CN103867208B - 控制隧道及地下工程施工过程中地表、管线变形的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制隧道及地下工程施工过程中地表、管线变形的方法，包括以下步骤：1)探测地下管线的位置，然后通过洛阳铲穿过隧道及地下工程的掌子面在正对地下管线的方向上钻探测孔，并通过测量掌子面前方不同位置土壤的含水量，然后根据掌子面前方各位置土壤含水量的大小判断是否存在渗漏水及渗漏水囊，当撑子面前方任意一位置存在渗漏水或渗漏水囊时，则引排所述渗漏水及渗漏水囊；2)探测地表的变形信息，然后对地下管线位置的土体进行超前深孔注浆，同时控制施工过程中产生的预收敛变形，并根据地表的变形信息通过掌子面对地下管线底部的土体进行注浆，使地下管线与变形地表抬升，从而实现消除隧道及地下工程施工过程中引起的变形。

Description

控制隧道及地下工程施工过程中地表、管线变形的方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种控制隧道及地下工程施工过程中地表、管线变形的方法。

背景技术

随着社会经济的高速发展，人类生活节奏的日趋紧凑，人们对交通的日益增长的需求，地下工程的建设速度也随之显著加快，浅埋暗挖隧道工程、市政水利管道、城市地下过街人行道等工程的增加，这就给结构设计和施工安全提出了新的挑战。下穿管线尤其是城市给水、排水等管线，这对于当今城市的地下工程是一个莫大的考验。如何控制地表及管线的变形成为了当下的核心问题。地质雷达是一种广泛用于地质探测的高频电磁脉冲波技术，通过它可以连续测量方法进行信号采集，并通过增益调节、滤波处理等方法对采集的数据进行处理，从而探明隧道周边的环境。洛阳铲进行钻孔勘探，通过对取出土体的含水量进行分析可以估计出距管线的位置及管线的渗漏情况，并实现引排效果。对于特级风险源，洛阳铲可以准确方便的探究出其位置。超前深孔注浆技术是超前支护的主要形式，对于完成富水地层段的施工以及近距离多次穿越重要管线及建构筑物的施工有卓越的效果，可以产生加固掌子面和固结止水，不仅可以改善前方土体的物理力学性质，更可以控制预收敛变形。多次注浆在于消除结石率的影响，并消除由于土体触变性而产生的结构性恢复，以致土体结构彻底破坏，进而增大土体刚度，使得管线得到抬升。

现有技术中，探查阶段往往仅限于使用地质雷达作为超前预报手段。而对于下穿管线或过重点风险源的地段仅仅使用超前深孔注浆。在实现本技术创新的过程中，技术创新人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术中单一采用地质雷达作为超前预报手段，无法对于开挖前方土体中的重要管线(重要风险源)进行进一步的精准定位。在超前深孔注浆过程中忽略了土体中的结石率和土体的触变性。使注浆的充填效果大大减弱，并无法实现管线的抬升。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种控制隧道及地下工程施工过程中地表、管线变形的方法，该方法可以有效的消除隧道或地下工程施工过程中引起的变形。

为达到上述目的，本发明所述的控制隧道及地下工程施工过程中地表、管线变形的方法包括以下步骤：

1)探测地下管线的位置，然后通过洛阳铲穿过隧道或地下工程的掌子面在正对地下管线的方向上钻探测孔，并通过所述探测孔测量掌子面前方不同位置土壤的含水量，然后根据掌子面前方各位置土壤含水量的大小判断是否存在渗漏水及渗漏水囊，当撑子面前方任意一位置存在渗漏水或渗漏水囊时，则通过探测孔引排所述渗漏水及渗漏水囊；

2)探测地表的变形信息，然后通过探测孔对地下管线位置的土体进行超前深孔注浆，同时控制隧道及地下工程施工过程中产生的预收敛变形，并根据地表的变形信息通过掌子面对地下管线底部的土体进行注浆，使地下管线与变形地表抬升，从而实现消除隧道及地下工程施工过程中引起的变形。

步骤1)中检测地下管线的位置的具体操作为：地质雷达产生高频短脉冲电磁波，并通过发射天线将所述高频短脉冲电磁波定向发射至地下，当高频短脉冲电磁波在传播过程中遇到存在电性差异的地层或地下管线时，则发生反射及透射，接收天线接收反射回来的反射波，再计算发射天线发射高频短脉冲电磁波到接收天线接收到发射波之间的时间差，并根据所述时间差及反射波的波形得到地下管线的位置。

步骤2)中通过地质雷达探测地表的变形信息。

步骤2)中根据地表的变形信息通过掌子面对地下管线底部的土体进行多阶段及多次注浆。

所述洛阳铲的直径为90mm，刀头长度为400mm。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的控制隧道及地下工程施工过程中地表、管线变形的方法在消除隧道及地下工程施工中产生的变形时，首先探测地下管线的位置，然后利用洛阳铲进行钻孔，检测掌子面前方不同位置的土中含水的情况，并对产生的渗漏水及渗漏水囊进行引排，然后检测地表的变形信息，再通过探测孔对地下管线位置的土体进行超前深孔注浆，并控制施工过程中产生的预收敛变形，最后对地下管线底部的土体进行注浆，抬起地下管线及变形地表，从而从根本上消除隧道及底线工程施工过程中引起的变形，消除地表和管线出现的有害变形，保证隧道和地下工程的正常施工，设计合理，易于施工。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细描述，以下是对本发明的解释而不是限定。

本发明所述的控制隧道及地下工程施工过程中地表、管线变形的方法包括以下步骤：

1)探测地下管线的位置，然后通过洛阳铲穿过隧道或地下工程的掌子面在正对地下管线的方向上钻探测孔，并通过所述探测孔测量掌子面前方不同位置土壤的含水量，然后根据掌子面前方各位置土壤含水量的大小判断是否存在渗漏水及渗漏水囊，当撑子面前方任意一位置存在渗漏水或渗漏水囊时，则通过探测孔引排所述渗漏水及渗漏水囊；

2)探测地表的变形信息，然后通过探测孔对地下管线位置的土体进行超前深孔注浆，同时控制隧道及地下工程施工过程中产生的预收敛变形，并根据地表的变形信息通过掌子面对地下管线底部的土体进行注浆，使地下管线与变形地表抬升，从而实现消除隧道及地下工程施工过程中引起的变形。

步骤1)中检测地下管线的位置的具体操作为：地质雷达产生高频短脉冲电磁波，并通过发射天线将所述高频短脉冲电磁波定向发射至地下，当高频短脉冲电磁波在传播过程中遇到存在电性差异的地层或地下管线时，则发生反射及透射，接收天线接收反射回来的反射波，再计算发射天线发射高频短脉冲电磁波到接收天线接收到发射波之间的时间差，并根据所述时间差及反射波的波形得到地下管线的位置。

步骤2)中通过地质雷达探测地表的变形信息。

步骤2)中根据地表的变形信息通过掌子面对地下管线底部的土体进行多阶段及多次注浆。

所述洛阳铲的直径为90mm，刀头长度为400mm。

通过洛阳铲对距地下管线较近的位置采用钻孔探测的方法探测取出土样的含水量及土样完整情况，然后根据土含水量的大小判断地下管线处的渗漏情况和地层情况，对于出现渗水的情况，往往随着土体中含水量的增加，表示越接近管线。同时根据所取出土样的含水量和完整性等制定相应的施工措施，并对局部因漏水出现的水囊和渗漏水进行定点引排。

超前深孔注浆往往在沉降控制标准要求高、工期紧、地质条件复杂、环境条件复杂的工程中发挥卓越的效果，本实施例中暗挖隧道多次下穿既有城市主要给水管线且地质条件差，控制地表、管线的沉降成为核心问题。深孔注浆在注浆过程中，注浆达到一定压力后，在注浆孔周围会产生一定大小的泡体，随着压力的不断增加，在浆液泡体上方的土体会产生一个圆柱体，从而改良土体的物理指标。注浆是在不改变地层组成的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的，通过这样对开挖掌子面前方土体的加固，实现控制预收敛变形的效果。

根据岩土控制变形分析法(ADEC0-RS法)，隧道的变形主要分为：收敛变形、预收敛变形、挤出变形，隧道中的挤出变形、收敛变形主要由预收敛变形决定。自然开挖条件下，掌子面处隧道的收敛变形已经发展了30％以上，所以对超前核心土的加固能有效控制三种基本变形(掌子面挤出变形、预收敛变形、收敛变形)及相应的隧道不稳定的表现形式(围岩脱落、剥落、掌子面坍塌及隧道塌方)。

本实施例选用多次注浆以消除单次深孔注浆中结石率的影响，经过第1次注浆后，由于结石率的影响，岩体裂隙不能全部封堵，注浆难以达到要，为此在现场施工中往往需要对同一孔进行多次重复注浆，以进一步填充由于结石率的影响不能被完全充填的裂隙，才能达到注浆标准，除此之外，通过多次注浆可以实现管线处变形的抬升。

天然土在外力作用下，土的结构强度强烈降低，甚至流动，外力停止后随时间增长而逐渐恢复结构和强度，通过洛阳铲探孔的多次深孔注浆克服了管线处因渗漏水引起土体含水量增加而增加的土体的触变性，本实施例中多次注浆平衡了因开挖卸荷引起的土体预变形，实现了开挖变形沉降、深孔注浆抬升、开挖变形沉降、再注浆抬升的反复过程，实现了下穿重要管线、地表小变形甚或零变形的控制目标。

实施例一

某轨道交通工程设计为浅埋暗挖隧道，双线全长1338m，整个区间地质条件极其复杂，拱顶多穿富水砾沙层及中砂层上层上覆粘土层局部全段面都为砂层并且区间多次近距离穿越水利地下管线，工程中选用瑞典地质公司的RAMAC钻孔地质雷达系统，并结合直径为90mm、刀头长度为40cm的洛阳铲进行土体含水量探测进而确定掌子面前方土体的含水量及管线位置。工程施工中采用超前深孔注浆，深孔注浆采用WSS工法分段后退式注浆工艺，浆液采用单浆-水泥浆注浆第一段注浆段长为16m在区间进洞前施工，自横通道内向区间正线土体水平钻孔，待正线施工14m左右时，在正线隧道内进行第二段深孔注浆，搭接长度为2m，对于地下管线段进行超前深孔注浆，结合多次注浆原理，充分消除结石率的影响，实现了地下管线处地表及管线零变形的变形控制目标。

本实施例设计合理，工艺简单，易于施工，利用该技术可以实现隧道和地下工程中隧道下穿既有重要管线等特级风险源，控制地表和管线的有害变形，保证隧道和地下工程施工的正常和管线安全的目的。

以上所述仅为本技术创新的较佳实施例，并不用以限制本技术创新，凡在本技术创新的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术创新的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种控制隧道及地下工程施工过程中地表、管线变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)探测地下管线的位置，然后通过洛阳铲穿过隧道及地下工程的掌子面在正对地下管线的方向上钻探测孔，并通过所述探测孔测量掌子面前方不同位置土壤的含水量，然后根据掌子面前方各位置土壤含水量的大小判断是否存在渗漏水及渗漏水囊，当撑子面前方任意一位置存在渗漏水或渗漏水囊时，则通过探测孔引排所述渗漏水及渗漏水囊；

2)探测地表的变形信息，然后通过探测孔对地下管线位置的土体进行超前深孔注浆，同时控制隧道及地下工程施工过程中产生的预收敛变形，并根据地表的变形信息通过掌子面对地下管线底部的土体进行注浆，使地下管线与变形地表抬升，从而实现消除隧道及地下工程施工过程中引起的变形；

步骤1)中检测地下管线的位置的具体操作为：地质雷达产生高频短脉冲电磁波，并通过发射天线将所述高频短脉冲电磁波定向发射至地下，当高频短脉冲电磁波在传播过程中遇到存在电性差异的地层或地下管线时，则发生反射及透射，接收天线接收反射回来的反射波，再计算发射天线发射高频短脉冲电磁波到接收天线接收到发射波之间的时间差，并根据所述时间差及反射波的波形得到地下管线的位置；

步骤2)中通过地质雷达探测地表的变形信息；

步骤2)中根据地表的变形信息通过掌子面对地下管线底部的土体进行多阶段及多次注浆；

所述洛阳铲的直径为90mm，刀头长度为400mm。