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一种用于复杂环境下上跨地隧道的基坑降结构

申请号 CN202311870188.0 申请日 2023-12-29 公开(公告)号 CN117845988A 公开(公告)日 2024-04-09
申请人 中铁二十二局集团第三工程有限公司; 厦门理工学院; 发明人 智东海; 曾亮; 王新荣; 周先齐; 林金娜; 周光伟; 刘四德; 文奇福; 马傲玲;
摘要 本 申请 提供了一种用于复杂环境下上跨地 铁 隧道的基坑降 水 结构,包括降水井、止水帷幕、双排桩支护、回灌井。其中,降水井设置于地铁隧道基坑地铁运行轨道范围内;回灌井环绕设置于地铁隧道基坑的外围;双排桩支护设置于地铁隧道基坑靠近既有铁路线的一侧;止水帷幕设置于地铁隧道基坑外侧,止水帷幕形成封闭环形。本申请提供的用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构,采用了双排桩支护和止水帷幕的结构,能够有效地隔离既有铁路线和地铁隧道基坑的水压 力 ,防止基坑边坡和地铁隧道的渗漏、 变形 和破坏,同时提高基坑支护的 稳定性 和安全性。
权利要求

1.一种用于复杂环境下上跨地隧道的基坑降结构,用于临近既有铁路线的地铁隧道基坑,其特征在于,所述用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构包括:
降水井,所述降水井设置于地铁隧道基坑地铁运行轨道范围内;
回灌井,所述回灌井环绕设置于所述地铁隧道基坑的外围;
双排桩支护,所述双排桩支护设置于所述地铁隧道基坑靠近既有铁路线的一侧;
止水帷幕,所述止水帷幕设置于所述地铁隧道基坑外侧,所述止水帷幕形成封闭环形。
2.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构,其特征在于:
所述降水井的深度为10.5m。
3.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构,其特征在于:
所述止水帷幕为高压旋喷桩。
4.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构,其特征在于:
‑6
所述止水帷幕渗透系数小于1*10 /cm/s。
5.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构,其特征在于:
所述地铁隧道基坑的坑顶设置有截水沟,所述截水沟与周边排水系统相连通。
6.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构,其特征在于:
所述地铁隧道基坑内设置有排水沟,所述排水沟用以收集降水与地下水,所述排水沟与支护桩边距离大于300mm,所述基坑地铁隧道内每40m设置有一口集水坑,所述集水坑与所述排水沟相连通,所述集水坑内设置有水装置,通过所述水泵装置将所述集水坑内的水抽排至地表排水系统。
7.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构,其特征在于:
所述高压旋喷桩采用三重管高压喷射注浆工艺,孔位误差小于50mm,倾斜不超过1%,钻孔深度误差低于过100mm。

说明书全文

一种用于复杂环境下上跨地隧道的基坑降结构

技术领域

[0001] 本发明涉及隧道施工领域,尤其涉及一种用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构。

背景技术

[0002] 地铁隧道是城市轨道交通的重要组成部分,其施工安全和稳定性直接影响到城市的交通运行和居民的生活质量。在地铁隧道施工过程中,基坑降水是一项必不可少的辅助工程,其目的是为了降低基坑内的地下水位,减小地下水对基坑支护结构和地铁隧道的水压,防止基坑边坡和地铁隧道的渗漏、变形和上浮等不利现象的发生。
[0003] 目前,常用的基坑降水方法有集水明排降水、轻型井点降水、喷射井点降水、砂(砾)渗井降水、电渗井点降水、管井(深井)降水等。这些方法各有优缺点,适用于不同的地质条件和工程要求。然而,当地铁隧道基坑临近既有铁路线时,基坑降水就面临着更大的挑战和险。一方面,既有铁路线的运行会对基坑降水施工造成干扰和限制,如施工空间的缩小、施工时间的压缩、施工设备的限制等;另一方面,基坑降水施工也会对既有铁路线的安全和稳定性产生影响,如地下水位的变化、地基的沉降、地铁隧道的变形等。因此,如何在保证既有铁路线的正常运行的前提下,有效地进行地铁隧道基坑的降水施工,是一个亟待解决的技术难题。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构,用以解决传统的如何在保证既有铁路线的正常运行的前提下,有效地进行地铁隧道基坑的降水施工。
[0005] 为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构,包括:
[0006] 降水井,所述降水井设置于地铁隧道基坑地铁运行轨道范围内;
[0007] 回灌井,所述回灌井环绕设置于所述地铁隧道基坑的外围;
[0008] 双排桩支护,所述双排桩支护设置于所述地铁隧道基坑靠近既有铁路线的一侧;
[0009] 止水帷幕,所述止水帷幕设置于所述地铁隧道基坑外侧,所述止水帷幕形成封闭环形。
[0010] 在一个实施例中,所述降水井的深度为10.5m。
[0011] 在一个实施例中,所述止水帷幕为高压旋喷桩。
[0012] 在一个实施例中,所述止水帷幕渗透系数小于1*10‑6/cm/s。
[0013] 在一个实施例中,所述地铁隧道基坑的坑顶设置有截水沟,所述截水沟与周边排水系统相连通。
[0014] 在一个实施例中,所述地铁隧道基坑内设置有排水沟,所述排水沟用以收集降水与地下水,所述排水沟与支护桩边距离大于300mm,所述基坑地铁隧道内每40m设置有一口集水坑,所述集水坑与所述排水沟相连通,所述集水坑内设置有水装置,通过所述水泵装置将所述集水坑内的水抽排至地表排水系统。
[0015] 在一个实施例中,所述高压旋喷桩采用三重管高压喷射注浆工艺,孔位误差小于50mm,倾斜不超过1%,钻孔深度误差低于过100mm。
[0016] 本发明实施例中上述的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
[0017] 本发明采用了降水井和回灌井的组合方式,能够有效地降低地铁隧道的基坑内的地下水位,避免地铁隧道上浮,同时保持地下水的平衡,减少对周围环境的影响。
[0018] 本发明采用了双排桩支护和止水帷幕的结构,能够有效地隔离既有铁路线和地铁隧道基坑的水压力,防止基坑边坡和地铁隧道的渗漏、变形和破坏,同时提高基坑支护的稳定性和安全性。
[0019] 本发明的结构简单、施工方便、成本低廉,适用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水施工,能够有效地解决既有铁路线和地铁隧道基坑的降水难题,提高地铁隧道的施工效率和质量。附图说明
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021] 图1为本本发明实施例提供的用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构的结构示意图。
[0022] 其中,各个附图标记如下:
[0023] 1、降水井;2、回灌井;3、双排桩支护;4、止水帷幕;5、地铁隧道基坑;6、既有铁路线。

具体实施方式

[0024] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0025] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
[0026] 此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
[0027] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0028] 请参阅图1,本申请实施例提供了一种用于复杂环境下上跨地铁隧道的基坑降水结构,包括降水井1、止水帷幕4、双排桩支护3、回灌井2。其中,降水井1设置于地铁隧道基坑地铁运行轨道范围内;回灌井环绕设置于地铁隧道基坑的外围;双排桩支护3设置于地铁隧道基坑5靠近既有铁路线6的一侧;止水帷幕设置于地铁隧道基坑5外侧,止水帷幕4形成封闭环形。
[0029] 降水井1设置于地铁隧道基坑地铁运行轨道范围内,降水井1的深度应大于地铁隧道的深度,降水井1的内径应满足降水泵的安装要求,降水井1的井壁应采用混凝土或钢管等材料制作,降水井1的井口应设置井盖或防护栏等安全措施,降水井1的底部应设置过滤器或砂砾层等过滤措施,降水井1内应安装降水泵,降水泵的出水管应与截水沟相连通,截水沟设置于地铁隧道基坑的坑顶,截水沟与周边排水系统相连通,以便将基坑内的地下水排出。
[0030] 回灌井2环绕设置于地铁隧道基坑的外围,回灌井2的深度应小于地铁隧道的深度,回灌井2的内径应满足回灌泵的安装要求,回灌井2的井壁应采用钢筋混凝土或钢管等材料制作,回灌井2的井口应设置井盖或防护栏等安全措施,回灌井2的底部应设置过滤器或砂砾层等过滤措施,回灌井2内应安装回灌泵,回灌泵的进水管应与外部水源相连通,以便将外部水源的水回灌到地下水层中,维持地下水的平衡。
[0031] 双排桩支护3设置于地铁隧道基坑靠近既有铁路的线一侧,双排桩支护3由两排桩体和桩间的止水材料组成,桩体可以采用钢板桩、钢管桩、钢筋混凝土桩等材料制作,桩体的长度应大于地铁隧道的深度,桩体的间距应根据地质条件和工程要求确定,桩间的止水材料可以采用粘土、水泥沥青等材料填充,以增加双排桩支护3的防水性能,双排桩支护3的作用是隔离既有铁路线和地铁隧道基坑的水压力,防止基坑边坡和地铁隧道的渗漏、变形和破坏。
[0032] 止水帷幕4设置于地铁隧道基坑外侧,止水帷幕4由多根止水帷幕桩和桩间的止水材料组成,止水帷幕桩可以采用钢板桩、钢管桩、钢筋混凝土桩等材料制作,止水帷幕桩的长度应大于地铁隧道的深度,止水帷幕桩的间距应根据地质条件和工程要求确定,桩间的止水材料可以采用粘土、水泥、沥青等材料填充,以增加止水帷幕4的防水性能,止水帷幕4的作用是形成封闭环形的防水屏障,降低地铁隧道基坑内的地下水位,避免地铁隧道上浮。
[0033] 在一个实施例中,降水井的深度为10.5m。
[0034] 在一个实施例中,止水帷幕为高压旋喷桩。具体的,高压旋喷桩施工时,需符合一下要求:
[0035] (1)先进行灌注桩施工,再进行旋喷桩施工;
[0036] (2)旋喷桩采用三重管高压喷射注浆工艺,孔位误差不大于50mm,倾斜不超过1%,钻孔深度误差不得超过100mm;
[0037] (3)浆液压力20~30MPa,气流压力宜大于0.7MPa,喷射量60~70L/min。提升速度不大于15cm/min,旋转速度不超过15转/分钟;可采用国复喷工艺增大固结体半径、提高固结体强度。
[0038] (4)水泥浆水灰比1:1,水泥掺量25~35%,直径600mm和800mm旋喷桩建议每米水泥用量分别不小于220kg和300kg,采用P.O.42.5纯水泥浆灌注,可加入0.05%的三乙醇胺。以上参数施工单位应根据现场试喷结果进行调整确定。施工过程应对旋喷桩提升速度、旋喷压力、注浆量等参数进行严格控制,严格控制泥浆流失量,并注意旋喷桩施工过程中周边地面的隆起变化。
[0039] (5)高压旋喷桩成桩后渗透系数不大于1*10‑6(cm/s),28d加固后土体无侧限抗压强度qu≥1.0MPa;
[0040] (6)高压旋喷注浆,均是自下而上,连续进行,若施工中出现了停机故障,待修理好后,需向下搭接不小于500mm的长度,以保证固结体的整体性。考虑到深层部位的成形,在底部喷射时,加大喷射压力,做重复旋喷或降低喷嘴的旋转提升速度,而且针对不同土层(硬土)可适当加大压力和降低喷嘴的旋转提升速度,使固结体达到匀称。当旋喷管提升接近桩顶时,从桩顶以下1.0米开始,放慢提升速度,旋喷数秒后再向上慢速提升至桩顶面,当浆顶面高度达到要求后停止水泥浆的输送,将旋喷浆管旋转提升出地面,关闭钻机。
[0041] (7)旋喷桩钻孔完毕要求对钻孔进行返浆清孔,清楚孔内砂和泥等杂质,以避免砂和泥块在喷射过程中堵塞通道。清孔完毕及时进行喷射成桩作业,以避免孔壁坍塌。喷射过程中,要求时刻关注孔口返浆情况,一旦返浆停顿,及时查明原因,处理好后再继续喷射。
[0042] 在一个实施例中,地铁隧道基坑的坑顶设置有截水沟,截水沟与周边排水系统相连通。
[0043] 基坑四周沿围挡边设置截水沟拦截地表水,围挡范围坡面向截水沟排水,防止地表水流入基坑内和冲刷边坡。基坑围挡范围内地面需进行硬化以防止地表水浸入。地表裂缝处应予以封堵,注意及时排走地势低凹处的集水。
[0044] 基坑内设置400×400mm排水沟以收集降水与地下水,排水沟距离支护桩边应大于300mm,基坑内每40m左右布一口集水坑,汇集排水沟排入的地下水,并抽排至地表排水系统。
[0045] 基坑南侧邻近既有高铁、北侧邻近在建高铁,根据观测井水位及周边地表沉降监测数据,当观测井水位及周边地表沉降数据较大时,宜采用回灌方法减少地层变形量。回灌采用管井回灌。回灌水量应根据水位观察孔中的水位变化进行控制和调节,回灌后的水位不应高于基坑开挖前的初始地下水位。
[0046] 以上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。
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