CN101818647A - 浅埋暗挖松散漂卵石层中超前支护快速施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浅埋暗挖松散漂卵石层中超前支护快速施工方法,采用导轨式独立回转凿岩机和三角钻架,并采用自进式中空注浆锚杆打设超前支护杆体;采用多孔间隔注浆,并选择适宜的双液浆配比。本发明的有益效果是:可冲碎部分卵石或挤偏部分卵石成孔,有效地解决了重型钻机在狭窄坑道内的移动和对位问题;既加快了注浆速度,又能较好地控制浆液扩散;能很好地适应松散漂卵石地层,既能让注浆达到较理想的扩散效果,又能控制单孔长距离扩散,加固到不该加固的范围。

Description

浅埋暗挖松散漂卵石层中超前支护快速施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种轨道交通地下工程的施工方法,特别涉及一种浅埋暗挖松散漂卵石层中超前支护的施工方法。
背景技术
[0002] 浅埋暗挖遇松散漂卵石层一触即坍,施工十分困难,采用传统超前支护,成孔非常 困难,极难以掌握方向,且成孔后插入杆体也很困难,即便插入杆体,注浆孔眼多数被堵塞, 注浆也困难;地表钻孔压浆,难以控制压浆范围,耗费大量水泥,同样成孔较困难,况且地表 未必有条件,且效果很不确定;采用全断面封闭注浆,压浆范围相对容易控制,同样成孔较 困难,能实现开挖通过,但全断面封闭注浆占用掌子面,不利于快速施工。所以,许多轨道交 通地下工程遇松散漂卵石层都只好放弃极有优势的浅埋暗挖方案,被迫采用其它方案。目 前国内还没有一种“浅埋暗挖遇松散漂卵石层,超前支护快速施工”的成熟工艺。
发明内容
[0003] 本发明的发明目的在于:针对现有技术中存在的上述问题,提供了一种松散漂卵 石地层中超前支护的快速施工方法,确保了开挖时不坍塌,不危及施工和地面交通安全。
[0004] 为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案如下:一种浅埋暗挖松散漂卵 石层中超前支护快速施工方法,包括如下步骤:
A、在隧道上台阶环形开挖留核心土,架设钢架;
B、选择钻机:采用导轨式独立回转凿岩机;
C、配套钻机支架的选择:选用三角式钻架;
D、安装钻机支架和钻机;
E、将钻机套自进式中空锚杆;
F、钻机定位;
G、钻进、成孔:对于砂卵石含量低及粒径小的地层,冲击功< 150J,转钎速度> 220r/ min,推力不宜过大;对于漂卵石地层,冲击功取240J〜360J,转钎速度彡120r/min,推力应 大些;转钎扭矩彡120Nm ;
H、成孔后退出中空锚杆,安装普通小导管,进入孔口封堵工序;如果无法退出钻杆及钻 头,则将其留在孔中,直接进入孔口封堵工序;
I、孔口封堵; J、喷砼:
K、注浆:选用具有两个独立的柱塞容腔、两个吸排浆口的双液注浆泵,采用多孔间隔 注浆顺序;浆液配比为:选择水泥一水玻璃双液浆,水泥浆水灰比为1 : 1,水玻璃浆液由 40Be'稀释到28Be',水泥、水玻璃浆液灌注体积比为1 : 1,注出去扩散范围< 1.0m。
[0005] 所述三角式钻架由两个钢制可升降的三脚架组成,每个支腿都可升降,并可围绕三脚架顶部进行旋转,在所述支腿下部安装有地托,在所述三角架顶部设置有定位卡。
[0006] 所述自进式中空锚杆为带螺纹的自进式中空锚杆;在所述自进式中空锚杆上每隔20cm钻Φ 8mm,梅花形布设出浆孔;所述钻机的钻头为钨钴合金硬质钻头。
[0007] 在所述钻进、成孔工序中,如果卡钻则要减小冲击功,加大转钎速度,甚至可停止 冲击,完全依靠回转通过卡钻区域。
[0008] 在所述孔口封堵工序中,如果前面成孔工艺中不拔中空锚杆,则采用棉纱掺加水 泥水玻璃双液浆来封堵超前支护孔口。
[0009] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:由于采用导轨式独立回转凿岩机,其冲击 力和扭矩大,不笨重,可冲碎部分卵石或挤偏部分卵石成孔,再配合灵活的三角式钻架,有 效地解决了重型钻机在狭窄坑道内的移动和对位问题;由于采用自进式中空注浆锚杆打设 超前支护杆体,刚度大,有螺纹方便出碴,当无法拔出杆体时,将杆体留入围岩中,可直接注 浆,解决下杆难的问题;由于采用多孔间隔注浆,既加快了注浆速度,又能较好地控制浆液 扩散;采用本发明的浆液配比,可很好地适应松散漂卵石地层,既能让注浆达到较理想的 扩散效果,又能控制单孔长距离扩散,加固到不该加固的范围,可控制单孔浆液最大扩散到 1. Om0
[0010] 采用棉纱掺加水泥水玻璃双液浆来封堵超前支护孔口,以利于缩短循环时间,而 且操作简单,封堵严密,凝结时间快,可连续作业,强度较高,也比较经济,注浆孔口较少出 现溢浆、漏浆和跑浆现象,效果较好。
具体实施方式
[0011] 本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥 的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
[0012] 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征,除非特别叙 述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0013] 一种浅埋暗挖松散漂卵石层中超前支护快速施工方法,包括如下步骤:
A、在隧道上台阶环形开挖留核心土,架设钢架;
B、选择钻机:采用导轨式独立回转凿岩机,主要技术参数应满足: 外形尺寸(长X宽X高)800 X 230 X 210 mm
机重70 kg 气缸直径IlOmm 活塞行程45 mm 活塞重量3. 7 kg 验收气压在0. 63Mpa时 冲击能≥ 112J 凿岩冲击频率43 ≥ Hz 空转转速≥ 300r/min 扭矩≥ 85Nm
耗气量≤159L/S气管内径 冲击部分32 mm 转钎部分19 mm 水管内径13 mm 钻孔直径38〜55 mm 有效钻孔深度8m 钎尾规格六角25X 159 mm
导轨式独立回转凿岩机为重型风钻,多用于矿山硬及坚硬岩石中成孔,适用于钻上向 孔位,冲击和转钎扭矩大,可分别调节冲击能、转钎速度和扭矩,在松散漂卵石地层中打孔 速度快,安装就位后平均2分钟就能成一个2. 5m深的孔,且在地层中不卡钎,重量相对较 轻,安装、就位、移位快;外形尺寸合理,占用空间小,适用于隧道内狭窄的作业空间,且价格 低。
[0014] C、配套钻机支架的选择:选用三角式钻架,由两个钢制可升降的机械三脚架组成, 钻架体积小,重量轻(约70kg),安装简单方便,每个支腿都可升降和围绕三脚架顶部进行旋 转,可方便调整支架高度和倾斜度,支腿下部安装有地托,保证在软土中稳定,三角架顶部 设置了定位卡,便于和重型风钻导轨固定连接。与钻机一并移位只用三个工人几分钟可轻 松完成,比较适宜在隧道狭窄空间环境中作业。
[0015] D、安装钻机支架和钻机;
E、将钻机套自进式中空锚杆:针对松散漂卵石地层极难成孔,且成孔后插入杆体困难, 选用带螺纹的自进式中空锚杆作为支护杆体,钻头选择钨钴合金硬质钻头;针对松散漂卵 石地层,用中空锚杆代替传统的超前小导管,且成孔后不拔出,为提高出浆效果,可在中空 锚杆上每隔20cm钻Φ 8mm,梅花形布设出浆孔;
F、钻机定位;
G、钻进、成孔:对于砂卵石含量低及粒径小的地层,冲击功< 150J,转钎速度> 220r/ min,推力不宜过大;对于漂卵石地层,冲击功取240J〜360J,转钎速度≥120r/min,推力应 大些。转钎扭矩> 120Nm,这样不易卡钻,如果卡钻则要减小冲击功,加大转钎速度,甚至可 停止冲击,完全依靠回转通过卡钻区域。
[0016] H、安装合金钻头的螺纹自进式中空锚杆成孔后,退出中空锚杆,安装普通小导管, 进入孔口封堵工序;如果无法退出钻杆及钻头,则将其留在孔中,直接进入孔口封堵工序;
I、孔口封堵:如果前面成孔工艺中不拔中空锚杆,则杆体周围孔隙形状极不规则,不宜 用止浆塞,且考虑到注浆要承受较大压力,可采用棉纱掺加水泥水玻璃双液浆来封堵超前 支护孔口。
[0017] J、喷砼: K、注浆:
选用具有两个独立的柱塞容腔、两个吸排浆口,能进行双液注浆的双液注浆泵,注浆参 数为:
1)注浆压力:1. OMpa 〜1. 5Mpa ;
2)浆液扩散半径:25cm〜35cm ;
3)注浆速度:小于等于45L/min ;4)浆液注入量:按公式Q=JiXR2XLXnXaXii计算。其中,R为浆液扩散半径,单位 m ;L为超前支护杆体,单位m ;η为地层孔隙率;α为地层填充系数,一般取0. 8 ; β为浆液 消耗系数,一般取1.1〜1.2。
[0018] 采用多孔间隔注浆顺序,通常采用四孔间隔注浆最为合适;
浆液配比:选择水泥〜水玻璃双液浆,水泥浆水灰比为1 : 1(质量比),水玻璃浆液由 40Be'稀释到28Be',两种浆液灌注体积比为1 : 1,注出去扩散范围不超过1. 0m。
[0019] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

  1. 一种浅埋暗挖松散漂卵石层中超前支护快速施工方法,其特征在于:包括如下步骤:A、在隧道上台阶环形开挖留核心土,架设钢架;B、选择钻机:采用导轨式独立回转凿岩机;C、配套钻机支架的选择:选用三角式钻架;D、安装钻机支架和钻机;E、将钻机套自进式中空锚杆;F、钻机定位;G、钻进、成孔:对于砂卵石含量低及粒径小的地层,冲击功≤150J,转钎速度≥220r/min,推力不宜过大;对于漂卵石地层,冲击功取240J~360J,转钎速度≤120r/min,推力应大些;转钎扭矩≥120Nm;H、成孔后退出中空锚杆,安装普通小导管,进入孔口封堵工序;如果无法退出钻杆及钻头,则将其留在孔中,直接进入孔口封堵工序;I、孔口封堵;J、喷砼:K、注浆:选用具有两个独立的柱塞容腔、两个吸排浆口的双液注浆泵,采用多孔间隔注浆顺序;浆液配比为:选择水泥-水玻璃双液浆,水泥浆水灰比为1∶1,水玻璃浆液由40Be′稀释到28Be′,水泥、水玻璃浆液灌注体积比为1∶1,注出去扩散范围≤1.0m。
  2. 2.根据权利要求1所述的浅埋暗挖松散漂卵石层中超前支护快速施工方法,其特征在 于:所述三角式钻架由两个钢制可升降的三脚架组成,每个支腿都可升降,并可围绕三脚架 顶部进行旋转,在所述支腿下部安装有地托,在所述三角架顶部设置有定位卡。
  3. 3.根据权利要求1所述的浅埋暗挖松散漂卵石层中超前支护快速施工方法,其特征在 于:所述自进式中空锚杆为带螺纹的自进式中空锚杆。
  4. 4.根据权利要求1或3所述的浅埋暗挖松散漂卵石层中超前支护快速施工方法,其特 征在于:在所述自进式中空锚杆上每隔20cm钻Φ 8mm,梅花形布设出浆孔。
  5. 5.根据权利要求1所述的浅埋暗挖松散漂卵石层中超前支护快速施工方法,其特征在 于:所述钻机的钻头为钨钴合金硬质钻头。
  6. 6.根据权利要求1所述的浅埋暗挖松散漂卵石层中超前支护快速施工方法,其特征在 于:在所述钻进、成孔工序中,如果卡钻则要减小冲击功,加大转钎速度,甚至可停止冲击, 完全依靠回转通过卡钻区域。
  7. 7.根据权利要求1所述的浅埋暗挖松散漂卵石层中超前支护快速施工方法,其特征在 于:在所述孔口封堵工序中,如果前面成孔工艺中不拔中空锚杆,则采用棉纱掺加水泥水玻 璃双液浆来封堵超前支护孔口。
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