CN113502784A - 一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，包括：步骤100、对所需施工的河道区域进行清淤，形成四周带有坡度且低于河床高度的清淤区域，并在清淤区域下层埋入横跨河道的顶管；步骤200、使用装置对清淤区域依次铺设防水层和覆盖层，并向覆盖层的膜袋混凝土内注入混凝土待凝固后，形成贴合下方防水层的膜袋混凝土覆盖层；本发明通过装置形成横跨河道的钢索轨道，并在钢索轨道上设置沿其滑动的滑座用于铺设覆盖河道宽度的防水层和覆盖层，并在钢索滑座上设置利用自身重力和扭力弹性压合铺设防水层和覆盖层的滚压机构，随着钢索滑座沿钢索轨道移动会连带滚压机构将防水层和覆盖层滚压贴合在河床以及清淤区域。
Description
技术领域
本发明涉及河床预处理技术领域，具体涉及一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法。
背景技术
随着城市发展的日益拥挤，地下空间的开发利用越来越多的出现在城市改造项目中，出于对古城区的保护，并减少对城市原有交通的影响，非开挖大截面顶管施工方式具有施工速度快、施工占地面积小、不影响地面交通的优点，是老城区地下工程施工的重要方法，在采用大截面顶管过河顶进施工时，一般均需要对河床进行预处理。
传统的河床预处理方法一般包括清淤、防渗油布铺设、膜袋混凝土浇灌、装袋土压载等步骤，但对于超浅覆土下的河床处理，当顶管需在河床下穿越时，由于上覆土层很浅，河水容易穿透泥浆保护套，顶管施工的风险系数增大，此时需要对河床进行特殊的防渗和加固处理。
现有技术中，参考公告号为：CN112343003A的一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，其特征在于，通过预先在河道施工位置清淤并埋设顶管，之后在清淤区域依次铺设多层防水层和膜覆盖层，并在膜覆盖层内泵入混合土，待凝固后铺设一圈覆盖清淤区域的石坝，并在石坝内浇注混泥土，最后填充袋装土找平，有效延长了河水在顶管或盾构上部的渗透路径，有效控制河床的不均匀沉降。
但是，现有技术中铺设膜过程仍需要人工施工且施工过程复杂，现有技术中铺设贴合河道的膜，需要工作人员在河道的船上施工，由操作人员在施工船上用绳子拉入河中相应位置，并对膜的各个位置进行压合，保障膜能贴合清淤区域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，以解决现有技术中人工铺设膜施工过程复杂且工作量大的问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，包括：
步骤100、对所需施工的河道区域进行清淤，形成四周带有坡度且低于河床高度的清淤区域，并在清淤区域下层埋入横跨河道的顶管；
步骤200、使用装置对清淤区域依次铺设防水层和覆盖层，并向覆盖层的膜袋混凝土内注入混凝土待凝固后，形成贴合下方防水层的膜袋混凝土覆盖层；
步骤300、填堆块石在覆盖层上沿清淤区域填堆形成一圈石坝，并在石坝内浇筑混凝土待凝固后，形成处于清淤区域正上方的压重层；
步骤400、回填袋装土，覆盖清淤区域上方的覆盖层、石坝和压重层，直至与河道的河床平齐。
作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，所述装置包括：
拼接轨道，根据河道施工宽度选择拼接两组任意长度的轨道，并将两组所述轨道并沿河道两侧河岸方向放置，形成供铺设装置滑动的轨道；
河道滑架机构，包括分别沿河道两侧所述轨道滑动连接的第一滑座和第二滑座，所述第一滑座配合所述第二滑座配合安装有横跨河道的河道悬空轨道；
滚压铺设机构滚压铺设机构，包括滑动连接在所述河道悬空轨道上的轨道滑座，所述轨道滑座上安装有弹性下压河道的弹性滚压机构，所述轨道滑座通过沿所述河道悬空轨道移动连带所述弹性滚压机构沿河床滚压。
作为本发明的一种优选方案，所述第一滑座的底端通过设有轨道滑座沿所述拼接轨道限位滑动，所述第一滑座的内侧设有用于安装防水层料辊的料辊安装架，所述第一滑座上安装有回拉所述轨道滑座单侧的牵拉机构；
所述第二滑座和所述第一滑座结构相同，并且所述第二滑座上分别设有与所述料辊安装架和所述牵拉机构结构相同并用于分别安装覆盖层料辊和回拉所述轨道滑座相对侧。
作为本发明的一种优选方案，所述料辊安装架包括安装在所述第一滑座上的单侧连接架，所述单侧连接架上转动连接有横向水平分布的承重转轴，所述承重转轴通过伸入所述料辊内部通孔水平支撑；
所述牵拉机构包括与所述第一滑座转动连接的线盘，所述第一滑座上安装有驱动所述线盘旋转的步进电机，所述线盘的内部绕制有与所述轨道滑座连接的牵拉绳，所述步进电机通过控制所述线盘转动连带所述牵拉绳收卷并回拉所述轨道滑座。
作为本发明的一种优选方案，所述河道悬空轨道由两组分别分布在所述第一滑座和所述第二滑座两侧的钢索轨道组成，所述钢索轨道的两端皆设有分别与所述第一滑座和所述第二滑座连接的钢索紧固器。
作为本发明的一种优选方案，所述轨道滑座的两侧皆安装有多个供所述钢索轨道穿过的钢索滑动器，所述轨道滑座的内部开设有用于安装所述弹性滚压机构的安装转槽，所述轨道滑座的两端皆设有用于夹持防水层或是覆盖层的膜夹板。
作为本发明的一种优选方案，所述弹性滚压机构包括分布在所述安装转槽内侧中心位置的扭力调节器，所述扭力调节器的内部活动连接有用于调节长度的长度调节连杆，所述长度调节连杆的底端转动连接有水平滚压的压辊机构。
作为本发明的一种优选方案，所述扭力调节器的两侧通过设有转轴与所述轨道滑座转动连接，所述转轴的外侧固定套设有与所述轨道滑座弹性卡合的扭簧，所述扭力调节器的内部开设有垂直的杆滑槽用于安装所述长度调节连杆，并且所述扭力调节器上设有通过伸入所述杆滑槽内部限制所述长度调节连杆位置的限位斜插杆。
作为本发明的一种优选方案，所述长度调节连杆通过所述杆滑槽穿过所述扭力调节器，并且所述长度调节连杆靠近所述杆滑槽的一侧设有与所述限位斜插杆配合卡扣的卡合齿槽，所述长度调节连杆的外侧沿其轴向设置有刻度。
作为本发明的一种优选方案，所述压辊机构包括处于水平状态并通过中间部位与所述长度调节连杆底端连接的转轴，所述转轴的两端皆转动连接有用于滚压的膜压辊。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
(1)本发明通过在顶管施工前，对河道浅覆土环境下的风险因素进行预控，采用对河床的防渗和加固处理，有效控制了河床的不均匀沉降；
(2)本发明通过装置形成横跨河道的钢索轨道，并在钢索轨道上设置沿其滑动的滑座用于铺设覆盖河道宽度的防水层和覆盖层，并在钢索滑座上设置利用自身重力和扭力弹性压合铺设防水层和覆盖层的滚压机构，随着钢索滑座沿钢索轨道移动会连带滚压机构将防水层和覆盖层滚压贴合在河床以及清淤区域，简化了铺设膜的施工过程并降低了工作量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供步骤300施工后的结构示意图。
图2为本发明实施例提供装置整体的结构示意图。
图3为本发明实施例提供第一滑座的俯视图。
图4为本发明实施例提供第一滑座的侧视图。
图5为本发明实施例提供滚压铺设机构的俯视图。
图6为本发明实施例提供滚压铺设机构的侧面剖视图。
图中的标号分别表示如下：
1-拼接轨道；2-河道滑架机构；3-滚压铺设机构；
21-第一滑座；22-第二滑座；23-河道悬空轨道；
211-轨道滑座；212-料辊安装架；213-牵拉机构；231-钢索轨道；232-钢索紧固器；
2121-单侧连接架；2122-承重转轴；2131-线盘；2132-步进电机；2133-牵拉绳；
31-轨道滑座；32-弹性滚压机构；
311-钢索滑动器；312-安装转槽；313-膜夹板；321-扭力调节器；322-长度调节连杆；323-压辊机构；
3211-转轴；3212-扭簧；3213-杆滑槽；3214-限位斜插杆；3221-卡合齿槽；3222-刻度；3231-转轴；3232-膜压辊。
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在没有做出创造性劳动前提下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至图6所示，本发明提供了一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，包括：步骤100、对所需施工的河道区域进行清淤，形成四周带有坡度且低于河床高度的清淤区域，并在清淤区域下层埋入横跨河道的顶管；
步骤200、使用装置对清淤区域依次铺设防水层和覆盖层，并向覆盖层的膜袋混凝土内注入混凝土待凝固后，形成贴合下方防水层的膜袋混凝土覆盖层；
步骤300、填堆块石在覆盖层上沿清淤区域填堆形成一圈石坝，并在石坝内浇筑混凝土待凝固后，形成处于清淤区域正上方的压重层；
步骤400、回填袋装土，覆盖清淤区域上方的覆盖层、石坝和压重层，直至与河道的河床平齐。
其中，在步骤200中，装置包括：
拼接轨道1，根据河道施工宽度选择拼接两组任意长度的轨道，并将两组轨道并沿河道两侧河岸方向放置，形成供铺设装置滑动的轨道；
河道滑架机构2，包括分别沿河道两侧轨道滑动连接的第一滑座21和第二滑座22，第一滑座21配合第二滑座22配合安装有横跨河道的河道悬空轨道23；
滚压铺设机构滚压铺设机构3，包括滑动连接在河道悬空轨道23上的轨道滑座31，轨道滑座31上安装有弹性下压河道的弹性滚压机构32，轨道滑座31通过沿河道悬空轨道23移动连带弹性滚压机构32沿河床滚压。
第一滑座21的底端通过设有轨道滑座211沿拼接轨道1限位滑动，第一滑座21的内侧设有用于安装防水层料辊的料辊安装架212，第一滑座21上安装有回拉轨道滑座31单侧的牵拉机构213；
第二滑座22和第一滑座21结构相同，并且第二滑座22上分别设有与料辊安装架212和牵拉机构213结构相同并用于分别安装覆盖层料辊和回拉轨道滑座31相对侧。
料辊安装架212包括安装在第一滑座21上的单侧连接架2121，单侧连接架2121上转动连接有横向水平分布的承重转轴2122，承重转轴2122通过伸入料辊内部通孔水平支撑；
牵拉机构213包括与第一滑座21转动连接的线盘2131，第一滑座21上安装有驱动线盘2131旋转的步进电机2132，线盘2131的内部绕制有与轨道滑座31连接的牵拉绳2133，步进电机2132通过控制线盘2131转动连带牵拉绳2133收卷并回拉轨道滑座31。
河道悬空轨道23由两组分别分布在第一滑座21和第二滑座22两侧的钢索轨道231组成，钢索轨道231的两端皆设有分别与第一滑座21和第二滑座22连接的钢索紧固器232。
轨道滑座31的两侧皆安装有多个供钢索轨道231穿过的钢索滑动器311，轨道滑座31的内部开设有用于安装弹性滚压机构32的安装转槽312，轨道滑座31的两端皆设有用于夹持防水层或是覆盖层的膜夹板313。
弹性滚压机构32包括分布在安装转槽312内侧中心位置的扭力调节器321，扭力调节器321的内部活动连接有用于调节长度的长度调节连杆322，长度调节连杆322的底端转动连接有水平滚压的压辊机构323。
扭力调节器321的两侧通过设有转轴3211与轨道滑座31转动连接，转轴3211的外侧固定套设有与轨道滑座31弹性卡合的扭簧3212，扭力调节器321的内部开设有垂直的杆滑槽3213用于安装长度调节连杆322，并且扭力调节器321上设有通过伸入杆滑槽3213内部限制长度调节连杆322位置的限位斜插杆3214。
长度调节连杆322通过杆滑槽3213穿过扭力调节器321，并且长度调节连杆322靠近杆滑槽3213的一侧设有与限位斜插杆3214配合卡扣的卡合齿槽3221，长度调节连杆322的外侧沿其轴向设置有刻度3222。
压辊机构323包括处于水平状态并通过中间部位与长度调节连杆322底端连接的转轴3231，转轴3231的两端皆转动连接有用于滚压的膜压辊3232。
在使用装置时，需要根据步骤100中河道内清淤区域沿河道分布的长度选择拼接出两组拼接轨道1，并将两组拼接轨道1设置在河道两侧河岸边用于覆盖清淤区域的长度，之后依次将第一滑座21和第二滑座22通过底端的轨道滑座211安装在拼接轨道1上，之后将两个钢索轨道231分别穿过轨道滑座31两侧的多个钢索滑动器311，并将两个钢索轨道231的两端分别使用钢索紧固器232安装在第一滑座21和第二滑座22上，使得河道上悬空两条钢索轨道231和滚压铺设机构3，最后使用第一滑座21上牵拉机构213线盘2131内的牵拉绳2133连接在轨道滑座31的一端，以及第二滑座22使用相同结构连接轨道滑座31的另一端，此时河道滑架机构2完成安装。
在铺设防水层时，通过专用的终端控制第一滑座21上的牵拉机构213以及和第二滑座22上的相应机构，以此控制轨道滑座31沿河道悬空轨道23单向移动三次完成一层防水层的铺设，即：第一次移动轨道滑座31用于校正位置并夹持防水层膜、第二次移动用于连带夹持的防水层膜横跨河道、第三次移动用于连带弹性滚压机构32滚压贴合防水层膜；
第一次移动：通过专用的终端控制第一滑座21上的牵拉机构213运行，步进电机2132启动控制线盘2131旋转连带牵拉绳2133将轨道滑座31沿两条钢索轨道拉向第一滑座21。
第二次移动：先将第一滑座21内料辊安装架212上的防水层料辊的防水层膜拉出并固定在轨道滑座31上相应的膜夹板313上，再通过专用的终端控制第二滑座22上的牵拉机构运行，连带轨道滑座31向第二滑座22的方向移动，在移动完毕后，在轨道滑座31上的膜夹板313内取出被夹持的防水层膜并固定在河岸上相应施工位置。
第三次移动：需要再通过专用的终端控制第一滑座21上的牵拉机构213运行，连带轨道滑座31向第一滑座21的方向移动，并且在轨道滑座31移动前，需要将滚压铺设机构3的弹性滚压机构32安装在轨道滑座31上，使得轨道滑座31在本次移动至第一滑座21的过程中通过弹性滚压机构32将横跨铺设的反水层膜滚压贴合在河床以及清淤区域上，并在后续施工过程中根据需求选择性铺设下一步骤的覆盖层或是重复上述步骤多铺设几层防水层。
在安装弹性滚压机构32时，扭力调节器321预先安装在轨道滑座31的安装转槽312内，之后需先将长度调节连杆322沿扭力调节器321的杆滑槽3213底端开口穿过，并根据预先测量的清淤区域的深度调节长度调节连杆322处于扭力调节器321底端的长度，保障长度调节连杆322处于扭力调节器321底端的长度大于清淤区域的深度，最后使用限位斜插杆3214插入扭力调节器321的杆滑槽3213内固定长度调节连杆322的位置，并在控制轨道滑座31此次移动的方向调整弹性滚压机构32的倾斜方向，需保障弹性滚压机构32的压辊机构323远离此次移动终点方向的倾斜状态，因此在此次移动的过程中压辊机构323会再自身重量回正和扭力调节器321提供的扭力作用下弹性滚压地面，另外，可通过在安装长度调节连杆322之前额外旋转扭力调节器321的圈数，连带两个转轴3211外侧的扭簧3212积累弹力，使得安装长度调节连杆322后，扭力调节器321能提供更强的扭力。
在防水层铺设完毕后，使用本装置并根据上述步骤即可铺设覆盖层，具体的区别包括：控制轨道滑座31第一次移动至第二滑座22的位置时，将第二滑座22内安装的覆盖层膜夹持在轨道滑座31另一端的膜夹板313内，通过轨道滑座31第二次移动连带覆盖层膜横跨河道，并在轨道滑座31第三次移动前，反向调整弹性滚压机构32的倾斜方向，即可完成一层覆盖层膜的铺设，并在覆盖层膜铺设完成后对覆盖层膜进行封边，并向其内部泵入混泥土，最后根据施工需求选择性铺设多层。
本发明通过步骤100至步骤500，在顶管施工前，对河道浅覆土环境下的风险因素进行预控，采用对河床的防渗和加固处理，有效控制了河床的不均匀沉降；
本发明通过装置形成横跨河道的钢索轨道，并在钢索轨道上设置沿其滑动的滑座用于铺设覆盖河道宽度的防水层和覆盖层，并在钢索滑座上设置利用自身重力和扭力弹性压合铺设防水层和覆盖层的滚压机构，随着钢索滑座沿钢索轨道移动会连带滚压机构将防水层和覆盖层滚压贴合在河床以及清淤区域。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。
Claims (10)
1.一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，其特征在于，包括：
步骤100、对所需施工的河道区域进行清淤，形成四周带有坡度且低于河床高度的清淤区域，并在清淤区域下层埋入横跨河道的顶管；
步骤200、使用装置对清淤区域依次铺设防水层和覆盖层，并向覆盖层的膜袋混凝土内注入混凝土待凝固后，形成贴合下方防水层的膜袋混凝土覆盖层；
步骤300、填堆块石在覆盖层上沿清淤区域填堆形成一圈石坝，并在石坝内浇筑混凝土待凝固后，形成处于清淤区域正上方的压重层；
步骤400、回填袋装土，覆盖清淤区域上方的覆盖层、石坝和压重层，直至与河道的河床平齐。
2.根据权利要求1所述的一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，其特征在于，在步骤200中，所述装置包括：
拼接轨道(1)，根据河道施工宽度选择拼接两组任意长度的轨道，并将两组所述轨道并沿河道两侧河岸方向放置，形成供铺设装置滑动的轨道；
河道滑架机构(2)，包括分别沿河道两侧所述轨道滑动连接的第一滑座(21)和第二滑座(22)，所述第一滑座(21)配合所述第二滑座(22)配合安装有横跨河道的河道悬空轨道(23)；
滚压铺设机构滚压铺设机构(3)，包括滑动连接在所述河道悬空轨道(23)上的轨道滑座(31)，所述轨道滑座(31)上安装有弹性下压河道的弹性滚压机构(32)，所述轨道滑座(31)通过沿所述河道悬空轨道(23)移动连带所述弹性滚压机构(32)沿河床滚压。
3.根据权利要求2所述的一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，其特征在于：所述第一滑座(21)的底端通过设有轨道滑座(211)沿所述拼接轨道(1)限位滑动，所述第一滑座(21)的内侧设有用于安装防水层料辊的料辊安装架(212)，所述第一滑座(21)上安装有回拉所述轨道滑座(31)单侧的牵拉机构(213)；
所述第二滑座(22)和所述第一滑座(21)结构相同，并且所述第二滑座(22)上分别设有与所述料辊安装架(212)和所述牵拉机构(213)结构相同并用于分别安装覆盖层料辊和回拉所述轨道滑座(31)相对侧。
4.根据权利要求3所述的一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，其特征在于：所述料辊安装架(212)包括安装在所述第一滑座(21)上的单侧连接架(2121)，所述单侧连接架(2121)上转动连接有横向水平分布的承重转轴(2122)，所述承重转轴(2122)通过伸入所述料辊内部通孔水平支撑；
所述牵拉机构(213)包括与所述第一滑座(21)转动连接的线盘(2131)，所述第一滑座(21)上安装有驱动所述线盘(2131)旋转的步进电机(2132)，所述线盘(2131)的内部绕制有与所述轨道滑座(31)连接的牵拉绳(2133)，所述步进电机(2132)通过控制所述线盘(2131)转动连带所述牵拉绳(2133)收卷并回拉所述轨道滑座(31)。
5.根据权利要求2所述的一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，其特征在于：所述河道悬空轨道(23)由两组分别分布在所述第一滑座(21)和所述第二滑座(22)两侧的钢索轨道(231)组成，所述钢索轨道(231)的两端皆设有分别与所述第一滑座(21)和所述第二滑座(22)连接的钢索紧固器(232)。
6.根据权利要求2所述的一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，其特征在于：所述轨道滑座(31)的两侧皆安装有多个供所述钢索轨道(231)穿过的钢索滑动器(311)，所述轨道滑座(31)的内部开设有用于安装所述弹性滚压机构(32)的安装转槽(312)，所述轨道滑座(31)的两端皆设有用于夹持防水层或是覆盖层的膜夹板(313)。
7.根据权利要求6所述的一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，其特征在于：所述弹性滚压机构(32)包括分布在所述安装转槽(312)内侧中心位置的扭力调节器(321)，所述扭力调节器(321)的内部活动连接有用于调节长度的长度调节连杆(322)，所述长度调节连杆(322)的底端转动连接有水平滚压的压辊机构(323)。
8.根据权利要求7所述的一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，其特征在于：所述扭力调节器(321)的两侧通过设有转轴(3211)与所述轨道滑座(31)转动连接，所述转轴(3211)的外侧固定套设有与所述轨道滑座(31)弹性卡合的扭簧(3212)，所述扭力调节器(321)的内部开设有垂直的杆滑槽(3213)用于安装所述长度调节连杆(322)，并且所述扭力调节器(321)上设有通过伸入所述杆滑槽(3213)内部限制所述长度调节连杆(322)位置的限位斜插杆(3214)。
9.根据权利要求8所述的一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，其特征在于：所述长度调节连杆(322)通过所述杆滑槽(3213)穿过所述扭力调节器(321)，并且所述长度调节连杆(322)靠近所述杆滑槽(3213)的一侧设有与所述限位斜插杆(3214)配合卡扣的卡合齿槽(3221)，所述长度调节连杆(322)的外侧沿其轴向设置有刻度(3222)。
10.根据权利要求7所述的一种隧道下穿河道施工河床超浅覆土的加固防渗处理方法，其特征在于：所述压辊机构(323)包括处于水平状态并通过中间部位与所述长度调节连杆(322)底端连接的转轴(3231)，所述转轴(3231)的两端皆转动连接有用于滚压的膜压辊(3232)。
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