盾构近距离穿越既有运营铁路桥梁的摩擦桩保护结构

摘要

本实用新型提供了一种盾构近距离穿越既有运营铁路桥梁的摩擦桩保护结构。所述保护结构包括设置在既有桥桩远离盾构隧道一侧的补强桩、位于补强桩与既有桥桩之间的WSS注浆加固隔离带和位于盾构隧道临近既有桥桩一侧的注浆加固体，所述补强桩的桩底延伸至既有桥桩桩底以下，桩顶通过抱箍梁与既有桥桩的承台连为一体；所述WSS注浆加固隔离带的注浆范围为抱箍梁设计底面至既有桥桩桩体以下；所述注浆加固体是在盾构隧道施工完成后，从盾构隧道内通过盾构管片上的预埋导管向盾构隧道外侧注浆形成的加固结构。本实用新型有效地解决了在软弱地层盾构近距离穿越桥桩引发桥梁桩基偏移破坏及隧道运行扰动桥梁桩基等问题。

说明书

技术领域

本实用新型针对城市轨道施工领域，具体是一种用于软弱地层中盾构近距离穿越既有运营铁路桥梁的摩擦桩保护结构。

背景技术

随着我国经济和城市交通建设的不断发展扩大，地铁建设所面临的环境也日益复杂，施工中穿越铁路、高速公路的情况也越来越多。桥梁作为道路运输的重要组成，已经越来越多盾构，所以桥梁与新建工程出现相互交叉或并行的现象在城市轨道施工中也越来越多。新建工程的施工在一定程度上会对既有高速铁路桥产生一定的影响，从而给高铁运营带来隐患，特别是对既有交通桥梁桥桩周围土体扰动较大，会直接影响桥梁的正常运行。

现有盾构下穿既有交通桥梁时，为保证交通安全，往往会对既有线路降速或停运等盾构通过后，稳定情况下再恢复原有交通桥梁。这样便会影响正常的桥梁交通运输，为了不影响桥梁的正常运行，在盾构施工过程中会增加一些保护结构，但是一般高铁列车的速度较高，其对沉降的要求也就越高，特别是软弱地层中，对于沉降要求更高，现有技术大多不能控制变形在要求范围铁路运行安全无法保证等安全风险。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足提供了一种软弱地层盾构近距离穿越既有运营铁路摩擦桩保护结构，该结构可以有效地解决在软弱地层盾构近距离穿越运营铁路桥梁引发桥梁桩基偏移破坏及隧道运行扰动桥梁桩基等问题。

为了保证在软弱地层盾构隧道近距离安全穿越在运营交通的既有桥梁，本实用新型提供了一种盾构近距离穿越既有运营铁路桥梁的摩擦桩保护结构，该保护结构用于加固既有运营桥梁临近盾构隧道的既有桥桩，其特征在于：所述保护结构包括设置在既有桥桩远离盾构隧道一侧的补强桩、位于补强桩与既有桥桩之间的WSS注浆加固隔离带和位于盾构隧道临近既有桥桩一侧的注浆加固体，所述补强桩的桩底延伸至既有桥桩桩底以下，桩顶通过抱箍梁与既有桥桩的承台连为一体；所述WSS注浆加固隔离带是在盾构隧道施工之前，通过从盾构隧道侧的地面向既有桥桩远离盾构隧道的一侧潜孔钻斜孔注浆形成的加固结构，且WSS注浆加固隔离带的注浆范围为抱箍梁设计底面至既有桥桩桩体以下；所述注浆加固体是在盾构隧道施工完成后，从盾构隧道内通过盾构管片上的预埋导管向盾构隧道外侧注浆形成的加固结构。

本实用新型较优的技术方案：所述补强桩是在WSS注浆加固隔离带施工完成后，在WSS注浆加固隔离带外侧用全回旋全套管工法进行全套管跟进成孔后成桩，所述补强桩的桩直径1～2m，桩长范围60m以内。

本实用新型较优的技术方案：所述WSS注浆加固隔离带的潜孔钻斜孔注浆的孔径为42mm，深度3.3～15.3m；孔间距为0.85～1.0m；注浆扩散直径位1.0～1.2m；注浆压力为1～2.5MPa；注浆凝固时间为30～60s。

本实用新型较优的技术方案：所述抱箍梁是在补强桩的混凝土强度达到设计强度后，环绕既有桥桩与补强桩的桩顶现浇的钢筋混凝土结构。

本实用新型较优的技术方案：所述注浆加固体的预埋导管沿管片6点位-12点位环向布置，间隔纵横向间距不大于0.5m，注浆加固体的厚度为0.5～1m，注浆力控制在隧道外水土压力+0.2～0.4MPa。

本实用新型的保护结构比常规加固措施施工方便且安全系数高，且后续该保护措施中的钢筋混凝土结构可部分拆除，既能减小盾构通过时既有桥桩下水土流失沉降变形风险，也能降低隧道开通运营后列车高速行驶对桥桩的影响，继而减少对周边环境的影响。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型施工状态示意图。

图中：1—盾构隧道，2—既有桥桩，3—补强桩，4—WSS注浆加固隔离带，5—注浆加固体，6—抱箍梁，7—预埋导管，8—潜孔钻斜孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例中所述的一种盾构近距离穿越既有运营铁路桥梁的摩擦桩保护结构，如图1所示，该保护结构用于加固既有运营桥梁临近盾构隧道1的既有桥桩2，所述保护结构包括设置在既有桥桩2远离盾构隧道1一侧的补强桩3、位于补强桩3与既有桥桩2之间的WSS注浆加固隔离带4和位于盾构隧道1临近既有桥桩2一侧的注浆加固体5，所述补强桩3的桩底延伸至既有桥桩2桩底以下，桩顶通过抱箍梁6与既有桥桩2的承台200连为一体；所述WSS注浆加固隔离带4是在盾构隧道1施工之前，通过从盾构隧道1侧的地面向既有桥桩2远离盾构隧道1的一侧潜孔钻斜孔注浆形成的加固结构，且WSS注浆加固隔离带4的注浆范围为抱箍梁6设计底面至既有桥桩2桩体以下；所述补强桩3是在WSS注浆加固隔离带4施工完成后，在WSS注浆加固隔离带4外侧用全回旋全套管工法进行全套管跟进成孔后成桩，所述补强桩3的桩直径1～2m，桩长范围60m以内。所述注浆加固体5是在盾构隧道1施工完成后，从盾构隧道1内通过盾构管片上的预埋导管7向盾构隧道1外侧注浆形成的加固结构。所述抱箍梁6是在补强桩3的混凝土强度达到设计强度后，环绕既有桥桩2与补强桩3的桩顶现浇的钢筋混凝土结构。

下面结合施工过程对本实用新型的保护结构进一步说明，所述盾构近距离穿越既有运营铁路桥梁的摩擦桩保护结构，具体施工过程如下：

(1)在盾构穿过前，通过WSS钻孔注浆法对既有桥桩2与补强桩2之间的土体进行注浆加固形成WSS注浆加固隔离带4；隔离带是用双重管钻机采用特殊的钻杆，以双液注浆器复合注入施工，在端头混合并进行喷射，使浆液能够较好的浸透到地层中，根据注浆旋喷加固原理，结合工程地质条件，注浆施工参数设计如下：孔径与孔深：孔径42mm，深度3.3～15.3m；孔间距：0.85～1.0m；扩散直径：1.0～1.2m；注浆压力：预注浆加固地层P＝1～2.5MPa；砂土注入率：45％；黏土注入率：35％；平均注入率：40％(以实际注浆量为准)；凝固时间：30～60s(根据地质条件可做相应调整)；加固后土层水泥含量：18％～20％。

(2)在WSS注浆加固形成的WSS注浆加固隔离带4达到一定强度后，在WSS注浆加固隔离带4外侧用全回旋全套管工法进行全套管跟进成孔、成桩形成补强桩3(钻进过程根据地层情况，采用一次性护筒跟进或者全套管跟进作业)，采用本设备对成桩遇到的地下障碍物进行清除，地下障碍物包括地下钢筋混凝土结构、地下钢结构、地下孤石、岩层等，补强桩3的桩直径1-2m，桩长范围60m以内，根据地质及持力层情况确定，利用全回转全套管钻机具备的精确定位、垂直度监测及调整、垂直插入等先进功能施工补强桩；

(3)在补强桩3的混凝土强度达到设计强度后，凿出桩头钢筋，通过环绕的方式对既有桥桩2用抱箍梁6与补强桩3采用钢筋混凝土连接成整体，减小既有桥桩受外力影响时的沉降或变形。

(4)在抱箍梁6施工完成后，利用潜孔钻机电机高性能减速器作回转动力进行潜孔钻机斜孔注浆，具体是用气缸作推进动力进行钻孔作业，钻孔前要确保钻孔孔位纵横误差不超过5cm，钻孔过程中不得晃动，钻孔速度、风压根据钻机性能并结合地层实际情况严格控制。空压机启动后开启潜孔钻机，根据地形及地质情况调整好钻机角度方可开钻。引孔作业完成后通过预埋钢袖阀管对既有桥桩侧盾构通过范围土体进行预先注浆加固，注浆压力控制在1-2MPA，通过预先加固的方法减小盾构通过时、土体扰动对桥桩桩基的影响。

(5)在盾构通过后，利用预先在隧道管片上埋设的小导管，向管片背后注浆加固形成注浆加固体5。管片预留孔采用水钻引孔埋设，预埋导管7在通过桥桩区域沿管片6点位-12点位环向布置，间隔纵横向间距不大于0.5m，加固体厚度0.5-1m，注浆力控制在隧道外水土压力+0.2-0.4MPa。注浆加固体5形成后为桥梁桩基与盾构隧道1之间的隔离层，能大大减少隧道运营期震动对桥梁桩基的影响。

以上所述，只是本实用新型的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。