左右两侧边缘处，且均与隧道的走向相一致；靠近隧道的地下连续墙的底部位于隧道底部的下方区域，其上端位于第三层开挖区域上部；远离隧道的地下连续墙作为外墙；
10.三轴搅拌桩，为多个，设置于隧道左或右侧区域内，且贴于靠近隧道侧的地下连续墙，沿隧道走向间隔设置，各三轴搅拌桩的底部包裹地下连续墙支撑。
11.进一步地，还包括搅拌桩，位于隧道上方区域内，且位于左或右两侧，各侧中均有
多个搅拌桩，且沿隧道的走向间隔排布。各搅拌桩均位于第五层开挖区域下方的土体内。
12.进一步地，还包括砖砌排水沟，位于隧道左或右侧已开挖基坑的底部，且紧贴于三轴搅拌桩，与三轴搅拌桩的走向相一致，且长度相同。
13.进一步地，每组中隧道洞外袖阀注浆管为两个，左右间隔设置，前后相邻的两组中，隧道洞外袖阀注浆管的土体内的部分呈交叉状，且插入土体内的部分呈交叉状。
14.进一步地，多个隧道洞内袖阀注浆管，分为多组，多组沿隧道的长度方向间隔排布，每一组中，包括数个隧道洞内袖阀注浆管，且位于同一断面，绕隧道一周间隔排布。
15.进一步地，该一序桩为素桩，二序桩为荤桩。
16.进一步地，在左或右侧区域内，左右的地下连续墙间左右间隔设置立柱桩。
17.本实用新型的有益效果是：1.降低了软基开挖施工对下卧隧道的扰动，减小了开挖卸荷对下卧隧道的隆起变形，咬合桩和地下地连墙底部穿过渗水层，阻止了水分渗透入基坑内，阻止了软土中高含量水分的渗透，最大程度地保障下卧地铁的稳定运营与上覆基坑的正常施工，保证基坑开挖的稳定性。2.采用先固，边挖边支的施工工法，适用于开挖规模大，地质条件复杂的工况，可广泛应用于沿海地下深基坑工程。
附图说明
18.图1是下卧隧道上方基坑开挖支护体系的整体施工剖面图；
19.图2是下卧隧道洞外袖阀注浆管的剖面布置示意图；
20.图3是下卧隧道两侧袖阀注浆管的平面布置图；
21.图4是下卧隧道洞内袖阀注浆管的剖面布置示意图。
22.其中：1.素填土，2.淤泥，3.粉质黏土，4.中砂，5.砂质黏性土，6.全风化混合花岗岩，7.土状弱风化混合花岗岩，8.中风化混合花岗岩，9.第一层开挖区域， 10.第二层开挖区域，11.第三层开挖区域，12.第四层开挖区域，13.第五层开挖区域，14.咬合桩，141.素桩，142.荤桩，15.搅拌桩，17.隧道洞外袖阀注浆管，18. 注浆预加固区，19.隧道洞内袖阀注浆管，20.隧道，21.冠梁，22.第一道钢筋砼支撑，23.第二道钢筋砼支撑，24.砖砌排水沟，25.素填土表面，26.地下连续墙，27. 三轴搅拌桩，28.立柱桩。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
24.本实用新型一种软土基坑开挖时下卧地铁隧道结构的保护体系适用于开挖规模大，横断面在七八十米左右，地质条件复杂的工况，待开挖区有淤泥层。
25.在本实施例中，待开挖基坑所处区域，如图1所示，由上而下依次为素填土 1、淤泥2、粉质黏土3、中砂4、砂质黏性土5、全风化混合花岗岩6、土状弱风化混合花岗岩7和中风化混合花岗岩8。
26.待开挖基坑跨越隧道20上方，并在隧道20左或右扩展，其中，隧道20为基坑开挖前已建的既有结构物，直径为6m，位于砂质黏性土5层中。待开挖基坑的位于隧道20上方的区域采用一层地下室基坑31设计，基坑深度约为7.5m，位于隧道20左或右侧采用三层地下室基坑32设计。整个基坑开挖过程采用先固，边挖边支的施工工序，且先对隧道20左右两侧的区域开挖，并保留隧道20上方核心土层不受扰动，再对隧道20上方的区域开挖。
27.待开挖基坑的由地面向下一米左右的区域，即位于素填土1层内，为第一层开挖区域9；在待开挖基坑的位于隧道20左右两侧的区域，在第一层开挖区域9 下，到基坑底部，由上到下分为第二层开挖区域10、第三层开挖区域11和第四层开挖区域12，第二层开挖区域10、第三层开挖区域11和第四层开挖区域12 分别对应于三层地下室基坑32的由上到下的三层。开挖时，按照从上到下的顺序进行开挖。
28.在待开挖基坑的位于隧道20正上方区域，在第一层开挖区域9下的为第五层开挖区域13，第五层开挖区域13对应于一层地下室基坑31。
29.如图1、2、3和4所示，本实用新型一种软土基坑开挖时下卧地铁隧道结构的保护体系包括：
30.隧道洞外袖阀注浆管17，为多个，且分为多组；均由上到下，倾斜插入两隧道20相邻的土体内，以及两隧道相对侧的土体内，且下端部直至达到隧道底部以下不小于3m土体内；多组隧道洞外袖阀注浆管17沿隧道的走向前后间隔排布，前后相邻的两组隧道洞外袖阀注浆管17左右交错设置，每组中为两个，左右间隔设置。
31.每组中，隧道洞外袖阀注浆管17倾斜插入土体内，前后相邻的两组中，土体内的部分呈交叉状，使左右的隧道洞外袖阀注浆管17的位于土体内的出口间跨越一大的区域，在注浆时，以扩大浆液扩散区域。
32.在同一组中，远离隧道的隧道洞外袖阀注浆管17沿隧道纵向1m左右的间距布置，与靠近隧道的隧道洞外袖阀注浆管17的间距为0.5m左右。
33.各隧道洞外袖阀注浆管17与水平面夹角不小于60
°
，且距离隧道的最小水平距离不应小于3m。
34.隧道洞内袖阀注浆管19，为多个，均位于土体内，由隧道20外侧土体插入隧道周向土体内；分为相同的多组，多组沿隧道20的长度方向间隔排布，每一组中，包括数个隧道洞内袖阀注浆管19，且位于同一断面，绕隧道20一周间隔排布；各隧道洞内袖阀注浆管19的钻深为3m。
35.通过隧道洞外袖阀注浆管17和隧道洞内袖阀注浆管19从隧道洞内与洞外两个方向对隧道两侧、底层及上覆土层进行注浆，浆液在土体内扩散，与土体形成预加固区18。预加固区18的范围包括左、右两侧距隧道外侧壁至少9m，上侧距隧道顶至少6m，下侧距隧道底至少3m。
36.咬合桩14，位于初次放坡的坡下，且位于隧道20左或右侧区域的外侧边缘处，且沿隧道20的走向排布，由多个一序桩和多个二序桩组成，一序桩与二序桩一一对应间隔布局，多个一序桩与多个二序桩之间相互咬合切割，下端位于隧道上方15m左右的位置，上端位于第一层开挖区域9内；一序桩为素桩141，采用c15砼灌注。二序桩为荤桩142，在相邻间素桩达到初凝后进行旋挖切割钻孔，安装光圆钢筋，浇筑c35混凝土。
37.地下连续墙26，位于隧道20左或右两侧的区域内，在各侧区域内，地下连续墙26为两条，分别位于左右两侧边缘处，且均与隧道的走向相一致；靠近隧道20的地下连续墙26的底部位于隧道20底部的下方区域，其上端位于第三层开挖区域11上部；远离隧道20的地下连续墙26作为外墙，其顶部位于第一层开挖区域9内，混凝土强度等级为c40，钢筋保护层厚度为7mm。
38.在左或右侧区域的地下连续墙26的顶部设置冠梁，并设施腰梁21，砼等级为c35，
钢筋保护层厚度为30mm，在冠梁和腰梁21顶部施做第一道钢筋砼支撑 22。
39.在左或右侧区域内，左右的地下连续墙26间左右间隔设置立柱桩28，具体数量应视工程跨度而定。立柱桩28采用旋挖钻孔桩，成孔直径1m，待成孔后，放入φ609钢管，采用c30混凝土灌注，钢筋保护层厚度为70mm。接着开挖地下第三层11，平整场地。
40.三轴搅拌桩27，为多个，设置于隧道20左或右侧区域内，且贴于靠近隧道20侧的地下连续墙20，桩体施工保持连续性，沿隧道走向间隔设置，各所述三轴搅拌桩27的底部包裹地下连续墙支撑，上端位于第四层开挖区域12的上部；各三轴搅拌桩27的直径为d650@450mm，搭接长度为250mm。
41.在三轴搅拌桩27和远离隧道侧的地下连续墙26间设置冠梁，并在冠梁上施做第二道钢筋砼支撑23。
42.砖砌排水沟24，位于隧道20左或右侧已开挖基坑的底部，且紧贴于三轴搅拌桩27，与三轴搅拌桩27的走向相一致，且长度相同。
43.搅拌桩15，位于隧道20上方区域内，且位于左或右两侧，各侧中均有多个搅拌桩15，且沿隧道的走向间隔排布。各所述搅拌桩15均位于13下方的土体内。搅拌桩15分为两种，密集型搅拌桩和松型搅拌桩，隧道20与建筑物搭界部分采用密集型搅拌桩进行加固，非搭界部分采用疏松型搅拌桩予以加固。
44.本实用新型一种软土基坑开挖时下卧地铁隧道结构的保护体系，施工过程如下：将待开挖基坑位于隧道20上方，且跨过隧道，延伸于右侧隧道的右侧区域；根据设计求，将待开挖基坑的位于隧道20上方的区域采用一层地下室基坑31设计，基坑深度约为7.5m，位于隧道20左或右侧采用三层地下室基坑32设计，基坑深度为15.3m。
45.先施做隧道洞外袖阀注浆管17和隧道洞内袖阀注浆管19，袖阀管从隧道洞内与隧道上方地表处进行水泥注浆，形成隧道周围预加固区18。
46.在待开挖基坑地面施做初次放坡，初次放坡坡度根据基坑周边环境确定。然后在坡面挂φ6@200
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200钢筋网，锚头的角钢须采用焊接连接，喷射砼的强度等级须达到c20，其配合比：水泥：中砂：石子＝1:2:2。待开挖地下第一层9后， 0～3m内不得堆载，3～15m内堆载不得超过20kpa。
47.待第一层开挖区域9平整后，在初次放坡的坡下施做素荤相间咬合桩14，桩施工分为两序：一序桩为素桩141，采用c15砼灌注。二序桩为荤桩142，在相邻间素桩达到初凝后进行旋挖切割钻孔，安装光圆钢筋，浇筑c35混凝土。
48.在待开挖基坑最右侧施做地下连续墙26作为外墙，混凝土强度等级为c40，钢筋保护层厚度为7mm。在右侧区域上方施做二次放坡及挂网喷砼支护，第一层开挖区域9，进入第二层开挖区域10，进行二次放坡，由于开挖深度处于淤泥层，放坡坡度采用1：1.5，在坡面挂φ6@200
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200钢筋网，钢筋连接和混凝土强度与第一级挂网喷砼方式相同。在坡下，且位于靠近隧道侧施做三轴搅拌桩27包裹地下连续墙26支撑，并在地下连续,26上施做冠梁，与最右侧地下连续墙26 中的冠梁形成第一道钢筋砼支22；接着开挖地下第二层10，平整场地。
49.在左右地下连续墙26之间等差设置两个立柱桩28，所述立柱桩28是采用旋挖钻孔，由φ609钢管和c30混凝土组合灌注成桩，采用c30混凝土灌注，钢筋保护层厚度为70mm，开挖第三层开挖区域11，平整场地。
50.在地下连续墙26上施做冠梁，形成第二道钢筋砼支撑23，开挖第四层开挖区域12，
施做砖砌排水,24，做好基坑施工完后的排水。
51.在隧道正上方区域内，在贴于左侧咬合桩14和右侧地下连续墙26处施做搅拌桩15，在开挖五层开挖区域13时，保证隧道上方的核心土层不受扰动；开挖五层开挖区域13，平整场地。