CN114592875A - 一种地铁隧道内多角度加固施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁隧道内多角度加固施工方法，旨在提供一种不仅隧道加固施工效率高，而且能够对隧道进行多角度的支撑的地铁隧道内多角度加固施工方法。地铁隧道内多角度加固施工方法包括以下步骤，第一，行走车行驶至地铁隧道的指定位置；第二，通过盾构管片钻孔机钻孔；第三，通过盾构管片钻孔机钻孔；同时，第一高压旋喷桩机施工高压旋喷桩；第四，通过盾构管片钻孔机钻孔；同时，第一高压旋喷桩机和第二高压旋喷桩机施工高压旋喷桩；第五，通过盾构管片钻孔机钻孔；同时，第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机和第三高压旋喷桩机施工高压旋喷桩；第六，返回第五步骤，如此循环。

Description

一种地铁隧道内多角度加固施工方法

技术领域

本发明涉及地铁隧道施工领域，具体涉及一种地铁隧道内多角度加固施工方法。

背景技术

目前，地铁隧道在施工完成后，由于地质结构的原因，一些地铁隧道需要进行加固（对整个隧道或某段隧道进行加固），以提高隧道的结构稳定；但目前的隧道加固施工设备和施工方法的技术不成熟，其存在施工步骤复杂，施工效率低，施工完成的隧道加固结构的加固效果不佳等问题。有鉴于此，如何研发一种隧道加固施工设备和施工方法，以简化施工步骤，提高施工效率和隧道加固效果，意义重大。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种不仅隧道加固施工效率高，而且能够对隧道进行多角度的支撑，隧道加固效果好的地铁隧道内多角度加固施工方法。

本发明的技术方案是：

一种地铁隧道内多角度加固施工方法，地铁隧道内多角度加固施工方法采用水泥土桩施工设备施工，水泥土桩施工设备包括沿地铁隧道行走的行走车及沿地铁隧道的长度方向依次等距分布在行走车上的盾构管片钻孔机、第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机，盾构管片钻孔机靠近行走车的车头，第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机中，有一台高压旋喷桩机的旋喷钻杆呈竖直分布，有一台高压旋喷桩机的旋喷钻杆往地铁隧道的左侧倾斜，有一台高压旋喷桩机的旋喷钻杆往地铁隧道的右侧倾斜，地铁隧道内多角度加固施工方法依次包括以下步骤，

第一，行走车行驶至地铁隧道的指定位置；

第二，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道的盾构管片上钻孔，以在盾构管片形成管片孔组，管片孔组包括三个管片孔，其中一个管片孔呈竖直分布且位于地铁隧道下方，另一个管片孔往地铁隧道的左侧倾斜且位于地铁隧道的左侧，第三个管片孔往地铁隧道的右侧倾斜且位于地铁隧道的右侧；

接着，行走车沿地铁隧道往前行驶设定距离L1，此时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组的一个管片孔对应；

第三，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道的盾构管片上钻孔，以在盾构管片形成管片孔组，管片孔组包括三个管片孔，其中一个管片孔呈竖直分布且位于地铁隧道下方，另一个管片孔往地铁隧道的左侧倾斜且位于地铁隧道的左侧，第三个管片孔往地铁隧道的右侧倾斜且位于地铁隧道的右侧；

同时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前一步骤中对应的管片孔开始施工，在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩；然后第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位；

接着，行走车沿地铁隧道往前行驶设定距离L1，此时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组的一个管片孔对应；第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前一步骤中的管片孔组的另一个管片孔对应；

第四，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道的盾构管片上钻孔，以在盾构管片形成管片孔组，管片孔组包括三个管片孔，其中一个管片孔呈竖直分布且位于地铁隧道下方，另一个管片孔往地铁隧道的左侧倾斜且位于地铁隧道的左侧，第三个管片孔往地铁隧道的右侧倾斜且位于地铁隧道的右侧；

同时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前一步骤中对应的管片孔开始施工，在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩；然后第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位；

第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前二步骤中对应的管片孔开始施工，在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩；然后第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位；

接着，行走车沿地铁隧道往前行驶设定距离L1，此时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组的一个管片孔对应；第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前一步骤中的管片孔组的另一个管片孔对应；第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前两步骤中的管片孔组的第三个管片孔对应；

第五，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道的盾构管片上钻孔，以在盾构管片形成管片孔组，管片孔组包括三个管片孔，其中一个管片孔呈竖直分布且位于地铁隧道下方，另一个管片孔往地铁隧道的左侧倾斜且位于地铁隧道的左侧，第三个管片孔往地铁隧道的右侧倾斜且位于地铁隧道的右侧；

同时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前一步骤中对应的管片孔开始施工，在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩；然后第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位；

第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前二步骤中对应的管片孔开始施工，在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩；然后第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位；

第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前三步骤中对应的管片孔开始施工，在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩；然后第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位；

接着，行走车沿地铁隧道往前行驶设定距离L1，此时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组的一个管片孔对应；第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前一步骤中的管片孔组的另一个管片孔对应；第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前两步骤中的管片孔组的第三个管片孔对应；

第六，返回第五步骤，如此循环，直至完成地铁隧道的加固施工。

本方案的地铁隧道内多角度加固施工方法，其通过行走车直接在地铁隧道内行走，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道内壁上的盾构管片上钻孔形成管片孔，为后续高压旋喷桩机施工中，使旋喷钻杆能够通过管片孔顺利穿过盾构管片施工高压旋喷桩；通过三台高压旋喷桩机在盾构管片的外侧形成高压旋喷桩来支撑地铁隧道，并且可以形成竖直方向的高压旋喷桩、左倾高压旋喷桩和右倾高压旋喷桩共同来支撑地铁隧道，对隧道进行多角度的可靠的支撑和加固，其隧道加固效果好。另一方面，三台高压旋喷桩机可以在地铁隧道的不同位置同步施工，从而有效提高隧道加固施工效率。

作为优选，盾构管片在地铁隧道的长度方向上的长度与所述设定距离L1相同。如此，在地铁隧道的长度方向上的每个盾构管片环（盾构管片环）都可以得到高压旋喷桩的支撑，以保证支撑效果和可靠性。

作为优选，盾构管片在地铁隧道的长度方向上的长度为2-3米。

作为优选，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆在地铁隧道的长度方向上的间距与所述设定距离L1相同，所述第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆在地铁隧道的长度方向上的间距也与所述设定距离L1相同。如此，保证三台高压旋喷桩机可以在地铁隧道的不同位置同步施工，从而有效提高隧道加固施工效率。

作为优选，管片孔组的三个管片孔的深度均小于盾构管片的厚度。

作为优选，管片孔组的三个管片孔的深度相同，且管片孔的深度与盾构管片的厚度之差为1-5厘米。

作为优选，高压旋喷桩机的旋喷钻杆往地铁隧道的左侧倾斜的倾斜角度为30-60度。

作为优选，高压旋喷桩机的旋喷钻杆往地铁隧道的右侧倾斜的倾斜角度为30-60度。

作为优选，第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机的结构相同，所述旋喷钻杆包括钻身，钻身由若干段依次连接的连接钻管组成。

作为优选，高压旋喷桩机包括车架、设置在车架上的支撑塔杆、设置在支撑塔杆上的第一导轨、沿第一导轨滑动的滑动座、用于驱动滑动座的滑动座移动执行机构及设置在滑动座上的旋转动力头，

所述旋喷钻杆还包括设置在钻身下端的钻杆头部及设置在钻身上端的钻杆尾部，所述钻杆尾部包括转动设置在滑动座上的尾部钻管、转动连接在尾部钻管上端的转动连接头及设置在转动连接头上的水泥注浆口，所述旋转动力头用于驱动尾部钻管旋转，所述钻杆头部的下端设有钻头，钻杆头部的侧壁下部设有高压旋喷孔；

所述连接钻管的一端设有多边形插接孔，连接钻管的另一端设有多边形插接管，连接钻管的外侧面上设有与多边形插接孔相连通的径向螺栓孔及与径向螺栓孔配合的锁紧螺栓，任意相邻的两根连接钻管中，其中一根连接钻管的多边形插接管插设在另一根连接钻管的多边形插接孔内，所述尾部钻管的下端也设有用于与多边形插接孔配合的多边形插接管。

本发明的有益效果是：不仅隧道加固施工效率高，而且能够对隧道进行多角度的支撑，隧道加固效果好。

附图说明

图1是本发明的水泥土桩施工设备的一种结构示意图。

图2是本发明的一种地铁隧道内多角度加固施工方法的第三步骤中的第一高压旋喷桩机在施工高压旋喷桩的一种施工结构示意图。

图3是本发明的一种地铁隧道内多角度加固施工方法的第四步骤中的第二高压旋喷桩机在施工高压旋喷桩的一种施工结构示意图。

图4是本发明的一种地铁隧道内多角度加固施工方法的第五步骤中的第三高压旋喷桩机在施工高压旋喷桩的一种施工结构示意图。

图5是本发明的水泥土桩施工设备中的第二高压旋喷桩机处的一种局部结构示意图。

图6是图5的侧视图。

图7是图5中A处的局部放大图。

图8是本发明的具体实施例二的旋喷钻杆的一种局部结构示意图。

图9是本发明的具体实施例四的离心锁定装置处的一种局部结构示意图。

图10是图9中B处的局部放大图。

图11是本发明的具体实施例五中的水泥土桩施工设备的一种局部结构示意图，该图中第二滑座抵在滑座下限位块上。

图12是11中C处的局部放大图。。

图13是本发明的具体实施例五中的水泥土桩施工设备的另一种局部结构示意图，该图中第二滑座抵在滑座上限位块上。

图中：

行走车1，竖直高压旋喷桩1a，左倾高压旋喷桩1b，右倾高压旋喷桩1c；

第一高压旋喷桩机2a，第二高压旋喷桩机2b，第三高压旋喷桩机2c，旋喷钻杆2.1，连接钻管2.11，多边形插接管2.111，多边形插接孔2.112，尾部钻管2.12，钻杆头部2.13，钻头2.131，高压旋喷孔2.132，转动连接头2.14，水泥注浆口2.15；车架2.2；支撑塔杆2.3；旋转动力头2.4；转动座2.5；滑动座2.6，第一滑座2.61，第二导轨2.62，第二滑座2.63，滑座上限位块2.64，滑座下限位块2.65；转动座旋转执行机构2.7；第一导轨2.8；离心锁定装置2.9，径向滑套2.91，径向锁定杆2.92，拉簧2.93，限位滑槽2.94，滑块2.95；

盾构管片钻孔机3a；

水泥供应装置3b；

钻管放置架4；

机械手4a；

尾部钻管分离防转对正装置5，固定套5.1，锁定套5.2，轴向锁定槽5.3，锁定板容纳槽5.4，锁定板5.5，轴杆5.6。

具体实施方式

具体实施例一：如图1 、图2、图3、图4所示，一种地铁隧道内多角度加固施工方法，地铁隧道内多角度加固施工方法采用水泥土桩施工设备施工。水泥土桩施工设备包括沿地铁隧道行走的行走车1及沿地铁隧道的长度方向依次等距分布在行走车上的盾构管片钻孔机3a、第一高压旋喷桩机2a、第二高压旋喷桩机2b与第三高压旋喷桩机2c。盾构管片钻孔机靠近行走车的车头。本实施例中，第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机均为微扰动高压旋喷桩机。当然第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机也可以是普通的高压旋喷桩机。

第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机中，有一台高压旋喷桩机的旋喷钻杆呈竖直分布，有一台高压旋喷桩机的旋喷钻杆往地铁隧道的左侧倾斜，有一台高压旋喷桩机的旋喷钻杆往地铁隧道的右侧倾斜。本实施例中，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆呈竖直分布，用于施工竖直高压旋喷桩；第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆往地铁隧道的左侧倾斜，倾斜角度为30-60度，用于施工左侧高压旋喷桩；第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆往地铁隧道的右侧倾斜，倾斜角度为30-60度，用于施工右侧高压旋喷桩。

一种地铁隧道内多角度加固施工方法依次包括以下步骤，

第一，行走车行驶至地铁隧道的指定位置。

第二，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道的盾构管片上钻孔，以在盾构管片形成管片孔组，管片孔组包括三个管片孔，其中一个管片孔呈竖直分布且位于地铁隧道下方；另一个管片孔往地铁隧道的左侧倾斜且位于地铁隧道的左侧，且该管片孔的倾斜角度与第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆的倾斜角度相同；第三个管片孔往地铁隧道的右侧倾斜且位于地铁隧道的右侧，且该管片孔的倾斜角度与第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆的倾斜角度相同。

接着，行走车沿地铁隧道往前行驶设定距离L1，此时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组的一个管片孔对应，具体的，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组中呈竖直分布的这个管片孔对应。

第三，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道的盾构管片上钻孔，以在盾构管片形成管片孔组，管片孔组包括三个管片孔，其中一个管片孔呈竖直分布且位于地铁隧道下方；另一个管片孔往地铁隧道的左侧倾斜且位于地铁隧道的左侧，且该管片孔的倾斜角度与第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆的倾斜角度相同；第三个管片孔往地铁隧道的右侧倾斜且位于地铁隧道的右侧，且该管片孔的倾斜角度与第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆的倾斜角度相同。

同时，如图2所示，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前一步骤（即第二步骤）中对应的管片孔开始施工（旋喷钻杆穿过管片孔），在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩，该高压旋喷桩为竖直高压旋喷桩1a；然后第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位（高压旋喷桩机的旋喷钻杆回到地铁隧道内）。

接着，行走车沿地铁隧道往前行驶设定距离L1，此时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组的一个管片孔对应，具体的，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组中呈竖直分布的这个管片孔对应；第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前一步骤（即第二步骤）中的管片孔组的另一个管片孔对应，具体的，第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前一步骤（即第二步骤）中的管片孔组中往地铁隧道的左侧倾斜的这个管片孔对应。

第四，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道的盾构管片上钻孔，以在盾构管片形成管片孔组，管片孔组包括三个管片孔，其中一个管片孔呈竖直分布且位于地铁隧道下方；另一个管片孔往地铁隧道的左侧倾斜且位于地铁隧道的左侧，且该管片孔的倾斜角度与第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆的倾斜角度相同；第三个管片孔往地铁隧道的右侧倾斜且位于地铁隧道的右侧，且该管片孔的倾斜角度与第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆的倾斜角度相同。

同时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前一步骤（即第三步骤）中对应的管片孔开始施工（旋喷钻杆穿过管片孔），在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩，该高压旋喷桩为竖直高压旋喷桩；然后第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位（高压旋喷桩机的旋喷钻杆回到地铁隧道内）；

如图3所示，第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前二步骤（即第二步骤）中对应的管片孔开始施工（旋喷钻杆穿过管片孔），在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩，该高压旋喷桩为往地铁隧道的左侧倾斜的左倾高压旋喷桩1b；然后第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位（高压旋喷桩机的旋喷钻杆回到地铁隧道内）；

接着，行走车沿地铁隧道往前行驶设定距离L1，此时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组的一个管片孔对应，具体的，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组中呈竖直分布的这个管片孔对应；第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前一步骤（即第三步骤）中的管片孔组的另一个管片孔对应，具体的，第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前一步骤（即第三步骤）中的管片孔组中往地铁隧道的左侧倾斜的这个管片孔对应；第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前两步骤（即第二步骤）中的管片孔组的第三个管片孔对应，具体的，第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前两步骤（即第二步骤）中的管片孔组中往地铁隧道的右侧倾斜的这个管片孔对应。

第五，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道的盾构管片上钻孔，以在盾构管片形成管片孔组，管片孔组包括三个管片孔，其中一个管片孔呈竖直分布且位于地铁隧道下方；另一个管片孔往地铁隧道的左侧倾斜且位于地铁隧道的左侧，且该管片孔的倾斜角度与第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆的倾斜角度相同；第三个管片孔往地铁隧道的右侧倾斜且位于地铁隧道的右侧，且该管片孔的倾斜角度与第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆的倾斜角度相同。

同时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前一步骤（即第四步骤）中对应的管片孔开始施工（旋喷钻杆穿过管片孔），在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩，该高压旋喷桩为竖直高压旋喷桩；然后第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位（高压旋喷桩机的旋喷钻杆回到地铁隧道内）；

第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前二步骤（即第三步骤）中对应的管片孔开始施工（旋喷钻杆穿过管片孔），在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩，该高压旋喷桩为往地铁隧道的左侧倾斜的左倾高压旋喷桩；然后第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位（高压旋喷桩机的旋喷钻杆回到地铁隧道内）；

如图4所示，第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前三步骤（即第二步骤）中对应的管片孔开始施工（旋喷钻杆穿过管片孔），在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩，该高压旋喷桩为往地铁隧道的右侧倾斜的右倾高压旋喷桩1c；然后第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位（高压旋喷桩机的旋喷钻杆回到地铁隧道内）；

接着，行走车沿地铁隧道往前行驶设定距离L1，此时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组的一个管片孔对应，具体的，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组中呈竖直分布的这个管片孔对应；第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前一步骤（即第四步骤）中的管片孔组的另一个管片孔对应，具体的，第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前一步骤（即第四步骤）中的管片孔组中往地铁隧道的左侧倾斜的这个管片孔对应；第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前两步骤（即第三步骤）中的管片孔组的第三个管片孔对应，具体的，第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前两步骤（即第三步骤）中的管片孔组中往地铁隧道的右侧倾斜的这个管片孔对应。

第六，返回第五步骤，如此循环，直至完成地铁隧道的加固施工。

本实施例的地铁隧道内多角度加固施工方法，其通过行走车直接在地铁隧道内行走，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道内壁上的盾构管片上钻孔形成管片孔，为后续高压旋喷桩机施工中，使旋喷钻杆能够通过管片孔顺利穿过盾构管片施工高压旋喷桩；通过三台高压旋喷桩机在盾构管片的外侧形成高压旋喷桩来支撑地铁隧道，并且可以形成竖直方向的高压旋喷桩、左倾高压旋喷桩和右倾高压旋喷桩共同来支撑地铁隧道，对隧道进行多角度的可靠的支撑和加固，其隧道加固效果好。另一方面，三台高压旋喷桩机可以在地铁隧道的不同位置同步施工，从而有效提高隧道加固施工效率。

具体的，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆在地铁隧道的长度方向上的间距与所述设定距离L1相同，第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆在地铁隧道的长度方向上的间距也与所述设定距离L1相同。本实施例中，盾构管片在地铁隧道的长度方向上的长度为L2，则设定距离L1的取值为L2的整数倍，例如，设定距离L1的取值与L2相同，则在地铁隧道的长度方向上的每个盾构管片环（盾构管片环由若干周向分布的盾构管片构成）都可以得到高压旋喷桩的支撑，且每个盾构管片环都可以得到三个高压旋喷桩的支撑（竖直高压旋喷桩、左倾高压旋喷桩与右倾高压旋喷桩），以保证支撑效果和可靠性；若设定距离L1的取值为L2的两倍，则在地铁隧道的长度方向上的各盾构管片环中，每间隔一个盾构管片环就有一个盾构管片环可以得到高压旋喷桩的支撑；若设定距离L1的取值为L2的三倍，则在地铁隧道的长度方向上的各盾构管片环中，每间隔两个个盾构管片环就有一个盾构管片环可以得到高压旋喷桩的支撑。本实施例中，盾构管片在地铁隧道的长度方向上的长度为1.2米，设定距离L1的取值为L2的两倍，在地铁隧道的长度方向上的各盾构管片环中，每间隔一个盾构管片环就有一个盾构管片环可以得到高压旋喷桩的支撑。

本实施例中，第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机的结构相同。

进一步的，在第二至第五步骤中，在沿地铁隧道的长度方向上，管片孔组的三个管片孔分布在盾构管片的中部上。如此，高压旋喷桩将支撑在盾构管片的中部上。

进一步的，管片孔组的三个管片孔的深度均小于盾构管片的厚度。具体的，管片孔组的三个管片孔的深度相同，且管片孔的深度与盾构管片的厚度之差为1-5厘米。如此，一方面，可以保证高压旋喷桩机的旋喷钻杆可以穿过对应的管片孔，另一方面，在高压旋喷桩机的旋喷钻杆穿过对应的管片孔之前，可以避免地铁隧道外的水通过管片孔渗入地铁隧道内。

具体实施例二，本实施例的地铁隧道内多角度加固施工方法的具体施工参照具体实施例一，其不同之处在于，

如图1、图5、图6、图7、图8所示，水泥土桩施工设备还包括水泥供应装置3b。行走车上设有安装平台。行走车为适用于在铁轨上行走的轨道行走车。水泥供应装置包括设置在安装平台上的水泥供料泵及水泥搅拌器。水泥搅拌器用于搅拌水泥，水泥供料泵通过供料管道将水泥搅拌器搅拌好的水泥供给第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机。

盾构管片钻孔机、第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机均安装在安装平台上。第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机的结构相同，下文以第二高压旋喷桩机为例描述这三台高压旋喷桩机。

第二高压旋喷桩机还包括车架2.2、设置在车架上的支撑塔杆2.3、设置在支撑塔杆上的第一导轨2.8、沿第一导轨滑动的滑动座2.6、用于驱动滑动座的滑动座移动执行机构及设置在滑动座上的旋转动力头2.4。滑动座移动执行机构为设置在支撑塔杆上的油缸或电缸或直线滑轨或其他移动执行机构，本实施例中，滑动座移动执行机构为设置在支撑塔杆上的链传动机构，滑动座与链传动机构的链条相连接。

旋喷钻杆2.1包括钻身、设置在钻身下端的钻杆头部2.13及设置在钻身上端的钻杆尾部。钻身由若干段依次连接的连接钻管2.11组成。钻杆尾部包括转动设置在滑动座上的尾部钻管2.12、转动连接在尾部钻管上端的转动连接头2.14及设置在转动连接头上的水泥注浆口2.15。旋转动力头2.13用于驱动尾部钻管旋转。本实施例中，旋转动力头包括用于驱动尾部钻管的驱动电机。钻杆头部的下端设有钻头2.131。连接钻管的内孔构成注浆管路。钻杆头部的侧壁下部设有高压旋喷孔2.132，高压旋喷孔与注浆管路相连通。

连接钻管2.11的上端设有多边形插接孔2.112，连接钻管的下端设有多边形插接管2.111。连接钻管的外侧面上设有与多边形插接孔相连通的径向螺栓孔及与径向螺栓孔配合的锁紧螺栓。任意相邻的两根连接钻管中，其中一根连接钻管的多边形插接管插设在另一根连接钻管的多边形插接孔内。尾部钻管的下端也设有用于与多边形插接孔配合的多边形插接管2.111。钻杆头部固定在钻身最下端的一根连接钻管的下端。

进一步的，高压旋喷桩机还包括通过水平轴转动设置在车架上的转动座2.5及用于驱动转动座旋转的转动座旋转执行机构2.7。水平轴与车架的前后方向相平行。本实施例中，转动座旋转执行机构为油缸，该油缸的一端铰接在车架上，该油缸的另一端铰接在转动座上。支撑塔杆固定在转动座上。如此，如此，可以通过调节旋喷钻杆的倾斜角度，以适应不同倾斜角度的高压旋喷桩的施工需要。

具体实施例三，本实施例的其余结构参照具体实施例二，其不同之处在于，

如图1所示，第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机中，任意两台高压旋喷桩机之间的安装平台上还设有钻管放置架4及机械手4a，其中钻管放置架用于放置旋喷钻杆的连接钻管，机械手用于将钻管放置架上的连接钻管搬运并安装到某一台高压旋喷桩机的旋喷钻杆上，或者用于将用于某一台高压旋喷桩机的旋喷钻杆上的连接钻管拆下并放置到钻管放置架上。下文以第一高压旋喷桩机为例描述这三台高压旋喷桩机，在第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆在钻入土层的过程中，旋喷钻杆每钻入指定深度后，滑动座移动执行机构带动滑动座、旋转动力头及钻杆尾部沿第一导轨上移设定距离，使尾部钻管下端的多边形插接管与连接钻管上端的多边形插接孔分离；接着，机械手用于将钻管放置架上的一根连接钻管搬运并安装到第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆上，具体的，机械手抓取钻管放置架上的一根连接钻管，然后将该连接钻管的下端的多边形插接管插设到旋喷钻杆的上端的连接钻管的多边形插接孔内；再接着，滑动座移动执行机构带动滑动座、旋转动力头及钻杆尾部沿第一导轨下移设定距离，使尾部钻管下端的多边形插接管插入到连接钻管上端的多边形插接孔内。以实现机械手用于将钻管放置架上的一根连接钻管搬运并安装到第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆上；然后操作者通过拧紧锁紧螺栓，来连接相邻的两根连接钻管。

具体实施例四，本实施例的其余结构参照具体实施例二或具体实施例三，其不同之处在于，

如图9 、图10所示，第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机均包括离心锁定装置2.9。各连接钻管的多边形插接管2.111和尾部钻管下端的多边形插接管2.111的外侧面上均设有径向安装孔。径向安装孔沿多边形插接管的径向延伸。离心锁定装置与径向安装孔一一对应。离心锁定装置包括设置在对应的径向安装孔内的径向滑套2.91及滑动设置在径向滑套内的径向锁定杆2.92。径向滑套的轴线沿多边形插接管的径向延伸。径向滑套的外端开口，径向滑套的外端位于径向安装孔内。径向滑套的内端封闭，径向锁定杆的内端与径向滑套的内端之间通过拉簧2.93连接。本实施例中，径向锁定杆的内端设有拉簧容纳孔，拉簧位于拉簧容纳孔内，拉簧的一端与拉簧容纳孔的内端连接，拉簧的另一端与径向滑套的内端连接。径向锁定杆的内端在拉簧的作用下抵在径向滑套的内端面上。当径向锁定杆的内端抵在径向滑套的内端面上时，径向锁定杆完全位于径向滑套内。各连接钻管的多边形插接孔的内侧壁上均设有用于与径向锁定杆配合的环形卡槽。

当多边形插接管插设在多边形插接孔内后（文中多边形插接管插设在多边形插接孔内后是指，多边形插接管所在的连接钻管下端面抵在多边形插接孔所在的连接钻管上端面上），该多边形插接管上的径向锁定杆朝向对应的多边形插接孔内的环形卡槽。当旋喷钻杆的转速超过设定值时，旋喷钻杆上的径向锁定杆将在离心力作用下克服拉簧的拉力，沿径向滑套往外滑动，并使径向锁定杆的外端插入对应的环形卡槽内。

在旋喷钻杆施工高压旋喷桩的过程中，旋喷钻杆处于高速旋转状态，此时，径向锁定杆将在离心力作用下插入对应的环形卡槽内，如此，旋喷钻杆一边旋转，一般往回移动，以在土层内施工高压旋喷桩的过程中，即便出现两根连接钻管的锁紧螺栓未锁紧，这两根连接钻管在径向锁定杆与环形卡槽的配合作用下，也不会脱开。另一方面，由于尾部钻管下端的多边形插接管也设有离心锁定装置，在旋喷钻杆施工高压旋喷桩的过程中，尾部钻管下端的多边形插接管上的径向锁定杆将在离心力作用下插入对应的环形卡槽内，如此，操作者无需通过拧紧与尾部钻管相邻的一个连接钻管上的锁紧螺栓，可以省去通过拧紧锁紧螺栓，来连接尾部钻管与连接钻管的操作，可以进一步简化人工拧紧锁紧螺栓的操作步骤。

本实施例中，径向滑套与径向安装孔之间通过螺纹连接。如此，便于径向滑套的安装与拆卸。径向滑套的内壁上设有沿径向滑套的轴向延伸的限位滑槽2.94，径向锁定杆的外侧面上设有与限位滑槽配合的滑块2.95。如此，可以避免径向锁定杆脱离径向滑套。

具体实施例五，本实施例的其余结构参照具体实施例二或具体实施例三或具体实施例四，其不同之处在于，

如图11 、图12、图13所示，第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机均包括尾部钻管分离防转对正装置5。

第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机的结构相同，下文以第一高压旋喷桩机为例进行描述，第一高压旋喷桩机的滑动座2.6包括滑动设置在第一导轨上的第一滑座2.61、设置在第一滑座上并与第一导轨相平行的第二导轨2.62、设置在第一滑座上的滑座上限位块2.64与滑座下限位块2.65及滑动设置在第二导轨上并位于滑座上限位块与滑座下限位块之间的第二滑座2.63。滑动座移动执行机构用于驱动第一滑座沿第一导轨移动。

尾部钻管分离防转对正装置5包括扭簧、固定设置在尾部钻管下部的固定套5.1、若干周向均匀分布在固定套的外侧面下部的轴向锁定槽5.3、套设尾部钻管下部上的锁定套5.2、连接锁定套与第一滑座的连接件、设置在锁定套内壁上的锁定板容纳槽5.4、用于与轴向锁定槽配合的锁定板5.5及设置在锁定板容纳槽内的锁定板限位件。固定套的外侧面、锁定套与尾部钻管的旋转轴三者同轴分布。轴向锁定槽沿尾部钻管的旋转轴方向延伸，且轴向锁定槽的下端与固定套的下端面连通。本实施例中，轴向锁定槽的数量为10-30个。锁定板的上部位于锁定板容纳槽内，且锁定板的上部通轴杆5.6转动设置锁定板容纳槽内，锁定板限位件位于锁定板的外侧。扭簧用于驱动锁定板的下部绕轴杆往锁定套的轴线方向转动。

当第二滑座抵在滑座下限位块上时，锁定套套设固定套外，锁定板的下部在扭簧作用下抵在固定套的外侧面上部，且锁定板位于锁定板容纳槽的上方。本实施例中，锁定板下部朝向锁定套中心的一侧设有滚珠，当第二滑座抵在滑座下限位块上时，锁定套套设固定套外，锁定板的下部的滚珠在扭簧作用下抵在固定套的外侧面上部，且锁定板位于锁定板容纳槽的上方。

当第二滑座抵在滑座上限位块上时，固定套位于锁定套的上方，锁定板在扭簧作用下抵在锁定板限位件上，锁定板的下部伸入到锁定套的内孔内。

第一高压旋喷桩机在施工高压旋喷桩的过程中，经常会出现操作者的操作不规范或误操作，而导致尾部钻管下端的多边形插接管无法插入到连接钻管的多边形插接孔内，严重影响施工操作效率，具体的，高压旋喷桩机的旋喷钻杆在钻入土层的过程中，在旋喷钻杆还没有完全停止转动，操作者就控制滑动座移动执行机构带动滑动座、旋转动力头及钻杆尾部沿第一导轨上移，使尾部钻管下端的尾部插接管与连接钻管的多边形插接孔分离；由于此时，旋喷钻杆还没有停止转动，在尾部钻管下端的尾部插接管与多边形插接孔分离后，旋喷钻杆的钻身的连接钻管将在土层阻力作用下迅速停止转动，而尾部钻管还将继续保持一定的转动，这样就很容易导致尾部钻管下端的多边形插接管与连接钻管的多边形插接孔发生错位（即多边形插接管与多边形插接孔未对正），如此，当机械手抓取钻管放置架上的一根连接钻管，并将该连接钻管的下端的多边形插接管插设到旋喷钻杆的上端的连接钻管的多边形插接孔内后，在滑动座移动执行机构带动滑动座、旋转动力头及钻杆尾部沿第一导轨下移的过程中，由于尾部钻管下端的多边形插接管与连接钻管的多边形插接孔发生错位，将尾部钻管下端的多边形插接管将无法插入到连接钻管的多边形插接孔内的问题；

为了解决第一高压旋喷桩机在施工高压旋喷桩的过程中，经常会出现操作者的操作不规范或误操作，而导致尾部钻管下端的多边形插接管无法插入到连接钻管的多边形插接孔内，严重影响施工操作效率的问题，本实施例设置了尾部钻管分离防转对正装置，具体的，

第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆在钻入土层的过程中，尾部钻管的下端面抵在旋喷钻杆上端的连接钻管的上端面上，且第二滑座抵在滑座上限位块上；滑动座移动执行机构通过第一滑座的滑座上限位块带动第二滑座和旋喷钻杆一同下移，以使旋喷钻杆在钻入土层中；在旋喷钻杆每钻入指定深度后，若操作者安装规定在旋喷钻杆完全停止转动后，控制滑动座移动执行机构带动滑动座、旋转动力头及钻杆尾部沿第一导轨上移，使尾部钻管下端的尾部插接管与连接钻管的多边形插接孔分离，则尾部钻管下端的尾部插接管与连接钻管的多边形插接孔保持对正状态，不会影响正常使用；

若出现在旋喷钻杆还没有完全停止转动，操作者就控制滑动座移动执行机构带动滑动座、旋转动力头及钻杆尾部沿第一导轨上移，这个过程中，第一滑座和锁定套先沿第一导轨上移，直至滑座下限位块抵在第二滑座上，这个过程中第二滑座和尾部钻管在自重作用下保持抵在旋喷钻杆上端的连接钻管的上端面上，不发生移动；而在锁定套沿第一导轨上移的过程中，锁定套将自下而上的套设固定套外，从而使锁定板的下部在扭簧作用下抵在固定套的外侧面上，由于这个过程中尾部钻管和固定套还在转动，因而在锁定板与其中一个轴向锁定槽对正后，锁定板的下部在扭簧作用下卡入该轴向锁定槽内，从而锁定尾部钻管，使旋喷钻杆停止转动；此后，锁定套继续上移，直至滑座下限位块抵在第二滑座上；当滑座下限位块抵在第二滑座上时，锁定板与锁定板容纳槽分离并位于锁定板容纳槽的上方。在滑座下限位块抵在第二滑座上后，滑动座移动执行机构带动第一滑座、第二滑座、旋转动力头及钻杆尾部沿第一导轨同步上移，使尾部钻管下端的尾部插接管与连接钻管的多边形插接孔分离，这个过程中，由于旋喷钻杆已经停止转动，尾部钻管下端的尾部插接管与连接钻管的多边形插接孔保持对正状态，不会影响正常使用。

另一方面，在第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆在钻入土层的设定深度后，在旋喷钻杆往回移动的过程中，滑座下限位块抵在第二滑座上，滑动座移动执行机构带动第一滑座、第二滑座、旋转动力头及钻杆尾部沿第一导轨同步上移，从而实现旋喷钻杆往回移动；同时，由于在滑座下限位块抵在第二滑座上时，锁定板与锁定板容纳槽分离并位于锁定板容纳槽的上方，如此，不会影响旋喷钻杆的转动，因而不会影响旋喷钻杆施工高压旋喷桩。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种地铁隧道内多角度加固施工方法，地铁隧道内多角度加固施工方法采用水泥土桩施工设备施工，水泥土桩施工设备包括沿地铁隧道行走的行走车及沿地铁隧道的长度方向依次等距分布在行走车上的盾构管片钻孔机、第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机，盾构管片钻孔机靠近行走车的车头，第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机中，有一台高压旋喷桩机的旋喷钻杆呈竖直分布，有一台高压旋喷桩机的旋喷钻杆往地铁隧道的左侧倾斜，有一台高压旋喷桩机的旋喷钻杆往地铁隧道的右侧倾斜，其特征是，地铁隧道内多角度加固施工方法依次包括以下步骤，

第一，行走车行驶至地铁隧道的指定位置；

第二，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道的盾构管片上钻孔，以在盾构管片形成管片孔组，管片孔组包括三个管片孔，其中一个管片孔呈竖直分布且位于地铁隧道下方，另一个管片孔往地铁隧道的左侧倾斜且位于地铁隧道的左侧，第三个管片孔往地铁隧道的右侧倾斜且位于地铁隧道的右侧；

接着，行走车沿地铁隧道往前行驶设定距离L1，此时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组的一个管片孔对应；

第三，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道的盾构管片上钻孔，以在盾构管片形成管片孔组，管片孔组包括三个管片孔，其中一个管片孔呈竖直分布且位于地铁隧道下方，另一个管片孔往地铁隧道的左侧倾斜且位于地铁隧道的左侧，第三个管片孔往地铁隧道的右侧倾斜且位于地铁隧道的右侧；

同时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前一步骤中对应的管片孔开始施工，在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩；然后第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位；

接着，行走车沿地铁隧道往前行驶设定距离L1，此时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组的一个管片孔对应；第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前一步骤中的管片孔组的另一个管片孔对应；

第四，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道的盾构管片上钻孔，以在盾构管片形成管片孔组，管片孔组包括三个管片孔，其中一个管片孔呈竖直分布且位于地铁隧道下方，另一个管片孔往地铁隧道的左侧倾斜且位于地铁隧道的左侧，第三个管片孔往地铁隧道的右侧倾斜且位于地铁隧道的右侧；

同时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前一步骤中对应的管片孔开始施工，在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩；然后第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位；

第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前二步骤中对应的管片孔开始施工，在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩；然后第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位；

接着，行走车沿地铁隧道往前行驶设定距离L1，此时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组的一个管片孔对应；第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前一步骤中的管片孔组的另一个管片孔对应；第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前两步骤中的管片孔组的第三个管片孔对应；

第五，通过盾构管片钻孔机在地铁隧道的盾构管片上钻孔，以在盾构管片形成管片孔组，管片孔组包括三个管片孔，其中一个管片孔呈竖直分布且位于地铁隧道下方，另一个管片孔往地铁隧道的左侧倾斜且位于地铁隧道的左侧，第三个管片孔往地铁隧道的右侧倾斜且位于地铁隧道的右侧；

同时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前一步骤中对应的管片孔开始施工，在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩；然后第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位；

第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前二步骤中对应的管片孔开始施工，在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩；然后第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位；

第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆通过前三步骤中对应的管片孔开始施工，在地铁隧道的盾构管片的外侧形成一高压旋喷桩；然后第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆复位；

接着，行走车沿地铁隧道往前行驶设定距离L1，此时，第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与该步骤中的管片孔组的一个管片孔对应；第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前一步骤中的管片孔组的另一个管片孔对应；第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆与前两步骤中的管片孔组的第三个管片孔对应；

第六，返回第五步骤，如此循环，直至完成地铁隧道的加固施工。

2.根据权利要求1所述的一种地铁隧道内多角度加固施工方法，其特征是，所述盾构管片在地铁隧道的长度方向上的长度与所述设定距离L1相同。

3.根据权利要求2所述的一种地铁隧道内多角度加固施工方法，其特征是，所述盾构管片在地铁隧道的长度方向上的长度为2-3米。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种地铁隧道内多角度加固施工方法，其特征是，所述第一高压旋喷桩机的旋喷钻杆与第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆在地铁隧道的长度方向上的间距与所述设定距离L1相同，所述第二高压旋喷桩机的旋喷钻杆与第三高压旋喷桩机的旋喷钻杆在地铁隧道的长度方向上的间距也与所述设定距离L1相同。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种地铁隧道内多角度加固施工方法，其特征是，所述管片孔组的三个管片孔的深度均小于盾构管片的厚度。

6.根据权利要求5所述的一种地铁隧道内多角度加固施工方法，其特征是，所述管片孔组的三个管片孔的深度相同，且管片孔的深度与盾构管片的厚度之差为1-5厘米。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种地铁隧道内多角度加固施工方法，其特征是，高压旋喷桩机的旋喷钻杆往地铁隧道的左侧倾斜的倾斜角度为30-60度。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种地铁隧道内多角度加固施工方法，其特征是，高压旋喷桩机的旋喷钻杆往地铁隧道的右侧倾斜的倾斜角度为30-60度。

9.根据权利要求1或2或3所述的一种地铁隧道内多角度加固施工方法，其特征是，所述第一高压旋喷桩机、第二高压旋喷桩机与第三高压旋喷桩机这三台高压旋喷桩机的结构相同，所述旋喷钻杆包括钻身，钻身由若干段依次连接的连接钻管组成。

10.根据权利要求9所述的一种地铁隧道内多角度加固施工方法，其特征是，所述高压旋喷桩机包括车架、设置在车架上的支撑塔杆、设置在支撑塔杆上的第一导轨、沿第一导轨滑动的滑动座、用于驱动滑动座的滑动座移动执行机构及设置在滑动座上的旋转动力头，

所述旋喷钻杆还包括设置在钻身下端的钻杆头部及设置在钻身上端的钻杆尾部，所述钻杆尾部包括转动设置在滑动座上的尾部钻管、转动连接在尾部钻管上端的转动连接头及设置在转动连接头上的水泥注浆口，所述旋转动力头用于驱动尾部钻管旋转，所述钻杆头部的下端设有钻头，钻杆头部的侧壁下部设有高压旋喷孔；

所述连接钻管的一端设有多边形插接孔，连接钻管的另一端设有多边形插接管，连接钻管的外侧面上设有与多边形插接孔相连通的径向螺栓孔及与径向螺栓孔配合的锁紧螺栓，任意相邻的两根连接钻管中，其中一根连接钻管的多边形插接管插设在另一根连接钻管的多边形插接孔内，所述尾部钻管的下端也设有用于与多边形插接孔配合的多边形插接管。

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