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专利名称：一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202211139900.5

专利申请（专利权）人：中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司,国网福建省电力有限公司,国网福建省电力有限公司厦门供电公司
权利人地址：福建省福州市鼓楼区五四路268号

专利发明（设计）人：吴培贵,徐福聪,吴锴,张礼朝,林宇峰,陈培铭,陈孝湘,吴勤斌,方煌盛

专利摘要：本发明涉及一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，在既有顶管隧道与新建盾构隧道冲突段的既有顶管隧道两端各建一座新建顶管工作井进行冲突范围局部迁改；对盾构掘进范围内的既有顶管隧道冲突段清除；对盾构施工强烈影响区范围内既有顶管隧道进行加固；通过在既有顶管隧道的冲突段两端新建两座新建顶管工作井，大大缩短迁改范围远，降低投资费用，缩短施工工期；开挖较深的基坑较浅、且不会对基坑周边造成太大的影响，具有很高的实用性；预先填充冲突段的既有顶管隧道，避免既有顶管隧道失稳坍塌造成事故；钻孔产生的清障孔采用粘性土回填和水泥砂浆回填配合夯实，满足盾构掘进过程中防止泥水压力冒浆要求。

主权利要求：
1.一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，其特征在于：包括以下步骤：在既有顶管隧道(2)与新建盾构隧道(5)冲突段的既有顶管隧道(2)两端各建一座新建顶管工作井(4)进行冲突范围局部迁改；
对盾构掘进范围内的既有顶管隧道(2)冲突段清除；
对盾构施工强烈影响区范围内既有顶管隧道(2)进行加固；
冲突范围局部迁改包括以下步骤：
1)保证既有顶管隧道(2)正常运行情况下，其两侧与正下方地下连续墙(7)基槽开挖；
2)地下连续墙钢筋笼以既有顶管隧道(2)中心线为对称轴分布，地下连续墙钢筋笼对应既有顶管隧道(2)位置预留与既有顶管隧道(2)外径匹配的圆形洞口；
3)地下连续墙(7)钢筋笼下放到预定深度后，将左右两片钢筋笼平移合拢并浇筑混凝土，保证既有顶管隧道(2)正常运行情况下完成地下连续墙(7)浇筑；
4)地下连续墙(7)四边形成封闭结构作为冲突段的既有顶管隧道(2)工作井侧壁，开挖至设计标高进行底板浇筑；
5)既有顶管隧道(2)表面与地下连续墙(7)接触面缝隙采用水泥浆与水玻璃混合浆液压密注浆止水；
6)利用新建顶管工作井(4)将冲突段的既有顶管隧道(2)内管线迁改至新建迁改隧道(6)。
2.如权利要求1所述的一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，其特征在于：采用成槽机(8)配合液压抓斗抓除既有顶管隧道(2)两侧的土体形成深槽；
在深槽中竖直放置用于安装液压铣槽机(10)的竖向导轨(9)，液压铣槽机(10)水平安装于竖向导轨(9)上并在竖向导轨(9)引导下移动；
水平设置的液压铣槽机(10)自下而上对既有顶管隧道(2)正下方土体进行铣削。
3.如权利要求1所述的一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，其特征在于：冲突段清除包括以下步骤：
1)针对盾构掘进范围内需清除的既有顶管隧道(2)顶部间隔钻孔并注水泥砂浆灌满需清除的既有顶管隧道(2)；
2)钻孔采用咬合布置，钻孔长度从地表至需清除的既有顶管隧道(2)底部，并配合抓斗清除既有顶管隧道(2)钢筋混凝土结构；
3)钻孔形成的清障孔，在盾构掘进范围内采用粘性土回填(12)，盾构掘进机顶板以上至地表采用水泥砂浆回填(13)。
4.如权利要求3所述的一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，其特征在于：咬合布置的钻孔中心呈等边三角形布置，钻孔中心间距为0.7?0.9倍的钻孔径，采用间隔跳打法完成所有钻孔的清理和回填。
5.如权利要求1所述的一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，其特征在于：对既有顶管隧道(2)进行加固包括以下步骤：
1)既有顶管隧道(2)内侧沿周向采用至少三道纵向拉紧型钢(15)进行加固，提高抗变形能力；
2)既有顶管隧道(2)外侧采用水泥注浆形成水泥注浆加固体(17)，减小盾构掘进引起临近既有顶管隧道(2)侧向变形。
6.如权利要求5所述的一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，其特征在于：至少三道纵向拉紧型钢(15)沿环向均匀分布于既有顶管隧道(2)内侧，所述纵向拉紧型钢(15)沿既有顶管隧道(2)轴向间隔固定并通长设置。
7.如权利要求6所述的一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，其特征在于：纵向拉紧型钢(15)固定采用化学锚栓或预埋件焊接。
8.如权利要求5所述的一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，其特征在于：既有顶管隧道(2)下部环向等间距设置复数个注浆孔(16)；
利用注浆孔(16)从既有顶管隧道(2)内部向外注射水泥浆形成水泥注浆加固体(17)。
9.如权利要求8所述的一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，其特征在于：所述水泥注浆加固体(17)以既有顶管隧道(2)圆心所在水平面以下形成的180°圆环。 说明书 : 一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法技术领域[0001] 本发明涉及一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，属于盾构掘进障碍物处理方法技术领域。背景技术[0002] 近年来由于浅层地下空间已经存在大量基础设施，陆续出现不少盾构施工过程中遇到顶管隧道的工程案例。顶管隧道迁改通常需要通过顶管工作井实施，由于顶管隧道一般埋深较大，而且其正下方的支护桩难以施工，导致顶管隧道区间新建顶管工作井成为顶管隧道局部迁改技术难点。目前采用处理方式为：为保证顶管隧道业务不长时间中断，利用既有顶管隧道两端工作井将整段顶管隧道迁改完成后，采用明挖法挖除顶管隧道钢筋混凝土结构。然而上述方案的不足之处在于：[0003] 1)利用顶管隧道两端工作井将整段既有顶管隧道迁改，导致迁改范围远大于冲突范围，造成投资费用增加，同时施工工期长。[0004] 2)顶管隧道一般埋深较大，采用明挖清除冲突部分钢筋混凝土结构需要开挖较深的基坑，开挖深基坑造价高、施工工期长、且对基坑周边社会影响大，因此实用性不高。[0005] 现有技术还采用全回转清障机定点清除老建筑物地下残留桩基，然后施工新建筑物基坑维护的地下连续墙。然而该方法在处理盾构掘进与既有顶管隧道冲突工程上使用存在不足之处在于：首先该方法仅适用于清除废弃残留桩基，未考虑清障区域顶管隧道导改方案；其次清除区段顶管隧道未预先进行填充，直接采用全回转钻机的强大下压力将导致损伤后顶管隧道瞬间失稳坍塌造成事故；除此之外全回转钻机清障孔采用泥土回填夯实无法满足盾构掘进过程中防止泥水压力冒浆要求。发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。[0007] 本发明的技术方案如下：[0008] 一种盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法，包括以下步骤：[0009] 在既有顶管隧道与新建盾构隧道冲突段的既有顶管隧道两端各建一座新建顶管工作井进行冲突范围局部迁改；[0010] 对盾构掘进范围内的既有顶管隧道冲突段清除；[0011] 对盾构施工强烈影响区范围内既有顶管隧道进行加固。[0012] 优选的，冲突范围局部迁改包括以下步骤：[0013] 保证既有顶管隧道正常运行情况下，其两侧与正下方地下连续墙基槽开挖；[0014] 地下连续墙钢筋笼以既有顶管隧道中心线为对称轴分布，地下连续墙钢筋笼对应既有顶管隧道位置预留与既有顶管隧道外径匹配的圆形洞口；[0015] 地下连续墙钢筋笼下放到预定深度后，将左右两片钢筋笼平移合拢并浇筑混凝土，保证既有顶管隧道正常运行情况下完成地下连续墙浇筑；[0016] 地下连续墙四边形成封闭结构作为冲突段的既有顶管隧道工作井侧壁，开挖至设计标高进行底板浇筑；[0017] 既有顶管隧道表面与地下连续墙接触面缝隙采用水泥浆与水玻璃混合浆液压密注浆止水；[0018] 利用新建顶管工作井将冲突段的既有顶管隧道内管线迁改至新建迁改隧道。[0019] 优选的，采用成槽机配合液压抓斗抓除既有顶管隧道两侧的土体形成深槽；[0020] 在深槽中竖直放置用于安装液压铣槽机的竖向导轨，液压铣槽机水平安装于竖向导轨上并在竖向导轨引导下移动；[0021] 水平设置的液压铣槽机自下而上对既有顶管隧道正下方土体进行铣削。[0022] 优选的，冲突段清除包括以下步骤：[0023] 针对盾构掘进范围内需清除的既有顶管隧道顶部间隔钻孔并注水泥砂浆灌满需清除的既有顶管隧道；[0024] 钻孔采用咬合布置，钻孔长度从地表至需清除的既有顶管隧道底部，并配合抓斗清除既有顶管隧道钢筋混凝土结构；[0025] 钻孔形成的清障孔，在盾构掘进范围内采用粘性土回填，盾构掘进机顶板以上至地表采用水泥砂浆回填。[0026] 优选的，咬合布置的钻孔中心呈等边三角形布置，钻孔中心间距为0.7?0.9倍的钻孔径，采用间隔跳打法完成所有钻孔的清理和回填。[0027] 优选的，对既有顶管隧道进行加固包括以下步骤：[0028] 既有顶管隧道内侧沿周向采用至少三道纵向拉紧型钢进行加固，提高抗变形能力；[0029] 既有顶管隧道外侧采用水泥注浆形成水泥注浆加固体，减小盾构掘进引起临近既有顶管隧道侧向变形。[0030] 优选的，至少三道纵向拉紧型钢沿环向均匀分布于既有顶管隧道内侧，所述纵向拉紧型钢沿既有顶管隧道轴向间隔固定并通长设置。[0031] 优选的，纵向拉紧型钢固定采用化学锚栓或预埋件焊接。[0032] 优选的，既有顶管隧道下部环向等间距设置复数个注浆孔；[0033] 利用注浆孔从既有顶管隧道内部向外注射水泥浆形成水泥注浆加固体。[0034] 优选的，所述水泥注浆加固体以既有顶管隧道圆心所在水平面以下形成的180°圆环。[0035] 本发明具有如下有益效果：[0036] 通过在既有顶管隧道的冲突段两端新建两座新建顶管工作井，大大缩短迁改范围，降低投资费用，缩短施工工期；[0037] 在既有顶管隧道的冲突段两侧与正下方开挖地下连续墙基槽，地下连续墙基槽内放置钢筋笼并浇筑混凝土，此方案开挖较深的基坑较浅、且不会对基坑周边造成太大的影响，具有很高的实用性；[0038] 在冲突段的既有顶管隧道清除之前，对冲突段的既有顶管隧道间隔钻孔并注水泥砂浆灌满，实现预先填充冲突段的既有顶管隧道，之后采用全回转钻机的强大下压力可避免既有顶管隧道失稳坍塌造成事故；[0039] 钻孔产生的清障孔采用粘性土回填和水泥砂浆回填配合夯实，满足盾构掘进过程中防止泥水压力冒浆要求。附图说明[0040] 图1为盾构掘进与既有顶管隧道位置冲突处理方法的平面图；[0041] 图2为地下连续墙常规成槽机配合液压抓斗基槽开挖；[0042] 图3为地下连续墙横向液压铣槽机基槽开挖；[0043] 图4为新建的顶管工井管线局部迁改；[0044] 图5为全回转钻机咬合钻孔剖面图；[0045] 图6为盾构掘进强烈影响区范围内既有顶管隧道加固图。[0046] 图中附图标记表示为：[0047] 1、既有顶管工作井；2、既有顶管隧道；3、清障孔；4、新建顶管工作井；5、新建盾构隧道；6、新建迁改隧道；7、地下连续墙；8、成槽机；9、竖向导轨；10、液压铣槽机；11、顶管与地下连续墙接触面注浆；12、粘性土回填；13、水泥砂浆回填；14、顶管内水泥砂浆填充；15、纵向拉紧型钢；16、注浆孔；17、水泥注浆加固体。具体实施方式[0048] 下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。[0049] 如图1所示，待修建的新建盾构隧道5与现存的既有顶管隧道2部分重叠造成冲突；[0050] 若既有顶管工作井1距离新建盾构隧道5和既有顶管隧道2冲突段较远，则新建一座新建顶管工作井4最小距离靠近新建盾构隧道5和既有顶管隧道2冲突段；若既有顶管工作井1距离新建盾构隧道5和既有顶管隧道2冲突段很近则可以直接使用(相当于新建顶管工作井4)；[0051] 在两组新建顶管工作井4之间新增新建迁改隧道6替代拆除的既有顶管隧道2部分实现局部迁改。[0052] 如图2?3所示，保证既有顶管隧道2正常运行情况下，其两侧与正下方挖地下连续墙基槽；地下连续墙基槽的开挖流程如下：如图2所示，采用成槽机8配合液压抓斗抓除既有顶管隧道2两侧的土体形成深槽；如图3所示，在深槽侧壁竖直放置竖向导轨9，液压铣槽机10水平安装于竖向导轨9上，并能在竖向导轨9上竖向移动；液压铣槽机10自下而上对既有顶管隧道2正下方土体进行铣削；[0053] 将两组地下连续墙钢筋笼下放到地下连续墙基槽内，两组地下连续墙钢筋笼以既有顶管隧道2中心线为对称分布，地下连续墙钢筋笼下放到预定深度后，将对称两组地下连续墙钢筋笼平移合拢并浇筑混凝土，保证既有顶管隧道2正常运行情况下完成地下连续墙7浇筑；[0054] 对称的两组地下连续墙钢筋笼平移合拢组成闭环结构，并且两组地下连续墙钢筋笼平移合：蟮牟啾谠ち袅思扔卸ス芩淼2外径匹配的圆形洞口，使得既有顶管隧道2相对从圆形洞口贯穿两组对称的地下连续墙钢筋笼；[0055] 地下连续墙7四边形成封闭结构作为既有顶管隧道2工作井侧壁，开挖至设计标高进行放置底板钢筋并浇筑混凝土形成位于冲突段的既有顶管隧道2下方的钢筋混凝土底板(如图4所示)；[0056] 既有顶管隧道2表面与地下连续墙7接触面缝隙采用水泥浆与水玻璃混合浆液压密注浆止水，如附图4的顶管与地下连续墙接触面注浆11；[0057] 如图4所示，利用两组新建顶管工作井4将冲突段的既有顶管隧道2内管线迁改至新建迁改隧道6。[0058] 如图5所示，冲突段的既有顶管隧道2顶部间隔一定距离采用地质钻机钻孔，并通过钻孔注水泥砂浆灌满冲突段的既有顶管隧道2内部；[0059] 全回转钻机钻孔采用咬合布置，钻孔中心呈等边三角形布置，钻孔中心间距为0.8倍的钻孔径，采用间隔跳打法完成所有全回转钻机钻孔的清理和回填，钻孔长度从地表至冲突段的既有顶管隧道2底部，并配合液压抓斗清除冲突段的既有顶管隧道2钢筋混凝土结构；[0060] 全回转钻机钻孔形成的清障孔3，在盾构掘进范围内采用粘性土回填12，盾构掘进机顶板以上至地表采用水泥砂浆回填13。[0061] 如图6所示，盾构掘进附近的既有顶管隧道2内侧采用四道沿既有顶管隧道2周向均匀分布的纵向拉紧型钢15进行加固，纵向拉紧型钢15通长布置，沿既有顶管隧道2轴向间隔可靠固定，提高抗变形能力；纵向拉紧型钢15采用化学锚栓或预埋件焊接实现固定；[0062] 如图6所示，既有顶管隧道2下部环向、轴向等间距设置复数个注浆孔16，利用注浆孔16从既有顶管隧道2内部向外注射水泥浆形成水泥注浆加固体17进行顶管外侧土体加固；水泥注浆加固体17为180°的半圆环结构并位于既有顶管隧道2下部，减小盾构掘进引起临近既有顶管隧道2侧向变形。[0063] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

专利地区：福建

专利申请日期：2022-09-19

专利公开日期：2024-11-26

专利公告号：CN115419419B