CN111691903B - 一种管幕法支护结构的施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种管幕法支护结构的施工方法，该方法包括止水帷幕的施工和管幕的施工，止水帷幕用于止水阻浆，管幕用于注浆以固结开挖轮廓以上的围岩，以形成承载拱，在管幕的注浆钢管内注入膨胀土改性加固剂，膨胀土改性加固剂通过注浆钢管上的灌浆孔流出并渗入周围土层中，使得周围土层得到改性，提高膨胀土抗剪强度、降低膨胀土自由膨胀率，从而在减少钢管使用前提下提高支护效果。本发明将膨胀土的改性以及管幕法有效的结合，可以达到对工程的有效支护，以及后期稳定性的长远防治。
Description
技术领域
本发明属于路桥施工领域，具体涉及膨胀土层中管幕法支护结构的施工方法。
背景技术
在地下工程施工过程中，经常会遇到黄土，膨胀土、沙土等特殊土地层与地貌，由于土层的特殊性，给施工带来了较大的困难，通常会使用大面积的管幕结构进行支护，在富水地层多采用的是管幕冻结法进行施工，但是在实际施工过程中，大部分的工程处于非饱和地层中，这些地层并不能够有足够的孔隙水形成足够的冻结壁，且冻结设备较为复杂，大大增加工程成本，而大面积的管幕施工，对于顶进设备以及相关支护措施是巨大挑战，并且工程代价极大，仍需后期的强支护方能维持工程的稳定性，因此对于此类的工程问题，在管幕法的改进过程中已有相当多的方法，但是均不能有效的解决问题。基于此，本发明提供一种改良的管幕法的方法，有效的结合特殊土的改性以及管幕法两种方法的优点，达到对工程的有效支护，以及后期稳定性的长远防治。
发明内容
本发明的目的是提供一种管幕法支护结构的施工方法，该方法将特殊土的改性以及管幕法有效的结合，可以达到对工程的有效支护，以及后期稳定性的长远防治。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种管幕法支护结构施工方法，包括如下步骤：
步骤一，沿隧道开挖轮廓线打设一排止水钢管，止水钢管的外端高于内端，止水钢管表面分布有多个注浆口，且止水钢管内端口封闭，然后向止水钢管内逐次注浆，所注浆液通过注浆口渗入周围土体，注浆的初压为0.85~1.5MPa，终压为1.5~2.0MPa，在终压状态下当每分钟进浆量小于3L或注浆压力在终压状态逐步升高时停止注浆，土体中和止水钢管中所注浆液凝固后，形成止水帷幕；
步骤二，在所述止水帷幕外围，间隔打设注浆钢管，注浆钢管和止水帷幕中的止水钢管呈两排交错设置，注浆钢管的外端高于内端，注浆钢管表面分布有多个灌浆孔，且注浆钢管内端口封闭；
步骤三，逐次通过注浆钢管的外端口向注浆钢管内注入膨胀土改性加固剂，膨胀土改性加固剂通过钢管表面的灌浆孔渗入周围的土体，注浆的初压为0.85~1.5MPa，终压为1.5~2.0MPa，在终压状态下当每分钟进浆量小于3L或注浆压力在终压状态逐步升高时停止注浆；
步骤四，注浆后待注浆钢管周围土体形成改性土层后，形成加固围岩的管幕。
所述注浆钢管内浆液向外的扩散半径为30~60cm，且相邻注浆钢管的浆液扩散区域相重叠。
在注浆钢管上相邻灌浆孔净距不大于80mm，灌浆孔孔径不小于73mm。
所述止水钢管内浆液向外的扩散半径为30~60cm，且相邻止水钢管的浆液扩散区域相重叠。
在止水钢管上相邻注浆口净距不大于80mm，注浆口孔径不小于73mm。
所述膨胀土改性加固剂按照重量份数由超疏水碳材料：环保型淀粉剂：水泥：减水剂=100：25：15：8混合而成。
构成止水帷幕的止水钢管外插角为2°～5°。
注浆钢管的外插角为30°～45°。
构成止水帷幕的钢管内注入的浆液为水泥-水玻璃双液浆，水、水泥、水玻璃体积比为1：1：0.5。
在构建止水帷幕过程中，如果发生浆液从其他止水钢管中流出，就需要在该止水钢管外端口安装止浆塞，待向该止水钢管注浆时，再取下止浆塞；在构建管幕过程中，如果发生浆液从其他注浆钢管中流出，就需要在该注浆钢管外端口安装止浆塞，待向该注浆钢管注浆时，再取下止浆塞。
本发明的有益效果是：本发明根据膨胀土的特性，配置相关膨胀土改性加固试剂，使膨胀土的相关结构得到永久性改变，并形成膨胀土的晶层结构，能够有效的利用超疏碳材料与膨胀土的相容性，有效通过物理改良与化学改性的方法对膨胀土的抗剪强度极大的提升，不仅能够有效的降低膨胀土的自由膨胀率以及提高膨胀土的抗剪强度，而且不会对环境造成污染。经过实验，本发明能够有效的提升膨胀土的抗剪强度约50%，降低自由膨胀率约40%，对膨胀土改性明显。
本发明改良了管幕法的钢管，将顶入钢管的结构加以改进，对钢管的相关表面进行开孔处理，根据相关溶液的高压下渗流速度以及范围，可以大大降低钢管的布置密度。并根据改性土的相关特点，有效降低了管幕法施工的难度，降低了钢管的使用量，并减少了管幕施工中需要对管间距填充混凝土的缺点，有效改良膨胀土，抗剪强度有效提升，经济环保，并提高了工程效率。
本发明有效的改良了注浆的工艺，结合超前注浆工艺，对于改性土的注浆进行相应的施工改进，提高了改性工程的效率，有效的提高改性溶液的效果，达到止水，提高抗剪强度，减小胀缩的效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
一种管幕法支护结构的施工方法，该方法用于土层为膨胀土的管幕法支护结构的构建，包括如下步骤：
步骤一，沿隧道开挖轮廓线打设一排止水钢管，止水钢管的外端高于内端，止水钢管表面分布有多个注浆口，且止水钢管内端口封闭，然后向止水钢管内逐次注浆，所注浆液通过注浆口渗入周围土体，注浆的初压为0.85~1.5MPa，终压为1.5~2.0MPa，在终压状态下当每分钟进浆量小于3L或注浆压力在终压状态逐步升高时停止注浆，土体中和止水钢管中所注浆液凝固后，形成止水帷幕；
步骤二，在所述止水帷幕外围，间隔打设注浆钢管，注浆钢管和止水帷幕中的止水钢管呈两排交错设置，注浆钢管的外端高于内端，注浆钢管表面分布有多个灌浆孔，且注浆钢管内端口封闭；
步骤三，逐次通过注浆钢管的外端口向注浆钢管内注入膨胀土改性加固剂，膨胀土改性加固剂通过钢管表面的灌浆孔渗入周围的土体，注浆的初压为0.85~1.5MPa，终压为1.5~2.0MPa，在终压状态下当每分钟进浆量小于3L或注浆压力在终压状态逐步升高时停止注浆；
步骤四，注浆后待注浆钢管周围土体形成改性土层后，形成加固围岩的管幕。
在步骤一和步骤三中，注浆后土体无限抗压强度与抗渗系数：无限抗压强度不低于0.8MPa，渗透系数不大于1×10-6cm/sec。
步骤四后至少等8小时后方可以开挖。
在确定实施前，应在上导洞初支内环钻5~6个超前探孔，以探明地下水情况。
所述注浆钢管内浆液向外的扩散半径为30~60cm，且相邻注浆钢管的浆液扩散区域相重叠。
在注浆钢管上相邻灌浆孔净距不大于80mm，灌浆孔孔径不小于73mm。
所述止水钢管内浆液向外的扩散半径为30~60cm，且相邻止水钢管的浆液扩散区域相重叠。
在止水钢管上相邻注浆口净距不大于80mm，注浆口孔径不小于73mm。
所述膨胀土改性加固剂按照重量份数由超疏水碳材料：环保型淀粉剂：水泥：减水剂=100：25：15：8混合而成。
构成止水帷幕的止水钢管外插角为2°～5°。
注浆钢管的外插角为30°～45°。
构成止水帷幕的钢管内注入的浆液为水泥-水玻璃双液浆，水、水泥、水玻璃体积比为1：1：0.5。
在构建止水帷幕过程中，如果发生浆液从其他止水钢管中流出，就需要在该止水钢管外端口安装止浆塞，待向该止水钢管注浆时，再取下止浆塞；在构建管幕过程中，如果发生浆液从其他注浆钢管中流出，就需要在该注浆钢管外端口安装止浆塞，待向该注浆钢管注浆时，再取下止浆塞。
Claims (9)
1.一种管幕法支护结构施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，沿隧道开挖轮廓线打设一排止水钢管，止水钢管的外端高于内端，止水钢管表面分布有多个注浆口，且止水钢管内端口封闭，然后向止水钢管内逐次注浆，所注浆液通过注浆口渗入周围土体，注浆的初压为0.85~1.5MPa，终压为1.5~2.0MPa，在终压状态下当每分钟进浆量小于3L或注浆压力在终压状态逐步升高时停止注浆，土体中和止水钢管中所注浆液凝固后，形成止水帷幕；
步骤二，在所述止水帷幕外围，间隔打设注浆钢管，注浆钢管和止水帷幕中的止水钢管呈两排交错设置，注浆钢管的外端高于内端，注浆钢管表面分布有多个灌浆孔，且注浆钢管内端口封闭；
步骤三，逐次通过注浆钢管的外端口向注浆钢管内注入膨胀土改性加固剂，膨胀土改性加固剂通过钢管表面的灌浆孔渗入周围的土体，注浆的初压为0.85~1.5MPa，终压为1.5~2.0MPa，在终压状态下当每分钟进浆量小于3L或注浆压力在终压状态逐步升高时停止注浆；所述膨胀土改性加固剂按照重量份数由超疏水碳材料：环保型淀粉剂：水泥：减水剂=100：25：15：8混合而成；
步骤四，注浆后待注浆钢管周围土体形成改性土层后，形成加固围岩的管幕。
2.根据权利要求1所述的一种管幕法支护结构施工方法，其特征在于，所述注浆钢管内浆液向外的扩散半径为30~60cm，且相邻注浆钢管的浆液扩散区域相重叠。
3.根据权利要求1所述的一种管幕法支护结构施工方法，其特征在于，在注浆钢管上相邻灌浆孔净距不大于80mm，灌浆孔孔径不小于73mm。
4.根据权利要求1所述的一种管幕法支护结构施工方法，其特征在于，所述止水钢管内浆液向外的扩散半径为30~60cm，且相邻止水钢管的浆液扩散区域相重叠。
5.根据权利要求1所述的一种管幕法支护结构施工方法，其特征在于，在止水钢管上相邻注浆口净距不大于80mm，注浆口孔径不小于73mm。
6.根据权利要求1所述的一种管幕法支护结构施工方法，其特征在于，构成止水帷幕的止水钢管外插角为2°～5°。
7.根据权利要求1所述的一种管幕法支护结构施工方法，其特征在于，注浆钢管的外插角为30°～45°。
8.根据权利要求1所述的一种管幕法支护结构施工方法，其特征在于，构成止水帷幕的钢管内注入的浆液为水泥-水玻璃双液浆，水、水泥、水玻璃体积比为1：1：0.5。
9.根据权利要求1所述的一种管幕法支护结构施工方法，其特征在于，在构建止水帷幕过程中，如果发生浆液从其他止水钢管中流出，就需要在该止水钢管外端口安装止浆塞，待向该止水钢管注浆时，再取下止浆塞；在构建管幕过程中，如果发生浆液从其他注浆钢管中流出，就需要在该注浆钢管外端口安装止浆塞，待向该注浆钢管注浆时，再取下止浆塞。
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