CN104806256B - 一种盾构突遇溶腔洞内处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构突遇溶腔洞内处理方法，包括如下步骤：溶腔检测；碰到溶腔时，开启预留孔洞的密封盖，使刀盘开槽位置与密封孔洞轴线对应；采用水平钻机钻出孔洞通道；分段接长钢管法将内窥镜头推进至溶腔深处和，全过程采集视频资料，在此基础上分析确定溶腔的边界及溶腔内环境条件；采用管口下落内窥镜头方式，确定溶腔内水体及下方渣体分布情况；根据溶腔的边界及溶腔内环境条件以及溶腔内水体及下方渣体分布情况确定施工步骤；恢复掘进；重复上述步骤，将盾构机刀盘推进到溶腔端头位置。有益效果：适用于城际轨道交通隧道上方建筑密集环境；地层扰动小，地面沉降量小；溶腔体查勘数据影像化，清晰明了；安全可靠；通用性好。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域，特别涉及一种盾构突遇溶腔洞内处理方法。
背景技术
在轨道交通建设过程中，因为城镇发展水平较高，轨道交通隧道线路经常下穿重要交通、工业、民用建筑物，受建筑物影响，无法对隧道地质条件做到全覆盖，隧道在掘进过程中容易遇到一些未探明的溶洞、溶腔；盾构施工时，一旦顶穿溶洞、溶腔，有可能造成突水、突泥及盾构陷落等工程事故，同时对地面建筑物产生直接影响，造成较大的社会不良影响。
现有的溶洞、溶腔一般采用地质垂直钻探、红外探测、TSP、地质雷达、超前水平地质钻孔等探测技术，探明溶洞、溶腔边界及填充物质等，地面一般采用注浆超前预处理。上述方法无法满足在地面环境复杂时，展开地面探测，确定有无溶洞、溶腔和确定溶洞、溶腔边界，并对溶洞、溶腔进行超前预处理的要求。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种能够在盾构隧道中突遇溶腔时进行应急处置同时快速通过的盾构突遇溶腔洞内处理方法。
为了解决本发明提出的技术问题，本发明公开了一种盾构突遇溶腔洞内处理方法，其特征在于：
包括如下步骤：
1）溶腔检测，盾构机在岩层掘进过程中，原揭示地质条件没有明显变化的情况下，根据盾构机扭距、推力变化和土压变化，确定是否碰到溶腔；
2）碰到溶腔时，开启盾构机土仓隔板上的多个预留孔洞的密封盖，缓慢转动刀盘，使刀盘开槽位置与密封孔洞轴线对应；
3）采用水平钻机分散多处钻通盾构机与溶腔间岩体，形成孔洞通道；
4）采用在管口处绑定工业用内窥镜头方式，分段接长钢管法将内窥镜头推进至溶腔深处，全过程采集视频资料，在此基础上分析确定溶腔的边界及溶腔内环境条件；
5）采用分段加长钢管确定轴线位置及采用管口下落内窥镜头方式，确定溶腔内水体及下方渣体分布情况；
6）根据溶腔的边界、溶腔内环境条件、溶腔内水体及下方渣体分布情况确定直接通过、填充材料或灌注自流平砂浆；
7）恢复掘进；
8）重复上述步骤，将盾构机刀盘推进到溶腔端头位置。
作为本发明的一种改进，步骤6包括如下情况：
a、如溶腔分布于刀盘沿轴线投影范围内，直接使用盾构机快速通过即可；
b、如溶腔投影线大于刀盘沿轴线投影线范围，溶腔周边围岩不稳定时，利用已钻通的孔洞通道，注浆填充盾构机土仓及溶腔体，注浆材料采用低强度混合填充材料；
c、如溶腔投影分布刀盘前方下部，溶腔周边围岩稳定时，采用接管法，对溶腔由近盾构机侧往远盾构机端灌注自流平砂浆，并根据溶腔的轴向长度和深度采取分层法灌注自流平砂浆。
作为本发明的一种改进，所述填充材料由水泥、粉煤灰、膨润土和水组成，该填充材料质量比为：水泥:粉煤灰:膨润土:水=150:300:150:550。
作为本发明的一种改进，所述自流平砂浆灌注的高度高于刀盘约5cm。
作为本发明的一种改进，盾构机掘进过程中采用小扭距、小推力掘进。
作为本发明的一种改进，盾构机掘进时每掘进一环对该环管片后进行低压一次注浆，并对前面已一次注浆的管片加压进行二次注浆；同时对上方建筑物进行监控量测，并将监控量测数据反馈指导掘进参数调整。
作为本发明的一种改进，当盾构机通过溶腔后适当加大推力掘进，直至全部刀盘进入岩土层10环位置，对溶腔范围的管片进行三次注浆。
作为本发明的一种改进，盾构机恢复掘进时，盾构机根据溶腔位置决定是否采取预抬头处理，预抬头处理采用盾构机上的主动铰接和分区油压千斤顶等设备。
作为本发明的一种改进，所述预抬头处理包括如下：如溶腔在刀盘投影面中上部,盾构机不采取预抬头处理；如溶腔投影在刀盘投影面中下部，盾构机采取微抬头处理；如溶腔投影在刀盘投影面底部，盾构机采取较大角度抬头处理。
作为本发明的一种改进，完成步骤3形成孔洞通道后，采用便携式泵吸式综合气体检测仪对溶腔内气体进行气体分析，测定溶腔内气体是否可燃性或有毒；如溶腔内气体有毒或可燃，必须对后续施工中采取防毒、防燃措施，如检测判定为常规气体则常规施工。
总的来说本发明具有如下有益效果：
1、适用于城际轨道交通隧道上方建筑密集环境，由于采用洞内处理措施，溶腔上方免于地面加固处理， 隧道上方的建筑物不用拆迁，减少了对社会影响；
2、地层扰动小，地面沉降量小，采用托底注浆加固，小扭矩、小推力盾构掘进，减少了地层扰动，通过三次注浆及地面监测措施，地面沉降量可控；
3、溶腔体查勘数据影像化，清晰明了，本发明通过跟管内窥镜头方式，对溶腔体进行影像化查勘记录，并通过盾构机数据，采用配套软件转化为三维数据，为制定方案措施提供依据；
4、安全可靠，采用便携式泵吸式综合气体检测仪对溶腔内气体进行气体分析，测定溶腔内气体是否可燃性或有毒；注浆及其它作业时，采取密封装置，人员不进入溶腔，在盾构机上作业，安全可靠；
5、通用性好，根据溶腔的边界条件，结合溶腔内的地质水文情况，采取不同方法，满足不同类型的溶腔盾构安全快速通过要求。
附图说明
图1 盾构机碰到溶腔示意图；
图2 对溶腔进行探测示意图；
图3 溶腔在刀盘投影范围示意图；
图4 溶腔在刀盘投影范围外示意图；
图5 溶腔在刀盘投影前方下部示意图；
其中：1—溶腔；2—岩层；3—土仓隔板；4—长钢管；5—内窥镜头；6—注浆口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种盾构突遇溶腔洞内处理方法，施工流程如下：
首先对盾构隧道内是否有溶腔进行检测，盾构机在岩层2掘进过程中，原揭示地质条件没有明显变化的情况下，根据盾构机扭距、推力变化和土压变化，确定是否碰到溶腔，当盾构机扭矩、推力突变，土压变化异常则开启盾构机土仓隔板3上的多个预留孔洞的密封盖，缓慢转动刀盘，使刀盘开槽位置与密封孔洞轴线对应，采用水平钻机分散多处钻通盾构机与溶腔间岩体，形成孔洞通道，根据孔洞通道确定是否碰到了溶腔1。
如图1所示，如果碰到溶腔，在形成的孔洞通道处采用便携式泵吸式综合气体检测仪对溶腔1内的气体进行气体分析，测定溶腔内气体是否可燃性或有毒；如溶腔内气体有毒或可燃，必须对后续施工中采取防毒、防燃措施，如检测判定为常规气体则常规施工。
如图2所示，采用在管口处绑定工业用内窥镜头方式，分段接长钢管4将内窥镜头5推进至溶腔1深处，通过视频采集仪全过程采集视频资料，在此基础上分析确定溶腔的边界及溶腔1内环境条件；采用分段加长钢管4确定轴线位置及采用管口下落内窥镜头方式，确定溶腔内水体及下方渣体分布情况。
根据溶腔的边界及溶腔内环境条件以及溶腔内水体及下方渣体分布情况确定施工步骤：
如图3所示，溶腔分布于刀盘沿轴线投影范围内，直接使用盾构机快速通过即可；
如图4所示，溶腔投影线大于刀盘沿轴线投影线范围，溶腔周边围岩不稳定时，利用已钻通的孔洞通道，注浆填充盾构机土仓及溶腔体，注浆材料采用低强度混合填充材料，该填充材料由水泥、粉煤灰、膨润土和水组成，填充材料及质量比例为：水泥:粉煤灰:膨润土:水=150:300:150:550；
如图5所示，溶腔投影分布刀盘前方下部，溶腔周边围岩稳定时，采用接管法，对溶腔由近盾构机侧往远盾构机端灌注自流平砂浆，并根据溶腔的轴向长度和深度采取分层法灌注自流平砂浆，其中自流平砂浆由注浆口6注入且自流平砂浆灌注的高度高于刀盘约5cm。
在完成对溶腔的处理后恢复掘进，盾构机恢复掘进时，盾构机根据溶腔位置决定是否采取预抬头处理，预抬头处理采用盾构机上的主动铰接和分区油压千斤顶等设备。预抬头处理包括以下几种情况：如溶腔在刀盘投影面中上部, 盾构机不采取预抬头处理；如溶腔投影在刀盘投影面中下部，盾构机采取微抬头处理；如溶腔投影在刀盘投影面底部，盾构机采取较大角度抬头处理。
重复上述步骤，将盾构机刀盘推进到溶腔端头位置。
盾构机掘进过程中采用小扭距、小推力掘进。盾构机掘进时每掘进一环对该环管片后进行低压一次注浆，并对前面已一次注浆的管片加压进行二次注浆；同时对上方建筑物进行监控量测，并将监控量测数据反馈指导掘进参数调整。当盾构机通过溶腔后适当加大推力掘进，直至全部刀盘进入岩土层10环位置，对溶腔范围的管片进行三次注浆。
本发明公开的一种盾构突遇溶腔洞内处理方法，已在穗莞深城际轨道交通工程太平隧道盾构区间使用，在使用的过程中有效的提高了施工质量、施工效率，确保了施工安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
Claims (10)
1.一种盾构突遇溶腔洞内处理方法，其特征在于：
包括如下步骤：
1)溶腔检测，盾构机在岩层掘进过程中，原揭示地质条件没有明显变化的情况下，根据盾构机扭矩、推力变化和土压变化，确定是否碰到溶腔；
2)碰到溶腔时，开启盾构机土仓隔板上的多个预留孔洞的密封盖，缓慢转动刀盘，使刀盘开槽位置与密封孔洞轴线对应；
3)采用水平钻机分散多处钻通盾构机与溶腔间岩体，形成孔洞通道；
4)采用在管口处绑定工业用内窥镜头方式，分段接长钢管法将内窥镜头推进至溶腔深处，全过程采集视频资料，在此基础上分析确定溶腔的边界及溶腔内环境条件；
5)采用分段加长钢管确定轴线位置及采用管口下落内窥镜头方式，确定溶腔内水体及下方渣体分布情况；
6)根据溶腔的边界、溶腔内环境条件、溶腔内水体及下方渣体分布情况确定直接通过、注浆填充盾构机土仓及溶腔体或对溶腔由近盾构机侧往远盾构机端灌注自流平砂浆；
7)恢复掘进；
8)重复上述步骤，将盾构机刀盘推进到溶腔端头位置。
2.根据权利要求1所述的盾构突遇溶腔洞内处理方法，其特征在于：步骤6包括如下情况：
a、如溶腔分布于刀盘沿轴线投影范围内，直接使用盾构机快速通过即可；
b、如溶腔投影线大于刀盘沿轴线投影线范围，溶腔周边围岩不稳定时，利用已钻通的孔洞通道，注浆填充盾构机土仓及溶腔体，注浆材料采用低强度混合填充材料；
c、如溶腔投影分布刀盘前方下部，溶腔周边围岩稳定时，采用接管法，对溶腔由近盾构机侧往远盾构机端灌注自流平砂浆，并根据溶腔的轴向长度和深度采取分层法灌注自流平砂浆。
3.根据权利要求2所述的盾构突遇溶腔洞内处理方法，其特征在于：所述填充材料由水泥、粉煤灰、膨润土和水组成，该填充材料质量比为：水泥:粉煤灰:膨润土:水＝150:300:150:550。
4.根据权利要求2所述的盾构突遇溶腔洞内处理方法，其特征在于：所述自流平砂浆灌注的高度高于刀盘5cm。
5.根据权利要求1所述的盾构突遇溶腔洞内处理方法，其特征在于：盾构机掘进过程中采用小扭距、小推力掘进。
6.根据权利要求5所述的盾构突遇溶腔洞内处理方法，其特征在于：盾构机掘进时每掘进一环对该环管片后进行低压一次注浆，并对前面已一次注浆的管片加压进行二次注浆；同时对上方建筑物进行监控量测，并将监控量测数据反馈指导掘进参数调整。
7.根据权利要求6所述的盾构突遇溶腔洞内处理方法，其特征在于：当盾构机通过溶腔后适当加大推力掘进，直至全部刀盘进入岩土层10环位置，对溶腔范围的管片进行三次注浆。
8.根据权利要求1所述的盾构突遇溶腔洞内处理方法，其特征在于：盾构机恢复掘进时，盾构机根据溶腔位置决定是否采取预抬头处理，预抬头处理采用盾构机上的主动铰接和分区油压千斤顶。
9.根据权利要求7所述的盾构突遇溶腔洞内处理方法，其特征在于：所述预抬头处理包括如下：如溶腔在刀盘投影面中上部,盾构机不采取预抬头处理；如溶腔投影在刀盘投影面中下部，盾构机采取微抬头处理；如溶腔投影在刀盘投影面底部，盾构机采取较大角度抬头处理。
10.根据权利要求1所述的盾构突遇溶腔洞内处理方法，其特征在于：完成步骤3形成孔洞通道后，采用便携式泵吸式综合气体检测仪对溶腔内气体进行气体分析，测定溶腔内气体是否有可燃性或有毒；如溶腔内气体有毒或可燃，必须对后续施工中采取防毒、防燃措施，如检测判定为常规气体则常规施工。
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