CN109098732A - 隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法 - Google Patents

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张晓兵
张琳
李宗仁
杜晗林
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02D5/34Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/46Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making in situ by forcing bonding agents into gravel fillings or the soil

Abstract

本发明实施例提供一种隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法,用于隧道分段挖掘中每一施工段的掌子面的挖掘施工,包括:确定加固位置,所述加固位置包括在掌子面的轮廓线外侧连续交替设置的第一位置和第二位置;分别配置所述第一位置和所述第二位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液;依次在所述第一位置打设高压水平旋喷桩;待所述第一位置的高压水平旋喷桩打设完成第一预设时间段之后,依次在所述第二位置打设高压水平旋喷桩;开挖掌子面。通过本发明提供的方法,能够有效隔绝粉细砂层,杜绝流砂、涌砂现象发生,控制不良地层相互挤压,避免隧道变形和坍塌,保证施工安全,且本方法工艺简单,施工材料少,循环施工次数少,施工进度快。

Description

隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法
技术领域
本发明涉及市政工程施工领域,具体地,涉及隧道施工中的一种隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法。
背景技术
近年来,随着我国经济建设的发展,城市化进程的不断加速,对基础设施尤其是交通设施建设的需求在不断增加,隧道工程也成为公路、铁路、市政等大型项目中的重要工程。
在大断面隧道的修建过程中,当出现全断面或部分断面为砂层的不良地质的情况时,施工中通常采用超前密排小导管、超前小导管预注浆及管棚预注浆等技术对隧道进行加固,但是加固之后的效果不佳,仍出现了流砂或涌砂现象。
发明内容
针对现有技术中隧道全断面加固施工对隧道加固效果差的技术问题,本发明提供了一种隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法,采用该方法可以有效隔绝粉细砂层,杜绝流砂、涌砂现象发生,保证施工安全,控制不良地层之间的挤压,避免隧道发生和坍塌,加快施工进度。
为实现上述目的,本发明提供的隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法包括以下步骤:确定加固位置,所述加固位置包括在掌子面的轮廓线外侧连续交替设置的第一位置和第二位置;分别配置所述第一位置和所述第二位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液;依次在所述第一位置打设高压水平旋喷桩;待所述第一位置的高压水平旋喷桩打设完成第一预设时间段之后,依次在所述第二位置打设高压水平旋喷桩;开挖掌子面。
可选地,相邻两个所述第一位置之间的中心距离小于所述第二位置的高压水平旋喷桩的桩径。
可选地,所述分别配置所述第一位置和所述第二位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液,包括:分别根据所述第一位置和所述第二位置的土层情况配置所述第一位置和所述第二位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液:当所述土层为砂层时,配置水泥与水的重量比为1.2:1的注浆浆液;当所述土层为粉砂层时,配置水泥与水的重量比为1:1的注浆浆液;当所述土层为沙土层时,配置水泥与水的重量比为0.8:1的注浆浆液。
可选地,所述加固位置还包括位于所述掌子面的第三位置,所述方法还包括:配置所述第三位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液;依次在所述第三位置打设高压水平旋喷桩;待所述第三位置的高压水平旋喷桩打设完成第二预设时间段之后,依次在所述第一位置打设高压水平旋喷桩。
可选地,所述配置所述第三位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液,包括:根据所述第三位置的土层情况配置所述第三位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液:当所述土层为砂层时,配置水泥与水的重量比为1.2:1的注浆浆液;当所述土层为粉砂层时,配置水泥与水的重量比为1:1的注浆浆液;当所述土层为沙土层时,配置水泥与水的重量比为0.8:1的注浆浆液。
可选地,所述第三位置在所述掌子面上呈矩阵排列,相邻两个所述第三位置之间的中心距介于1-1.5m。
可选地,在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置打设高压水平旋喷桩的注浆压力为30MPa。
可选地,在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置打设高压水平旋喷桩的钻机拔钻速度为50cm/min,钻机转速为20r/min。
通过本发明提供的技术方案,本发明至少具有如下技术效果:
通过本发明提供的隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法,在隧道掌子面外轮廓线外侧施作高压水平旋喷桩,通过桩与桩之间的咬合形成封闭的水平旋喷帷幕体,能够有效隔绝粉细砂层,杜绝流砂、涌砂现象发生,保证施工安全。同时旋喷土体形成了较高强度的改良体,能够支撑隧道径向载荷,控制不良地层相互挤压,避免隧道变形和坍塌。并且采用高压水平旋喷桩加固隧道,施工工艺简单有效,施工材料少,节约了施工成本。且高压水平旋喷桩单次加固深度长,能够减少循环施工次数,加快施工进度。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为本发明提供的隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法中加固位置的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用于限制本发明实施例。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
请参考图1和图2,本发明实施例提供一种隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法,用于隧道分段挖掘中每一施工段的掌子面的挖掘施工,该方法包括以下步骤:S101:确定加固位置,所述加固位置包括在掌子面的轮廓线外侧连续交替设置的第一位置和第二位置;S102:分别配置所述第一位置和所述第二位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液;S103:依次在所述第一位置打设高压水平旋喷桩;S104:待所述第一位置的高压水平旋喷桩打设完成第一预设时间段之后,依次在所述第二位置打设高压水平旋喷桩;S105:开挖掌子面。
具体地,本申请中将隧道划分为多段,每段隧道在开挖掌子面之前均采用高压水平旋喷桩对隧道进行加固,首先在掌子面轮廓线外侧确定出加固位置,由于高压水平旋喷桩打设完毕之后需要凝固一段时间才能达到设计强度,为了避免相邻两个高压旋喷桩发生串浆现象,本申请中加固位置包括连续交错的第一位置和第二位置。配置完注浆浆液之后,先在第一位置依次打设高压水平旋喷桩,待第一位置打设的所有高压水平旋喷桩达到设计强度之后,再在第二位置依次进行高压水平旋喷桩施工,完成加固施工之后,再开始挖掘掌子面。
优选地,在第一位置以及第二位置均采用自下而上的顺序依次进行高压水平旋喷桩施工,打设完第一位置的高压水平旋喷桩之后,间隔时间(即第一预设时间段)不小于12小时再开始打设第二位置的高压水平旋喷桩。
通过本发明实施例的方法,在隧道掌子面外轮廓线外侧施作高压水平旋喷桩,通过桩与桩之间的咬合形成封闭的水平旋喷帷幕体,能够有效隔绝粉细砂层,杜绝流砂、涌砂现象发生,保证施工安全。同时旋喷土体形成了较高强度的改良体,能够支撑隧道径向载荷,控制不良地层相互挤压,避免隧道变形和坍塌。并且采用高压水平旋喷桩加固隧道,施工工艺简单有效,施工材料少,节约了施工成本。且高压水平旋喷桩单次加固深度长,能够减少循环施工次数,加快施工进度。
可选地,相邻两个所述第一位置之间的中心距离小于所述第二位置的高压水平旋喷桩的桩径。
具体地,相邻两个第一位置的高压水平旋喷桩之间的中心距小于第二位置的高压水平旋喷桩的桩径能够保证相邻第一位置与第二位置的高压旋喷桩相互咬合,形成封闭的水平旋喷帷幕体,达到良好的止水、止砂效果,有效隔绝粉细砂层,杜绝流砂、涌砂现象发生,保证施工安全。优选地,相邻两个第一位置的高压水平旋喷桩之间的中心距为40cm,第二位置的高压水平旋喷桩的桩径为60cm,根据本发明的技术方案,第一位置的高压水平旋喷桩的桩径与第二位置的高压水平旋喷桩的桩径相同,均为60cm。
可选地,所述分别配置所述第一位置和所述第二位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液,包括:分别根据所述第一位置和所述第二位置的土层情况配置所述第一位置和所述第二位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液:当所述土层为砂层时,配置水泥与水的重量比为1.2:1的注浆浆液;当所述土层为粉砂层时,配置水泥与水的重量比为1:1的注浆浆液;当所述土层为沙土层时,配置水泥与水的重量比为0.8:1的注浆浆液。
具体地,由于高压水平旋喷桩的施工范围较大,加固位置的土层可能是砂层、粉砂层或砂土层中的任意一种,如果都用同一种注浆浆液进行高压旋喷桩施工则会影响高压水平旋喷桩的止水、止砂效果。所以本申请中,在第一位置以及第二位置打设高压旋喷桩之前,需要先检测当前位置的土层情况,并配置与当前位置土层情况对应的注浆浆液。在注浆浆液配置完成之后,要继续搅拌,防止浆液离析、沉淀。
通过本发明实施例的方法,能够根据土层情况配置注浆浆液,提高止水、止砂效果,进一步保证隧道施工安全。
可选地,所述加固位置还包括位于所述掌子面的第三位置,所述方法还包括:配置所述第三位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液;依次在所述第三位置打设高压水平旋喷桩;待所述第三位置的高压水平旋喷桩打设完成第二预设时间段之后,依次在所述第一位置打设高压水平旋喷桩。
具体地,本申请中在掌子面轮廓线外侧加固之前,还需要在掌子面进行加固,在完成在掌子面处的高压水平旋喷桩施工之后,再进行第一位置的高压水平旋喷桩施工。
通过本发明实施例的方法,能够防止在掌子面开挖中下导时,控制掌子面不良地层之间的相互挤压,避免掌子面出现滑塌事故,保证施工安全。
可选地,所述第三位置在所述掌子面上呈矩阵排列,相邻两个所述第三位置之间的中心距介于1-1.5m。
通过本发明实施例的方法,能够有效提高对掌子面的加固效果,进一步保证掌子面的施工安全。
可选地,所述配置所述第三位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液,包括:根据所述第三位置的土层情况配置所述第三位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液:当所述土层为砂层时,配置水泥与水的重量比为1.2:1的注浆浆液;当所述土层为粉砂层时,配置水泥与水的重量比为1:1的注浆浆液;当所述土层为沙土层时,配置水泥与水的重量比为0.8:1的注浆浆液。
具体地,掌子面的高压水平旋喷桩的施工范围较大,施工位置的土层可能是砂层、粉砂层或砂土层中的任意一种,如果都用同一种注浆浆液打设高压旋喷桩,则会影响高压水平旋喷桩的止水、止砂效果。所以本申请中在第三位置打设高压旋喷桩之前,需要先检测当前位置的土层情况,并配置与当前位置土层情况对应的注浆浆液。
通过本发明实施例的方法,能够根据土层状况配置注浆浆液,提高止水、止砂效果,进一步保证施工安全。
可选地,在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置打设高压水平旋喷桩的注浆压力为30MPa。
具体地,在确定好加固位置之后,即可开始高压水平旋喷桩施工,首先将高压水平旋喷钻机开至工作位,将无缝钢管装载于钻机桅杆上,调节桅杆角度,并用垂球钢尺量测,检查钻机前、后高度是否符合要求。优选地,桅杆的外插角介于5°~7°。
当注浆浆液配置好之后即可按照设计钻进深度开始钻进施工,优选地,设计钻进深度为15m。钻进时带水泥浆液钻进,水泥浆液压力介于2.0MPa~3.0MPa,以防止在钻进过程中出现塌孔、抱钻、喷嘴被砂石堵塞等情况。当钻机钻至设计深度后,加大注浆压力,当注浆压力稳定在30MPa半分钟以上后,喷射注浆浆液。
可选地,在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置打设高压水平旋喷桩的钻机拔钻速度为50cm/min,钻机转速为20r/min。
根据本发明实施例的方法,通过调整高压水平旋喷桩的施工参数,能够进一步提高对掌子面的加固效果,有效隔绝粉细砂层,杜绝流砂、涌砂现象发生,保证施工安全。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种隧道全断面高压水平旋喷桩加固施工方法,用于隧道分段挖掘中每一施工段的掌子面的挖掘施工,其特征在于,该方法包括:
确定加固位置,所述加固位置包括在掌子面的轮廓线外侧连续交替设置的第一位置和第二位置;
分别配置所述第一位置和所述第二位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液;
依次在所述第一位置打设高压水平旋喷桩;
待所述第一位置的高压水平旋喷桩打设完成第一预设时间段之后,依次在所述第二位置打设高压水平旋喷桩;
开挖掌子面。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,相邻两个所述第一位置之间的中心距离小于所述第二位置的高压水平旋喷桩的桩径。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述分别配置所述第一位置和所述第二位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液,包括:
分别根据所述第一位置和所述第二位置的土层情况配置所述第一位置和所述第二位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液:
当所述土层为砂层时,配置水泥与水的重量比为1.2:1的注浆浆液;
当所述土层为粉砂层时,配置水泥与水的重量比为1:1的注浆浆液;
当所述土层为沙土层时,配置水泥与水的重量比为0.8:1的注浆浆液。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述加固位置还包括位于所述掌子面的第三位置,所述方法还包括:
配置所述第三位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液;
依次在所述第三位置打设高压水平旋喷桩;
待所述第三位置的高压水平旋喷桩打设完成第二预设时间段之后,依次在所述第一位置打设高压水平旋喷桩。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述配置所述第三位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液,包括:
根据所述第三位置的土层情况配置所述第三位置的高压水平旋喷桩的注浆浆液:
当所述土层为砂层时,配置水泥与水的重量比为1.2:1的注浆浆液;
当所述土层为粉砂层时,配置水泥与水的重量比为1:1的注浆浆液;
当所述土层为沙土层时,配置水泥与水的重量比为0.8:1的注浆浆液。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述第三位置在所述掌子面上呈矩阵排列,相邻两个所述第三位置之间的中心距介于1-1.5m。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置打设高压水平旋喷桩的注浆压力为30MPa。
8.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置打设高压水平旋喷桩的钻机拔钻速度为50cm/min,钻机转速为20r/min。
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