CN103397845A - 一种通过浆液置换控制顶管穿越建筑物引起的沉降的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通过浆液置换控制顶管穿越建筑物引起的沉降的方法。现有的顶管穿越建筑物的沉降控制方法大多着眼于顶管穿越建筑物前的预测、穿越建筑物时注浆减阻和穿越建筑物后出现异常沉降时进行注浆补救，缺乏主动的可直接控制沉降的施工方法。本发明技术方案的特征在于，当顶管从建筑物下方穿越后，将水泥浆从预置于顶管管节中的注浆孔中缓慢、均匀地注入，利用水泥浆将触变泥浆沿管壁压向下方，最后从顶管管节下方的排浆孔中排出；同时观察排浆孔排出的浆液，当排出的浆液变为水泥浆时，停止注入水泥浆，完成浆液置换。本发明通过更换浆液材料并运用合理的注浆工艺，可有效减少顶管下穿建筑物时建筑物的沉降量。

Description

一种通过浆液置换控制顶管穿越建筑物引起的沉降的方法

技术领域

本发明涉及顶管隧道的施工方法，具体地说是一种通过浆液置换控制顶管穿越建筑物引起的沉降的方法。

背景技术

顶管隧道施工技术作为一种非地面开挖铺设地下管道的方法，可以在不开挖地表土的情况下完成管道铺设施工，具有无可比拟的优点，其应用也越来越广泛，近年来已成为城市管线建设和改造的主要手段。

随着顶管隧道施工技术的不断成熟和改进，顶管设计直径也越来越大。顶管隧道施工过程中，由于开挖面前部出现超挖、开挖卸载或扰动，掘进机外径比后续管道外径大导致掘进机尾部出现建筑空隙等原因，不可避免地会产生土体损失。同时，为了减小推进阻力，施工过程中在管壁外侧会注入以膨润土为主要成分的触变泥浆。触变泥浆具有极强的触变性，一经扰动便由凝态转化为液态，且极易析出水分发生体积缩小，进一步增大了施工过程中地面沉降的趋势。

再考虑掘进机正面附加推力、掘进机及后续管道与土体之间摩擦力等引起地面沉降的因素和近年来顶管设计尺寸增大的趋势，顶管施工对顶管轴线附近的地面建筑物的安全产生的威胁愈发严重。尤其是在穿越住宅、管线、堤防、道路时，一旦在顶管施工过程中出现较大的地面沉降，对人民财产安全和社会正常运行带来的危害不可想象。

因此，顶管穿越建筑物的沉降控制方法是顶管施工过程中的重点和难点。对现有技术的文献检索发现，目前顶管穿越建筑物的沉降控制方法有以下相关文献：

[1]孙宇坤,周法根.穿越钱塘江大堤的顶管工程施工技术[J].中国给水排水, 2009,25(8):95-97,103。

[2]葛涛,吴正松,龚叶锋.大口径长距离泥水平衡顶管穿越民房的地面沉降控制[J].特种结构,2009,26(6):6,45-47。

[3]郑烨,刘述丽.顶管施工引起海堤过大沉降的原因分析及补救措施研究[J].城市道桥与防洪,2012(3):174-176。

[4]褚仁龙.市政工程泥水平衡顶管施工沉降控制[J].建筑与发展,2010(8):96-97。

[5]陈卫明.特殊地段顶管施工沉降控制技术[J].中国市政工程,2003(6):35-37。

[6]贾国强,陈琳.控制大直径顶管穿越长江大堤引起堤面沉降的技术措施初探[J].地下工程,2009,12(12):78-81。

现有的顶管穿越建筑物的沉降控制方法大多着眼于顶管穿越建筑物前的预测、穿越建筑物时注浆减阻和穿越建筑物后出现异常沉降时进行注浆补救，缺乏主动的可直接控制沉降的施工方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种通过浆液置换控制顶管穿越建筑物引起的沉降的方法，以有效减少顶管下穿建筑物时建筑物的沉降量。

为此，本发明采用的技术方案是：一种通过浆液置换控制顶管穿越建筑物引起的沉降的方法，其特征在于：在顶管掘进的过程中，通过顶管管节上方预留的注浆孔将触变泥浆同步压注，使触变泥浆充分填充管壁周边空隙；

当顶管从建筑物下方穿越后，将水泥浆从预置于顶管管节中的注浆孔中缓慢、均匀地注入，同时注意控制注浆压力不能大于覆土压力，利用水泥浆将触变泥浆沿管壁压向下方，最后从顶管管节下方的排浆孔中排出；同时观察排浆孔排出的浆液，当排出的浆液变为水泥浆时，停止注入水泥浆，完成浆液置换。

本发明采用置换工法，将引起建筑物沉降的触变泥浆置换为可硬性水泥浆。通过注入水泥浆置换出触变泥浆，可以避免触变泥浆因析出水分导致体积缩小的问题，提高了管壁周围泥浆套强度，增加了泥浆对上覆土和管道的承载能力，起到了减小地面沉降的作用。

进一步，沿顶管轴向，在建筑物下方的顶管管节上预留注浆孔和排浆孔，预留注浆孔和排浆孔的管节设置范围超出建筑物边界2个管节长度；顶管管节上方90°范围内每隔45°设1个注浆孔，顶管管节下方90°范围内每隔45°设1个排浆孔。

进一步，所述的注浆孔口安装压力计和阀门。

进一步，所述的排浆孔口安装阀门。

进一步，所述的水泥浆成分包括天然钠基膨润土5-10%、粉煤灰5-10%、细砂30-50%和普通硅酸盐水泥30-50%，所述的百分数为质量百分数，也可以选用其他类似的水泥浆成分，水泥浆浆液比重为1.4-1.6，初凝时间为22-26小时。

本发明通过更换浆液材料并运用合理的注浆工艺，有效减少了顶管下穿建筑物时建筑物的沉降量，适用于所有顶管施工穿越建筑物的沉降控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明注浆孔、排浆孔横剖面布置与浆液置换走向示意图。

图2为本发明注浆孔、排浆孔纵剖面布置与浆液置换走向示意图。

图中：

1为注浆孔，2为注浆孔的阀门，3为注浆孔的压力计，4为排浆孔，5为排浆孔的阀门；6为顶管穿越的地面建筑物，7为穿越建筑物之前的管节及施工后地面沉降情况，8为穿越建筑物之后的管节及施工后地面沉降情况。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明的顶管穿越建筑物后通过浆液置换控制建筑物沉降的实施可分为两个部分，即注浆置换前准备和穿越后水泥浆置换。

1.注浆置换前准备工作：

根据顶管施工行进走向和需要进行沉降控制的建筑物的位置，在建筑物下方的顶管管节上预留注浆孔和排浆孔，预留注浆孔和排浆孔的顶管管节设置范围超出建筑物边界2个管节长度。顶管管节上方90°范围内每隔45°设1个注浆孔1，顶管管节下方90°范围内每隔45°设1个排浆孔4。注浆孔口安装压力计3和阀门2，控制注浆压力并防止回浆造成注浆残缺；排浆孔口安装阀门5。

调制用于置换的水泥浆，水泥浆液成分由天然钠基膨润土5-10%、粉煤灰5-10%、细砂30-50%和普通硅酸盐水泥30-50%组成。浆液比重约为1.5，初凝时间约为24小时。

2.顶管顶进到位后水泥浆置换步骤：

在掘进机掘进的过程中，打开注浆孔的阀门2，将触变泥浆通过顶管管节上方预留的注浆孔进行同步压注，使触变泥浆充分填充管壁周边空隙，然后关闭注浆孔的阀门2。

顶管从建筑物下方穿过后，重新打开注浆孔的阀门2，将水泥浆从注浆孔1中缓慢、均匀地注入，同时注意观察压力计3示数，防止注浆压力过大，注意控制注浆压力不能大于覆土压力，注浆遵循“低压缓慢”的基本原则。同时，打开排浆孔4的阀门5，利用水泥浆将触变泥浆沿管壁压向下方，最后从顶管管节下方的排浆孔4中挤出。同时观察排浆孔排出的浆液，当流出的浆液变为水泥浆时，停止注入水泥浆，关闭注浆孔1的阀门2和排浆孔4的阀门5，完成浆液置换。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种通过浆液置换控制顶管穿越建筑物引起的沉降的方法，其特征在于：在顶管掘进的过程中，通过顶管管节上方预留的注浆孔将触变泥浆同步压注，使触变泥浆充分填充管壁周边空隙；

当顶管从建筑物下方穿越后，将水泥浆从预置于顶管管节中的注浆孔中缓慢、均匀地注入，同时注意控制注浆压力不能大于覆土压力，利用水泥浆将触变泥浆沿管壁压向下方，最后从顶管管节下方的排浆孔中排出；同时观察排浆孔排出的浆液，当排出的浆液变为水泥浆时，停止注入水泥浆，完成浆液置换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：沿顶管轴向，在建筑物下方的顶管管节上预留注浆孔和排浆孔，预留注浆孔和排浆孔的管节设置范围超出建筑物边界2个管节长度；顶管管节上方90°范围内每隔45°设1个注浆孔，顶管管节下方90°范围内每隔45°设1个排浆孔。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的注浆孔口安装压力计和阀门。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的排浆孔口安装阀门。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的水泥浆成分包括天然钠基膨润土5-10%、粉煤灰5-10%、细砂30-50%和普通硅酸盐水泥30-50%，所述的百分数为质量百分数，水泥浆浆液比重为1.4-1.6，初凝时间为22-26小时。

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