本發明涉及城市軌道交通盾構施工等市政工程的技術領域，尤其是指一種盾構下穿既有地鐵車站圍護結構加固系統和方法。

背景技術：

隨著城市軌道交通建設的迅猛發展，盾構施工時穿越新建車站基坑圍護結構屢見不鮮，盾構進出洞口時對圍護結構進行加固處理也應用廣泛，相關技術也較為成熟。但地下鐵路交叉換乘越來越頻繁，新建車站與既有車站緊鄰，盾構下穿既有車站同時穿越其圍護結構的加固方案較少。

盾構法下穿既有車站、穿越其圍護結構施工不僅需要考慮穿越車站圍護結構，同時要考慮下穿既有運營車站帶來的風險，在這種情況下進行盾構施工時，必需嚴格控制地層沉降、位移，以免帶來嚴重的后果。

特別在粉砂層、淤泥質粘土層、粉土層及粉質粘土層等含水或為承壓水的惡劣地質條件下，盾構隧道穿越既有地鐵圍護結構時更加危險。因此在惡劣地質條件進行盾構隧道穿越鐵路站施工時，有必要對土體進行加固和降水處理，從而提高土體的強度和止水性，以利于盾構穿越。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對粉砂層、淤泥質粘土層、粉土層及粉質粘土層等含水或為承壓水的惡劣地質條件下，盾構下穿既有車站及穿越其圍護結構施工過程產生的涌水涌砂、沉降過大等問題，提供一種安全可靠的盾構下穿既有地鐵車站圍護結構加固系統和方法，可以有效提高緊鄰圍護結構土體的自穩性和承載力，減小盾構進洞、到站時涌水涌砂風險，降低對既有車站運營影響。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案，如下：

一種盾構下穿既有地鐵車站圍護結構加固系統，包括：

第一加固區，為在既有車站外側，遠離新建車站基坑另一面圍護結構，緊貼其施工的旋噴樁加固區；

第二加固區，為緊貼既有車站和新建車站共用的地鐵圍護結構施工的凍結法加固區，該加固區靠既有車站一側；

第三加固區，為緊貼既有車站和新建車站共用的地鐵圍護結構施工的單排RJP樁加固區，該加固區靠新建車站一側；

潛水降水井，設在新建車站基坑內部；

備用承壓水降水井，設在新建車站基坑外，兼作承壓水位觀測孔之用。

所述第一加固區采用旋噴樁加固土體，加固寬度為盾構外徑兩側至少3m及頂底部至少各3m，加固長度至少為6m。

所述第二加固區采用凍結法加固進、出洞口的土體，加固寬度為盾構外徑兩側至少3m及頂底部至少各3m，加固長度至少為11m。

所述第三加固區采用RJP樁，對圍護結構的接縫進行加固處理，直徑采用1800mm～2300mm，間距1200mm～1700mm，長度為貫穿整個承壓水層進入低滲透性土層，其中外邊緣兩側各多根樁從地面開始打設，中間部分視承壓土層埋深而定。

所述潛水降水井應使基坑施工中，基坑內地下水位保持在開挖面以下1米。

所述備用承壓水降水井配套有濾水管、沉淀管、井壁管，其深度和濾水管長度根據地質報告中的承壓水層埋深、厚度確認；井口位于地面以上，井壁采用鋼管；濾水管外包無紡布，沉淀管接在濾水管底部，沉淀管底口封死；濾水管、沉淀管與井壁管管徑相同；從井底向上至濾水管頂部均勻圍填中粗砂；在中粗砂的圍填面以上采用粘土圍填；井口封閉的止水填料采用粘土。

所述濾水管采用橋式濾水管。

所述沉淀管底口用鐵板封死。

一種盾構下穿既有地鐵車站圍護結構加固方法，如下：

盾構機從新建車站基坑始發或者進站，新建地鐵車站基坑和既有車站共用相交處地下連續墻作為圍護結構；在新建車站開挖前，先采用旋噴樁加固土體進行加固，具體是在既有車站外側，遠離新建車站基坑另一面圍護結構緊貼其施工，加固寬度為盾構外徑兩側至少3m及頂底部至少各3m，加固長度至少為6m；待新建車站地下連續墻施工完成后，緊貼既有車站和新建車站共用的地鐵圍護結構，施工RJP樁，對圍護結構的接縫進行加固處理，直徑采用1800mm～2300mm，間距1200mm～1700mm，長度為貫穿整個承壓水層進入低滲透性土層，其中外邊緣兩側各多根樁從地面開始打設，中間部分頂標高略高于承壓土層；土方開挖后，開始施工潛水降水井，控制基坑施工中基坑內地下水位保持在開挖面以下1米，降低新建車站基坑內土體含水量，以方便挖掘機和工人在基坑內施工作業；土方開挖至設定階段，施工備用承壓水降水井，該備用承壓水降水井兼作承壓水位觀測孔之用，其中井壁管下面接濾水管，濾水管外包無紡布，管徑與井壁管相同，長度大于承壓水層；沉淀管接在濾水管底部，直徑與濾水管相同，長度1m，沉淀管底口用鐵板封死；待基坑施工完畢，盾構機進洞或出站前，采用凍結法加固進、出洞口的土體，加固寬度為盾構外徑兩側至少3m及頂底部至少各3m，加固長度至少為11m。

盾構機所穿過的地層處于粉砂層、粉土層及粉質粘土層交錯的土層中，粉砂層中富含承壓水；既有車站底部已用旋噴樁進行過加固處理。

本發明與現有技術相比，具有如下優點與有益效果：

1、本發明在盾構下穿既有地鐵車站兩面圍護結構，不僅僅是穿越新建地鐵車站基坑圍護結構的進出洞問題，同時要考慮既有車站運營的安全，所以施工難度較大，沉降控制更為嚴格，止水性要求更高。

2、本發明加固的地下土層主要針對粉砂層、淤泥質粘土層、粉土層及粉質粘土層等含水以及含承壓水的惡劣地質土層，在這樣的條件下，出現涌水涌砂的風險大大提高，而將本發明在粉砂層、淤泥質粘土層、粉土層及粉質粘土層等含水或為承壓水的惡劣地質條件下應用，具有良好的施工效果。

3、本發明同時采用四種不同方式：旋噴樁、凍結法、RJP樁以及降水井，通過間接加固土體、直接加固圍護結構和降低承壓水的方式使土體強度得到增強、土體滲透性降低、土體穩定性提高，能有效控制盾構施工引起的沉降量，保證既有車站安全運營。

附圖說明

圖1為盾構下穿既有地鐵車站加固平面示意圖。

圖2為盾構下穿既有地鐵車站加固剖面示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步的說明。

參見圖1所示，本實施例提供的盾構下穿既有地鐵車站圍護結構加固系統，包括：

第一加固區1，為在既有車站外側，遠離新建車站基坑另一面圍護結構，緊貼其施工的旋噴樁加固區；

第二加固區2，為緊貼既有車站和新建車站共用的地鐵圍護結構施工的凍結法加固區，該加固區靠既有車站一側；

第三加固區3，為緊貼既有車站和新建車站共用的地鐵圍護結構施工的單排RJP樁加固區，該加固區靠新建車站一側；

潛水降水井4，設在新建車站基坑內部；

備用承壓水降水井5，設在新建車站基坑外，兼作承壓水位觀測孔之用。

所述第一加固區1采用高壓旋噴樁加固土體，加固寬度為盾構外徑兩側至少3m及頂底部至少各3m，加固長度至少為6m；旋噴樁加固提高土體強度和抗滲性，減小土體破壞時對車站的影響。

所述第二加固區2采用凍結法加固進、出洞口的土體，加固寬度為盾構外徑兩側至少3m及頂底部至少各3m，加固長度至少為11m；其中局部采用凍結法加固，能夠有效降低土體沉降對車站的影響；凍結法加固提高土體強度，防止水土流失，能夠有效控制盾構施工時承壓水對車站的影響。

所述第三加固區3采用RJP樁(優選RJP大直徑樁)，對圍護結構的接縫進行加固處理，直徑采用1800mm～2300mm，間距1200mm～1700mm，長度為貫穿整個承壓水層進入低滲透性土層，其中外邊緣兩側各三根樁從地面開始打設，中間部分視承壓土層埋深而定。RJP樁能夠對圍護結構的接縫進行有效的加固，從而加強圍護結構整體止水效果，同時實現大深度的土體改良，隔斷新建車站基坑下部地下承壓水對既有車站的影響。

所述潛水降水井4“按需降水”，應使基坑施工中，基坑內地下水位保持在開挖面以下1米；降低新建車站基坑內土體含水量，方便挖掘機和工人在基坑內施工作業，控制潛水水位。

所述備用承壓水降水井5配套有濾水管、沉淀管、井壁管，其深度和濾水管長度根據地質報告中的承壓水層埋深、厚度確認；井口位于地面以上，井壁采用鋼管；采用橋式濾水管，濾水管外包兩層無紡布；沉淀管接在濾水管底部，長度1m，沉淀管底口用鐵板封死；濾水管、沉淀管與井壁管管徑相同；從井底向上至濾水管頂部均勻圍填中粗砂；在中粗砂的圍填面以上采用優質的粘土圍填；井口封閉的止水填料宜采用粘土。觀測承壓水水位。降低下部承壓水水位，減少坑底隆起和圍護結構的變形量，確保施工時基坑底板的穩定性，防止盾構過程中涌水涌砂、基坑底部突涌的發生。

本實施例提供的盾構下穿既有地鐵車站圍護結構加固方法，主要針對粉砂層、淤泥質粘土層、粉土層及粉質粘土層等含水以及含承壓水的惡劣地質土層；其具體情況如下：

參見圖1和圖2所示，盾構機從新建車站基坑8出洞或者進站，盾構機所穿過的地層處于粉砂層、粉土層及粉質粘土層交錯的土層中，粉砂層中富含承壓水。新建地鐵車站基坑8和既有車站6共用相交處地下連續墻作為圍護結構，既有車站底部已用旋噴樁進行過加固處理，圖2中所示的7為已施工既有車站加固區。

在新建車站開挖前，先采用旋噴樁加固土體進行加固，具體是在既有車站6外側，遠離新建車站基坑8另一面圍護結構緊貼其施工，加固寬度為盾構外徑兩側至少3m(優選3m)及頂底部至少各3m(優選3m)，加固長度至少為6m(優選6m)；待新建車站地下連續墻施工完成后，緊貼既有車站和新建車站共用的地鐵圍護結構，施工RJP樁，對圍護結構的接縫進行加固處理，直徑采用1800mm～2300mm(優選2000mm)，間距1200mm～1700mm(優選1400mm)，長度為貫穿整個承壓水層進入低滲透性土層，其中外邊緣兩側各三根樁從地面開始打設，中間部分頂標高略高于承壓土層。土方開挖后，開始施工潛水降水井4，控制基坑施工中基坑內地下水位保持在開挖面以下1米，降低新建車站基坑內土體含水量，方便挖掘機和工人在基坑內施工作業。土方開挖至一定階段，施工備用承壓水降水井，該備用承壓水降水井5兼作承壓水位觀測孔之用，其中井壁管下面接橋式濾水管，濾水管外包兩層無紡布，管徑與井壁管相同，長度略大于承壓水層；沉淀管接在濾水管底部，直徑與濾水管相同，長度1m，沉淀管底口用鐵板封死；待基坑施工完畢，盾構機進洞或出站前，采用凍結法加固進、出洞口的土體，加固寬度為盾構外徑兩側至少3m(優選3m)及頂底部至少各3m(優選3m)，加固長度至少為11m(優選11m)。

以上所述實施例只為本發明之較佳實施例，并非以此限制本發明的實施范圍，故凡依本發明之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本發明的保護范圍內。