CN108252719A - 一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法 - Google Patents

一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,包括以下步骤:步骤1,修建简易止浆墙:采用钢筋网片喷混凝土,同时在掌子面初支环向实作锚筋,与钢筋网片连接成整体;步骤2,后退式注浆:利用潜孔钻机钻在掌子面向前方钻进至设定深度,利用空心钻杆进行注浆作业,同时钻杆旋转后退;注浆压力控制在0.5~1Mpa。本发明可有效实现再软流状塑状红黏土层低压注浆加工操作,保障施工安全、城市管网道路安全,加快施工进度。

Description

一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及隧道及地下工程技术领域,具体涉及一种城市浅埋隧道下穿软流塑状 红黏土层施工方法。
背景技术
[0002] 红黏土不同于其他黏性土,因其具有高滞水性、突变性、上硬下软、渗透性差等特 性,表现出软状、流塑状态,为该类地质城市浅埋暗挖隧道施工加大了施工难度,特别是隧 道下穿软流塑状红黏土层,若处治不当,容易引发地面沉陷、坍塌等安全风险。在隧道施工 过程中处治此类围岩的常规施工方法有超前小导管注浆、全断面注浆、大(中)管棚加固、刚 插板等方法,但由于软流塑红黏土的特殊物理性质,该类常规做法均无法满足施工要求,施 工安全、城市管网道路安全、质量、进度无法保证。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是在红黏土层采用传统的隧道施工操作,施工安全、 城市管网道路安全、质量、进度均无法保证,目的在于提供一种城市浅埋隧道下穿软流塑状 红黏土层施工方法,可有效实现再软流状塑状红黏土层低压注浆加工操作,保障施工安全、 城市管网道路安全,加快施工进度。
[0004] 本发明通过下述技术方案实现:
[0005] —种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,包括以下步骤:
[0006] 步骤1,修建简易止浆墙:采用钢筋网片喷混凝土,同时在掌子面初支环向实作锚 筋,与钢筋网片连接成整体;
[0007] 步骤2,后退式注浆:利用潜孔钻机钻在掌子面向前方钻进至设定深度,利用空心 钻杆进行注浆作业,同时钻杆旋转后退;注浆压力控制在0.5〜IMpa。
[0008] 优选地,所述钢筋网片采用Φ 80150X 150单层网片,所述混凝土采用500mm C25混 凝土,所述锚筋采用Φ 22 X 2m锚筋。
[0009] 优选地,所述锚筋环向间距为lm,在径向截面方向上呈梅花形布置。
[0010] 优选地,所述注浆采用水泥-水玻璃双液浆。
[0011] 优选地,所述水泥-水玻璃双液楽中,水灰比为(0.8〜1) : 1,体积比为:1:1,其中水 玻璃的浓度为30〜35°Βέ。
[0012] 优选地,所述注浆速度为5〜110L/min。
[0013] 优选地,所述步骤2中的后退式注浆采用后退式分段注浆工艺,具体操作步骤为:
[0014] 步骤21,测量放线、标注钻孔位置;
[0015] 步骤22,钻机及平台车就位固定;
[0016] 步骤23,钻孔方向确定;
[0017] 步骤24,钻孔至设定深度;
[0018] 步骤25,注浆;
[0019] 步骤26,循环分段后退注浆:
[0020] 连接注浆管路,配制第η分段注浆液,进行第η分段长度注浆,第η分段长度注浆结 束后进行步骤27;所述η为大于等于1的正整数;
[0021] 步骤27,判断是否达到注浆结束标准,若未达到结束标准,则继续重复步骤26进行 循环分段后退注浆;若达到结束标准,则进行步骤28;
[0022] 步骤28,检查整体注浆效果检查是否达到标准,若整体注浆效果未达标,则进行补 孔注浆;若整体注浆效果达到检测标准,则结束注浆。
[0023] 优选地,所述步骤28中检查整体注浆效果的方法包括:(1)结合注浆过程中P-Q-t 曲线分析及反算注浆后地层的浆液填充率判断注浆效果,当浆液填充率达到80%以上,则 满足要求;(2)针对围岩上的薄弱环节进行钻孔检查,检查孔钻不坍孔,不涌泥,涌水量小于 0.2L/m · min则满足要求。
[0024] 优选地,所述步骤1和步骤2之间还包括支护补强操作:预先对掌子面后方30m范围 补设加强锚杆,加强锚杆位于拱腰位置。
[0025] 优选地,所述步骤2之前还包括超前地质预报操作:采用地质雷达扫描、超前水平 钻孔和红外探水结合的形式探测隧道前方红黏土分布情况及出水情况。如若红黏土含水率 达到50 %及以上需对该段地层进行加固处理。
[0026] 本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
[0027] 1、本发明一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,由于红黏土的不透 水性,在软流塑状红黏土层低压注浆加固一直是工程界的技术难题,本发明科学有效的突 破了该项问题,有效解决了在低压环境下软流塑红黏土注浆难的问题,利于加固软流塑状 红黏土,确保开挖安全;
[0028] 2、本发明一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,由于隧道洞内施工 场地狭窄,简易止浆墙的修砌采用网喷混凝土+锚筋的形式施工,方便快捷,避免了传统混 凝土浇筑的繁琐,因此止浆墙修建具有简单易操作、稳固、快速、高效的优点;
[0029] 3、本发明一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,后退式间歇低压注 浆工艺操作简单,不用先成孔后埋管,有效解决了传统工艺在软流塑状粘土层成孔难、反复 洗孔的缺点;注浆压力较小,防止地面隆起对管线及路面结构造成破坏;此外,加固段落岩 层变化较大时,可根据围岩情况实时动态调整浆液配比参数,不用再单独开孔注浆;
[0030] 4、本发明一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,在城市浅埋隧道施 工过程中,周边环境保护是重点。本发明施工可操作性强,利于减小对周边环境的影响,有 效保护市政管网,确保市政管网及道路运行安全;
[0031] 5、本发明一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,施工简便、易操作, 缩短工序衔接,加快了施工进度,降低施工成本,达到安全、经济、高效的目的。
附图说明
[0032] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部 分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
[0033] 图1为本发明软流塑状红黏土隧道注浆加固示意图;
[0034] 图2为本发明雷达扫描测线布置图;
[0035] 图3为本发明水平钻孔孔位布置图;
[0036] 图4为本发明简易止浆墙施工示意图;
[0037] 图5为本发明支护补强示意图;
[0038] 图6为本发明注浆孔布置示意图;
[0039] 图7为本发明注浆工艺流程图;
[0040] 图8为超前小导管注浆加固施工步骤流程图;
[0041] 图9为全断面注浆示意图。
具体实施方式
[0042] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本 发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作 为对本发明的限定。
[0043] 实施例1
[0044] 如图1所示,本发明提供了一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,具 体步骤依次为:
[0045] 步骤1,采用地质雷达扫描、超前水平钻孔和红外探水结合的方式探测隧道前方红 黏土分布情况及出水情况,根据探测结果调节注浆参数,避免盲目注浆,如图2和图3所示;
[0046] 步骤2,修建简易止浆墙:为方便施工,止浆墙的施作采用钢筋网片喷500mm厚C25 混凝土,同时在掌子面初支环向实作锚筋,与钢筋网片连接成整体,增加其受力特性。所述 钢筋网片采用Φ 80150 X 150单层网片,所述锚筋采用Φ 22 X 2m锚筋;所述锚筋环向间距为 lm,在径向截面方向上呈梅花形布置,且沿隧道延伸方向布置两排;若加固段落连续,在考 虑2〜3m的搭接时,为简化工序,该步骤可省略,一般用在首段加固;如图4所示;
[0047] 步骤3,支护补强:为防止注浆过程中支护结构破坏,保证已开挖段落结构安全,需 预先对掌子面后方30m范围补设加强锚杆,加强锚杆位于拱腰位置,采用Φ 22砂浆锚杆,长 度L = 3,间距环X纵:ImX0.8m;如图5所示;
[0048] 步骤4,后退式注浆:根据现场情况,径向加固范围为上半断面及开挖轮廓线外3m, 上半断面设置2环注浆孔,注浆采取钻杆后退式注浆工艺,注浆孔布置如图6所示,内环孔间 距为80cm,外环孔间距为60cm;注浆具体参数如表1和表2所示:
[0049] 表1注浆工艺参数
Figure CN108252719AD00071
[0051] 表2注浆液配比参数
Figure CN108252719AD00072
[0053] 注浆工艺流程:按照“由外到内、由上到下、间隔跳孔”的原则进行注浆加固处理。 首先用钻机定位、钻孔,孔深20m;然后采取后退式分段注浆工艺注浆施工,注浆分段长度1 〜2m。即钻进孔底,注浆一次,注浆结束后再退1〜2m进行注浆,依次循环,直至结束该孔注 浆;若钻孔过程中遇到突水、涌泥,则应立即停止钻孔,进行注浆。
[0054] 如图7所示,具体操作步骤依次为:
[0055] 步骤41,测量放线、标注钻孔位置;
[0056] 步骤42,钻机及平台车就位固定;
[0057] 步骤43,钻孔方向确定;
[0058] 步骤44,钻孔至设定深度;
[0059] 步骤45,注浆;
[0060] 步骤46,循环分段后退注浆:
[0061] 连接注浆管路,配制第η分段注浆液,进行第η分段长度注浆,第η分段长度注浆结 束后进行步骤47;所述η为大于等于1的正整数;
[0062] 步骤47,判断是否达到注浆结束标准,若未达到结束标准,则继续重复步骤46进行 循环分段后退注浆;若达到结束标准,则进行步骤48;
[0063] 步骤48,检查整体注浆效果检查是否达到标准,若整体注浆效果未达标,则进行补 孔注浆;若整体注浆效果达到检测标准,则结束注浆。
[0064] 其中,检查整体注浆效果的方法包括:(1)结合注浆过程中P-Q-t曲线分析及反算 注浆后地层的浆液填充率判断注浆效果,当浆液填充率达到80 %以上,则满足要求;(2)针 对围岩上的薄弱环节进行钻孔检查,检查孔钻不坍孔,不涌泥,涌水量小于〇.2L/m · min则 满足要求。
[0065] 因此,为确保注浆过程中地面不出现隆起变形及管线破坏现象,在注浆过程中,除 了控制注浆压力外,还在注浆全过程实行不间断监测。并利用对讲机与洞内进行实时沟通, 一旦出现变形过大应立即停止注浆,待变形稳定后再进行重复注浆。
[0066] 对比例1:超前小导管注浆加固
[0067] 一般采用Φ 42 X 4mm无缝钢管,长度L = 2〜3.5m,打设范围为拱顶120°范围,环向 间距0.3〜0.4m,注浆浆液采用水泥浆或水泥水玻璃双液浆,使隧道拱部形成拱形支护体 系。施工步骤如图8所示。
[0068] 实施效果:由于红黏土的不透水性,浆液扩散小,常规注浆效果不佳;且小导管刚 性小,悬挑受力,无法承受拱部土压力。
[0069] 对比例2:管棚注浆加固
[0070] 管棚钢管直径多选用80〜180mm,钢管中心距离一般为30〜50cm。钢管长度视软弱 破碎围岩的厚度而定,一般为I 〇〜4 5 m。钢管以较小的仰角沿岩面打入,形成了一个梁结构 来承担围岩的压力。钢管采用内注水泥浆、化学浆液或细石混凝土、劲性骨架来增加钢管刚 度。
[0071] 施工步骤如下:
[0072] 第一步:修建管棚操作室,管棚操作室一般挖至隧道开挖轮廓线以外1〜1.5m,工 作室长度需满足设备施工需要。
[0073] 第二步:钻机就为成孔,一是管棚引孔顶入法,当钻进地层易成孔时,一般采用先 钻孔、后插管得方法,即钻孔完成经查合格后,将管棚连续接长,由钻机旋转顶进将其装入 孔内;二是管棚跟管钻进法,当地质状况复杂,遇有砂卵石、岩堆、漂石或破碎带不易成孔 时,可采用跟管钻进工艺,即将套管及钻杆同时钻入,成孔后取出钻杆,顶入管棚,拔出外套 管。
[0074] 第三步:管棚注浆。
[0075] 实施效果:一是采用小口径中管棚,但在软、流塑土体中,成孔困难,若反复洗孔同 样存在施工风险;二是采用大管棚,大管棚虽能进行跟进施工,但需修建管棚作业室,施工 复杂,工期长;另外管棚之间空隙仍无法保证流塑状土体稳定。
[0076] 对比例3:全断面注浆加固
[0077] 如图9所示,全断面注浆是通过在掌子面钻地质探孔和注浆孔,再向孔内压注浆 液,浆液挤出开挖断面及其周围一定范围内的岩缝中的水,保证围岩的裂隙被具有一定强 度的混合浆体充填密实,并与岩体固结成一体,形成加固圈。对于颗粒更细的不透水、不透 浆液的地层,采用“劈裂注楽”。采用高压浆液强行挤压孔周,使粘土层劈裂成缝并使浆液充 塞凝结于其中,从而对粘土层起到了挤压加固的作用。
[0078] 施工步骤如下:
[0079] 第一步:修建止浆墙,一般采用混凝土修筑;
[0080] 第二步:钻机就位,按设计图纸钻孔、洗孔、埋设注浆管、安装止浆阀;
[0081] 第三步:注浆,钻孔和注浆顺序应由外向内,由拱脚向拱部逐管注浆,同一圈孔间 隔施工。
[0082] 实施效果:一是常规全断面注浆为先钻孔后埋管,然后进行注浆,同样存在成孔困 难的问题;二是注浆压力多为劈裂注浆,注浆压力大,对周边环境影响较大、风险高,不适合 城市浅埋隧道施工;三是造价成本高,施工进度慢,不经济。
[0083] 以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明 的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含 在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1,修建简易止浆墙:采用钢筋网片喷混凝土,同时在掌子面初支环向实作锚筋,与 钢筋网片连接成整体; 步骤2,后退式注浆:利用潜孔钻机钻在掌子面向前方钻进至设定深度,利用空心钻杆 进行注浆作业,同时钻杆旋转后退;注浆压力控制在0.5〜IMpa。
2. 根据权利要求1所述的一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,其特征 在于,所述钢筋网片采用Φ80150Χ 150单层网片,所述混凝土采用500mm C25混凝土,所述 锚筋采用Φ 22 X 2m锚筋。
3. 根据权利要求1所述的一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,其特征 在于,所述锚筋环向间距为lm,在径向截面方向上呈梅花形布置。
4. 根据权利要求1所述的一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,其特征 在于,所述注浆采用水泥-水玻璃双液浆。
5. 根据权利要求4所述的一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,其特征 在于,所述水泥-水玻璃双液浆中,水灰比为(〇. 8〜1) : 1,体积比为:1:1,其中水玻璃的浓度 为30〜35°Βέ。
6. 根据权利要求4所述的一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,其特征 在于,所述注楽速度为5〜110L/min。
7. 根据权利要求1所述的一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,其特征 在于,所述步骤2中的后退式注浆采用后退式分段注浆工艺,具体操作步骤为: 步骤21,测量放线、标注钻孔位置; 步骤22,钻机及平台车就位固定; 步骤23,钻孔方向确定; 步骤24,钻孔至设定深度; 步骤25,注浆; 步骤26,循环分段后退注浆: 连接注浆管路,配制第η分段注浆液,进行第η分段长度注浆,第η分段长度注浆结束后 进行步骤27;所述η为大于等于1的正整数; 步骤27,判断是否达到注浆结束标准,若未达到结束标准,则继续重复步骤26进行循环 分段后退注浆;若达到结束标准,则进行步骤28; 步骤28,检查整体注浆效果检查是否达到标准,若整体注浆效果未达标,则进行补孔注 浆;若整体注浆效果达到检测标准,则结束注浆。
8. 根据权利要求7所述的一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,其特征 在于,所述步骤28中检查整体注浆效果的方法包括:(1)结合注浆过程中P-Q-t曲线分析及 反算注浆后地层的浆液填充率判断注浆效果,当浆液填充率达到80 %以上,则满足要求; (2)针对围岩上的薄弱环节进行钻孔检查,检查孔钻不坍孔,不涌泥,涌水量小于0.2L/m · min则满足要求。
9. 根据权利要求1所述的一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,其特征 在于,所述步骤1和步骤2之间还包括支护补强操作:预先对掌子面后方30m范围补设加强锚 杆,加强锚杆位于拱腰位置。
10.根据权利要求1所述的一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法,其特征 在于,所述步骤2之前还包括超前地质预报操作:采用地质雷达扫描、超前水平钻孔和红外 探水结合的形式探测隧道前方红黏土分布情况及出水情况。
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