一种临近既有结构下穿管廊的地下连通道出入口明挖与冻结暗挖联合施工方法

摘要

本发明公开了一种临近既有结构下穿管廊的地下连通道出入口明挖与冻结暗挖联合施工方法，所述方法具体包括与既有地铁出入口连接的明挖段施工和下穿管廊的暗挖段施工，首先进行明挖段基坑地基加固及围护结构施工，开挖至设计标高，并完成明挖段通道主体结构，回填上部土方，开始对暗挖段开挖区域进行MJS和冻结法加固，使开挖区周围形成稳定的冻结水泥土帷幕，开挖暗挖段通道，直至到达接收，完成地下连通道施工。本发明所述施工方法，有效的减少了地下连通道施工过程中的地层扰动，避免了对既有建构筑物的影响，暗挖段形成具有高强度及止水性能的冻结水泥土，保证临近既有结构下穿管廊的地下连通道出入口施工安全可靠。

说明书

技术领域

本发明属于地下工程建设技术领域，涉及一种临近既有结构下穿管廊的地下连通道出入口明挖与冻结暗挖联合施工方法。

背景技术

随着城市地下空间的发展，新建建筑物为了实现更好的建筑功能，常在周边建筑物或地铁车站出入口等之间建设地下连通道，难免会遇到附近有既有建构筑物对开挖比较敏感，易受扰动的情况，容易引起既有建筑物的变形、开裂和渗水等问题，影响其安全使用，给地下连通道施工安全及风险防控增加困难。

目前下穿管廊的地下连通道出入口一般包括明挖段和暗挖段通道，其中暗挖段是整个施工过程中最关键部分，处理不当，会造成上部管廊的破坏。传统暗挖段加固方法多为采用注浆法、全方位喷射注浆或冻结法等，但单纯采用一种加固方法，往往因为加固体强度和质量不足，或因引起周边较大冻胀融沉变形，难以满足施工需求，具体表现为：1)使用注浆法加固时，施工简单，操作方便，但注浆过程中注浆压力过大，易造成既有管廊的隆起，注浆压力小，则注浆效果差，开挖过程易出现土体塌方，导致出现沉降位移，影响既有结构安全，且在地下含水层中止水性难以保证；2)使用冻结法时，由于冻结过程中会产生冻胀融沉问题，引起上部土体隆起或沉降，对结构带来影响；3)使用全方位喷射注浆时，能严格控制地内压力，降低对上部既有建构筑物的影响，但其加固均匀性及止水性不易控制，开挖过程中可能造成涌水等危险。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，在加固与止水的同时减小对临近结构的扰动，严格控制上部管廊的变形，降低暗挖施工风险，本发明提供了一种临近既有结构下穿管廊的地下连通道出入口明挖与冻结暗挖联合施工方法。

技术方案：一种临近既有结构下穿管廊的地下连通道出入口明挖与冻结暗挖联合施工方法，包括如下步骤：

S1、根据设计图纸确定地下连通道出入口与既有地铁出入口连接的明挖段和下穿管廊的暗挖段通道施工位置，首先进行明挖段地基加固及围护结构施工，施作冠梁、混凝土支撑。

S2、分层开挖明挖段，并架设水平内支撑，开挖至设计深度后，施作明挖段通道结构，在临近暗挖段通道一侧明挖段预留出土孔，在出土孔顶板以上施工临时挡土墙，回填明挖段顶板上部土方。

S3、暗挖段MJS加固施工：采用全站仪测放桩位，桩位测放前应复核测量基准点、水准点及建构筑物基准线；安装孔口密封止喷装置，引孔施工，膨润土泥浆护壁钻进设计深度，高精度测斜仪对钻孔偏斜情况进行测量；喷射注浆，喷射注浆过程中密切关注地内压力，泥浆排放情况，同时监测上部既有建构筑物变形：封孔养护，重复上述步骤直至MJS加固体全部施工完成。

S4、暗挖段水平冻结法加固施工：场地平整及材料进场；冻结管施工；冷冻安装及冻结系统安装；积极冻结；并监测冻结系统及冻结帷幕发展情况。

S5、开挖暗挖段，直至到达接收井，完成进洞。

优选的，明挖段地基加固采用直径800mm，间距600mm三轴搅拌桩，基坑开挖面以上水泥掺量7％，基坑底以下水泥掺量18％，明挖段围护结构由直径1000mm、间距1200mm的单排钻孔咬合桩组成。

优选的，三轴搅拌桩与围护桩间土体采用旋喷桩加固，P42.5普通硅酸盐水泥，水泥用量370kg/m。

优选的，三轴搅拌桩及旋喷桩采用钻孔取芯进行检验，达到设计强度80％后方可进行明挖段基坑开挖，搅拌桩养护龄期不少于28天，水泥土无侧线抗压强度不低于1.0MPa，渗透系数不大于1E-8cm/s。

优选的，喷射注浆过程中，控制地内压力为原地层处压力的1.3～1.6倍，水灰比1.1，水泥掺入大于45％，水泥浆压力38～42MP，水泥浆流量90～130L/min，步距行程25mm，步距提升时间60s。

优选的，MJS加固体为直径2600mm的半圆桩，暗挖连通道开挖区底部设置两排，桩间距1700mm，排间距700mm，顶部和两侧设置一排，桩间距700mm，桩长不小于暗挖通道长度，MJS成桩水平度不大于1/150。

优选的，水平冻结法加固施工应在步骤S3中MJS加固体养护28后进行，其水平冻结范围在MJS加固体内部。

优选的，按照开挖导洞分区，冻结管呈“田”字形布置：底部布置两排冻结管，呈梅花形分布，其余按照单排布置，冻结管采用外径89mm，壁厚10mm的无缝钢管，间距不大于900mm，并在冻结加固范围布置测温孔，在冻结区内测布置卸压孔。

优选的，积极冻结7天盐水温度降至-18℃以下，积极冻结15天盐水温度降至-24℃以下，开挖前盐水温度降至-28℃以下，去、回路盐水温差不大于2℃。

优选的，冻结帷幕厚度不小于2m，冻结帷幕平均温度不大于-10℃，冻结帷幕与围护结构交界面处平均温度不大于-5℃方可进行暗挖段开挖。

有益效果：

(1)本发明所述一种临近既有结构下穿管廊的地下连通道出入口明挖与冻结暗挖联合施工方法，明挖段采用钻孔咬合桩和钢管内支撑，三轴搅拌桩进行基坑内加固，能有效减小开挖过程中的先期变形和开挖过程中对既有结构的影响。(2)暗挖部分采用MJS+水平冻结法加固，MJS水泥土有效的抑制了冻结法产生的冻胀融沉现象，形成具有强抗变形能力冻结水泥土，加固效果可靠。(3)对周围环境影响小，有效保护了周围敏感建构筑物的安全运行。

附图说明

图1是实施例1中出入口通道结构平面图

图2是实施例1中出入口通道加固平面图

图3是实施例1中暗挖段MJS加固平面布置图

图4是实施例1中暗挖段冻结管平面布置图

图中：1、明挖段，2、暗挖段，3、综合管廊，4、既有地铁出入口，5、楼梯，6、钻孔咬合桩，7、三轴搅拌桩，8、旋喷桩，9、MJS+冻结法加固区，10、暗挖通道衬砌，11、MJS加固体，12、冻结管，13、测温孔，14、卸压孔。

具体实施方式

在本发明的描述中，“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位关系为附图所示的方位关系，仅是为方便本发明的描述，而不是指示或暗示所指的特定方位。实施步骤中的具体特征是对本技术方案的详细说明，而不是对本申请技术方案的限定。即在不冲突情况下，实施步骤中的技术特征可以相互组合。为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达到目的与功效易于明白理解，下面将结合说明书附图及具体实施方式对技术方案进行进一步阐述。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

为了使本发明更容易理解，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、完整描述，显然，所描述的实施例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。

实施例1

为实现更好的建筑功能效果，正荣G64地块与既有地铁S3号线车站出入口之间建设地下连通道。如图1所示，新建地下连通道出入口分为两段，明挖段1与既有S3号线车站出入口4连接，基坑深度9.997～17.73m；暗挖段2下穿既有综合管廊3，暗挖埋深15.03m。

工程所处场区地形较为平坦，属长江漫滩地貌单元，地下连通道出入口所属场地自上而下依次为①杂填土、②-1粉质黏土、②-2淤泥质粉质黏土、③粉质黏土夹粉土、④-1粉砂、强风化泥质粉砂岩。地下连通道出入口开挖后，基底为②-2淤泥质粉质黏土和③粉质黏土夹粉土，呈软流塑状，工程地质性能差。

工程重难点：1)土质差，地质条件差，开挖断面大，极易发生塌方冒顶、涌水，安全风险极高；2)距离近，既有综合管廊3与暗挖段2净距离1.642m，与明挖段1距离2.991m，施工时对综合管廊3影响大；3)标准高，综合管廊3及内部管线变形控制标准高，需研究安全可靠的保护方案，保证连通道施工期间内部管线的正常运行。

为了能够保证工程的安全施工，并在施工过程中不会影响既有综合管廊3正常运行，采用了本发明施工方法对地下连通道出入口进行施工，具体施工过程如下：

1、根据设计图纸确定地下连通道出入口与既有地铁出入口4连接的明挖段1和下穿管廊3的暗挖段2通道施工位置，首先采用直径800mm，间距600mm的三轴搅拌桩7对基坑内土体加固，基坑开挖面以上水泥掺量7％，基坑底以下水泥掺量18％，在明挖段四周施作直径1000mm，间距1200mm单排钻孔咬合桩6，三重管旋喷桩8对钻孔咬合桩6和三轴搅拌桩7间土体进行加固，施作冠梁、混凝土支撑。

2、三轴搅拌桩7养护龄期不少于28天，水泥土无侧线抗压强度不低于1.0MPa，渗透系数不大于1E-8cm/s，三轴搅拌桩7及旋喷桩6采用钻孔取芯进行检验，达到设计强度80％后方进行基坑开挖，分层开挖明挖段1，并架设水平内支撑，开挖至设计深度后，施作底部垫层及防水层，浇筑底板，侧墙、顶板结构，拆除上部支撑，在临近暗挖通道一侧明挖段预留5500mm×5500mm出土孔，在出土孔顶板以上施工临时挡土墙，临时挡土墙厚度300mm，回填明挖段顶板上部土方。

3、在暗挖段开挖区周围施工MJS加固：全站仪测放桩位，桩位测放前应复核测量基准点、水准点及建构筑物基准线；安装孔口密封止喷装置，进行引孔施工，为防止孔壁坍塌埋钻，采用膨润土泥浆护壁钻进，采用高精度测斜仪对钻孔偏斜情况进行测量；喷射注浆，喷射注浆过程中密切关注地内压力，泥浆排放情况；封孔养护，重复上述步骤直至MJS加固体11全部施工完成；其中水平MJS加固体11为直径2600mm的半圆，暗挖连通道开挖区底部设置两排，桩间距1700mm，排间距700mm，顶部和两侧设置一排，两侧桩间距700mm，MJS加固体11平面布置如图3所示，具体MJS施工参数见表1。

表1 MJS施工参数

4、MJS加固体11养护28天后进行冻结施工：场地平整及材料进场；钻孔施工；冷冻安装及冻结系统安装；积极冻结；在开挖导洞周围共布置65个冻结管12，选用外径89mm，壁厚10mm的无缝钢管沿暗挖段全长布置，冻结管最大允许偏斜值150mm，并在冻结加固范围布置测温孔13，在冻结区内测未冻土布置卸压孔14：具体冻结管12平面布置图如图4所示。

5、冻结期间对冻结系统去、回路盐水温度、循环盐水管路流量、冻结帷幕温度场、卸压孔14压力等监测，积极冻结7天盐水温度降至-18℃以下，积极冻结15天盐水温度降至-24℃以下，开挖前盐水温度降至-28℃以下，去、回路盐水温差不大于2℃，冻结帷幕厚度不小于2m，冻结帷幕平均温度不大于-10℃，冻结帷幕与围护结构交界面处平均温度不大于-5℃，开挖暗挖段。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。