CN113737771B - 一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺，涉及顶管施工的技术领域，采用夯实和压密注浆两种方式对顶管井洞口周围的土体进行加固，夯实步骤中，将顶管井洞口周围的土体向顶管的前进方向夯实，然后使用泥土填平夯实后留下的凹坑再进行下一轮夯实，填土和夯实循环进行，直至达到停止循环的条件。本申请具有改善顶管井洞口土体加固施工工期长、成本高、顶管机进出洞时掘进效率低的缺陷的效果。

Description

一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺

技术领域

本申请涉及顶管施工的技术领域，尤其是涉及一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺。

背景技术

目前顶管施工中的进出洞口作业是一项很重要的工作，施工中要充分考虑到它的安全性和可靠性，尤其是顶管机从顶管井中的洞口通过，如果顶管机能够安全、可靠又顺利通过洞口，那么可以说顶管施工已成功了一半。传统的顶管机通过顶管井洞口的工法中，一般是采用三轴搅拌桩、高压旋喷桩、冰冻法等洞外土体加固技术，保证洞外土体强度和止水效果。

但是三轴搅拌桩、高压旋喷桩、冰冻法等洞外土体加固技术存在以下缺陷：施工工期比较长，成本相对较高，并且顶管机进出洞时顶进速度比较慢，延误工期，影响进度。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有顶管井洞口土体加固施工工期长、成本高、顶管机进出洞时掘进效率低的缺陷。

发明内容

为了改善顶管井洞口土体加固施工工期长、成本高、顶管机进出洞时掘进效率低的缺陷，本申请提供一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺。

本申请提供的一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺采用如下的技术方案：

一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺，包括以下步骤：

S1、在对顶管井浇筑混凝土建设围护时，预留出设计的顶管井洞口及用于顶管井洞口周围的土体加固的缺口；

S2、划线圈出顶管井洞口，将顶管井洞口周围的土体向顶管的前进方向夯实，然后使用泥土填平夯实后留下的凹坑再进行下一轮夯实，划线圈出顶管井洞口，将顶管井洞口周围的土体向顶管的前进方向夯实，然后使用泥土填平夯实后留下的凹坑再进行下一轮夯实，填土和夯实循环进行，直至达到停止循环的条件；

S3、停止夯实后，在顶管井洞口周围的土体中插入注浆管，注浆管深入土体不少于3m，然后浇筑混凝土将顶管井洞口周围的土体封住，并与围护连成整体，预留出顶管井洞口，注浆管贯穿浇筑的混凝土；

S4、使用封板封住顶管井洞口，封板上设有排水孔，通过注浆管进行压密注浆，将注浆压力调节到设计值，注浆量达到设计值后停止注浆，拆除注浆管和封板，并填平封闭拔除注浆管后留下的孔；

S5、在顶管井洞口中安装橡胶止水圈。

通过采用上述技术方案，本申请先采用夯实的方式对顶管井洞口周围的土体进行加固，而夯实过程中，不对顶管井洞口中的土体进行夯实，夯实范围内的土体中的水被挤压到顶管井洞口中的土体中，从顶管井洞口排出，同时使得顶管井洞口中的土体得到一定程度的加固，但是加固程度远远低于夯实范围内的土体，所以对顶管机进出洞时的掘进效率影响较小，提高顶管机进出洞时的掘进效率，而且采用填泥土夯实的方式对顶管井洞口周围的土体进行加固，成本低，一天之内就能完成夯实，施工工期短。在夯实的土体的前方采用压密注浆的加固技术对土体进行加固，对夯实的土体前方的土体进行加固，扩大顶管井洞口周围的土体的加固范围，使得顶管机能够更安全、可靠又顺利地通过顶管井洞口。在顶管井洞口中安装橡胶止水圈，能够为防止顶管井洞口处的水土沿管节的外壁与顶管井洞口的间隙涌入工作井，在顶进施工过程中又可防止减摩浆从管节的外壁与顶管井洞口的间隙流失，保证泥浆套的完整，以达到减小顶进阻力的效果。

优选的，步骤S1中，浇筑混凝土建设围护时，沿留出的缺口的侧壁预埋钢筋，预埋钢筋用于将步骤S3中浇筑的混凝土与围护连成整体。

通过采用上述技术方案，预埋钢筋使得后续浇筑的混凝土与围护紧密结合，连接牢固。

优选的，步骤S2中，采用液压振动夯与挖掘机配套使用对土体进行夯实，液压振动夯安装在斗杆前端原有铲斗的位置，利用挖掘机的液压动力驱动和操控液压振动夯对土体进行夯实。

通过采用上述技术方案，采用液压振动夯与挖掘机配套使用能够满足往水平方向夯实的要求，而且采用机械对土体进行夯实，夯实效率高，效果好。

优选的，步骤S2中，土体的夯实从靠近顶管井洞口的位置往围护处环绕进行。

通过采用上述技术方案，由内往外夯实能够将夯实时土体的拱起往外侧传递，减少对顶管井洞口的土体的影响。

优选的，步骤S2中，土体夯实的范围包括顶管井洞口的左侧2-3m、右侧2-3m、上侧2-3m和下侧直至井底的土体。

通过采用上述技术方案，土体的夯实是为确保顶管机能够更安全、可靠又顺利地通过顶管井洞口，所以夯实的范围能够满足顶管机通过即可，范围太大会降低施工的效率，范围太小无法满足顶管机的通过。

优选的，在土体的夯实范围外的两侧围护上固定两根导杆，并在导杆之间设置具有弹性的布片，布片的两侧的下端分别固定于导杆上，布片的两侧的上端能够沿导杆上下移动，步骤S2中，使用泥土填平时，随着泥土的填入慢慢将布片拉起，避免填入的泥土掉落。

通过采用上述技术方案，布片在填泥土的时候能够阻挡泥土掉落，解决泥土填平时容易掉落而造成的无法填平问题。

优选的，步骤S2中，对填平的土体进行夯实时，直接就着布片夯实，对填平的泥土夯实一轮后将布片下降到土体的夯实范围外，再次对土体进行下一轮夯实，然后再次使用泥土填平夯实后留出的凹坑，依次循环进行。

通过采用上述技术方案，对填平的土体进行夯实时，由于振动容易导致还未经过夯实的泥土掉落，就着布片夯实能够避免填入的泥土被震落的问题，而在填入的泥土都被夯实一遍，具有一定的紧密性后，将布片下降后再对着土体进行下一轮夯实，能够使得填入的泥土更密实。

优选的，步骤S4中，往顶管井洞口的土体内插入排水板，排水板从排水孔中穿过。

通过采用上述技术方案，排水板将顶管井洞口的土体中的水排出土体，避免水累积在顶管井洞口而造成顶管井洞口周围的土体的夯实效果降低。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请先采用夯实的方式对顶管井洞口周围的土体进行加固，成本低，一天之内就能完成夯实，施工工期短；然后在夯实的土体的前方采用压密注浆的加固技术对土体进行加固，扩大顶管井洞口周围的土体的加固范围，使得顶管机能够更安全、可靠又顺利地通过顶管井洞口；最后在顶管井洞口中安装橡胶止水圈，能够为防止顶管井洞口处的水土沿管节的外壁与顶管井洞口的间隙涌入顶管井内，保证泥浆套的完整，以达到减小顶进阻力的效果；

2.布片在填泥土的时候能够阻挡泥土掉落，解决泥土填平时容易掉落而造成的无法填平问题，由于夯实土体时产生的振动容易导致还未经过夯实的泥土掉落，布片在夯实过程中能够解决未经过夯实的泥土被震落的问题。

附图说明

图1是本申请实施例中的顶管井洞口周围的土体夯实前的工况示意图。

附图标记说明：1、顶管井；2、顶管井洞口周围的土体3、顶管井洞口；4、围护；5、导杆；6、布片。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺。参照图1，一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺包括以下步骤：

S1、在对顶管井1浇筑混凝土建设围护4时，预留出设计的顶管井洞口3及用于顶管井洞口周围的土体2加固的缺口，并沿缺口的侧壁预埋钢筋；

S2、划线圈出顶管井洞口3，将顶管井洞口周围的土体2向顶管的前进方向夯实，土体夯实的范围包括顶管井洞口3的左侧2-3m内、右侧2-3m内、上侧2-3m内和下侧直至井底的土体，土体的夯实从靠近顶管井洞口3的位置往围护4一圈圈环绕进行，然后使用泥土填平夯实后留下的凹坑再进行下一轮夯实，填土和夯实循环进行，直至达到停止循环的条件；

S3、停止夯实后，在顶管井洞口周围的土体2中插入注浆管，注浆管深入土体不少于3m，然后浇筑混凝土将顶管井洞口周围的土体2封住，浇筑的混凝土通过预埋钢筋与围护4连成整体，预留出顶管井洞口3，注浆管贯穿浇筑的混凝土；

S4、使用封板封住顶管井洞口3，封板上设有排水孔，穿过排水孔往顶管井洞口3的土体内插入用于将土体内的水排出的排水板，排水板插入土体的深度小于1m，然后通过注浆管进行压密注浆，将注浆压力调节到设计值，注浆量达到设计值后停止注浆，拆除注浆管和封板，并填平封闭拔除注浆管后留下的孔；

S5、在S3中预留出的顶管井洞口3中安装橡胶止水圈，橡胶止水圈的边缘固定于顶管井洞口3的侧壁并与顶管井洞口3的侧壁形成密封连接，橡胶止水圈能够防止洞口处的水土沿工具管外壁与洞门的间隙涌入工作井，在顶进施工过程中可防止减摩浆从此处流失，保证泥浆套的完整，以达到减小顶进阻力的效果。

在步骤S2中，在对土体进行夯实前，在土体的夯实范围外的两侧围护4上固定两根导杆5，导杆5的下端固定于井底，并在导杆5之间设置具有弹性的布片6，布片6的两侧的下端分别固定于导杆5上，布片6的两侧的上端能够沿导杆5上下移动。使用泥土填平夯实后的凹坑时，工人使用铲子铲土填入凹坑中，避免使用机械破坏夯实的土体和布片6的情况发生，随着泥土的填入，填入的泥土到达布片6的上端时再将布片6拉起一段，避免填入的泥土掉落，再继续往凹坑铲入泥土，如此循环，直至填入的泥土填满凹坑。对填平的土体进行夯实时，夯实设备直接压在布片6上对填入的土体进行夯实，对填平的泥土夯实一轮后将布片6下降到最下端，使用夯实设备直接压在土体上对土体进行一轮夯实，然后再次使用泥土填平夯实后留出的凹坑，再进行土体夯实，循环进行。

夯实设备采用液压振动夯与挖掘机，液压振动夯与挖掘机配套使用对土体进行夯实，液压振动夯安装在斗杆前端原有铲斗的位置，利用挖掘机的液压动力驱动和操控液压振动夯对土体进行夯实，提高夯实效率和夯实效果。停止循环的条件包括三种，达到其中一种即可停止循环，分别为：1）夯实过程中，需要监视夯实土体上方的地面的隆起情况，地面隆起值达到100mm时，立即停止夯实操作。2）从第三次对填入的泥土进行夯实开始，每次对填入的泥土进行夯实后，均要对夯实的泥土的压实度进行测量，压实度达到90%即停止夯实操作。3）每次填入的泥土前，对夯实后留出的凹坑的深度进行测量，夯实后留出的凹坑的深度小于围护4的厚度。导杆5和布片6在土体夯实操作停止后进行拆除。

在步骤S4中，注浆压力根据注浆管的深度 H 和土的天然重度γ确定，注浆压力设计值为 2～3γH。压浆材料采用水泥粉煤灰浆，水泥粉煤灰浆的配比为：水泥：粉煤灰＝1:3。注浆量根据实际土质计算，注浆量能够满足2m的浆液扩散半径的要求。拔除注浆管后留下的孔采用注入混凝土的方式进行填平，混凝土干结后形成地桩留在加固的土体中，进一步加固土体的强度。

本申请实施例一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺的实施原理为：本实施例中先采用夯实的方式对顶管井洞口周围的土体2进行加固，而夯实过程中，不对顶管井洞口3中的土体进行夯实，对顶管机进出洞时的掘进效率影响较小，提高顶管机进出洞时的掘进效率，而且采用填泥土夯实的方式对顶管井洞口周围的土体2进行加固，成本低，一天之内就能完成夯实，施工工期短。对顶管井洞口周围的土体2进行夯实的过程中，对于如何保持填入的泥土稳定在夯实后留下的凹坑中的问题，本实施例中采用加装具有弹性的布片6的方式，通过布片6阻挡填入的泥土掉落，同时具有弹性的布片6不影响对土体的夯实。在夯实的土体的前方采用压密注浆的加固技术对土体进行加固，对夯实的土体前方的土体进行加固，扩大顶管井洞口周围的土体2的加固范围，使得顶管机能够更安全、可靠又顺利地通过顶管井洞口3。在顶管井洞口3中安装橡胶止水圈，橡胶止水圈在顶管施工过程中，紧贴在管管节的外壁，能够为防止顶管井洞口3处的水土沿管节的外壁与顶管井洞口3的间隙涌入工作井，在顶进施工过程中又可防止减摩浆从管节的外壁与顶管井洞口3的间隙流失，保证泥浆套的完整，以达到减小顶进阻力的效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在对顶管井浇筑混凝土建设围护时，预留出设计的顶管井洞口及用于顶管井洞口周围的土体加固的缺口；

S2、划线圈出顶管井洞口，将顶管井洞口周围的土体向顶管的前进方向夯实，在土体的夯实范围外的两侧围护上固定两根导杆，并在导杆之间设置具有弹性的布片，布片的两侧的下端分别固定于导杆上，布片的两侧的上端能够沿导杆上下移动，然后使用泥土填平夯实后留下的凹坑，随着泥土的填入慢慢将布片拉起，避免填入的泥土掉落，再对填平的土体就着布片进行夯实，对填平的泥土夯实一轮后将布片下降到土体的夯实范围外，再次对土体进行下一轮夯实，然后再次使用泥土填平夯实后留出的凹坑，填土和夯实循环进行，直至达到停止循环的条件；

S3、停止夯实后，在顶管井洞口周围的土体中插入注浆管，注浆管深入土体不少于3m，然后浇筑混凝土将顶管井洞口周围的土体封住，并与围护连成整体，预留出顶管井洞口，注浆管贯穿浇筑的混凝土；

S4、使用封板封住顶管井洞口，封板上设有排水孔，通过注浆管进行压密注浆，将注浆压力调节到设计值，注浆量达到设计值后停止注浆，拆除注浆管和封板，并填平封闭拔除注浆管后留下的孔；

S5、在顶管井洞口中安装橡胶止水圈。

2.根据权利要求1所述的一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺，其特征在于：步骤S1中，浇筑混凝土建设围护时，沿留出的缺口的侧壁预埋钢筋，预埋钢筋用于将步骤S3中浇筑的混凝土与围护连成整体。

3.根据权利要求1所述的一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺，其特征在于：步骤S2中，采用液压振动夯与挖掘机配套使用对土体进行夯实，液压振动夯安装在斗杆前端原有铲斗的位置，利用挖掘机的液压动力驱动和操控液压振动夯对土体进行夯实。

4.根据权利要求1所述的一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺，其特征在于：步骤S2中，土体的夯实从靠近顶管井洞口的位置往围护处环绕进行。

5.根据权利要求1所述的一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺，其特征在于：步骤S2中，夯实的范围包括顶管井洞口的左侧2-3m、右侧2-3m、上侧2-3m和下侧直至井底的土体。

6.根据权利要求1所述的一种用于软土地基的顶管井洞口土体加固工艺，其特征在于：步骤S4中，往顶管井洞口的土体内插入排水板，排水板从排水孔中穿过。

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