CN112112244B - 一种有限空间内排水通道的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有限空间内排水通道的施工方法，包括：按照在排水通道一端的施工位置单面环形布置N圈冻结孔构成N+1个冻结区，以形成冻结帷幕的方式进行冻结孔孔位放线；N为大于等于1的正整数；钻取冻结孔直至达到预设深度后密封冻结孔的端部，并对冻结孔进行倾斜度测试，直至满足要求后下放冻结管及供液管；检测所述冻结帷幕中不同部位的温度，直至冻结帷幕内的温度分布达到预设值；开挖排水通道并进行两次支护，直至完成有限空间内排水通道的施。本发明通过在排水通道一侧的施工位置布设N圈冻结孔，形成圆柱状冻结帷幕，并在冻结帷幕中布设多个测温点，以及时监测冻结帷幕的冻结情况，有利于保证排水通道开挖过程的安全有效的进行。

Description

一种有限空间内排水通道的施工方法

技术领域

本发明涉及市政给排水工程技术领域，具体而言，涉及一种有限空间内排水通道的施工方法。

背景技术

目前，市政给排水泵房的汇水井及预留竖井等深基坑设计及施工往往采取两墙合一的方式，即地下连续墙兼做外墙，用作水平支撑的圆形基坑内衬墙作为内墙，内墙为钢筋混凝土结构，通常采用逆作法施工。而从泵房汇水井到预留竖井大口径的排水通道的施工空间有限，只能采取暗挖法施工。而排水通道施工中风险非常大，排水通道处于强含水层中，容易产生冒砂、冒水现象。一般情况下，根据排水通道的特点以及所处地层的特性，采用水平冷冻加固土体矿山法开挖构筑施工。即采用预先对排水通道的周边土体进行冷冻法加固，然后破除排水通道洞门地连墙，采用矿山法开挖排水通道。这对钻孔施工带来极大的施工风险，主要体现在以下几个方面：1）在钻进过程中易出现断管现象；2）在开挖过程中发现漏水较多等异常现象；3）开挖中发现有未冻结的薄弱地方。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种有限空间内排水通道的施工方法，旨在解决现有有限空间内的排水通道施工时容易出现断管、漏水以及开挖过程中存在未冻结的薄弱区域的问题。

本发明提出了一种有限空间内排水通道的施工方法，包括以下步骤：步骤1，按照在排水通道一端的施工位置单面环形布置N圈冻结孔构成N+1个冻结区，以形成冻结帷幕的方式进行冻结孔孔位放线；其中N为大于等于1的正整数；步骤2，钻取冻结孔直至达到预设深度后密封冻结孔的端部，并对所述冻结孔进行倾斜度测试，直至满足要求后下放冻结管及供液管；步骤3，检测所述冻结帷幕中不同部位的温度，直至所述冻结帷幕内的温度分布达到预设值；

步骤4，开挖排水通道并进行两次支护，直至完成有限空间内排水通道的施工。

进一步地，上述有限空间内排水通道的施工方法中，所述步骤2中，各所述冻结孔的有效深度大于等于设计深度。

进一步地，上述有限空间内排水通道的施工方法中，所述步骤2中，采用无泥浆钻进的方式钻取冻结孔。

进一步地，上述有限空间内排水通道的施工方法中，所述步骤3中，通过在所述冻结帷幕的不同部位布置多个测温孔，以便于判断所述冻结帷幕是否交圈。

进一步地，上述有限空间内排水通道的施工方法中，在所述步骤3之后、所述步骤4之前，还包括：在所述冻结帷幕的两端分别布置若干卸压孔，用以排水、排泥来释放土层中的水土压力。

进一步地，上述有限空间内排水通道的施工方法中，在所述卸压孔中埋设卸压管，所述卸压管位于所述冻结帷幕端部的一端开口，所述卸压管插入冻结帷幕内土体的管壁上开设有若干通孔，用以传递所述冻结帷幕内的压力。

进一步地，上述有限空间内排水通道的施工方法中，所述步骤4中，先破除所述排水通道一端的地连墙并试挖，再进行排水通道的挖掘和临时支护，最后破除所述排水通道另一端的地连墙。

进一步地，上述有限空间内排水通道的施工方法中，所述步骤4中，排水通道开挖过程中，及时监测冻结帷幕的变形程度和开挖面的温度，并在所述冻结帷幕发生变形时，用钢支架支撑，同时加强开挖面的冻结程度，边开挖边进行临时支护，并在开挖结束后进行永久支护。

进一步地，上述有限空间内排水通道的施工方法中，所述临时支护采用格栅钢架加钢筋网片结构进行支护；所述永久支护采用钢套筒结构进行支护。

进一步地，上述有限空间内排水通道的施工方法中，在临时支护结构与永久支护结构之间预埋注浆管，采用注浆方式充填密实所述临时支护结构与所述永久支护结构之间的缝隙。

本发明中，通过在排水通道一侧的施工位置布设N圈冻结孔，形成圆柱状冻结帷幕，并在冻结帷幕中布设多个测温点，以及时监测冻结帷幕的冻结情况，有利于保证排水通道开挖过程的安全有效的进行，避免了现有排水通道开挖过程中易出现的断管、漏水和加固冻结区域薄弱等问题。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的有限空间内排水通道的施工方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中有限空间排水通道的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例中排水通道冻结帷幕的平面示意图；

图4为本发明实施例中排水通道结帷幕截面上测温点的布置示意图；

图5为本发明实施例中排水通道冻结帷幕的剖面示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1，本发明实施例的有限空间内排水通道的施工方法包括以下步骤：

步骤S1，按照在排水通道一端的施工位置单面环形布置N圈冻结孔4构成N+1个冻结区，以形成冻结帷幕的方式进行冻结孔4孔位放线；其中N为大于等于1的正整数。

具体而言，排水通道3可以是泵房汇水井1到预留竖井2之间的大口径排水通道3，也可以为其他地下结构的排水通道3。此处的排水通道3一端的施工位置可以为汇水井1一侧的内衬墙11和地连墙12，也就是说先在汇水井1一侧进行孔位放线后，向着预留竖井2一侧钻进各个冻结孔4，以形成柱形的冻结帷幕。当然，也可以先在预留竖井2一侧进行孔位放线后，向着汇水井1一侧钻取冻结孔4。

参阅图2，预留竖井2的地连墙22和内衬墙21分别设置在汇水井1的对侧，也就是说汇水井1的内衬墙和预留竖井2的内衬墙关于排水通道3的中心对称设置，汇水井1的地连墙和预留竖井2的地连墙关于排水通道3的中心对称设置。

参阅图3，该步骤中，根据排水通道3的截面形状、冻结厚度、冻结壁平均温度、冻结工期等参数，在汇水井1内排水通道3的施工位置单面环形布置N圈冻结孔4构成个N+1个冻结区，从而形成整个冻结帷幕的封闭区域，冻结帷幕的封闭区域可以为与排水通道3同轴设置的圆柱状结构。N可以大于等于2，冻结孔4的总数量以及每圈中冻结孔4的数量需要根据实际情况确定。

该步骤中，每相邻两圈冻结孔4所在的环形区域的半径之差、最内层环形区域与排水通道3外围的半径之差、最外层环形区域与冻结帷幕边界之间的半径之差均可以相等。为了在保证冻结效果的同时降低施工难度和施工便利性，N可以取2，形成了3个冻结区，便于后续的施工工序。

任意相邻的两个冻结孔4的孔距（两个冻结孔4的中心之间的距离）相等，例如可以为800mm，每个冻结孔4的最大允许偏斜（孔口上端与孔口下端之间的水平偏移距离）小于等于150mm。

本实施例中，以泵房汇水井1到预留竖井2之间的大口径的排水通道3的施工过程为例，具体实施时，首先在汇水井1内排水通道3的施工位置单面环形布置2圈48个冻结孔4构成个3个冻结区，每个冻结孔4间距通过计算确定为800mm左右，冻结孔4的开孔位置误差不大于 100mm，冻结孔4最大允许偏斜不大于 150mm，冻结孔4有效深度不小于冻结孔4设计深度。从而形成整个冻结帷幕封闭区域。

当然，该步骤中，在施工前，需进行与钻孔有关的设备和材料的运输和安装，开孔孔口管和孔口密封装置的安装，冻结管的焊接等。

步骤S2，钻取冻结孔4直至达到预设深度后密封冻结孔4的端部，并对所述冻结孔4进行倾斜度测试，直至满足要求后下放冻结管及供液管。

具体而言，确保冻结孔4的有效深度（钻进深度）不小于设计深度，以便于将冻结管下放至排水通道3另一端的施工位置，以更好的对排水通道3周围的土体进行冻结。

该步骤中，可以采用金刚石取芯钻自汇水井1一侧的内衬墙开始钻进直至预留竖井2侧的地连墙边缘，也就是说冻结孔4一端位于汇水井1侧的内衬墙靠近汇水井1内部的一端，另一端位于预留竖井2侧的地连墙与内衬墙的交界处，采用孔口密封装置对冻结孔4口周围区域进行密封，接着采取跟管钻进法下放冻结管，以防止钻进时地层发生水土流失的现象。

具体实施时，可以采用无泥浆钻进的方式钻取冻结孔4，由于冻结孔4施工时容易产生冒泥现象，该步骤中采用功率较大的钻机冻结孔4施工，尽量实现无泥浆钻进。如出现钻孔泥水流失，可以及时进行补浆充填。冻结孔4施工正常情况下，钻进时安装简易钻头，直接无水钻进。如果钻进困难时，在钻头部位安装一个单向阀门，采用带水钻进。冻结管到达设计深度后冲洗单向阀，并密封冻结管端部。下放测斜管进行测斜，符合要求后下放冻结管及供液管。冻结管采用Φ89×8mm 20#低碳钢无缝钢管，冻结管接头采用螺纹加焊接，抗拉强度不低于母管的 80%；冻结管耐压不低于 0.8Mpa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5 倍。

步骤S3，检测所述冻结帷幕中不同部位的温度，直至所述冻结帷幕域内的温度分布达到预设值。

具体而言，一般而言，将冻结帷幕域内的温度分布达到-28℃～-40℃即可进行排水通道3的施工过程。

具体实施时，通过在所述冻结帷幕的不同部位布置多个测温孔，以便于判断所述冻结帷幕是否交圈，并测定冻结帷幕的厚度。

结合图3和图4，例如可以在冻结帷幕靠近汇水井1一侧的截面上布置6个测温孔C1～C6，其中C2靠近排水通道3的冻结帷幕中心处，其他几个测温点可以靠近冻结帷幕的截面的外围。

通过在各个测温孔内布置测温管，可以测量冻结帷幕范围不同部位的温度变化状况，以便采用相应措施，对冻结薄弱的区域进行补强，确保开挖施工的安全。

由于对侧地连墙附近土层的冻结情况将成为控制整个排水通道3冻结帷幕安全的关键，为此，优选的，在冻结帷幕靠近预留竖井2一侧的截面上也布设测温孔，即在对侧地连墙上沿冻结帷幕四周也布置测温孔，以全面监测冻结帷幕的形成过程。

在所述步骤S3之后、所述步骤S4之前，还包括：在所述冻结帷幕的两端分别布置若干卸压孔，用以排水、排泥来释放土层中的水土压力，减缓土层冻胀对环境的影响。

具体而言，可以在冻结帷幕的两端分别布置若干卸压孔，在卸压孔中埋设卸压管，所述卸压管位于所述冻结帷幕端部的一端开口，所述卸压管插入冻结帷幕内土体的管壁上开设有若干通孔，用以传递所述冻结帷幕内的压力。

卸压管管材可以与冻结管相同，规格选用Φ32×3mm 的钢管，长度 2m，管前端开口，卸压管进入土体段管壁上钻取若干通孔，各通孔呈梅花状分布，以确保冻结帷幕内压力的有效传递；还可以在卸压孔上安装压力表，以便于监测冻结帷幕内的压力变化情况，通过每日观测，及时判断冻结帷幕的形成，并可直接释放冻胀压力。

步骤S4，开挖排水通道3并进行两次支护，直至完成有限空间内排水通道3的施工。

参阅图5，先破除所述排水通道3一端的地连墙并试挖，再进行排水通道3的挖掘和临时支护，最后破除所述排水通道3另一端的地连墙。即先破除汇水井1侧的内衬墙和地连墙，接着开挖排水通道3，遇到预留竖井2侧的地连墙后将该地连墙破除后，继续开挖直至排水通道3连通汇水井1和预留竖井2。

更具体的，排水通道3开挖过程中，及时监测冻结帷幕的变形程度和开挖面的温度，并在所述冻结帷幕发生变形时，用钢支架支撑，同时加强开挖面的冻结程度，边开挖边进行临时支护，并在开挖结束后进行永久支护。

其中：所述临时支护采用格栅钢架加钢筋网片结构进行支护；所述永久支护采用钢套筒结构进行支护。在临时支护结构与永久支护结构之间预埋注浆管，采用注浆方式充填密实所述临时支护结构与所述永久支护结构之间的缝隙。

上述显然可以得出，本实施例中提供的排水通道的施工方法，通过在排水通道一侧的施工位置布设N圈冻结孔，形成圆柱状冻结帷幕，并在冻结帷幕中布设多个测温点，以及时监测冻结帷幕的冻结情况，有利于保证排水通道开挖过程的安全有效的进行，避免了现有排水通道开挖过程中易出现的断管、漏水和加固冻结区域薄弱等问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种有限空间内排水通道的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，按照在排水通道一端的施工位置单面环形布置N圈冻结孔构成N+1个冻结区，以形成冻结帷幕的方式进行冻结孔孔位放线；其中N为大于等于1的正整数；

步骤2，钻取冻结孔直至达到预设深度后密封冻结孔的端部，并对所述冻结孔进行倾斜度测试，直至满足要求后下放冻结管及供液管；

步骤3，检测所述冻结帷幕中不同部位的温度，直至所述冻结帷幕内的温度分布达到预设值；

步骤4，开挖排水通道并进行两次支护，直至完成有限空间内排水通道的施工；

在所述步骤3之后、所述步骤4之前，还包括：

在所述冻结帷幕的两端分别布置若干卸压孔，用以排水、排泥来释放土层中的水土压力；

在所述卸压孔中埋设卸压管，所述卸压管位于所述冻结帷幕端部的一端开口，所述卸压管插入冻结帷幕内土体的管壁上开设有若干通孔，用以传递所述冻结帷幕内的压力；

各通孔呈梅花状分布，在卸压孔上安装压力表，以便于监测冻结帷幕内的压力变化情况；

冻结孔一端位于汇水井侧的内衬墙靠近汇水井内部的一端，另一端位于预留竖井侧的地连墙与预留竖井侧的内衬墙的交界处，采用孔口密封装置对冻结孔口周围区域进行密封，接着采取跟管钻进法下放冻结管；

排水通道开挖过程中，及时监测冻结帷幕的变形程度和开挖面的温度，并在所述冻结帷幕发生变形时，用钢支架支撑，同时加强开挖面的冻结程度，边开挖边进行临时支护，并在开挖结束后进行永久支护；

所述临时支护采用格栅钢架加钢筋网片结构进行支护；所述永久支护采用钢套筒结构进行支护；

在临时支护结构与永久支护结构之间预埋注浆管，采用注浆方式充填密实所述临时支护结构与所述永久支护结构之间的缝隙；

采用无泥浆钻进的方式钻取冻结孔，冻结孔施工时容易产生冒泥现象，采用功率较大的钻机冻结孔施工，实现无泥浆钻进；如出现钻孔泥水流失，进行补浆充填；冻结孔施工正常情况下，钻进时安装简易钻头，直接无水钻进；如果钻进困难时，在钻头部位安装一个单向阀门，采用带水钻进，冻结管到达设计深度后冲洗单向阀，并密封冻结管端部。

2.根据权利要求1所述的有限空间内排水通道的施工方法，其特征在于，所述步骤2中，各所述冻结孔的有效深度大于等于设计深度。

3.根据权利要求1所述的有限空间内排水通道的施工方法，其特征在于，所述步骤2中，采用无泥浆钻进的方式钻取冻结孔。

4.根据权利要求1所述的有限空间内排水通道的施工方法，其特征在于，所述步骤3中，通过在所述冻结帷幕的不同部位布置多个测温孔，以便于判断所述冻结帷幕是否交圈。

5.根据权利要求1所述的有限空间内排水通道的施工方法，其特征在于，所述步骤4中，先破除所述排水通道一端的地连墙并试挖，再进行排水通道的挖掘和临时支护，最后破除所述排水通道另一端的地连墙。

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