CN108533270A - 一种富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法 - Google Patents

Abstract

一种富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法，涉及一种清除地下深层柔性管线的方法。本发明是要解决现有地下深层柔性管线难以清除的技术问题。本发明：一、确定柔性管线位置；二、用回填探挖沟槽并硬化地面；三、采用全回转套管钻机沉入钢套管；四、吊起液压式冲抓斗放入钢套管内冲抓土体同时将柔性管线切断并与土体一同抓出至钢套管外；五、边拔出钢套管边回填三七灰土，压实。本发明的全回转套管钻机压入钢套管施工对地下原状土破坏小，沉入钢套管对孔壁进行支撑，施工过程中不产生任何泥浆，且施工设备低噪音、采用液压冲抓斗逐段清除柔性管线，清障作业持续时间长，可全面、细致清除地下深层柔性管线，清障作业质量高。

Description

一种富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法

技术领域

本发明涉及一种清除地下深层柔性管线的方法。

背景技术

随着城市建设的飞速发展，地铁作为一种相对独立的交通工具，不受地面建筑、交通状况等因素影响，逐渐成为城市现代化交通的主流，被誉为现代化城市的大动脉，分担城市交通压力。地铁线路的选址多穿越居民区、建筑群、商业区等繁华地段，沿线多有建筑物桩基、地源热泵水暖井、市政拉管等地下深层柔性管线的障碍物影响。

天津地铁6号线梅江道站—左江道站区间盾构掘进下穿地源热泵系统水暖井地下换热管，水暖井间距4.5m，孔径200mm，每口井下入双U型聚乙烯管(PE100SDR11、抗压1.6MPa)作为换热管，换热管垂直深度135m，于盾构掘进范围内群井布置，数量多，分布广。换热管为PE管，盾构掘进过程中易缠绕刀盘引起推力和扭矩过大，地面沉降难以控制；同时，被切断的PE管进入土仓易堵塞土仓入口和螺旋输送机，严重时需开仓取出土仓内的PE管，风险难以控制。

受施工场地及周边环境影响，采用明挖法清除地下深层障碍物投资大、周期长，且对周边环境影响大，方案不可取。柔性管线抗拉强度小，采用整体拔出方案易在不确定位置拉断，施工范围内仍然会存在柔性管线的可能，达不到定点清障的目的。

发明内容

本发明是要解决现有地下深层柔性管线难以清除的技术问题，而提供一种富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法。

本发明的富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法是按以下步骤进行的：

一、采用挖掘机根据富水软土地下柔性管线的布置图确定盾构掘进影响范围内的柔性管线的具体位置；

二、用三七灰土回填步骤一挖掘的探挖沟槽并采用钢筋混凝土硬化地面，地面硬化时预留钢套管沉入的孔口；

三、依据步骤一确定的柔性管线的具体位置在硬化地面上放护桩，沿护桩中心位置采用360°全回转套管钻机沉入钢套管至设计深度对孔壁进行支撑；

四、采用履带式起重机吊起液压式冲抓斗，放入钢套管内自上而下冲抓土体，同时将柔性管线切断并与土体一同抓出至钢套管外，直至设计标高范围内的土体与柔性管线全部清除为止；

五、清除柔性管线完成后，边拔出钢套管边回填三七灰土然后采用特制配重压实至钢套管全部拔出并回填土至原地面标高为止。

本发明的作用原理：360°全回旋套管钻机在作业时产生下压力和扭矩驱动钢套管转动，钢套管管口的高强刀头对土体进行切削并逐渐沉入，当钢套管沉入至设计深度后，在钢套管的隔水和护壁作业下，采用履带式起重机吊起液压冲抓斗将钢套管内的土体及柔性管线抓出直至设计深度内的障碍物全部清除；清障作业完成后，边拔出钢套管边回填三七灰土，钢套管分节拔出，三七灰土分层回填并采用特制配重压实，确保回填土具备一定的强度及整体性，避免为后续盾构掘进施工造成影响，避免柔性管线缠绕盾构刀盘或堵塞螺旋输送机入口，引起地面沉降难以控制，甚至紧急开仓清理进入土仓内的柔性管线的施工风险。

本发明的有益效果是：

1、360°全回转套管钻机压入钢套管施工对地下原状土破坏小、扰动小，施工安全可靠；

2、沉入钢套管对孔壁进行支撑，施工过程中不产生任何泥浆，且施工设备低噪音、无振动，施工节能环保；

3、套管内采用小型液压冲抓斗逐段清除柔性管线，清障作业持续时间长，可全面、细致清除地下深层柔性管线，清障作业质量高，清除率可达100％；

4、清障完成后钢套管内分层回填三七灰土并压实，回填土能具有一定的强度，即不影响盾构掘进，又能维持开挖面土体的稳定，避免后期沉降给周边环境带来影响。

附图说明

图1是试验一中地下深层柔性管线清除施工示意图，单位是mm；

图2为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式为一种富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法，具体是按以下步骤进行的：

一、采用挖掘机根据富水软土地下柔性管线的布置图确定盾构掘进影响范围内的柔性管线的具体位置；

二、用三七灰土回填步骤一挖掘的探挖沟槽并采用钢筋混凝土硬化地面，地面硬化时预留钢套管沉入的孔口；

三、依据步骤一确定的柔性管线的具体位置在硬化地面上放护桩，沿护桩中心位置采用360°全回转套管钻机沉入钢套管至设计深度对孔壁进行支撑；

四、采用履带式起重机吊起液压式冲抓斗，放入钢套管内自上而下冲抓土体，同时将柔性管线切断并与土体一同抓出至钢套管外，直至设计标高范围内的土体与柔性管线全部清除为止；

五、清除柔性管线完成后，边拔出钢套管边回填三七灰土然后采用特制配重压实至钢套管全部拔出并回填土至原地面标高为止。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的柔性管线为建筑物桩基。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述的柔性管线为地源热泵水暖井。其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述的柔性管线为市政拉管。其他与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四中土体与柔性管线全部清除的确定方法为：

逐斗丈量抓出的柔性管线的长度；

如果丈量柔性管线的的累加长度与设计长度一致时说明设计范围内的柔性管线全部清除；

如果丈量柔性管线的的累加长度小于设计长度时吊起冲液压抓斗沿钢套管管壁多次冲抓，直至丈量的累加长度与设计长度一致。其他与具体实施方式一至四之一相同。

用以下试验对本发明进行验证：

试验一：本试验为一种富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法，具体是按以下步骤进行的：

见图1，1是地面，2是360°全回转套管钻机，3是钢套管，4是柔性管线，5是盾构倔进面，6是柔性管线切断标高线，本试验在天津地铁6号线梅江道站—左江道站区间实施，穿越区域内盾构开挖面上部覆土16.2m，盾构开挖面底部位于地下22.4m，考虑水暖井成孔偏差，确定将盾构开挖面周边0.5m范围内PE管全部清除，PE管切断深度为盾构开挖面以下1m，钢套管沉入深度为27m，确保土体抓出后钢套管内剩余土体以平衡水土压力；

本试验设备选型为：现状水暖井采用正循环钻进成孔，其成孔垂直度偏差为1％；钢套管采用360°全回转套管钻机压入，其垂直度偏差为3‰。钢套管内径的选择考虑最大施工偏差工况下能将拟清除范围内的PE管全部围蔽，即钢套管最小直径应选择R_min＝2×27×(1％+3‰)+0.2＝0.902m。结合目前市场上常用的全回转套管钻机的型号及性能，选择压入直径1.0m的钢套管。

一、采用挖掘机根据富水软土地下柔性管线的布置图确定盾构掘进影响范围内的柔性管线的具体位置；

二、用三七灰土回填步骤一挖掘的探挖沟槽并采用钢筋混凝土硬化地面，地面硬化时预留钢套管沉入的孔口；

三、依据步骤一确定的柔性管线的具体位置在硬化地面上放护桩，沿护桩中心位置采用360°全回转套管钻机沉入钢套管至设计深度对孔壁进行支撑；

四、采用履带式起重机吊起液压式冲抓斗，放入钢套管内自上而下冲抓土体，同时将柔性管线切断并与土体一同抓出至钢套管外，直至设计标高范围内的土体与柔性管线全部清除为止；

五、清除柔性管线完成后，边拔出钢套管边回填三七灰土然后采用特制配重压实至钢套管全部拔出并回填土至原地面标高为止。

步骤一中所述的柔性管线为地源热泵水暖井；

步骤四中土体与柔性管线全部清除的确定方法为：

逐斗丈量抓出的柔性管线的长度；

如果丈量柔性管线的的累加长度与设计长度一致时说明设计范围内的柔性管线全部清除；

如果丈量柔性管线的的累加长度小于设计长度时吊起冲液压抓斗沿钢套管管壁多次冲抓，直至丈量的累加长度与设计长度一致。

本试验在天津地铁6号线梅江道站—左江道站区间实施，共清除地源热泵户外水暖井PE管38孔共152根，清障长度累计3176.8m；施工对地表及周边建筑物影响小，清障全面彻底，回填质量合格，为盾构顺利下穿提供了技术保障。

Claims (5)

1.一种富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法，其特征在于富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法是按以下步骤进行的：

一、采用挖掘机根据富水软土地下柔性管线的布置图确定盾构掘进影响范围内的柔性管线的具体位置；

二、用三七灰土回填步骤一挖掘的探挖沟槽并采用钢筋混凝土硬化地面，地面硬化时预留钢套管沉入的孔口；

三、依据步骤一确定的柔性管线的具体位置在硬化地面上放护桩，沿护桩中心位置采用360°全回转套管钻机沉入钢套管至设计深度对孔壁进行支撑；

四、采用履带式起重机吊起液压式冲抓斗，放入钢套管内自上而下冲抓土体，同时将柔性管线切断并与土体一同抓出至钢套管外，直至设计标高范围内的土体与柔性管线全部清除为止；

五、清除柔性管线完成后，边拔出钢套管边回填三七灰土然后采用特制配重压实至钢套管全部拔出并回填土至原地面标高为止。

2.根据权利要求1所述的一种富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法，其特征在于步骤一中所述的柔性管线为建筑物桩基。

3.根据权利要求1所述的一种富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法，其特征在于步骤一中所述的柔性管线为地源热泵水暖井。

4.根据权利要求1所述的一种富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法，其特征在于步骤一中所述的柔性管线为市政拉管。

5.根据权利要求1所述的一种富水软土地层中清除地下深层柔性管线的方法，其特征在于步骤四中土体与柔性管线全部清除的确定方法为：

逐斗丈量抓出的柔性管线的长度；

如果丈量柔性管线的的累加长度与设计长度一致时说明设计范围内的柔性管线全部清除；

如果丈量柔性管线的的累加长度小于设计长度时吊起冲液压抓斗沿钢套管管壁多次冲抓，直至丈量的累加长度与设计长度一致。