CN102296621B - 一种地面分仓止水帷幕的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地面分仓止水帷幕的施工方法，包括：获取所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息；定位所述待施工开挖隧道洞身区域内的次高压燃气管线的位置；在所述待施工开挖隧道洞身区域内的顶部高压旋喷连续的多仓室止水帷幕墙，排布所述多仓室止水帷幕墙在隧道开挖轮廓线的两侧；加固和封闭所述高压旋喷桩止水帷幕墙和所述次高压燃气管线空间范围内的交叉缺口区域；在所述待施工开挖隧道上方形成地面袖阀注浆拱顶加固圈。采用本发明实施例的地面分仓止水帷幕的施工方法，能够为隧道开挖创造了良好条件，也加快施工进度，降低了施工风险和工程投入，有效控制了地面沉降，保证了地下管线临近建筑物的安全。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程领域，尤其涉及一种地面分仓止水帷幕的施工方法。
背景技术
目前，在隧道工程领域，地面注浆止水技术作为一种辅助性的隧道开挖施工方法，在以往的山岭隧道设计及施工中得到应用。
注浆加固方法主要采用全盘式地面注浆加固，经过大量的工程实例证明，该种加固方法存在诸多问题，需要亟待解决，例如：由于全盘式地面注浆加固止水的注浆孔较大范围分布于隧道洞身范围，该地面注浆施工虽然会对地层起到一定的加固和改善作用，但也必然会扰动隧道洞身范围内的岩土体，往往是现场实际加固效果远不能达到设计理想效果，甚至会失效，将有更多的孔隙水及基岩裂隙水沿着注浆孔路径流水隧道内，形成新的渗水通道，导致隧道根本无法进行开挖。该种注浆方法工程造价也较高，实际得以推广应用的较少。
地面止水帷幕方法目前主要用于基坑领域，其作用是保持坑内基本干燥、使基坑内具有良好的工作环境。目前，地面止水帷幕在实际隧道工程中仍很少应用。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种地面分仓止水帷幕的施工方法，能够为隧道开挖创造了良好条件，也加快施工进度，降低了施工风险和工程投入，有效控制了地面沉降，保证了地下管线临近建筑物的安全。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种地面分仓止水帷幕的施工方法，包括以下步骤：获取所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息；
定位所述待施工开挖隧道洞身区域内的次高压燃气管线的位置；
根据所述获取的所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息和定位的所述次高压燃气管线的位置，在所述待施工开挖隧道洞身区域内的顶部高压旋喷连续的多仓室止水帷幕墙形成多仓室止水帷幕墙，排布所述多仓室止水帷幕墙在隧道开挖轮廓线的两侧；
加固和封闭所述多仓室止水帷幕墙和和所述次高压燃气管线空间范围内的交叉缺口区域；
地面袖阀注浆所述待施工开挖隧道洞身区域的顶部，形成拱顶加固圈，所述拱顶加固圈位于隧道拱顶5m高的软弱地层。
优选的，所述多仓室止水帷幕墙位于所述隧道开挖轮廓线2m外的位置上，所述多仓室止水帷幕墙沿隧道纵向的分仓长度在15m～25m之间，所述多仓室止水帷幕墙与所述次高压燃气管道的外壁至少保持2m远的距离。
所述在待施工开挖隧道洞身区域内的顶部高压旋喷连续的多仓室止水帷幕墙形成多仓室止水帷幕墙的步骤包括以下步骤：
根据获取的所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息进行现场试喷并进行抽芯检测旋喷桩在填石层中的成桩效果；
自地下水位以上高压旋喷由连续交错布置的三排旋喷桩构成的单仓室止水帷幕墙至中风化岩面以下或隧道底板以下。
所述自地下水位以上高压旋喷由连续交错布置的三排旋喷桩构成的单仓室止水帷幕墙至中风化岩面以下或隧道底板以下的步骤包括：
自地下水位以上2m同步高压旋喷直径为0.5m的旋喷桩为交错布置的三排旋喷桩至中风化岩面以下0.5m或隧道底板以下5m，所述三排旋喷桩的桩间距为0.35m，排距为0.375m；
所述旋喷桩在填石层及富水流砂层中引孔时使用PVC护筒，单排旋喷引孔间隔3～4个桩交错进行。
所述根据获取的所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息进行现场试喷并进行抽芯检测旋喷桩在填石层中的成桩效果的步骤包括：
根据钻孔时获得的孔位处地层情况信息，对不同深度或不同地层采用不同的高压旋喷技术参数，所述高压旋喷技术参数包括对硬土、深部土层和土粒大的卵砾石区域延长高压旋喷时间、放慢提升速度或提高喷射压力；
根据所述抽芯检测旋喷桩在填石层中的成桩效果检验旋喷桩的质量。
所述高压旋喷技术参数包括每延米的水泥用量，所述每延米的水泥用量在230～280kg，所述每延米的水泥用量在孔隙率大及流砂段地层取较大值；
根据所述抽芯检测旋喷桩在填石层中的成桩效果检验旋喷桩的质量的步骤包括：水泥土固结体抽芯取样28天的抗压强度不小于1MPa，所述多仓室止水帷幕墙渗透系数≤10-6cm/s。
所述加固和封闭所述高压旋喷桩止水帷幕墙和所述次高压燃气管线空间范围内的交叉缺口的步骤包括如下步骤：
挖走所述次高压燃气管线顶部的覆土，保留原状土0.5m厚；
挖至预定位置后，在地面画出所述次高压燃气管线的外边线及控制线；
定位铺设在所述次高压燃气管线外围的袖阀管的位置；
在所述控制线的外围袖阀注浆加固和封闭所述多仓室止水帷幕墙和所述次高压燃气管线空间范围内的交叉区域。
所述在所述控制线的外围袖阀注浆加固和封闭所述多仓室止水帷幕墙和所述次高压燃气管线空间范围内的交叉缺口区域的步骤包括：
在距离所述次高压燃气管线1.5～2m的范围袖阀管注浆孔眼间距为0.5m，单根长度为24m的多根袖阀管，所述袖阀注浆的注浆压力在0.5～1MPa，单孔注浆扩散半径2.0m，注浆材料为水泥水玻璃双液浆。
优选的，高压旋喷所述多仓室止水帷幕墙的高压旋喷桩选取双重管法，所述高压旋喷压缩空气的压力为0.7MPa，流量3m/min，喷嘴间隙2m～4m，水泥浆液压力25～35MPa，流量80～120m/min，喷嘴孔径2～3mm，喷嘴个数1～2个；
所述高压旋喷桩使用水泥浆液，水泥浆液的水灰配比比例为1：1～1.5：1，水泥管提升的速度10～20cm/min，旋转速度10～20r/min。
优选的，仓内注浆管的间距为1.0m×0.8m，呈梅花形布置，单孔注浆扩散半径为1.5m。
实施本发明实施例的地面分仓止水帷幕的施工方法，由于多阻止水帷幕墙形成了多道竖向止水圈和拱顶加固圈，使得多仓室止水帷幕墙之间相互影响小，即使有个别仓失效，也不会影响到其它仓室的止水效果；地面分仓帷幕施工和洞内施工可进行平行作业，从而加快了施工进度，缩短了隧道施工工期。此外，本发明实施例的地面分仓止水帷幕的施工方法可以大大降低待施工开挖隧道洞身区域内的水利联系，可较好的将地下水阻隔在隧道开挖线外，为隧道开挖创造了良好条件，也加快施工进度，降低了施工风险和工程投入，有效控制了地面沉降，保证了地下管线临近建筑物的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1是本发明实施例地面分仓止水帷幕的施工方法第一实施例的流程框图；
图2是本发明实施例地面分仓止水帷幕的施工方法的第二实施例的流程框图；
图3是本发明实施例地面分仓止水帷幕的施工方法的第三实施例的流程框图；
图4是本发明实施例地面分仓止水帷幕的施工方法的地面分仓设计图；
图5是本发明实施例地面分仓止水帷幕的施工方法的止水帷幕墙的横剖面结构示意图；
图6是本发明实施例地面分仓止水帷幕的施工方法的旋喷桩钻孔的平面布置图；
图7是本发明实施例地面分仓止水帷幕的施工方法的高压旋喷旋喷桩的流程框图；
图8是本发明实施例地面分仓止水帷幕的施工方法的袖阀管钻孔的平面布置图；
图9是本发明实施例地面分仓止水帷幕的施工方法的袖阀管注浆的流程框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明实施例公开的一种地面分仓止水帷幕的施工方法，用于阻止或延缓地下水向待施工开挖隧道洞身区域内渗透，包括以下步骤：
获取所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息；
定位所述待施工开挖隧道洞身区域内的次高压燃气管线的位置；
根据所述获取的所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息和所述定位的次高压燃气管线的位置，在所述待施工开挖隧道洞身区域内的顶部高压旋喷连续的多仓室止水帷幕墙，排布所述多仓室止水帷幕墙在隧道开挖轮廓线的两侧。
加固和封闭所述多仓室高压旋喷桩止水帷幕墙和所述次高压燃气管线空间范围内的交叉缺口区域。
参见图1，本发明是基于待施工开挖隧道洞身区域内的上方铺设有次高压燃气管线，两者在某一施工区域的空间范围内有交叉状况下的一种阻止或延缓地下水向待施工开挖隧道洞身区域内渗透的方案。同时，如没有上述情况，也可以按照如下部分流程进行止水帷幕的施工，不影响整体的防水效果。
参见图1，步骤S10中，获取待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息。如图4所示，为本发明地面分仓止水帷幕的施工方法的止水幕墙的断面结构示意图。
步骤S20中，定位所述待施工开挖隧道洞身区域内的次高压燃气管线的位置。如图5所示，为本发明地面分仓止水帷幕施工方法的地面分仓设计图。图中，次高压燃气管线横卧在待施工开挖隧道洞身区域内的上方，在该断层破碎带、松散的填石层及燃气管道影响范围内需要采用高压旋喷及袖阀管注浆的双重施工方案。
步骤S30中，根据所述获取的所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息和所述定位的次高压燃气管线的位置，在所述待施工开挖隧道洞身区域内的顶部高压旋喷连续的多仓室止水帷幕墙，排布所述多仓室止水帷幕墙在隧道开挖轮廓线的两侧。
优选的，所述多仓室止水帷幕墙位于所述隧道开挖轮廓线2m外的位置上，所述止水帷幕墙沿隧道纵向的分仓长度在15m～25m之间。
该步骤中，需要充分考虑隧道洞内施工的要求，为减少对洞内外施工的干扰，缩短施工工期，多仓室止水帷幕墙的施工将分为两阶段，以下具体说明该步骤所包括的如下两步骤，结合参见图2、图3。
步骤S301中，根据所述获取的所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息进行现场试喷并进行抽芯检测旋喷桩在填石层中的成桩效果；
包括步骤S3011根据钻孔时获得的孔位处地层情况信息，对不同深度或不同地层采用不同的高压旋喷技术参数，所述高压旋喷技术参数包括对硬土、深部土层和土粒大的卵砾石区域延长高压旋喷时间、放慢提升速度或提高喷射压力；步骤S3022根据所述抽芯检测旋喷桩在填石层中的成桩效果检验旋喷桩的质量。
具体实施时，试桩需要根据钻孔获得的孔位处地层情况，对不同深度或不同地层采用不同的技术参数，例如，对硬土、深部土层和土粒大的卵砾石要延长喷射时间,适当放慢提升速度或提高喷射压力，以及根据试验结果确定是否需要采取复喷措施。旋喷桩每延米水泥用量一般控制在230～280kg，针对孔隙率大及流砂段地层取大值，孔隙率小的地层取小值；高压旋喷桩帷幕墙先施工外围孔，最后施工中间孔，单排桩施工时应间隔孔施工，通过下PVC护筒等措施防止窜孔情况发生,，确保旋喷时不塌孔，不卡钻。
旋喷桩质量的检验，高压旋喷止水帷幕体可采取开挖检查，钻孔取芯，压水试验等方法进行检验，检验点数为总数量的2%～5%，不合格者应进行补喷。水泥土固结体抽芯取样28天抗压强度不小于1.0MPa，帷幕墙渗透系数≤10-6cm/s。
步骤S302中，自地下水位以上高压旋喷由连续交错布置的三排旋喷桩构成的单仓室止水帷幕墙至中风化岩面以下或隧道底板以下。
该步骤中，包括步骤S3021使用PVC护筒防护，首先高压旋喷外围旋喷桩，最后高压旋喷中部旋喷桩的步骤。
优选的，自地下水位以上2m同步高压旋喷直径为0.5m的旋喷桩为交错布置的三排旋喷桩至中风化岩面以下0.5m或隧道底板以下5m，所述三排旋喷桩的桩间距为0.35m，排距为0.375m。
具体实施时，如图7所示，为本发明地面分仓止水帷幕施工方法的旋喷桩钻孔的平面布置图。止水帷幕墙由3排Φ500高压旋喷桩错开布置组成，止水帷幕墙自地下水位以上2m至伸入中风化岩面以下0.5m，当中风化岩层位于隧道底板5m以下时，止水帷幕墙底伸至隧道底板以下5m即可。
为便于理解，提供图8高压旋喷旋喷桩的流程框图，高压旋喷旋喷桩按照钻机就位-调整钻架-钻孔-插管-试喷-旋喷注浆-旋喷结构-机械清洗的流程进行作业，其中，钻孔步骤和旋喷注浆步骤涉及泥浆排泄。
优选的，双重管高压旋喷压缩空气的压力为0.7MPa，流量3m/min，喷嘴间隙2m～4m，水泥浆液压力25～35MPa，流量80～120m/min，喷嘴孔径2～3mm，喷嘴个数1～2个。
优选的，高压旋喷桩使用水泥浆液，水泥浆液的水灰配比比例为1：1～1.5：1，水泥管提升的速度10～20cm/min，旋转速度10～20r/min。
步骤S40，加固和封闭所述多仓室高压旋喷桩止水帷幕墙和所述次高压燃气管线空间范围内的交叉缺口区域。其具体包括如下步骤：
步骤S401中，挖走所述次高压燃气管线顶部的覆土，保留原状土0.5m厚；
步骤S402中，挖至预定位置后，在地面画出所述次高压燃气管线的外边线及控制线；
步骤S403中，定位铺设在所述次高压燃气管线外围的袖阀管的位置；
步骤S404中，在所述控制线的外围袖阀注浆多根排布在所述高压旋喷桩止水帷幕墙和所述次高压燃气管线空间范围内的交叉缺口区域的袖阀管。
具体实施时，为保证准确定位燃气管与袖阀管的相对位置，应先将燃气管顶的覆土挖走，但管顶应保留0.5m的原状土层，严禁管道防腐层直接暴露出来。此步骤实施时需要注意土体应采取人工开挖,如遇大的孤石需采取机械开挖时应在专业人员的指导下进行施工；待土方开挖至管顶以上0.5m后，地面袖阀施工前，需要先在地面画出次高压燃气管线的外边线及控制线，在近接燃气管外边线1.5m～2.0m远范围内地面袖阀注浆。
优选的，应保持袖阀管中心处与次高压燃气管线外缘距离为1.6m，间距0.5m。
优选的，袖阀管单根长为24m，注浆高度为燃气管底2m以下至袖阀管底。
优选的，袖阀注浆使用的材料为水泥-水玻璃双浆液。
为便于理解，提供图10，本发明实施例地面分仓止水帷幕的施工方法的袖阀管注浆的流程框图。结合参加图9、图10，袖阀注浆按照测量定位、钻机定位-钻孔-下套料壳-安装袖阀管-配置浆料-注浆作业等流程作业，其中，套壳料配比比例为，水泥：粉质粘土：水＝1：1.5：2，具体可根据现场试验调整。
本发明实施例地面分仓止水帷幕的施工方法还包括以下步骤：
步骤S50中，袖阀注浆所述待施工开挖隧道洞身区域的顶部，形成拱顶加固圈，所述拱顶加固圈位于隧道拱顶5m高的地层。其作用是将聚集在仓内大量的地下水排挤到地面附近或仓外，减少隧道开挖施工时地下水流失和地表沉降，对地下管线的保护效果明显，使隧道具备良好的开挖环境。
具体的，上述步骤S30、步骤S40地面分仓止水帷幕墙施作完成后，在仓内隧道顶部5m高范围软弱地层采取地面袖阀注浆加固，具体实施亦可以采用袖阀管注浆的方式，具体参见步骤S40，仓内袖阀管间距1.0m x0.8m，错开呈梅花形布置，袖阀管注浆扩散半径1.5m，同样，仓内袖阀管近接次高压燃气管线的施工仍应保证在1.5m的控制线外。
实施本发明实施例的地面分仓止水帷幕的施工方法，由于多阻止水帷幕墙形成了多道竖向止水圈和拱顶加固圈，使得多仓室止水帷幕墙之间相互影响小，即使有个别仓失效，也不会影响到其它仓室的止水效果；地面分仓帷幕施工和洞内施工可进行平行作业，从而加快了施工进度，缩短了隧道施工工期。此外，本发明实施例的地面分仓止水帷幕的施工方法可以大大降低了待施工开挖隧道洞身区域内的水利联系，可较好的将地下水阻隔在隧道开挖线外，为隧道开挖创造了良好条件，也加快施工进度，降低了施工风险和工程投入，有效控制了地面沉降，保证了地下管线临近建筑物的安全。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种地面分仓止水帷幕的施工方法，用于阻止或延缓地下水向待施工开挖隧道洞身区域内渗透，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息；
定位所述待施工开挖隧道洞身区域内的次高压燃气管线的位置；
根据获取的所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息和定位的所述次高压燃气管线的位置，在所述待施工开挖隧道洞身区域内的顶部高压旋喷连续的多仓室止水帷幕墙，排布所述多仓室止水帷幕墙在隧道开挖轮廓线的两侧；
加固和封闭所述多仓室止水帷幕墙和所述次高压燃气管线空间范围内的交叉缺口区域；
地面袖阀注浆所述待施工开挖隧道洞身区域的顶部，形成拱顶加固圈，所述拱顶加固圈位于隧道拱顶5m高的软弱地层。
2.如权利要求1所述的地面分仓止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述多仓室止水帷幕墙位于所述隧道开挖轮廓线2m外的位置上，所述多仓室止水帷幕墙沿隧道纵向的分仓长度在15m～25m之间；
所述多仓室止水帷幕墙与所述次高压燃气管线的外壁至少保持2m远的距离。
3.如权利要求1所述的地面分仓止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述在所述待施工开挖隧道洞身区域内的顶部高压旋喷连续的多仓室止水帷幕墙的步骤包括以下步骤：
根据获取的所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息进行现场试喷并进行抽芯检测旋喷桩在填石层中的成桩效果；
自地下水位以上高压旋喷由连续交错布置的三排旋喷桩构成的单仓室止水帷幕墙至中风化岩面以下或隧道底板以下。
4.如权利要求3所述的地面分仓止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述自地下水位以上高压旋喷由连续交错布置的三排旋喷桩构成的单仓室止水帷幕墙至中风化岩面以下或隧道底板以下的步骤包括：
自地下水位以上2m同步高压旋喷直径为0.5m的旋喷桩为交错布置的三排旋喷桩至中风化岩面以下0.5m或隧道底板以下5m，所述三排旋喷桩的桩间距为0.35m，排距为0.375m；
所述自地下水位以上高压旋喷由连续交错布置的三排旋喷桩构成的单仓室止水帷幕墙的步骤包括：先施工外围旋喷桩，最后施工中间排旋喷桩；
所述旋喷桩在填石层及富水流砂层中引孔时使用PVC护筒，单排旋喷引孔间隔3～4个桩交错进行。
5.如权利要求3所述的地面分仓止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述根据获取的所述待施工开挖隧道洞身区域内的地下水分布信息和地层结构信息进行现场试喷并进行抽芯检测旋喷桩在填石层中的成桩效果的步骤包括：
根据钻孔时获得的孔位处地层情况信息，对不同深度或不同地层采用不同的高压旋喷技术参数，所述高压旋喷技术参数包括对硬土、深部土层和土粒大的卵砾石区域延长高压旋喷时间、放慢提升速度或提高喷射压力；
根据所述抽芯检测旋喷桩在填石层中的成桩效果检验旋喷桩的质量。
6.如权利要求5所述的地面分仓止水帷幕的施工方法，其特征在于，
所述高压旋喷技术参数包括每延米的水泥用量，所述每延米的水泥用量在230～280kg，所述每延米的水泥用量在孔隙率大及流砂段地层取较大值；
根据所述抽芯检测旋喷桩在填石层中的成桩效果检验旋喷桩的质量的步骤包括：水泥土固结体抽芯取样28天的抗压强度不小于1MPa，所述多仓室止水帷幕墙渗透系数≤10-6cm/s。
7.如权利要求1所述的地面分仓止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述加固和封闭所述多仓室止水帷幕墙和所述次高压燃气管线空间范围内的交叉缺口区域的步骤包括如下步骤：
挖走所述次高压燃气管线顶部的覆土，保留原状土0.5m厚；
挖至预定位置后，在地面画出所述次高压燃气管线的外边线及控制线；
定位铺设在所述次高压燃气管线外围的袖阀管的位置；
在所述控制线的外围袖阀注浆加固和封闭所述多仓室止水帷幕墙和所述次高压燃气管线空间范围内的交叉缺口区域。
8.如权利要求7所述的地面分仓止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述在所述控制线的外围袖阀注浆加固和封闭所述多仓室止水帷幕墙和所述次高压燃气管线空间范围内的交叉缺口区域的步骤包括：
在距离所述次高压燃气管线1.5～2.0m的范围袖阀管注浆孔眼间距为0.5m，单根长度为24m的多根袖阀管，所述袖阀注浆的注浆压力在0.5～1.0MPa，单孔注浆扩散半径2.0m，注浆材料为水泥水玻璃双液浆。
9.如权利要求8所述的地面分仓止水帷幕的施工方法，其特征在于，高压旋喷所述多仓室止水帷幕墙的高压旋喷桩选取双重管法，高压旋喷压缩空气的压力为0.7MPa，流量3m/min，喷嘴间隙2m～4m，水泥浆液压力25～35MPa，流量80～120m/min，喷嘴孔径2～3mm，喷嘴个数1～2个；
所述高压旋喷桩使用水泥浆液，水泥浆液的水灰配比比例为1：1～1.5：1，水泥管提升的速度10～20cm/min，旋转速度10～20r/min。
10.如权利要求9所述的地面分仓止水帷幕的施工方法，其特征在于，仓内注浆管的间距为1.0m×0.8m，呈梅花形布置，单孔注浆扩散半径为1.5m。
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