CN109854281A - 上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法 - Google Patents
上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109854281A CN109854281A CN201910103277.XA CN201910103277A CN109854281A CN 109854281 A CN109854281 A CN 109854281A CN 201910103277 A CN201910103277 A CN 201910103277A CN 109854281 A CN109854281 A CN 109854281A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- construction
- grillage
- jacking construction
- support
- soil layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 193
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 119
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 39
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 34
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 claims description 34
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 19
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 17
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 16
- 239000011378 shotcrete Substances 0.000 claims description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 58
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 12
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 12
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 8
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 6
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 210000004911 serous fluid Anatomy 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000009955 starching Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000009435 building construction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
本发明提供一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，包括顶进出洞口的支护和工作面的支护。在进出洞口施工时，采用格栅拱架对顶管施工进出洞口进行加固。在工作面的施工时，根据工作面径向截面内上部土层边界与顶管圆心连线的夹角α确定支护方法，当α＜120°时，采用超前管棚法对顶管施工部位进行支护加固；当α≥120°时，首先采用管棚支护，进行施工面上部土层的掘进，其次在掘进的土层内壁打入注浆锚杆，然后安装格栅拱架，最后对外露面进行喷锚加固，下部岩石层掘进，顶管工具管及时跟进。本发明提供的支护方法对拱顶软弱土层支护可靠，成本较低，对复杂断面地质条件下顶管施工的支护具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法。
背景技术
顶管施工是一种不开挖或者少开挖的管道设施施工技术。顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。随着城市化进程的进一步加快，我国的地下管线的需求量也在逐年增加。加之人们对环境保护意识的增强，顶管技术在我国地下管线的施工中起到越来越重要的作用。
在不均匀地质岩土复合断面顶管施工过程中，经常会遇到掘进面岩石强度较高，拱顶上部为软弱土层的复杂地质情况，在这种地质条件下由于岩石强度过高采用机械顶管无法进行施工，只能采用人工掘进配合顶管的方式施工，但在人工掘进配合顶管的掌子面掘进过程中由于拱顶上部为软弱土层加之人工顶管施工进度较慢，在施工过程中发生拱顶上部土层松弛、坍塌，从而造成安全事故，安全风险高，给顶管工程施工人员的人身安全构成了严重威胁；坍塌还容易造成地表沉降，严重影响施工质量；并且随着坍塌的发生，土石方工程量增加，工程施工成本进一步增加，大大延长了施工周期。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法以至少解决目前上土下岩复合断面地层的顶管施工顶部土层松弛易坍塌造成的安全风险高、地表沉降、施工质量差、施工周期延长等问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，包括如下：
S1，顶管施工进出洞口的支护，采用格栅拱架对顶管施工进出洞口进行加固；
S2，测量顶管施工工作面径向截面内上部土层边界与顶管圆心连线的夹角α；
S3，根据步骤S2中测量的α大小，确定顶管施工工作面的支护方法，具体如下：
S3a，当α＜120°时，采用超前管棚法对顶管施工工作面进行支护加固；
S3b，当α≥120°时，采用格栅拱架复合支护方法对顶管施工工作面进行支护加固：
S3b1，采用超前管棚法对顶管施工工作面的上部土层进行支护加固；
S3b2，进行工作面上部土层的掘进；
S3b3，锚杆施工步骤，对步骤S3b2中掘进的工作面进行锚杆施工；
S3b4，安装格栅拱架步骤，对步骤S3b3中锚杆施工的土层区域安装格栅拱架；
S3b5，对步骤S3b4中安装有格栅拱架的区域进行喷锚处理；
S3b6，对步骤S3b5中喷锚处理的区域进行下部岩石的掘进；
S3b7，对步骤S3b6中掘进的区域及时顶管跟进。
如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S1具体包括如下步骤：
S11，超前管棚施工步骤，沿顶管施工洞口的进深方向，向待施工洞口的外轮廓周向的土层打入小导管，形成管棚超前支护；
S12，洞口掘进步骤，对步骤S11中形成超前支护的区域进行洞口掘进；
S13，锚杆施工步骤，对步骤S12中掘进的洞口内壁进行锚杆施工；
S14，格栅拱架施工步骤，在步骤S13中锚杆施工区域的洞口内壁安装格栅拱架，以实现对洞口内壁周围土层的支护；
S15，喷锚施工步骤；对步骤S14中进行安装格栅拱架的洞口内壁表面进行喷锚施工；
优选地，所述锚杆为带排气装置的中空的注浆锚杆。
如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S3a中：
判断施工部位土层是否均匀，若判断施工部位土层均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入小导管，然后进行工作面的掘进；
若判断施工部位土层疏松不均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入注浆导管并进行注浆，待浆液凝固后再进行工作面的掘进。
如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S11中，将小导管以3-5°的外插角打入待施工的土层中，所述小导管的环向间距为15cm，所述小导管的打入深度为3m；
优选地，所述小导管采用Φ42*4mm规格的无缝钢管，所述小导管的长度为3m。
如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S14中，格栅拱架沿着所述洞口内周向安装，所述格栅拱架的断面尺寸为150mm*150mm；
优选地，所述格栅拱架的主筋采用Φ22mm的螺纹钢；
再优选地，沿洞口进深方向，相邻两组所述格栅拱架之间的间隔不大于0.5m。
如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S13具体包括如下步骤：
S131，对步骤S12中掘进的洞口内壁进行孔位标记，并进行钻孔；
S132，对步骤S131中钻好的孔中安装注浆锚杆；
S133，对步骤S132中安装好的注浆锚杆进行注浆；
优选地，所述步骤S131中采用YT-28凿岩机进行钻孔。
如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S3b1中：
判断施工部位土层是否均匀，若判断施工部位土层均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入小导管，然后进行工作面的掘进；
若判断施工部位土层疏松不均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入注浆导管并进行注浆，待浆液凝固后再进行工作面的掘进。
如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S3b4中，
所述格栅拱架沿着所述施工面土层的内周向安装，所述格栅拱架为拱形结构；所述拱形的格栅拱架的拱脚放置在土层下面的岩石层上表面；
优选地，所述格栅拱架的拱脚设置有支撑钢板；
再优选地，所述格栅拱架的的断面尺寸为150mm*150mm；
再优选地，所述格栅拱架的主筋采用Φ22mm的螺纹钢。
如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S3b4中，沿顶管施工的掘进方向，相邻两个所述格栅拱架之间的间隔不大于0.5m。
如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S3b5中，将步骤S3b4中安装格栅拱架的区域表面喷射混凝土，确保所述格栅拱架与土层内壁之间的间隙充填密实；且所述格栅拱架全部被混凝土覆盖；
优选地，所述混凝土层的厚度不小于40mm。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
本发明提供的上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，在顶管施工进出洞口施工时，在进出洞口外轮廓的土层打入小导管形成管棚支护、然后进行洞口掘进，在掘进的过程中及时对掘进后的洞口内壁进行锚杆施工并安装格栅拱架，然后对外露面进行喷锚处理确保稳固。在工作面的施工时，根据工作面径向截面内上部土层边界与顶管圆心连线的夹角α确定支护方法，当α＜120°时，采用超前管棚法对顶管施工部位进行支护加固；当α≥120°时，首先采用管棚支护，进行施工面上部土层的掘进，其次在掘进的土层内壁打入注浆锚杆，然后安装格栅拱架，最后对外露面进行喷锚加固，下部岩石层掘进，顶管工具管及时跟进。整个施工中支护方法灵活运用，不同的情况使用不同的支护方法，确保施工过程中的安全。本发明提供的支护方法对拱顶软弱土层支护，有足够的可靠性，支护能力强大，能够增加施工安全度，有效保证岩土稳定性，减少地表沉降，防止拱顶土体坍塌。而且具有很高的经济效益，施工安全，成本较低，成功解决了各种复合断面地质条件下顶管施工进出洞口时支护技术难题。对复杂断面地质条件下顶管施工的支护具有重要的意义。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
其中：
图1为本发明实施例的小导管示意图；
图2为本发明实施例的注浆导管示意图；
图3为本发明实施例的超前管棚施工示意图；
图4为本发明实施例的管棚注浆施工工艺流程图；
图5为本发明实施例的格栅拱架对软弱土支护施工工艺流程图；
图6为本发明实施例的格栅拱架连接示意图；
图7为本发明实施例的格栅拱架复合支护示意图；
图8为本发明实施例的进出洞口支护示意图；
图9为本发明实施例的顶管工具管结构示意图。
图中：1、岩石层；2、顶管工具管；3、小导管；4、土层；5、格栅拱架；6，注浆锚杆；7、注浆导管；8、注浆孔；9、防护檐板。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
根据本发明的具体实施例，如图1至图9所示，本发明提供一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，支护方法包括如下：
S1，顶管施工进出洞口的支护；如图8所示，采用格栅拱架5对顶管施工进出洞口进行加固；该步骤具体包括如下步骤：
S11，超前管棚施工，沿顶管施工洞口的进深方向，将小导管3以3-5°的外插角打入待施工的土层4中，小导管3的环向间距为15cm，小导管3的打入深度为3m；形成管棚超前支护。优选地，如图1所示，小导管3的采用Φ42*4mm热轧无缝钢管加工而成，每根长度为3m，前端加工成锥形，便于打入，在施打过程中严禁小导管3向下倾斜。
S12，洞口掘进，对步骤S11中形成超前支护的区域进行洞口掘进；每次掘进深度不得超过1.5m，以确保小导管3入土中的深度时刻高于1.5m，确保满足支护安全。在洞口掘进的过程中，采用人工劈裂、静态爆破后人工劈裂、爆破等几种施工方法进行岩土破除和外运。
S13，锚杆施工，对步骤S12中掘进的洞口内壁进行锚杆施工。优选地，锚杆为带排气装置的中空的注浆锚杆6。该步骤具体包括如下步骤：
S131，钻孔，对步骤S12中安装格栅拱架5的洞口内壁进行钻孔。钻孔时根据锚杆类型规格及围岩等情况选择相应的钻孔机及其配套部件，先根据设计要求和在围岩上标记出孔位，然后再进行钻孔。孔位允许偏差为±150mm，钻孔应与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直。在本发明的实施例中，采用YT-28凿岩机进行钻孔施工。进一步的，锚杆施工之前首先在洞口内壁初喷混凝土，待混凝土凝固后再进行钻孔。
S132，安装注浆锚杆6，对步骤S131中钻孔部位安装注浆锚杆6。安装前应先检查注浆锚杆6的孔位、孔径、孔深及布置形式是否符合设计要求。钻至设计深度后，清孔、安装注浆锚杆6，确认杆体通畅，注浆锚杆6外露不应大于喷层厚度。锚杆的插入长度不小于设计长度的95％，锚杆安装后不得随意敲动。
S133，注浆，通过步骤S132中安装的注浆锚杆6进行注浆。首先将注浆塞通过锚杆打入钻孔的孔口深度30cm左右；其次，连接锚杆、注浆管和注浆泵；然后，进行注浆，直至压力到达浆液从钻孔周围溢出；最后，注浆完成，卸下注浆管和锚杆接头，转入下一孔注浆。优选地，注浆浆液的水灰比为0.5：1。
S14，格栅拱架5施工，如图6所示，在步骤S13中锚杆施工区域的洞口内壁安装格栅拱架5，以实现对洞口内壁周围土层4的支护。进一步地，每掘进0.5m后及时安装格栅拱架5。格栅拱架5沿着洞口内周向安装，格栅拱架5的断面尺寸为150mm*150mm；优选地，格栅拱架5的主筋采用Φ22mm的螺纹钢；进一步地，沿洞口的进深方向，相邻两组格栅拱架5之间的间隔不大于0.5m。
S15，喷锚施工；对步骤S14中安装格栅拱架5的洞口内壁表面喷设混凝土；格栅拱架5应与喷射混凝土形成一体，格栅拱架5与围岩间的间隙必须用喷射混凝土充填密实；格栅拱架5应全部被喷射混凝土覆盖，喷射混凝土保护层的厚度不小于40mm。
S2，测量顶管施工工作面径向截面内上部土层4边界与顶管圆心连线的夹角α；
S3，根据步骤S2中测量的α大小，确定顶管施工工作面的支护方法，具体如下：
S3a，当α＜120°时，采用超前管棚法对顶管施工部位进行支护加固；如图3所示，首先判断施工部位土层4是否均匀，当施工部位土层4均匀时，沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层4内以3-5°的外插角打入小导管3，小导管3的环向间距为15cm，小导管3的打入深度为3m；形成管棚超前支护。在施打过程中严禁小导管3向下倾斜。
当施工部位土层4疏松不均匀如岩溶泥流地段，砂土地段，自稳性较差的软弱破碎地层，断裂破碎带以及大面积淋水地段时，只采取打设小导管3施工无法满足施工需求。为了确保支护安全，沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层4内以3-5°的外插角打入注浆导管7并进行注浆，优选地，注浆导管7的环向间距为20cm，注浆导管7的打入深度为4m；形成管棚超前支护。进一步地，注浆导管7的采用Φ42*4mm热轧无缝钢管加工而成，每根长度为4m，前端加工成锥形，便于打入，注浆导管7的管壁设有梅花形分布的注浆孔8，注浆孔8的孔径为10mm，注浆孔8的孔间距为30cm，注浆导管7的后端1m长度作为止浆段，止浆段的管壁不设注浆孔8。在施打过程中严禁注浆导管7向下倾斜。待注浆导管7打入土层4后进行注浆，注浆浆液采用水泥—水玻璃双液注浆，优选地，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃采用Ⅱ型水玻璃，水泥浆液水灰比为1:1。进一步地，注浆压力为0.5-1.2MPa。注浆前应进行现场注浆试验，上述注浆参数通过试验后可适当进行调整。在注浆过程中进行过程控制，注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后进行注浆试验，从而确定合理的注浆参数。在注浆过程中注浆压力达到1MPa，并持续稳定5min钟以上时可停止注浆，并及时封堵注浆口。当单液注水泥浆压力持续升高，可能发生堵管应立即停止注浆进行检查，双液注水泥与水玻璃如压力持续升高，则应停止注水玻璃，进行注清水，待泵正常运行时，再进行双液注浆。
S3b，当α≥120°时，如图5和图7所示，采用格栅拱架5复合支护方法对顶管施工部位进行支护加固：
S3b1，采用超前管棚法对顶管施工部位的上部土层4进行支护加固。在本施工过程中：
首先判断施工部位土层4是否均匀，若判断施工部位土层4疏松不均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层4内打入注浆导管7并进行注浆，待浆液凝固后再进行工作面的掘进。
当施工部位土层4均匀时，沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层4内以3-5°的外插角打入小导管3，小导管3的环向间距为15cm，小导管3的打入深度为3m；形成管棚超前支护。优选地，小导管3的采用Φ42*4mm热轧无缝钢管加工而成，每根长度为3m，前端加工成锥形，便于打入，在施打过程中严禁小导管3向下倾斜。
当施工部位土层4疏松不均匀如岩溶泥流地段，砂土地段，自稳性较差的软弱破碎地层，断裂破碎带以及大面积淋水地段时，只采取打设小导管3施工无法满足施工需求。为了确保支护安全，沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层4内以3-5°的外插角打入注浆导管7并进行注浆，优选地，注浆导管7的环向间距为20cm，注浆导管7的打入深度为4m；形成管棚超前支护。进一步地，注浆导管7的采用Φ42*4mm热轧无缝钢管加工而成，每根长度为4m，前端加工成锥形，便于打入，注浆导管7的管壁设有梅花形分布的注浆孔8，注浆孔8的孔径为10mm，注浆孔8的孔间距为30cm，注浆导管7的后端1m长度作为止浆段，止浆段的管壁不设注浆孔8。在施打过程中严禁注浆导管7向下倾斜。待注浆导管7打入土层4后进行注浆，注浆浆液采用水泥—水玻璃双液注浆，优选地，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃采用Ⅱ型水玻璃，水泥浆液水灰比为1:1。进一步地，注浆压力为0.5-1.2MPa。注浆前应进行现场注浆试验，上述注浆参数通过试验后可适当进行调整。在注浆过程中进行过程控制，注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后进行注浆试验，从而确定合理的注浆参数。在注浆过程中注浆压力达到1MPa，并持续稳定5min钟以上时可停止注浆，并及时封堵注浆口。当单液注水泥浆压力持续升高，可能发生堵管应立即停止注浆进行检查，双液注水泥与水玻璃如压力持续升高，则应停止注水玻璃，进行注清水，待泵正常运行时，再进行双液注浆。
S3b2，进行工作面上部土层4的掘进。
S3b3，锚杆施工，对步骤S3b2中掘进的工作面土层4及时进行锚杆施工；优选地，锚杆为中空的注浆锚杆6。在施工过程中，注浆锚杆6沿顶管施工横截面的径向打入周围土层4，并进行注浆。优选地，为了防止在注浆过程中对周围土层4扰动造成坍塌，在锚杆施工之前对土层4内壁初喷混凝土。
S3b4，安装格栅拱架5，对步骤S3b3中锚杆施工的土层4区域安装格栅拱架5；由于顶管施工的局限性，为了防止施工过程中土体的坍塌，在顶管施工上部土体掘进后及时进行支护，待支护完成后再进行下部岩土的掘进，格栅拱架5沿着施工面土层4的内周向安装，格栅拱架5为拱形结构；拱形的格栅拱架5的拱脚放置在土层4下面的岩石层1上表面。
优选地，格栅拱架5的拱脚设置有支撑钢板；格栅拱架5的的断面尺寸为150mm*150mm；格栅拱架5的主筋采用Φ22mm的螺纹钢；沿顶管施工的掘进方向，相邻两个格栅拱架5之间的间隔不大于0.5m。进一步地，格栅拱架5事先预制加工，现场进行拼装，格栅拱架5之间用Φ22纵向连接钢筋焊接牢固。为确保格栅拱架5的整体受力和稳定，并防止格栅拱架5下沉，在施工时，除使用纵向连接钢筋将各榀格栅拱架5连成一体外，同时将拱脚焊在注浆锚杆6上，安装格栅拱架5时，要使其与初喷的混凝土凝固面密贴，形成承载结构，在拱脚底部设置有厚度为12mm的支撑钢板(钢板尺寸：200mm*200mm)，支撑钢板与格栅拱架5焊接成型，以增大其支撑能力，控制格栅拱架5的下沉量。在格栅拱架5安装时注意事项：为保证格栅拱架5置于稳固的地基上，施工中应在格栅拱架5拱脚部位预留足够的坚实地基，架立格栅拱架5时挖槽就位；为增强格栅拱架5的整体稳定性，应将格栅拱架5设纵向连接筋，注浆锚杆6；格栅拱架5连接接头要连接牢固，拱脚部位易发生塑性剪切破坏，故该部位接头除采用栓接外，还应四周帮焊，确保接头的刚度和强度；控制格栅拱架5受力情况的薄弱环节在于节点联结螺栓，注浆锚杆6及纵向连结筋，因此，所有螺栓要上齐，旋紧、拧好，必须安设垫片后再拧紧螺栓，按设计焊连注浆锚杆6和纵向连接筋，确保安装质量。在施工过程中随时检查格栅拱架5，如发现扭曲，压屈现象或征兆时，必须及时采取加固措施。必要时应使其他人员撤到安全地带，防止因坍塌造成伤亡事故。
S3b5，对步骤S3b4中安装有格栅拱架5的区域进行喷锚处理；格栅拱架5应与喷射混凝土形成一体，格栅拱架5与围岩间的间隙必须用喷射混凝土充填密实。优选地，格栅拱架5应全部被喷射混凝土覆盖，喷射混凝土保护层的厚度不小于40mm。在本实施例中，喷射混凝土采用湿喷工艺，将骨料预加少量水，使之呈潮湿状，再加水泥拌和，从而降低上料、拌和和喷射时的粉尘。喷射混凝土标号为C25。配合比通过试验选定。混凝土原材料必须经试验室取样试验，确保质量合格。喷射前，将待喷射区域表面的粉尘和杂物清扫干净。喷射用的混凝土在洞外搅拌，人工推运输车运到洞内，使用潮喷机进行喷砼作业。喷砼表面要求整体平整，符合设计轮廓线。喷砼一般应由下至上喷射，喷枪离待喷射面距离控制在0.3～0.6m左右，喷枪应大致垂直待喷射面，以尽可能减少回弹。喷射时，喷嘴做缓慢的螺旋形运动，使喷射用混凝土束运动轨迹呈环形螺旋式移动，旋转直径约20～30cm，自喷射面的下部开始，水平旋转喷射，喷射用混凝土要一圈压半圈，喷至段尾时上移返回，同时要求一排压排，如此往复喷射。喷射时如有个别受喷面凹洼不平应先喷该处，大致找平。喷射混凝土后应及时洒水养护，以增强混凝土的强度。在本步骤的喷射混凝土过程中，选用P.O42.5号普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂，粒径5～12mm的级配碎石(或卵石)，经化验合格的拌合用水。喷射混凝土严格按设计配合比拌和，配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。喷射混凝土表面密实、平整，无裂缝、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水，锚杆无外露。喷射厚度控制：以锚杆外露部分作为标记进行检查或喷射时插入长度比设计值厚度长5cm的铁丝、纵横向1m设一根作施工控制
S3b6，对步骤S3b5中喷锚处理的区域进行下部岩石的掘进；在掘进过程中，当掘进地段上部为建筑物或者河流等地段时，爆破施工会对周围造成过大的扰动，进而影响土层4稳固，此时可以采用静态爆破施工或者劈裂法进行施工掘进。
S3b7，对步骤S3b6中掘进的区域及时顶管跟进。在顶管施工过程中，为了防止施工面上部土体的坍塌影响施工安全，在常规的敞开式顶管工具管2前端增加了防护檐板9，顶管顶进时将防护檐板9顶进至上部土层4内，即可进行下部岩石破除开挖，开挖至防护檐板9长度0.5倍的进尺后，再次顶进0.5倍防护檐板9的长度，继续下部岩土的开挖掘进，直至顶进至顶管接收井，整个顶进过程中,操作方便实用。在本实施例中，防护檐板9采用钢板或与顶管工具管2同规格的钢质管材制作后通过法兰连接。防护檐板9与顶管工具管2同轴设置，其中心角大于等于135°，增大防护檐板9的支承能力，使得工具管在顶管施工时，上部土层4不会发生坍塌。防护檐板9的长度根据顶管工具管2的直径设计，本实施例中防护檐板9的轴向长度等于顶管工具管2直径的二分之一，承重较为稳定。顶管工具管2的前端端口处还设置有连接加固法兰板，进一步提高工具管的结构稳定性。
顶管工具管2防护檐板9的设置，防止在管道顶进过程中掘进面上部的软弱土层4坍塌，且工具管制作方便、操作简单、可拆卸，减少浪费、降低材料成本，并提高工作效率和顶管施工质量。同时前端防护檐板9可拆卸，当地质情况发生变化，如软弱土层4消失时，可拆除前端防护檐板9，按正常人工掘进顶管工艺施工，以提高施工效率。
综上所述，本发明提供的上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，在顶管施工进出洞口施工时，在进出洞口外轮廓的土层打入小导管形成管棚支护、然后进行洞口掘进，在掘进的过程中及时对掘进后的洞口内壁进行锚杆施工并安装格栅拱架，然后对外露面进行喷锚处理确保稳固。在工作面的施工时，根据工作面径向截面内上部土层边界与顶管圆心连线的夹角α确定支护方法，当α＜120°时，采用超前管棚法对顶管施工部位进行支护加固；当α≥120°时，首先采用管棚支护，进行施工面上部土层的掘进，其次在掘进的土层内壁打入注浆锚杆，然后安装格栅拱架，最后对外露面进行喷锚加固，下部岩石层掘进，顶管工具管及时跟进。整个施工中支护方法灵活运用，不同的情况使用不同的支护方法，确保施工过程中的安全。本发明提供的支护方法对拱顶软弱土层支护，有足够的可靠性，支护能力强大，能够增加施工安全度，有效保证岩土稳定性，减少地表沉降，防止拱顶土体坍塌。而且具有很高的经济效益，施工安全，成本较低，成功解决了各种复合断面地质条件下顶管施工进出洞口时支护技术难题。对复杂断面地质条件下顶管施工的支护具有重要的意义。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述支护方法包括如下：
S1，顶管施工进出洞口的支护，采用格栅拱架对顶管施工进出洞口进行加固；
S2，测量顶管施工工作面径向截面内上部土层边界与顶管圆心连线的夹角α；
S3，根据步骤S2中测量的α大小，确定顶管施工工作面的支护方法，具体如下：
S3a，当α＜120°时，采用超前管棚法对顶管施工工作面进行支护加固；
S3b，当α≥120°时，采用格栅拱架复合支护方法对顶管施工工作面进行支护加固：
S3b1，采用超前管棚法对顶管施工工作面的上部土层进行支护加固；
S3b2，进行工作面上部土层的掘进；
S3b3，锚杆施工步骤，对步骤S3b2中掘进的工作面进行锚杆施工；
S3b4，安装格栅拱架步骤，对步骤S3b3中锚杆施工的土层区域安装格栅拱架；
S3b5，对步骤S3b4中安装有格栅拱架的区域进行喷锚处理；
S3b6，对步骤S3b5中喷锚处理的区域进行下部岩石的掘进；
S3b7，对步骤S3b6中掘进的区域及时顶管跟进。
2.如权利要求1所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括如下步骤：
S11，超前管棚施工步骤，沿顶管施工洞口的进深方向，向待施工洞口的外轮廓周向的土层打入小导管，形成管棚超前支护；
S12，洞口掘进步骤，对步骤S11中形成超前支护的区域进行洞口掘进；
S13，锚杆施工步骤，对步骤S12中掘进的洞口内壁进行锚杆施工；
S14，格栅拱架施工步骤，在步骤S13中锚杆施工区域的洞口内壁安装格栅拱架，以实现对洞口内壁周围土层的支护；
S15，喷锚施工步骤，对步骤S14中进行安装格栅拱架的洞口内壁表面进行喷锚施工；
优选地，所述锚杆为带排气装置的中空的注浆锚杆。
3.如权利要求1所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述步骤S3a中：
判断施工部位土层是否均匀，若判断施工部位土层均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入小导管，然后进行工作面的掘进；
若判断施工部位土层疏松不均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入注浆导管并进行注浆，待浆液凝固后再进行工作面的掘进。
4.如权利要求2所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述步骤S11中，将小导管以3-5°的外插角打入待施工的土层中，所述小导管的环向间距为15cm，所述小导管的打入深度为3m；
优选地，所述小导管采用Φ42*4mm规格的无缝钢管，所述小导管的长度为3m。
5.如权利要求2所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述步骤S14中，格栅拱架沿着所述洞口内周向安装，所述格栅拱架的断面尺寸为150mm*150mm；
优选地，所述格栅拱架的主筋采用Φ22mm的螺纹钢；
再优选地，沿洞口进深方向，相邻两组所述格栅拱架之间的间隔不大于0.5m。
6.如权利要求2所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述步骤S13具体包括如下步骤：
S131，对步骤S12中掘进的洞口内壁进行孔位标记，并进行钻孔；
S132，对步骤S131中钻好的孔中安装注浆锚杆；
S133，对步骤S132中安装好的注浆锚杆进行注浆；
优选地，所述步骤S131中采用YT-28凿岩机进行钻孔。
7.如权利要求1所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述步骤S3b1中：
判断施工部位土层是否均匀，若判断施工部位土层均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入小导管，然后进行工作面的掘进；
若判断施工部位土层疏松不均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入注浆导管并进行注浆，待浆液凝固后再进行工作面的掘进。
8.如权利要求1所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述步骤S3b4中，
所述格栅拱架沿着所述施工面土层的内周向安装，所述格栅拱架为拱形结构；所述拱形的格栅拱架的拱脚放置在土层下面的岩石层上表面；
优选地，所述格栅拱架的拱脚设置有支撑钢板；
再优选地，所述格栅拱架的的断面尺寸为150mm*150mm；
再优选地，所述格栅拱架的主筋采用Φ22mm的螺纹钢。
9.如权利要求8所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述步骤S3b4中，沿顶管施工的掘进方向，相邻两个所述格栅拱架之间的间隔不大于0.5m。
10.如权利要求1所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述步骤S3b5中，将步骤S3b4中安装格栅拱架的区域表面喷射混凝土，确保所述格栅拱架与土层内壁之间的间隙充填密实；且所述格栅拱架全部被混凝土覆盖；
优选地，所述混凝土层的厚度不小于40mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910103277.XA CN109854281A (zh) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | 上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910103277.XA CN109854281A (zh) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | 上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109854281A true CN109854281A (zh) | 2019-06-07 |
Family
ID=66897449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910103277.XA Pending CN109854281A (zh) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | 上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109854281A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111206934A (zh) * | 2020-02-14 | 2020-05-29 | 上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司 | 管群隔离顶管施工方法 |
| CN111594205A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-08-28 | 安徽正兴和光电科技有限公司 | 一种非开挖顶管施工用挖掘设备 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102758632A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-10-31 | 中铁隧道集团有限公司 | 岩质地层双初支分层法修建大型地下结构的方法 |
| CN103410527A (zh) * | 2013-08-29 | 2013-11-27 | 中南大学 | 围岩中含湿陷性黄土和软岩的隧道初期支护施工方法 |
| CN203476347U (zh) * | 2013-07-24 | 2014-03-12 | 中南大学 | 一种用于湿陷性黄土隧道的初期支护装置 |
| CN103993892A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-08-20 | 山东大学 | 一种用于软弱破碎不均匀地层隧道施工的支护方法 |
| CN106194204A (zh) * | 2016-09-08 | 2016-12-07 | 长安大学 | 一种漂卵石隧道超前支护结构及支护方法 |
| KR20170061061A (ko) * | 2016-09-28 | 2017-06-02 | 서민규 | 선지보와 후지보를 이용한 터널 공법 및 이에 적합한 장치 |
| CN106869969A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-06-20 | 中铁五局集团第工程有限责任公司 | 一种软岩超大断面隧道的开挖支护施工方法 |
| CN206942786U (zh) * | 2017-06-26 | 2018-01-30 | 中铁第一勘察设计院集团有限公司 | 一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构 |
| CN108412502A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-08-17 | 广西大学 | 一种深埋隧道穿越上软下硬地层施工方法 |
| CN108457658A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-28 | 济南城建集团有限公司 | 一种土质地层隧道单洞双向施工交汇段施工方法 |
| CN108643935A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-10-12 | 中铁六局集团天津铁路建设有限公司 | 富水浅埋地质下隧道的施工方法 |
| KR101933614B1 (ko) * | 2018-01-02 | 2018-12-28 | 이평우 | 강관 보강재를 이용한 터널 지반 선보강 방법 및 이를 이용한 터널 지반 선보강 방식 터널 굴착 방법 |
| CN209586373U (zh) * | 2019-02-01 | 2019-11-05 | 中铁四局集团市政工程有限公司 | 上土下岩复合断面地层顶管施工进出洞口的支护系统 |
-
2019
- 2019-02-01 CN CN201910103277.XA patent/CN109854281A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102758632A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-10-31 | 中铁隧道集团有限公司 | 岩质地层双初支分层法修建大型地下结构的方法 |
| CN203476347U (zh) * | 2013-07-24 | 2014-03-12 | 中南大学 | 一种用于湿陷性黄土隧道的初期支护装置 |
| CN103410527A (zh) * | 2013-08-29 | 2013-11-27 | 中南大学 | 围岩中含湿陷性黄土和软岩的隧道初期支护施工方法 |
| CN103993892A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-08-20 | 山东大学 | 一种用于软弱破碎不均匀地层隧道施工的支护方法 |
| CN106194204A (zh) * | 2016-09-08 | 2016-12-07 | 长安大学 | 一种漂卵石隧道超前支护结构及支护方法 |
| KR20170061061A (ko) * | 2016-09-28 | 2017-06-02 | 서민규 | 선지보와 후지보를 이용한 터널 공법 및 이에 적합한 장치 |
| CN106869969A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-06-20 | 中铁五局集团第工程有限责任公司 | 一种软岩超大断面隧道的开挖支护施工方法 |
| CN206942786U (zh) * | 2017-06-26 | 2018-01-30 | 中铁第一勘察设计院集团有限公司 | 一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构 |
| KR101933614B1 (ko) * | 2018-01-02 | 2018-12-28 | 이평우 | 강관 보강재를 이용한 터널 지반 선보강 방법 및 이를 이용한 터널 지반 선보강 방식 터널 굴착 방법 |
| CN108412502A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-08-17 | 广西大学 | 一种深埋隧道穿越上软下硬地层施工方法 |
| CN108457658A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-28 | 济南城建集团有限公司 | 一种土质地层隧道单洞双向施工交汇段施工方法 |
| CN108643935A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-10-12 | 中铁六局集团天津铁路建设有限公司 | 富水浅埋地质下隧道的施工方法 |
| CN209586373U (zh) * | 2019-02-01 | 2019-11-05 | 中铁四局集团市政工程有限公司 | 上土下岩复合断面地层顶管施工进出洞口的支护系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 侯宏伟;曹广勇;: "不同预加固措施在隧道加固中的数值模拟分析", 宿州学院学报, no. 07, 1 July 2017 (2017-07-01) * |
| 曹永双, 李建红: "软弱围岩双跨连拱隧道施工工艺", 公路, no. 02, 25 February 2005 (2005-02-25) * |
| 毛红梅;: "矿山法在地铁盾构区间隧道 上软下硬 地层中的应用", 中国铁路, no. 01, 15 January 2010 (2010-01-15) * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111206934A (zh) * | 2020-02-14 | 2020-05-29 | 上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司 | 管群隔离顶管施工方法 |
| CN111594205A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-08-28 | 安徽正兴和光电科技有限公司 | 一种非开挖顶管施工用挖掘设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110821503B (zh) | 一种超深盾构区间风井先隧后主体施工方法 | |
| CN101748741B (zh) | 一种混凝土支护结构的施工方法 | |
| CN106050266A (zh) | 富水砂卵石地层隧道内盾构区间联络通道暗挖的施工方法 | |
| WO2022122052A1 (zh) | 一种市域铁路矿山法隧道浅埋段综合施工方法 | |
| CN105155550B (zh) | 联合支护开挖大厚度强风化砂岩层深基坑的施工方法 | |
| CN103306687A (zh) | 软岩隧道长悬臂水平旋喷变形控制施工方法 | |
| CN109595004B (zh) | 一种隧道二扩四扩挖方法 | |
| CN101736760A (zh) | 一种预应力抗浮锚杆及其施工方法 | |
| CN108252719B (zh) | 一种城市浅埋隧道下穿软流塑状红黏土层施工方法 | |
| CN108506015A (zh) | 一种大管径分仓开挖人工顶管及应用顶管开挖的施工方法 | |
| CN1657711A (zh) | 旋喷锚杆桩施工工艺 | |
| CN104453946A (zh) | 一种软弱围岩隧道修建的超前加固施工方法 | |
| CN111997624A (zh) | 一种浅埋大断面暗挖矩形隧道施工方法 | |
| CN104831734A (zh) | 一种深基坑建筑旋喷桩复合土钉墙支护施工方法 | |
| CN109538216A (zh) | 穿越采空及塌陷区的隧道施工工艺 | |
| CN103089276A (zh) | 深浅孔与高低压耦合注浆工艺 | |
| CN108265706A (zh) | 一种在溶洞地质内的工程桩及成桩工艺 | |
| CN111734425A (zh) | 一种下穿机场航站楼的暗挖隧道的施工方法 | |
| CN114233385B (zh) | 一种斜井井筒突泥涌水的治理方法 | |
| CN102235007B (zh) | 上钉下桩组合的深基支护方法 | |
| CN109854281A (zh) | 上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法 | |
| CN209586373U (zh) | 上土下岩复合断面地层顶管施工进出洞口的支护系统 | |
| CN114737979B (zh) | 一种盾构区间连续下穿大直径输水管线的施工方法 | |
| CN110552702B (zh) | 一种拼装波纹钢板地下综合管廊的暗挖施工方法 | |
| CN107604907A (zh) | 一种深基坑支护工程锚索防渗漏施工工法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200427 Address after: 230601 No. 292, Ziyun Road, Hefei economic and Technological Development Zone, Anhui, China Applicant after: ANHUI JIANZHU University Applicant after: CHINA RAILWAY NO.4 ENGINEERING GROUP Co.,Ltd. Address before: 230601 No. 292, Ziyun Road, Hefei economic and Technological Development Zone, Anhui, China Applicant before: ANHUI JIANZHU University Applicant before: THE MUNICIPAL ENGINEERING CO., LTD. OF CTCE Group |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |