CN107605498A - 富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构施工方法 - Google Patents

富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构施工方法 Download PDF

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常春章
孙延琳
陈东
黄峻峻
郭玉鹏
张学飞
张海霞
曾来仕
杨成达
赵坤
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中铁十局集团有限公司
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Abstract

本发明公开了一种富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构施工方法。富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构,为两端封堵的水平放置的筒状结构,其是以水泥浆和水玻璃溶液混合后填充至盾构隧道端头区加固区域的砂卵石空隙内形成,所述筒状结构的内部土体为不加固结构,所述筒状结构的筒壁内径比隧道开挖轮廓线半径小1‑2m,所述筒状结构的筒壁外径比隧道开挖轮廓线半径大2‑3m,所述筒状结构的两端封堵区域的厚度为2m,所述筒状结构的长度比盾构机长3‑4m。本发明施工效率高,加固效果好,能保证盾构始发或接收施工中的端头土体稳定和密封,保证盾构施工安全。

Description

富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构,属于隧道施工
技术领域。本发明还涉及上述的加固结构的施工方法。 背景技术
[0002] 目前国内城市地铁工程软弱地层施工多采用盾构法,它是将盾构机在地层中推 进,通过盾构外壳和管片、管片壁后同步注浆支承四周围岩防止坍塌。同时在开挖面前方通 过刀盘旋转进行土体开挖,开挖土体时对掌子面施加压力确保土体稳定,通过出土机械运 出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构的一种机械化施 工方法。盾构始发和盾构接收因刀盘土体压力不能确保掌子面土体稳定,需对土体加固。目 前加固方式多样,但加固效果好、经济安全方法极少。且盾构始发和接收如果加固失效未及 时补救会导致土体坍塌甚至盾构机被埋造成隧道改线,尤其是富水砂卵石地层,风险极大。
发明内容
[0003] 针对现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种施工效率高,加固效果好的 富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构,其能保证盾构始发或接收施工中的端头 土体稳定和密封,保证盾构施工安全。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种富水砂卵石地层盾构隧道端头 水平注浆加固结构,其特征是:其为两端封堵的水平放置的筒状结构,其是以水泥浆和水玻 璃溶液混合后填充至盾构隧道端头区加固区域的砂卵石空隙内形成,所述筒状结构的内部 土体为不加固结构,所述筒状结构的筒壁内径比隧道开挖轮廓线半径小l-2m,所述筒状结 构的筒壁外径比隧道开挖轮廓线半径大2-3m,所述筒状结构的两端封堵区域的厚度为2m, 所述筒状结构的长度比盾构机长3-4m。
[0005] 本发明还提供了一种上述的的富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构 的施工方法,其特征是:在隧道端头加固区域按照所述加固结构的形状采用地质钻机分别 钻出若干注浆孔,在所述注浆孔内放入PVC注浆管,采用注浆机分别将水泥浆和水玻璃溶液 通过钢圈橡胶注浆管注入所述PVC注浆管内,水泥浆和水玻璃溶液在PVC注浆管底部混合注 浆形成所述加固结构,对土体进行加固;所述注浆孔的孔底分布在隧道开挖轮廓线半径内 l-2m、隧道开挖轮廓线半径外2-3m以及加固区域的起点、终点2m范围的掌子面位置。
[0006] 进一步的,所述注浆孔的孔始端位于隧道开挖轮廓线内侧。
[0007]进一步的,为保证施工效果,注浆钻孔顺序为由上到下,由前向后;先钻孔成孔后 注浆,注浆完成后再钻孔,如此循环,直至探孔、取芯检测达到加固效果。
[0008] 进一步的,为确保钻进作业的顺利实施,在钻机的钻杆内设有两根注浆管A,钻孔 时通过所述注浆管A注入高压水,高压水在钻头处喷出松动钻头处的小粒径卵石,实现注浆 孔的成孔。
[0009] 进一步的,注浆孔成孔后,分别向钻杆内的两根注浆管A注入水玻璃溶液和磷酸溶 液,两种溶液在钻头处混合并在注浆压力下沿钻杆的外壁和钻孔壁间的空隙向孔外方向流 动,至浆液均匀流出孔外停止注浆,待浆液初步凝固形成护壁后再分节抽出钻杆。通过采用 水玻璃溶液和磷酸溶液在注浆孔的孔壁上形成护壁,可以有效地防止孔壁坍塌,保证施工 顺利。
[0010] 进一步的,防止高压注浆时爆管,向PVC注浆管内注浆前在所述PVC注浆管的外侧 端头处接有钢注浆管,钢注浆管通过三通分别与两根钢圈橡胶注浆管连接。
[0011] 进一步的,向PVC注浆管内注浆时,水泥浆和水玻璃溶液通过PVC注浆管与孔道护 壁之间的间隙向孔外涌流并逐渐凝固包裹所述PVC注浆管并封堵密实。
[0012] 进一步的,为保证钻孔作业的顺利实施,防止涌水涌沙,注浆钻孔前沿钻孔方向用 水钻将连续墙钻孔,并在孔底保留10-20cm。
[0013] 本发明的有益效果是:本发明的加固结构合理,通过采用水平放置的密封筒状的 加固结构,能保证盾构始发或接收施工中的端头土体稳定和密封,保证了盾构施工安全;本 发明施工效率高,加固效果好,有利于缩短工期;本发明施工简单,施工成本低廉,具有较高 的经济性和实用性。
附图说明
[0014] 图1是本发明中的加固结构的纵剖面图;
[0015] 图2是本发明中的加固结构的作业面注浆孔布置图;
[0016] 图3是本发明中的加固结构的作业范围及注浆孔布置纵剖面图;
[0017] 图4是本发明钻孔作业时注浆孔细部纵剖面图;
[0018]图5是本发明注浆作业时注浆孔细部纵剖面图;
[0019]图6是本发明注浆作业时注浆管道连接示意图;
[0020]图7是本发明实施的平面布置示意图;
[0021]图中,1、加固区域,2、注浆孔,3、地下连续墙,4、未加固土体,5、隧道开挖轮廓线, 6、钻杆,7、注浆管A,8、钻杆外壁与和钻孔壁间的间隙,9、注浆孔道护壁,10、PVC注浆管与孔 道护壁之间的间隙,11、PVC注浆管,12、注浆管埋入地层的分界点,13、钢注浆管,14、三通, 15、钢圈橡胶注浆管,16、注浆机。
具体实施方式
[0022]下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步的说明:
[0023]如附图所示,一种富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构,其为两端封 堵的水平放置的筒状结构,其是以水泥浆和水玻璃溶液混合后填充至盾构隧道端头区加固 区域的砂卵石空隙内形成,所述筒状结构的内部土体为不加固结构,所述筒状结构的筒壁 内径比隧道开挖轮廓线半径小l-2m,所述筒状结构的筒壁外径比隧道开挖轮廓线半径大2-3m,所述筒状结构的两端封堵区域的厚度为2m,所述筒状结构的长度比盾构机长3-4m。该加 固结构可使盾构隧道端头加固区域1施工后土体稳定,封闭不透水,加固结构的筒内土体4 内的水通过钻孔排除。
[0024]上述的富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构的施工方法是:在隧道端 头加固区域按照所述加固结构的形状采用地质钻机分别钻出若干注浆孔2,地质钻机以图 2、图3示意的注浆孔布置方式进行钻孔,所述钻孔的孔底分别分布在隧道开挖轮廓线5半径 内1 -2m、隧道开挖轮廓线5半径外2-3m以及加固区域1的起点、终点2m范围的掌子面位置,以 便最终分别形成加固结构的筒壁和两端的封堵端,所述钻孔的孔始端位于隧道开挖轮廓线 5的内侧。完成注浆孔2后在孔内下PVC注浆管11,采用注浆机分别将水泥浆和水玻璃溶液通 过两根钢圈橡胶注浆管15注入所述PVC注浆管11内,水泥浆和水玻璃溶液在PVC注浆管11底 部混合注浆形成所述加固结构,对土体进行加固。注浆钻孔顺序优选为由上到下,由前向 后,先钻孔成孔后注浆,注浆完成后再钻孔,如此循环,直至探孔、取芯检测达到加固效果。 [0025] 为确保注浆孔2的顺利施工,在钻机的钻杆6内设有两根注浆管A7,钻孔作业时,通 过所述注浆管A7注入高压水,高压水在钻头处喷出松动钻头处的小粒径卵石,实现注浆孔2 的成孔。注浆孔2成孔后,分别向钻杆6内的两根注浆管A7注入水玻璃溶液和磷酸溶液,两种 溶液在钻头处混合并在注浆压力下沿钻杆6的外壁和钻孔壁间的空隙8向孔外方向流动,至 浆液均匀流出孔外停止注浆,待浆液初步凝固形成护壁9后再分节转动抽出钻杆6。为确保 注浆作业的顺利实施,注浆作业前,将PVC管11按注浆孔,2的长度接长并推入直至孔底,端 头外露50cm处接钢注浆管13,防止高压注浆时爆管,钢注浆管13通过三通14分别与两根钢 圈橡胶注浆管15连接,并在管路上设置阀门和压力表。通过两根钢圈橡胶注浆管I5注入水 泥浆和水玻璃溶液,注浆时双浆液通过PVC注浆管与孔道护壁之间的间隙1〇向孔外涌流并 逐渐凝固包裹PVC注浆管11并封堵密实,给孔底浆液提供压力,使浆液能够顺利注入加固区 域1。注浆时监测地表变形并根据变形情况调整注浆速度。
[0026]注浆钻孔前应沿钻孔方向用水钻将连续墙钻孔,并在孔底保留l〇_2〇cm,确保钻孔 作业的顺利实施,并防止涌水涌沙。
[0027]本发明实施例中的其它部分采用己知技术,在此不再赘述。

Claims (9)

1. 一种富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构,其特征是:其为两端封堵的 水平放置的筒状结构,其是以水泥浆和水玻璃溶液混合后填充至盾构隧道端头区加固区域 的砂卵石空隙内形成,所述筒状结构的内部土体为不加固结构,所述筒状结构的筒壁内径 比隧道开挖轮廓线半径小1-2m,所述筒状结构的筒壁外径比隧道开挖轮廓线半径大2-3m, 所述筒状结构的两端封堵区域的厚度为2m,所述筒状结构的长度比盾构机长3-4m。
2. —种如权利要求1所述的富水砂卵石地层盾构隧道端头水平注浆加固结构的施工方 法,其特征是:在隧道端头加固区域按照所述加固结构的形状采用地质钻机分别钻出若干 注浆孔(2),在所述注浆孔(2)内放入PVC注浆管(11),采用注浆机分别将水泥浆和水玻璃溶 液通过钢圈橡胶注浆管(15)注入所述PVC注浆管(11)内,水泥浆和水玻璃溶液在PVC注浆管 (11)底部混合注浆形成所述加固结构,对土体进行加固;所述注浆孔(2)的孔底分布在隧道 开挖轮廓线半径内l-2m、隧道开挖轮廓线半径外2-3m以及加固区域的起点、终点2m范围的 掌子面位置。
3. 根据权利要求2所述的施工方法,其特征是:所述注浆孔(2)的孔始端位于隧道开挖 轮廓线的内侧。
4. 根据权利要求2所述的施工方法,其特征是:注浆钻孔顺序为由上到下,由前向后;先 钻孔成孔后注浆,注浆完成后再钻孔,如此循环,直至探孔、取芯检测达到加固效果。
5. 根据权利要求2或3或4所述的施工方法,其特征是:在钻机的钻杆(6)内设有两根注 浆管A (7),钻孔时通过所述注浆管A (7)注入高压水,高压水在钻头处喷出松动钻头处的小 粒径卵石,实现注浆孔⑵的成孔。
6. 根据权利要求5所述的施工方法,其特征是:注浆孔(2)成孔后,分别向钻杆(6)内的 两根注浆管A⑺注入水玻璃溶液和磷酸溶液,两种溶液在钻头处混合并在注浆压力下沿钻 杆⑹的外壁和钻孔壁间的空隙⑻向孔外方向流动,至浆液均匀流出孔外停止注浆,待浆 液初步凝固形成护壁⑼后再分节抽出钻杆(6)。
7. 根据权利要求6所述的施工方法,其特征是:向PVC注浆管(11)内注浆前在所述PVC注 浆管(11)的外侧端头处接有钢注浆管(13),钢注浆管(13)通过三通(14)分别与两根钢圈橡 胶注浆管(15)连接。
8. 根据权利要求7所述的施工方法,其特征是:向PVC注浆管(11)内注浆时,水泥浆和水 玻璃溶液通过PVC注浆管(11)与孔道护壁(9)之间的间隙(10)向孔外涌流并逐渐凝固包裹 所述PVC注浆管(11)并封堵密实。
9. 根据权利要求2所述的施工方法,其特征是:注浆钻孔前沿钻孔方向用水钻将连续墙 钻孔,并在孔底保留10-20cm。
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