CN109538229A - 一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，包括如下步骤：S1:进行施工前的准备工作；S2：进行管棚导向管钻进施工；S3：管棚导向管钻进完成之后，采用带有开口钻的管棚钢管套住导向管，沿着导向管方向钻进施工；S4：用带注浆连接管的钢板与管棚钢管连接牢固；将管棚钢管与钻孔环形空间用硬砼料封堵密实，S5：管棚钢管就位后，连接上高压注浆管，先进行注浆测试，然后进行水泥浆注浆及深孔注浆；S6：初支开挖；S7：在初支封闭成环后，及时对拱顶及侧墙背后进行回填注浆。本发明相比于传统的夯、顶的施工方法，其具有钻杆位置更为灵活、准确，对地面影响更小，对于暗挖下穿重要古建筑物时提供了安全可靠的保证。

Description

一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法

技术领域

本发明涉及施工技术领域，具体来说，涉及一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法。

背景技术

钻杆在粉质粘土中切削土体时，由于钻杆长度50米，很容易在钻进过程中碰到硬质物体且因钻杆自重导致钻头偏离原有的轨道的现象。通常在施工过程中依据施工经验确定钻头位置，但由于地质情况的复杂性，钻头的位置更加大了出现偏离原设计路线的概率。钻头导向的施工方法，相比于传统的夯、顶的施工方法，其具有能准确的控制钻杆的钻进角度，对断面的开挖、对防止管棚侵入结构更为方便的特点。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，包括如下步骤：

S1:进行施工前的准备工作；

S2：进行管棚导向管钻进施工，具体包括：

S2.1：采用单动双管回转钻进工艺进行钻进，钻进中外管由注浆套管与主动钻杆组合，内管由小钻头与主动钻杆共同组合而成，钻进过程碴土由内外管环空问隙通过复合接头处排除，当钻进进尺缓慢，套管内充填碴土较多排除不完全时，用内管钻具回转钻进排除套管内的碴土，完毕后接上外管钻具重新回转钻进，如此循环钻进直至注浆套管下至设计深度，退出内管钻具；钻进中将护壁泥浆压入钻孔形成钻孔护壁；

S3：管棚导向管钻进完成之后，采用开口钻的管棚钢管套住导向管，沿着导向管方向钻进施工；

S4：用带注浆连接管的钢板与管棚钢管连接牢固；将管棚钢管与钻孔环形空间用硬砼料封堵密实，封堵环形空间前须用压力风将孔口部位砼墙面上的泥土及浮尘清理干净，

S5：管棚钢管安装就位后，连接上高压注浆管，先进行注浆测试，然后进行水泥浆注浆及深孔注浆；

S6：初支开挖；

S7：在初支封闭成环后，及时对拱顶及侧墙背后进行回填注浆。

其中，步骤S2中，在钻进过程中经常检查钻孔的偏斜度，发现偏斜超过设计要求时及时纠偏。

其中，护壁泥浆为膨润土和羧甲基纤维素的混合浆液，其制备方法如下：准备好1m³的泥浆池，加入50-75公斤的膨润土搅拌成膨润土浆液，往此浆液均匀加入1公斤羧甲基纤维素，沉淀5分钟，搅拌即得。

其中，护壁泥浆是通过注浆机压进主动钻杆，从主动钻杆端头的溢浆孔出来形成钻孔护壁的，注浆机的注浆压力为0.3~0.5Mpa，并在注浆中随时检测出入护壁泥浆的体积。

其中，步骤S5中，水泥浆搅拌应在拌和机内进行，根据拌和机容量大小，严格按配合比要求进行，水泥浆浓度根据地层情况和胶凝时间要求而定，水灰比为1:1，灌注水灰比为0.5。

其中，水泥浆的投料顺序为：先放水搅拌，待水量加够后继续搅拌1分钟后，加水泥并搅拌5分钟。

其中，注浆过程中，在规定的压力下，当注入率不超过1L/min，持续压注10min，即可停止灌浆，若出现地面、边坡或孔口窜冒浆液，且封堵无效时，应暂时停止压注，待凝后再次压注，直至满足上述条件方可停止灌浆，止浆封堵采用喷射C25混凝土20cm厚止浆墙,单孔注浆结束标准为注浆段达到设计终压并持续10分钟，且注浆量小于5L/分钟。

其中，深孔注浆中，钻孔工艺采用Φ159mm套管跟进成孔，注浆袖阀管采用Φ50mm×3m的PVC袖阀管。

其中，注浆孔分层布设，孔距控制在0.8米，层间距控制在0.8~1.2米，并在掌子面中部设检测孔，超前探测注浆情况和了解地层情况,单孔注浆半径为0.5米，留有0.2米的咬合，保证止水效果和后序开挖时施工安全。

其中，步骤S7中，回填注浆管钢管焊接，L=0.85m；回填注浆管外露100mm，注浆深度为初衬背后500mm；回填注浆面宜紧跟开挖工作面，并距开挖工作面3~5m的地方进行；当沉降较大时，可采用径向补偿注浆，L=2m，纵向间距3m，环向间距1.2m。

本发明的有益效果：本发明相比于相比于传统的夯、顶的施工方法，其具有钻杆位置更为灵活、准确，对地面影响更小，对于暗挖下穿重要古建筑物时提供安全可靠的保证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的注浆管打设方向范围示意图；

图2是本发明的袖阀管部分的工作原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明实施例所述的一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，包括如下步骤：

S1:进行施工前的准备工作；

S2：进行管棚导向管钻进施工，具体包括：

S2.1：采用单动双管回转钻进工艺进行钻进，钻进中外管由注浆套管与主动钻杆组合，内管由小钻头与主动钻杆共同组合而成，钻进过程碴土由内外管环空问隙通过复合接头处排除，当钻进进尺缓慢，套管内充填碴土较多排除不完全时，用内管钻具回转钻进排除套管内的碴土，完毕后接上外管钻具重新回转钻进，如此循环钻进直至注浆套管下至设计深度，退出内管钻具；钻进中将护壁泥浆压入钻孔形成钻孔护壁；

S3：管棚导向管钻进完成之后，采用开口钻的管棚钢管套住导向管，沿着导向管方向钻进施工；

S4：用带注浆连接管的钢板与管棚钢管连接牢固；将管棚钢管与钻孔环形空间用硬砼料封堵密实，封堵环形空间前须用压力风将孔口部位砼墙面上的泥土及浮尘清理干净，

S5：管棚钢管安装就位后，连接上高压注浆管，先进行注浆测试，然后进行水泥浆注浆及深孔注浆；

S6：初支开挖；

S7：在初支封闭成环后，及时对拱顶及侧墙背后进行回填注浆。

其中，步骤S2中，在钻进过程中经常检查钻孔的偏斜度，发现偏斜超过设计要求时及时纠偏。

其中，护壁泥浆为膨润土和羧甲基纤维素的混合浆液，其制备方法如下：准备好1m³的泥浆池，加入50-75公斤的膨润土搅拌成膨润土浆液，往此浆液均匀加入1公斤羧甲基纤维素，沉淀5分钟，搅拌即得。

其中，护壁泥浆是通过注浆机压进主动钻杆，从主动钻杆端头的溢浆孔出来形成钻孔护壁的，注浆机的注浆压力为0.3~0.5Mpa，并在注浆中随时检测出入护壁泥浆的体积。

其中，步骤S5中，水泥浆搅拌应在拌和机内进行，根据拌和机容量大小，严格按配合比要求进行，水泥浆浓度根据地层情况和胶凝时间要求而定，水灰比为1:1，灌注水灰比为0.5。

其中，水泥浆的投料顺序为：先放水搅拌，待水量加够后继续搅拌1分钟后，加水泥并搅拌5分钟。

其中，注浆过程中，在规定的压力下，当注入率不超过1L/min，持续压注10min，即可停止灌浆，若出现地面、边坡或孔口窜冒浆液，且封堵无效时，应暂时停止压注，待凝后再次压注，直至满足上述条件方可停止灌浆，止浆封堵采用喷射C25混凝土20cm厚止浆墙,单孔注浆结束标准为注浆段达到设计终压并持续10分钟，且注浆量小于5L/分钟。

其中，深孔注浆中，钻孔工艺采用Φ159mm套管跟进成孔，注浆袖阀管采用Φ50mm×3m的PVC袖阀管。

其中，注浆孔分层布设，孔距控制在0.8米，层间距控制在0.8~1.2米，并在掌子面中部设检测孔，超前探测注浆情况和了解地层情况,单孔注浆半径为0.5米，留有0.2米的咬合，保证止水效果和后序开挖时施工安全。

其中，步骤S7中，回填注浆管钢管焊接，L=0.85m；回填注浆管外露100mm，注浆深度为初衬背后500mm；回填注浆面宜紧跟开挖工作面，并距开挖工作面3~5m的地方进行；当沉降较大时，可采用径向补偿注浆，L=2m，纵向间距3m，环向间距1.2m。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

根据本发明所述的一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，在施工前，首先准确测量放样，定出开挖位置，确定管棚打设位置，安放孔口导向管，测量校正固定孔口导向管，钻机工作平台搭设必须稳定牢固，钻进施工时不得出现前后左右晃动现象，钻机就位开钻前必须复合钻具方为、倾角，确保符合设计要求后方可进行钻进施工。

管棚管的加工及施工参数如下：(1)钢管规格：热轧无缝钢管Φ159，壁厚6mm，单管长2m(1m)，端头加工5cm长丝扣(外)；(2)钢套管规格：热轧无缝钢管Φ159，壁厚9mm，单管长0.2m，端头加工5cm长丝扣(内)；(3)钻进深度：50.2m(外漏0.2m，施做封堵注浆) ；(4)倾角：钻杆与纵坡仰角控制范围为1°≤α≤2°（考虑钻杆下垂）；(5)钢管施工误差：垂向偏差不大于±5cm，水平方向不大于±5cm；(6)隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%,相临钢管的接头至少错开1m；(7)注浆参数：水泥浆水灰比1:1，注浆压力0.3~0.5Mpa。

钻进采用单动双管回转钻进工艺，具体施工钻具：外管由注浆套管与主动钻杆组合，内管由小钻头与主动钻杆共同组合而成。钻进过程碴土由内外管环空问隙通过复合接头处排除，当钻进进尺缓慢，套管内充填碴土较多排除不完全时，用内管钻具回转钻进排除套管内的碴土，完毕后接上外管钻具重新回转钻进，注浆套管用电焊机焊接牢靠，防止因钻具扭矩过大丝扣产生滑丝而脱扣现象，导致后续套管再无法接上。如此循环钻进直至注浆套管下至设计深度，退出内管钻具即可；钻进回转速度采用低速钻进（≤30转/min），控制钻进推进力（≤5t），防止钻杆在大推进力的情况导致钻孔弯曲。必要时应焊接扶直器套在钻杆上，随孔深的增长对推力的要求不同，应严格控制。在钻进过程中经常检查钻孔的偏斜度（20m前，每6m检查矫正一次；20m~35m，每4m矫正一次；35m以上，每2m矫正一次），发现偏斜超过设计要求时及时纠偏。

导向管钢管规格：热轧无缝钢管Φ75，壁厚9mm，单管长1.5m，端头加工8cm长丝扣(外)。钻头安装检测仪，外插角1°，外插角监测仪器主要包括：端头传感器，数据处理盒，数字显示器三部分组成，端头传感器装有电磁陀螺仪，在钻孔过程中，电磁陀螺仪产生的角度变化转换为电磁信号传输至数据处理盒进行分析，在转换至数字显示器进行显示。钻进回转速度采用低速钻进（≤30转/min），控制钻进推进力（≤5t），防止钻杆在大推进力的情况导致钻孔弯曲。打入50米，在钻进的过程中将护壁浆液通过注浆机压进钻杆，从钻杆端头的溢浆孔出来，形成钻孔护壁，注浆压力控制在0.3~0.5Mpa，并随时检测出入泥浆的体积。

注浆中，钢管安装就位后，连接上高压注浆管，注浆前先进行注浆现场试验，注浆参数按照实际情况确定。注浆浆液配制、搅拌应注意以下几点：(1)水泥浆搅拌应在拌和机内出行，根据拌和机容量大小，严格按配合比要求出行，水泥浆浓度根据地层情况和胶凝时间要求而定，替换循环液注浆，水灰比应控制在1:1，灌注水灰比为0.5。(2)搅拌水泥浆的投料顺序为：放水搅拌，待水量加够后继续1分钟，加水泥并搅拌5分钟。(3)搅拌水泥浆时，严防杂物混入，注浆时应设置滤网过滤浆液，未经滤网的浆液不得出入注浆泵。注浆压力：≤0.5Mpa，注浆过程中设专人值守注浆机、检查浆液配合比、记录注浆数据和有无异常情况。出浆速度不宜过快，一般控制在30L/min以内，当出气孔冒浆后及时出行封堵。注浆结束后应及时清洗泵，阀门和管路，保证机具完好，管路畅通。止浆：在规定的压力下，当注入率不超过1L/min，持续压注10min，即可停止灌浆。若出现地面、边坡或孔口窜冒浆液，封堵无效，应暂时停止压注，待凝后再次压注，直至满足上述条件方可停止灌浆。

深孔注浆中，钻孔工艺采用Φ159套管跟进成孔，注浆袖阀管采用Φ50×3m的PVC袖阀管，如图2所示。止浆封堵采用喷射C25混凝土20cm厚止浆墙。单孔注浆结束标准为注浆段达到设计终压并持续10分钟，且注浆量小于5L/分钟。加固后的土体应具有良好的均匀性和自立性，其无侧限抗压强度不小于0.8Mpa，渗透系数≤1.0×10-6cm/s。注浆加固范围为隧道开挖轮廓线外2.0m，每一循环注浆长度10m，预留止浆盘3m，开挖进尺7m。注浆孔分层布设，孔距控制在0.8米，层间距控制在0.8~1.2米，并在掌子面中部设检测孔，超前探测注浆情况和了解地层情况。 单孔注浆半径为0.5米，留有0.2米的咬合，保证止水效果和后序开挖时施工安全。

开挖紧跟暗挖十八字方针“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”，马头门破除处四榀密排，标准结构剖面初期支护格栅间距0.5m；初支钢格栅环向、中隔壁、仰拱均设双层纵向拉结筋，拉结筋与格栅主筋可靠点焊。横剖面处纵向拉结筋采用采用Φ22@1000；初支格栅需设置钢筋网，采用Φ6.5@150×150,搭接长度不小于150mm。格栅及仰拱设单层钢筋网片，置于格栅背土侧。

在初支封闭成环后，应及时对拱顶及侧墙背后进行回填注浆。回填注浆管采用Φ42×3.25焊接钢管，L=0.85m；回填注浆管外露100mm，注浆深度为初衬背后500mm。回填注浆面宜紧跟开挖工作面，并距开挖工作面5m的地方进行。当沉降较大时，可采用径向补偿注浆，径向补偿注浆管Φ25×2.75，L=2m，纵向间距3m，环向间距1.2m。12、锁脚锚杆采用Φ25×2.75焊接钢管，L=2000mm，一榀一打，每处打设一根。

综上所述，本发明相比于传统的夯、顶的施工方法，其具有钻杆位置更为灵活、准确，对地面影响更小，对于暗挖下穿重要古建筑物时提供安全可靠的保证。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：进行施工前的准备工作；

S2：进行管棚导向管钻进施工，具体包括：

S2.1：采用单动双管回转钻进工艺进行钻进，钻进中外管由注浆套管与主动钻杆组合，内管由小钻头与主动钻杆共同组合而成，钻进过程碴土由内外管环空问隙通过复合接头处排除，当钻进进尺缓慢，套管内充填碴土较多排除不完全时，用内管钻具回转钻进排除套管内的碴土，完毕后接上外管钻具重新回转钻进，如此循环钻进直至注浆套管下至设计深度，退出内管钻具；钻进中将护壁泥浆压入钻孔形成钻孔护壁；

S3：管棚导向管钻进完成之后，采用开口钻的管棚钢管套住导向管，沿着导向管方向进行钻进施工；

S4：用带注浆连接管的钢板与管棚钢管连接牢固；将管棚钢管与钻孔环形空间用硬砼料封堵密实，封堵环形空间前须用压力风将孔口部位砼墙面上的泥土及浮尘清理干净；

S5：管棚钢管就位后，连接上高压注浆管，先进行注浆测试，然后进行水泥浆注浆及深孔注浆；

S6：初支开挖；

S7：在初支封闭成环后，及时对拱顶及侧墙背后进行回填注浆。

2.根据权利要求1所述的一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，其特征在于，步骤S2中，在钻进过程中经常检查钻孔的偏斜度，发现偏斜超过设计要求时及时纠偏。

3.根据权利要求2所述的一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，其特征在于，护壁泥浆为膨润土和羧甲基纤维素的混合浆液，其制备方法如下：准备好1m³的泥浆池，加入50-75公斤的膨润土搅拌成膨润土浆液，往此浆液均匀加入1公斤羧甲基纤维素，沉淀5分钟，搅拌即得。

4.根据权利要求3所述的一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，其特征在于，护壁泥浆是通过注浆机压进主动钻杆，从主动钻杆端头的溢浆孔出来形成钻孔护壁的，注浆机的注浆压力为0.3~0.5Mpa，并在注浆中随时检测出入护壁泥浆的体积。

5.根据权利要求1所述的一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，其特征在于，步骤S5中，水泥浆搅拌应在拌和机内进行，根据拌和机容量大小，严格按配合比要求进行，水泥浆浓度根据地层情况和胶凝时间要求而定，水灰比为1:1，灌注水灰比为0.5。

6.根据权利要求5所述的一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，其特征在于，水泥浆的投料顺序为：先放水搅拌，待水量加够后继续搅拌1分钟后，加水泥并搅拌5分钟。

7.根据权利要求6所述的一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，其特征在于，注浆过程中，在规定的压力下，当注入率不超过1L/min，持续压注10min，即可停止灌浆，若出现地面、边坡或孔口窜冒浆液，且封堵无效时，应暂时停止压注，待凝后再次压注，直至满足上述条件方可停止灌浆，止浆封堵采用喷射C25混凝土20cm厚止浆墙,单孔注浆结束标准为注浆段达到设计终压并持续10分钟，且注浆量小于5L/分钟。

8.根据权利要求7所述的一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，其特征在于，深孔注浆中，钻孔工艺采用Φ159mm套管跟进成孔，注浆袖阀管采用Φ50mm×3m的PVC袖阀管。

9.根据权利要求8所述的一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，其特征在于，注浆孔分层布设，孔距控制在0.8米，层间距控制在0.8~1.2米，并在掌子面中部设检测孔，超前探测注浆情况和了解地层情况,单孔注浆半径为0.5米，留有0.2米的咬合，保证止水效果和后序开挖时施工安全。

10.根据权利要求1所述的一种暗挖地铁隧道穿越古建筑的施工方法，其特征在于，步骤S7中，回填注浆管钢管焊接，L=0.85m；回填注浆管外露100mm，注浆深度为初衬背后500mm；回填注浆面宜紧跟开挖工作面，并距开挖工作面3~5m的地方进行；当沉降较大时，可采用径向补偿注浆，L=2m，纵向间距3m，环向间距1.2m。