预留远期线穿越既有线条件的素桩加固体系及其构建方法技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种预留远期线穿越既有线条件的素桩
加固体系及其构建方法。
背景技术
对于目前国内各大城市的轨道交通工程，随着已规划地铁线路的逐步建设与远期
线网的不断加密，在已建地铁线路已经占据了主要走廊的情况下，远期线路建设过程中，不
可避免地出现了很多穿越已实施线路（既有线）的情况。由于远期线路实施时间相对较晚，
很多情况下是当已实施线路在开通运营的情况下才开始建设的，在一定程度上加大了工程
实施难度与风险，而且可能涉及到公众安全，引起了工程参建各方的广泛关注。
当远期线路穿越既有线时，隧道施工期间产生的地层损失与沉降变形是必须要想
办法克服的，但常规的地层预加固措施、减小施工扰动都无法完全保证既有线的运营安全，
因此必须要在既有线实施期间，预留远期线穿越条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种预留远期线穿越既有线条件的素桩加固体系及其构建
方法，通过在远期线与既有线隧道立交点区域处采用素混凝土桩进行地基加固，并辅以袖
阀管注浆加固措施，可大大降低远期线穿越既有线的施工风险，达到最佳的地层处理效果。
本发明所采用的技术方案为：
预留远期线穿越既有线条件的素桩加固体系，其特征在于：
包括既有线隧道和其下方或上方的远期线隧道，既有线隧道与远期线隧道的平面投影
重叠区域为立交点范围，所述立交点范围处设置有素混凝土桩；
既有线隧道与远期线隧道之间的交叠区域为地层加固范围。
素混凝土桩的加固范围为立交点范围外扩0.5倍隧道直径，桩底深入远期线隧道
拱底以下0.5倍隧道直径。
素混凝土桩桩顶位于既有线隧道拱顶上方0.5倍隧道直径，桩顶以上部分为空桩，
采用黏土回填处理。
素混凝土桩采用梅花形布置。
既有线隧道与远期线隧道之间的加固区域，通过隧道管片注浆孔内设置的袖阀管
在隧道管片背后0.5倍直径范围内注浆形成。
预留远期线穿越既有线条件的素桩加固体系施工方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：根据既有线隧道与远期线隧道立交点投影区域，确定素混凝土桩加固范围，在
现场测量放样，确定素混凝土桩平面布置位置；
步骤二：根据场地周边交通情况，确定施工围挡范围，根据施工影响范围内构筑物情
况，明确素混凝土桩打设顺序，根据现场构筑物具体情况，采用由近及远、由一侧至另一侧
的顺序；
步骤三：根据地层情况，采用旋挖钻进成孔，必要时可采用全回转桩机，视地质情况设
置钢护筒；
步骤四：待钻进至特定深度后及时清孔，并按要求灌注混凝土，采用低标号混凝土，混
凝土灌注高度超过既有线隧道拱顶上方0.5倍隧道直径，其余空桩部分采用粘性土回填处
理，地表以下3m范围压实处理；
步骤五：每根素混凝土桩都采用钻进成孔→清孔→灌注混凝土→回填土的施工顺序进
行，直至完成所有素混凝土桩施工；
步骤六：既有线隧道通过立交点区域，两条隧道前后通过立交点的距离差控制在百米
以上；
步骤七：既有线隧道通过立交点后，对隧道下半断面进行袖阀管注浆加固处理；
步骤八：远期线隧道通过立交点区域，两条隧道前后通过立交点的距离控制差在百米
以上；
步骤九：既有线隧道通过立交点后，对隧道上半断面进行袖阀管注浆加固处理。
本发明具有以下优点：
本发明在远期线与既有线隧道立交点处采用素混凝土桩进行地基加固，同时辅以袖阀
管注浆加固，涉及的混凝土、PVC管水泥砂浆、钻机及履带吊等机械设备均为常规材料（设
备），其相应尺寸为常规类型，便于加工制造。打设的素混凝土桩的间距、长度、桩径、内部填
充的水泥砂浆等级可根据现场施工情况进行相应调整。通过对涉及预留远期线穿越既有线
条件的素桩加固处理，既能满足周边环境保护的苛刻要求，又能避免远期线穿越既有线过
程中引起的地层损失与沉降变形、既有线结构变形与地铁安全运营无法保证等不可控因
素，具有较高的经济效益和社会效益，在城市轨道交通、铁路、公路等工程中有广泛的应用
前景。
附图说明
图1为远期线下穿既有线素桩加固布置平面图。
图2为远期线下穿既有线素桩加固布置剖面图（A-A剖面）。
图3为远期线下穿既有线素桩加固布置剖面图（B-B剖面）。
图4为盾构隧道管片预留注浆孔示意图。
图中，1-既有线隧道，2-远期线隧道，3-素混凝土桩，4-袖阀管，5-既有线袖阀管注
浆加固区域，6-远期线袖阀管注浆加固区域，7-管片接缝线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
要从理论上找出常规条件下远期线安全穿越既有线的地层预加固处理方法，在现
有的理论水平与施工技术条件下，仍有相当大的难度，因为地层条件与周边环境千变万化，
同时既有线的安全运营涉及到公众安全，必须确保万无一失，地层加固方法的选择必须以
既有线安全运营、周边环境与隧道自身结构安全为出发点，同时基于地层特性，达到改良地
层力学参数、提高地层稳定性的目的。尤其在临近既有地铁车站与隧道、地下商业综合体、
大型市政工程以及医院、学校与实验室等重点保护对象的情况下近距离穿越既有线工程，
目前的涉及预留远期线穿越既有线条件的素桩加固体系，仍需本着因地制宜、对症下药、灵
活应用的基本原则。
本发明涉及的“预留远期线穿越既有线条件的素桩加固体系及其构件方法”，主要
指通过素混凝土桩承载效应+袖阀管注浆加固形成的复合支护体系，具有素桩长度、数量、
桩径与布置方式灵活可调的特点，通过素混凝土桩的支撑作用，可有效实现后期线路建设
过程中，在出现地层超挖与损失情况下，上方既有线的安全运营，减少远期线穿越既有线的
结构破坏，更能较好的控制地层沉降进而实现理想的地层加固效果，具有较高的经济效益
和社会效益，在城市轨道交通、铁路、公路等工程中有广泛的应用前景。
本发明涉及的预留远期线穿越既有线条件的素桩加固体系，包括既有线隧道1和
其下方（或上方）的远期线隧道2，既有线隧道1与远期线隧道2的平面投影重叠区域为立交
点范围，所述立交点范围处设置有素混凝土桩3。
素混凝土桩3的加固范围为立交点范围外扩0.5倍隧道直径，桩底深入远期线隧道
2拱底以下0.5倍隧道直径。素混凝土桩3桩顶位于既有线隧道1拱顶上方0.5倍隧道直径，桩
顶以上部分为空桩，采用黏土回填处理，或其它满足设计要求的土体。同时应确保回填密
实，地面以下3m范围内还需满足回填土压实度要求。素混凝土桩3采用梅花形布置，桩径d和
间距b可根据具体情况进行适当调整。素混凝土桩3打设顺序，应根据施工影响范围内既有
构筑物情况确定，根据重要构筑物具体分布情况采用由近及远、由一侧至另一侧的顺序施
工。素混凝土桩3成孔工艺应能确保地层稳定，可采用泥浆护壁、旋挖成孔工艺，同时为确保
成孔效果并减少地层塌孔，应视地层情况在地表以下一定范围内采用钢护筒。桩基成孔完
成后，应注意清孔处理，保证桩长达到设计要求，及时灌注混凝土，混凝土灌注过程应连续
进行，严格控制断桩、缩颈等情况。
既有线隧道1与远期线隧道2间设置有注浆加固区域，通过隧道管片注浆孔内设置
的袖阀管4在管片背后0.5倍直径范围内注浆形成。
既有线隧道1施工前，在立交点处提前打设素混凝土桩3，当既有线隧道1通过立交
点后，对既有线隧道1下半断面进行袖阀管4注浆加固，形成加固区域，预留远期线隧道2通
过条件。
本发明的施工方法包括以下步骤：
步骤一：根据既有线隧道1与远期线隧道2立交点投影区域，确定素混凝土桩3加固范
围，在现场测量放样，确定素混凝土桩3平面布置位置；
步骤二：根据场地周边交通情况，确定施工围挡范围，根据施工影响范围内构筑物情
况，明确素混凝土桩3打设顺序，根据现场构筑物具体情况，可采用由近及远、由一侧至另一
侧的顺序；
步骤三：根据地层情况，采用旋挖钻进成孔（必要时可采用全回转桩机），视地质情况设
置钢护筒；
步骤四：待钻进至特定深度后及时清孔，并按要求灌注混凝土，采用低标号混凝土（可
采用C20），混凝土灌注高度超过既有线隧道1拱顶上方0.5倍隧道直径，其余空桩部分采用
粘性土回填处理，地表以下3m范围压实处理；
步骤五：每根素混凝土桩3都采用钻进成孔→清孔→灌注混凝土→回填土的施工顺序
进行，直至完成所有素混凝土桩3施工；
步骤六：既有线隧道1通过立交点区域，两条隧道前后通过立交点的距离差控制在百米
以上；
步骤七：既有线隧道1通过立交点后，对隧道下半断面进行袖阀管4注浆加固处理；
步骤八：远期线隧道2通过立交点区域，两条隧道前后通过立交点的距离差控制在百米
以上；
步骤九：既有线隧道2通过立交点后，对隧道上半断面进行袖阀管4注浆加固处理。
本发明对既有线与远期线立交点处采用素混凝土桩处理，同时辅以袖阀管注浆加
固措施，能实现远期线穿越既有线施工时，在出现地层损失或者上下隧道间夹土体出现局
部空洞的情况下，既有线的安全运营。素混凝土桩的布置间距、长度、桩径可根据现场施工
情况进行相应调整，具有灵活多变、适应性强、安全可靠等特点。本发明提供了一种远期线
穿越既有线的地层加固新思路，丰富了现有的远期线穿越既有线的地层预加固处理措施。
提前在远期线与既有线隧道立交点处采用素混凝土桩进行地基加固，隧道通过时辅以袖阀
管注浆措施，通过素混凝土桩的支撑作用，满足上方既有线地铁安全运营的需求，在远期线
近距离穿越既有线工程中有较好的运用效果，可以满足特定条件下竖向小净距隧道建设面
临的苛刻要求，为确保实现工程技术可行、经济合理、风险与工期可控、质量与安全可靠的
要求提供了充分的保障。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书
而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。