一种既有隧道上方土体的加固结构及其施工方法

技术领域

本发明属于土体加固施工技术领域，具体涉及一种既有隧道上方土体的加固结构及其施工方法。

背景技术

目前，在城市中心区的地下空间内往往密布运营地铁、道路及市政管线等地下设施设备，新建隧道施工时将会不可避免地穿越或上跨既有地下建（构）筑物，尤其是运营地铁隧道。然而，地铁具有“发车间隔短”、“行车速度快”、“运载人群密度高”等特点，这对电力隧道实施的安全性提出了严格的控制要求。

盾构、顶管等非开挖技术可以大大减少穿越地铁施工时对地铁运营带来的影响，在新建城市隧道施工中起到了越来越重要的作用。

在盾构或顶管近距离穿越运营地铁盾构隧道时，必然会引起周围土体的扰动，如果控制不好容易引起地铁隧道变形过大，甚至引发安全事故。如何保证隧道施工顺利穿越施工，并确保地铁的安全运营，是亟待研究解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种既有隧道上方土体的加固结构及其施工方法，能够在新建隧道上跨施工过程中，减少对既有隧道的影响，确保施工的安全性及既有隧道的正常运行。

本发明提供如下技术方案：一种既有隧道上方土体的加固结构，其特征在于：包括土体加固区，所述土体加固区包括强加固横梁土体区及弱加固土体区，所述强加固土体区包括横梁段及设置在横梁段下部的两个支腿段，两个支腿段沿着新建隧道施工线路方向，分别直立在既有隧道的两侧，所述弱加固土体区的数量为两个，两个弱加固土体区沿着新建隧道施工方向相对排列设置，所述横梁段设置在两个弱加固土体区之间，所述弱加固土体区及横梁段组合形成横梁区，所述新建隧道穿过横梁区。

所述的一种既有隧道上方土体的加固结构，其特征在于所述弱加固土体区、支腿段均与既有隧道的线路平行设置。

所述的一种既有隧道上方土体的加固结构，其特征在于所述横梁段的底端高出既有隧道的顶端，所述横梁段底端面与既有隧道顶端面的距离不小于1m。

所述的一种既有隧道上方土体的加固结构，其特征在于所述横梁段的上端高出新建隧道的顶端，横梁段上端面与新建隧道顶端面之间的距离不小于2m。

所述的一种既有隧道上方土体的加固结构，其特征在于所述横梁段的底端位于新建隧道底端的下方，横梁段底端面与新建隧道底端面之间的距离不小于1m。

所述的一种既有隧道上方土体的加固结构，其特征在于所述土体加固区的外侧壁与对应一侧新建隧道的外侧壁之间的距离H为0.5-1.0D、支腿段内侧与既有隧道之间的距离h

所述的一种既有隧道上方土体的加固结构，其特征在于所述弱加固土体区内添加有泡沫剂，以提高弱加固土体区的过渡及缓冲性能。

所述的一种既有隧道上方土体的加固结构施工方法，其特征在于:包括以下步骤:

步骤1、按照支腿段的旋喷桩设计位置，放样旋喷桩桩孔位，确保旋喷桩桩孔位与既有隧道之间的平面距离要求；

步骤2、根据步骤1中放样的支腿段的旋喷桩桩孔位，采用钻机引孔，控制引孔的垂直度，确保支腿段的旋喷桩桩孔至桩底标高的距离要求；

步骤3、采用微扰动半圆旋喷工艺施工支腿段强加固，喷浆方向背离既有隧道；

步骤4、放样弱加固土体区及横梁段的旋喷桩桩孔位，控制引孔钻机的钻杆长度，确保钻具和既有隧道之间的垂直距离要求；

步骤5、引孔至步骤4中放样的旋喷桩桩底标高后，采用先摆喷，后旋喷的方式施工弱加固土体区及横梁段，采用跳桩的方式进行施工。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明设置强加固横梁土体区及弱加固土体区作为土体加固结构，强加固横梁土体区中的横梁段与设置在横梁段外侧的弱加固土体区组合行程横梁区作为新建隧道施工区域，并通过强加固横梁土体区中设置的支腿段将横梁区架设在既有隧道的上部，利用横梁区中强加固土体与弱加固土体的力学性能差异，形成强度渐变的层结构,使得施工过程稳定平缓,防止施工土层受力突变造成工程事故,且结合弱加固土体区内部设置的泡沫剂，在新建隧道施工过程中，进一步起到过渡及缓冲的作用，减少对既有隧道结构的影响，确保施工过程的安全性及既有隧道的正常运行；

2）本发明土体加固结构施工过程中，精确控制土体加固结构的尺寸要求及土体加固结构分别与新建隧道、既有隧道之间的距离尺寸要求，保证土体加固结构的整体结构强度、保证土体加固结构施工时，减少对既有隧道的影响、保证新建隧道施工时，对土体加固结构的影响，进而减少多次施工过程中叠加的施工影响，进一步确保新建隧道施工时，减少对既有隧道结构的影响。

附图说明

图1为本发明结构施工状态下的正面剖视结构示意图；

图2为本发明结构施工状态下的俯视结构示意图。

图中：1、强加固横梁土体区；101、横梁段；102、支腿段；2、弱加固土体区；3、既有隧道；4、新建隧道。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

请参阅图1-2，一种既有隧道上方土体的加固结构，包括土体加固区，土体加固区由强加固横梁土体区1及弱加固土体区2组成，强加固横梁土体区1由横梁段101及两个支腿段102组成，两个支腿段102设置在横梁段101下方，并沿着新建隧道4施工线路方向，分别直立在既有隧道3的两侧，弱加固土体区2、支腿段102与既有隧道3的线路平行设置。

弱加固土体区2的数量为两个，内部添加有泡沫剂，以提高弱加固土体区2的过渡及缓冲性能。两个弱加固土体区2分别沿着新建隧道4的线路方向相对排列设置，两个弱加固土体区2分别设置在横梁段101的两侧的外侧壁上，组合形成横梁区，新建隧道4穿过横梁区施工。

为了保证土体加固结构的整体结构强度、保证土体加固结构施工时，减少对既有隧道3的影响、保证新建隧道4施工时，对土体加固结构的影响，需要确保土体加固结构的尺寸要求及土体加固结构分别与新建隧道、既有隧道3之间的距离尺寸要求，具体需要严格控制的尺寸要求如下：

土体加固区的外侧壁与对应一侧新建隧道4的外侧壁之间的距离H为0.5-1.0D,以控制新建隧道4施工对周边土体的影响范围；支腿段102内侧与既有隧道3之间的距离h

另外，横梁段101的底端高出既有隧道3的顶端，所述横梁段101底端面与既有隧道3顶端面的距离应不小于1m, 横梁段101的底端位于新建隧道4底端的下方，横梁段101底端面与新建隧道4底端面之间的距离应不小于1m,控制土体加固结构施工对既有隧道3的影响；

横梁段101的上端高出新建隧道4的顶端，横梁段101上端面与新建隧道4顶端面之间的距离应不小于2m, 以控制新建隧道4施工对周边土体的影响范围。

本发明土体加固结构的施工过程如下：

步骤1、按照支腿段102的旋喷桩设计位置，放样旋喷桩桩孔位，确保旋喷桩桩孔位与既有隧道3之间的平面距离要求；

步骤2、根据步骤1中放样的支腿段102的旋喷桩桩孔位，采用钻机引孔，控制引孔的垂直度，确保支腿段102的旋喷桩桩孔至桩底标高的距离要求；

步骤3、采用微扰动半圆旋喷工艺施工支腿段102强加固，喷浆方向应均背离既有隧道3；

步骤4、放样弱加固土体区2及横梁段101的旋喷桩桩孔位，控制引孔钻机的钻杆长度，确保钻具和既有隧道3之间的垂直距离要求；

步骤5、引孔至步骤4中放样的旋喷桩桩底标高后，采用先摆喷，后旋喷的方式施工弱加固土体区2及横梁段101，采用跳桩的方式进行施工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。