CN108547639B - 隧道临近既有构筑物的超前同孔多导管分层注浆施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了隧道临近既有构筑物的超前同孔多导管分层注浆施工方法，该方法包括以下步骤：步骤1、注浆范围及孔位布置设计；步骤2、斜井支撑拆除；步骤3、隧道整体施工；步骤4、钻孔及小导管的安设和注浆。本发明直接以类似于树枝分布形态的超前小导管将浆液输送到指定位置，兼起骨架作用，做到快速、高效注浆，采用小压力，避免较大压力对管线的冲击，保证地面沉降或是抬升处于绝对安全范围。

Description

隧道临近既有构筑物的超前同孔多导管分层注浆施工方法

技术领域

本发明属于隧道超前帷幕注浆施工技术领域，涉及一种隧道临近既有构筑物的超前同孔多导管分层注浆施工方法，具体地说，涉及一种基于超前帷幕注浆技术的隧道临近既有构筑物的超前同孔多导管分层注浆施工方法。

背景技术

目前，随着社会的高速发展以及城市化进程的加快，国内交通网建设处于蓬勃发展的阶段，特别是包括省会城市在内的一些大城市，为了满足人们出行的要求，缓堵保畅，地铁建设正如火如荼，其中绝大多数采用暗挖法施工。这样就不可避免的要下穿软弱富水地层等不良地质带，通常的解决方法是采用超前帷幕注浆技术，修建止浆墙之后，通过钻机钻孔，以普通水泥浆液或者混合浆液在注浆机的作用下以劈裂、挤压注浆为主，渗透注浆为辅进行注浆，达到防渗堵漏以及提高围岩强度的目的。

基于我国目前超前帷幕注浆施工技术的现状，不难发现机油注浆技术设备配套差、注浆工艺相对落后、注浆孔钻孔慢、掌子面（止浆墙）费时、分段注浆效率低等问题严重制约了注浆效果，成为影响城市地铁建设的一大瓶颈。另外，现有注浆技术多以注浆机压力作用引起劈裂、挤压注浆为主，渗透为辅，在地下管线错综复杂的城市中易引起管线以及路面的隆起、抬升。因此，如何有效地提高超前帷幕注浆作用效果，保证城市生活正常运转，快速高效的完成城市地铁隧道建设成为一项亟待解决的工程技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，提出了一种隧道临近既有构筑物的超前同孔多导管分层注浆施工方法，提出超前导管的理念，着重解决隧道施工中，既有地下管线与超前帷幕注浆技术的矛盾，直接以类似于树枝分布形态的超前小导管将浆液输送到指定位置，兼起骨架作用，做到快速、高效注浆，采用小压力，避免较大压力对管线的冲击，保证地面沉降或是抬升处于绝对安全范围。

其技术方案如下：

一种隧道临近既有构筑物的超前同孔多导管分层注浆施工方法，包括以下步骤：

步骤1、注浆范围及孔位布置设计

（1）隧道断面注浆范围为隧道开挖轮廓线外扩4.5m。注浆段12.0m，注浆开孔前设置止浆墙。

（2）布孔间距：隧道拱线外注浆孔位布置于隧道开挖轮廓线内500mm，导管沿拱线环向间距0.5m；掌子面孔位间距1.0m。

（3）注浆孔位数量、钻孔角度及安设导管长度：注浆段共布置35个点位，拱线外注浆共布置23个点位掌子面12个水平孔，共104个注浆孔。

步骤2、斜井支撑拆除：拆除斜向临时支撑 斜井上台阶帷幕注浆 拆除竖向、横向临时支撑

步骤3、隧道整体施工：先由隧道两侧分层向上至拱顶交接咬合，完成隧道拱线外注浆加固，形成整体的保护壳；拱线外围注浆完毕后，对掌子面水平注浆加固；

步骤4、钻孔及小导管的安设和注浆：由外向内，分导施钻注浆，同一环要隔孔施钻注浆；同一孔安设多根导管的，需先安设长管，再安设短管；同一孔多根导管的，先对长管进行注浆，后对短管进行注浆，其目的是注浆时浆液渗透更均匀，咬合更严密。

进一步，步骤1中，第（3）中，23个点中每个点位4排倾斜孔，1排水平孔；第一排倾斜孔孔深5.6m，安设1根5.5m的注浆导管，第二排倾斜孔孔深8.4m，安设1根8.4m注浆导管；第三排倾斜孔孔深13m，安设13m注浆导管；第四排倾斜孔孔深12.5m，安设12.5m注浆导管。

进一步，步骤1中，第（6）中，12个水平孔中，每个水平孔跳孔梅花型安设12.5m，9.0m和6.0m注浆导管。

本发明的有益效果为：

1）在地下管线错综复杂的环境下施工，不影响正常城市生活，地下管线以及城市道路无隆起或抬升；

2）帷幕注浆填充围岩裂隙以及可能存在的岩溶通道，形成封闭的止水防渗带；

3）注浆加固因爆破扰动等造成的破碎岩体，避免隧道掘进过程中因围岩过于破碎而发生坍塌事故。

附图说明

图1：孔位布置示意图；

图2：注浆范围断面示意图；

图3：A-A断面示意图；

图4：B-B断面示意图；

图5：各排孔放射角度大样，其中图5A为第一排孔，图5B为第二排孔，图5C为第三排孔，图5D为第四排孔；

图6：隧道注浆顺序图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

一、注浆范围及孔位布置设计

隧道断面注浆范围为隧道开挖轮廓线外扩4.5m。注浆段12.0m，注浆开孔前设置止浆墙。

布孔间距：隧道拱线外注浆孔位布置于隧道开挖轮廓线内500mm，导管沿拱线环向间距0.5m；掌子面孔位间距1.0m。

注浆孔位数量、钻孔角度及安设导管长度：注浆段共布置35个点位，拱线外注浆共布置23个点位，进一步，拱线外注浆23个点中每个点位4排倾斜孔，1排水平孔。其中第一排和第二排注浆导管，属于长度偏小的导管，偏转角度较大，对应注浆范围内埋深较浅土层，用于对注浆半径范围内临近地表或者构筑物的注浆，第一排和第二排注浆管离注浆轮廓线界限i和ii需要满足：

5cm＜i＜ii＜D₁*1/2，

D₁为隧道拱线外注浆注浆半径，按照此上诉要求设计第一排和第二排注浆导管长度和偏转角度。

第三排和第四排注浆导管，导管长度较长，偏转角度较小，对应注浆范围内埋深较深土层。第一排和第二排注浆管离注浆轮廓线界限iii和iiii需要满足：

D₁/2≦iii＜iiii＜D₁*3/4，

D₁为隧道拱线外注浆注浆半径，按照此上诉要求设计第一排和第二排注浆导管长度和偏转角度。

在注浆开始时首先对第三排和第四排注浆导管注浆，加固埋深较深的土层，同时也起到对土层泄压作用，这样随后对同孔中第一排和第二排注浆所需要的注浆压力就小，第三排和第四排注浆导管完成，然后再进行第一排和第二排注浆导管注浆，注浆加固埋深较浅的土层，特别是临近既有构筑物注浆段。注浆终压可小于0.5MPa，对地层扰动较小。

建议第一排倾斜孔孔深5.6m，安设1根5.5m的注浆导管，倾斜角度53⁰；第二排倾斜孔孔深8.4m，安设1根8.4m注浆导管，倾斜角度31⁰；第三排倾斜孔孔深13m，安设13m注浆导管，倾斜角度17⁰；第四排倾斜孔孔深12.5m，安设12.5m注浆导管，倾斜角度9⁰。其中超前小导管的长度可根据现场超前地质预报等探测手段进行适当调整，填充可能出现的隧道围岩破碎区和岩溶富水区。同一孔注浆顺序分别是第四排、第三排、第二排、第一排，其中第四排和第三排对应加固埋深较深地层，第二排和第一排对应加固埋深较浅地层，掌子面12个水平孔(每个水平孔跳孔梅花型安设12.5m，9.0m和6.0m注浆导管）。共104个注浆孔。（附孔位布置、剖面图和拱线外注浆钻孔角度及钻孔深度明细表）。

表1拱线外注浆钻孔角度及钻孔深度明细表

序号	项目	钻孔角度（°）	钻孔深度（m）	安设小导管长度（m）
					1	第一排孔	53	5.6	5.5
2	第二排孔	32	8.4	8.4
					3	第三排孔	20	13.0	13
4	第四排孔	10	12.5	12.5

表2隧道左上方距污水管道较近部位注浆钻孔角度及钻孔深度明细表

序号	项目	钻孔角度（°）	钻孔深度（m）	安设小导管长度（m）
					1	第一排孔	53	3.7	3.7
2	第二排孔	32	5.6	5.6
					3	第三排孔	20	9.0	9
4	第四排孔	10	12.5	12.5

二、施工顺序

（1）斜井支撑拆除：拆除斜向临时支撑、斜井上台阶帷幕注浆、拆除竖向、横向临时支撑

（2）隧道整体施工顺序：先由隧道两侧分层向上至拱顶交接咬合，完成隧道拱线外注浆加固，形成整体的保护壳；拱线外围注浆完毕后，对掌子面水平注浆加固。如图6所示。

（3）钻孔及小导管的安设和注浆顺序：由外向内，分导施钻注浆，同一环要隔孔施钻注浆；同一孔安设多根导管的，需先安设长管，再安设短管；同一孔多根导管的，先对长管进行注浆，后对短管进行注浆，其目的是注浆时浆液渗透更均匀，咬合更严密。

图2中显示了本工程所需注浆范围，很明显的可以看到其已覆盖污水管，为本工程控制性管线。所以，在其后的注浆设计中，本发明选择了图1以及图3~图6的注浆技术方案。如图1孔位布置示意图，注浆段共布置35个点位，拱线外注浆共布置23个点位（每个点位4排倾斜孔，1排水平孔；倾斜孔倾斜角度分别为53°、32°、20°、和10°，其中第一排倾斜孔孔深5.6m，安设1根5.5m的注浆导管，第二排倾斜孔孔深8.4m，安设1根8.4m注浆导管；第三排倾斜孔孔深13m，安设13m注浆导管；第四排倾斜孔孔深12.5m，安设12.5m注浆导管），掌子面12个水平孔(每个水平孔跳孔梅花型安设12.5m，9.0m和6.0m注浆导管），共104个注浆孔。其中，图3~6为具体注浆孔设计，分别显示了不同截面各倾斜角度注浆示意图以及注浆顺序图。从注浆效果来看，基本做到了“发散树枝”，以较小压力注浆，满足控制性管线不隆起变形、地面不抬升和沉降。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.隧道临近既有构筑物的超前同孔多导管分层注浆施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、注浆范围及孔位布置设计

(1)隧道断面注浆范围为隧道开挖轮廓线外扩4.5m；注浆段12.0m，注浆开孔前设置止浆墙；

(2)布孔间距：隧道拱线外注浆孔位布置于隧道开挖轮廓线内500mm，导管沿拱线环向间距0.5m；掌子面孔位间距1.0m；

(3)注浆孔位数量、钻孔角度及安设导管长度：注浆段共布置35个点位，拱线外注浆共布置23个点位，其中每个点位包含4个倾斜孔,掌子面12个水平孔，共104个注浆孔，23个点位形成4排倾斜孔；第一排倾斜孔孔深5.6m，安设1根5.5m的注浆导管，第二排倾斜孔孔深8.4m，安设1根8.4m注浆导管；第三排倾斜孔孔深13m，安设13m注浆导管；第四排倾斜孔孔深12.5m，安设12.5m注浆导管；12个水平孔中，每个水平孔跳孔梅花型安设12.5m，9.0m和6.0m注浆导管；

步骤2、拆除斜向临时支撑，斜井上台阶帷幕注浆，拆除竖向、横向临时支撑；

步骤3、隧道整体施工：先由隧道两侧分层向上至拱顶交接咬合，完成隧道拱线外注浆加固，形成整体的保护壳；拱线外围注浆完毕后，对掌子面水平注浆加固；

步骤4、钻孔及小导管的安设和注浆：由外向内，分导施钻注浆，同一环要隔孔施钻注浆；同一孔安设多根导管的，需先安设长管，再安设短管；同一孔多根导管的，先对长管进行注浆，后对短管进行注浆，其目的是注浆时浆液渗透更均匀，咬合更严密。