CN114607390A - 基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，该方法包括：一、钻孔前准备工作；二、钻孔；三、下放外套管；四、下放内套管；五、填充第一填充腔和第二填充腔；六、浇筑混凝土。本发明采用双层管道进行施工，后期冻结周围土体时，可防止冻结帷幕冻涨挤压破坏内套管，可极大缩短联络通道混凝土浇筑时间，同时外套管和内套管直接穿过冻结帷幕，浇筑过程中，外套管和内套管温度升高对冻结帷幕的影响较小，有效的保证了套管周边和冻结帷幕加固效果，确保套管周边和冻结帷幕的有效密封。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法。
背景技术
盾构施工中隧道间的联络通道一般设置在两条隧道中间，是连接两个隧道的一条通道，起连通、排水及防火等作用。在进行联络通道混凝土浇筑时一般采用隧道内水平运输混凝土至施工位置，采用人工装运至混凝土罐车斗内进行浇筑混凝土。传统的隧道施工中常采用的是用混凝土罐车进行浇筑，但是在对软土富水地层进行隧道施工时，为了保证施工的正常进行，需采用冻结法对施工周围的地层进行冻结加固，加固时在含水土层内先钻孔打入钢管，导入循环的液氮，使周边的地层冻结，形成冻结帷幕。在冻结帷幕中进行联络通道施工时，传统的施工方法会造成冻结帷幕融化，影响冻结效果；另外，若采用向隧道内水平运输混凝土进行浇筑，混凝土运输时间较长，单次浇筑方量较多，运输至浇筑位置混凝土容易出现离析等情况；浇筑时一般结构采用高强度混凝土，混凝土浇筑过程中容易出现初凝现象，人工无法继续装运，同时浇筑过程中的混凝土可能存在冻结风险；若采用超缓凝混凝土浇筑可能存在混凝土冻结，影响后期混凝土强度；浇筑过程中容易存在空隙，无法完全振捣均匀，结构后期渗漏水严重。因此为了解决上述问题提出一种基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，采用双层管道进行施工，后期冻结周围土体时，可防止冻结帷幕冻涨挤压破坏内套管，可极大缩短联络通道混凝土浇筑时间，同时外套管和内套管直接穿过冻结帷幕，浇筑过程中，外套管和内套管温度升高对冻结帷幕的影响较小，有效的保证了套管周边和冻结帷幕加固效果，确保套管周边和冻结帷幕的有效密封。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、钻孔前准备工作：根据待开挖联络通道的设计位置，在所述待开挖联络通道正上方的地面上测量放线，标记所述待开挖联络通道的中心位置；在所述待开挖联络通道的中心位置的四周开挖预备槽，将所述预备槽内周围无管线的位置选定为导管下放点；
步骤二、钻孔：利用钻机在确定的所述导管下放点处进行钻孔，直至钻头穿透所述待开挖联络通道的顶部，并延伸至与所述待开挖联络通道内，形成竖直钻设的导管下放通道，所述导管下放通道的底部和所述待开挖联络通道的顶部之间的垂直距离为1.5m；
步骤三、下放外套管：由地面向所述导管下放通道内竖直下放外套管，直至所述外套管的底部和所述导管下放通道的底部之间的垂直距离为0.5m时，停止下放外套管；并在所述外套管的管口处水平安装卡装盘；其中，所述卡装盘的外径大于所述导管下放通道的内径；所述外套管的外径小于所述导管下放通道的内径，所述外套管和所述导管下放通道之间形成第一填充腔；
步骤四、下放内套管，过程如下：
步骤401、在内套管的底部水平焊接封堵板；其中，所述封堵板的横截面积和所述内套管的横截面积相等；
步骤402、由地面向所述外套管内竖直下放内套管，直至所述内套管的底部和所述外套管的底部平齐，停止下放内套管；其中，所述内套管和所述外套管之间形成第二填充腔；
步骤403、下放所述内套管的过程中，同时向所述内套管内填充砾石，直至所述砾石在所述内套管内的高度等于所述内套管高度的1/2，停止填充砾石；
步骤404、将所述内套管的管口焊接在所述卡装盘的底面上；
步骤五、填充第一填充腔和第二填充腔：利用注浆机向所述第一填充腔内浇筑水泥砂浆，直至水泥砂浆填满所述第一填充腔，形成水泥砂浆止水层；向所述第二填充腔内填充细沙，直至细沙填满所述第二填充腔，形成细沙隔热层；
步骤六、浇筑混凝土：所述待开挖联络通道开挖后，拆除所述封堵板，所述内套管内的砾石掉落至开挖后的联络通道内；在所述内套管的管口处安装浇筑漏斗，利用混凝土罐车向所述浇筑漏斗内输送混凝土，混凝土沿着所述内套管下放至所述联络通道内，待所述联络通道浇筑完成后，关闭混凝土罐车。
上述的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：步骤一中，所述预备槽为圆形槽，所述预备槽的深度为2.5m，所述预备槽的直径φ为500mm。
上述的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：步骤三中，所述外套管为由多根结构尺寸均相同的外钢管组成，上下相邻的两个所述外钢管之间通过焊接连接；多根所述外钢管均同轴布设；所述外钢管的外径小于所述导管下放通道的内径。
上述的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：步骤三中，所述卡装盘的顶面与所述导管下放通道的孔口之间的垂直距离不大于30cm。
上述的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：步骤四中，所述内套管为由多根结构尺寸均相同的内钢管组成，上下相邻的两个内钢管之间通过焊接连接；多根所述内钢管均同轴布设；所述内钢管的外径小于所述外钢管的内径。
上述的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：步骤五中，在对所述第一填充腔和所述第二填充腔进行填充时，利用盖压板对所述第一填充腔和所述第二填充腔的顶部进行封堵，所述盖压板的横截面积和所述导管下放通道的横截面积相等。
上述的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：步骤五中，所述第一填充腔和所述第二填充腔填充完后，在所述导管下放通道的孔口处水平放置保护盖，并利用混凝土将所述预备槽进行回填。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明在所述外套管的顶部安装所述卡装盘，是为了对所述外套管的位置进行固定，防止所述外套管从所述导管下放通道掉出。
2、本发明在所述内套管的底部焊接封堵板，一方面是为了防止泥水进行所述内套管中，另一方面是为了防止施工后期发生热胀冷缩导致内套管变形，造成孔内结冰堵塞无法使用的情况。
3、本发明在所述内套管内填充砾石，可避免在下放内套管的过程中因浮力较大，造成下放困难的情况。
4、本发明中由于所述内套管的底部伸入需开挖的联络通道内，后期开挖联络通道后，所述内套管的底部会暴露在联络通道内，将所述内套管的管口焊接在所述卡装盘的底面上，可防止所述内套管整体脱落，避免后期无法浇筑混凝土的情况。
5、本发明中在冻结帷幕和外套管之间填充所述水泥砂浆止水层，可与冻结帷幕形成整体，起到有效的止水效果；在所述外套管和所述内套管之间形成细沙隔热层，可起到保温隔热的作用，在后期进行混凝土浇筑时，可利用混凝土的热度进行融化自行脱落，不造成施工的额外负担；通过内外形成双层保温措施，防止温度升高对冻结帷幕的破坏。
6、本发明采用双层管道进行施工，后期冻结周围土体时，可防止冻结帷幕冻涨挤压破坏内套管，可极大缩短联络通道混凝土浇筑时间，同时外套管和内套管直接穿过冻结帷幕，浇筑过程中，外套管和内套管温度升高对冻结帷幕的影响较小，有效的保证了套管周边和冻结帷幕加固效果，确保套管周边和冻结帷幕的有效密封。
综上所述，本发明采用双层管道进行施工，后期冻结周围土体时，可防止冻结帷幕冻涨挤压破坏内套管，可极大缩短联络通道混凝土浇筑时间，同时外套管和内套管直接穿过冻结帷幕，浇筑过程中，外套管和内套管温度升高对冻结帷幕的影响较小，有效的保证了套管周边和冻结帷幕加固效果，确保套管周边和冻结帷幕的有效密封。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明钻设导管下放通道的施工状态示意图。
图2为本发明下放外套管的施工状态示意图。
图3为本发明下放内套管的施工状态示意图。
图4为本发明填充第一填充腔和第二填充腔的施工状态示意图。
图5为本发明浇筑混凝土的施工状态示意图。
图6为本发明的流程框图。
附图标记说明:
1—第一填充腔； 2—导管下放通道； 3—外套管；
4—地面； 5—内套管； 6—封堵板；
7—砾石； 8—卡装盘； 9—水泥砂浆止水层；
10—细沙隔热层； 11—盖压板； 12—第二填充腔；
13—冻结帷幕； 14—联络通道； 15—浇筑漏斗；
16—混凝土罐车； 18—围岩。
具体实施方式
如图1至图6所示的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、钻孔前准备工作：根据待开挖联络通道的设计位置，在所述待开挖联络通道正上方的地面4上测量放线，标记所述待开挖联络通道的中心位置；在所述待开挖联络通道的中心位置的四周开挖预备槽，将所述预备槽内周围无管线的位置选定为导管下放点；
如图1所示，步骤二、钻孔：利用钻机在确定的所述导管下放点处进行钻孔，直至钻头穿透所述待开挖联络通道的顶部，并延伸至与所述待开挖联络通道内，形成竖直钻设的导管下放通道2，所述导管下放通道2的底部和所述待开挖联络通道的顶部之间的垂直距离为1.5m；
如图2所示，步骤三、下放外套管：由地面4向所述导管下放通道2内竖直下放外套管3，直至所述外套管3的底部和所述导管下放通道2的底部之间的垂直距离为0.5m时，停止下放外套管3；并在所述外套管3的管口处水平安装卡装盘8；其中，所述卡装盘8的外径大于所述导管下放通道2的内径；所述外套管3的外径小于所述导管下放通道2的内径，所述外套管3和所述导管下放通道2之间形成第一填充腔1；
如图3所示，步骤四、下放内套管，过程如下：
步骤401、在内套管5的底部水平焊接封堵板6；其中，所述封堵板6的横截面积和所述内套管5的横截面积相等；
步骤402、由地面4向所述外套管3内竖直下放内套管5，直至所述内套管5的底部和所述外套管3的底部平齐，停止下放内套管5；其中，所述内套管5和所述外套管3之间形成第二填充腔12；
步骤403、下放所述内套管5的过程中，同时向所述内套管5内填充砾石7，直至所述砾石7在所述内套管5内的高度等于所述内套管5高度的1/2，停止填充砾石7；
步骤404、将所述内套管5的管口焊接在所述卡装盘8的底面上；
如图4所示，步骤五、填充第一填充腔和第二填充腔：利用注浆机向所述第一填充腔1内浇筑水泥砂浆，直至水泥砂浆填满所述第一填充腔1，形成水泥砂浆止水层9；向所述第二填充腔12内填充细沙，直至细沙填满所述第二填充腔12，形成细沙隔热层10；
如图5所示，步骤六、浇筑混凝土：所述待开挖联络通道开挖后，拆除所述封堵板6，所述内套管5内的砾石7掉落至开挖后的联络通道14内；在所述内套管5的管口处安装浇筑漏斗15，利用混凝土罐车16向所述浇筑漏斗15内输送混凝土，混凝土沿着所述内套管5下放至所述联络通道14内，待所述联络通道14浇筑完成后，关闭混凝土罐车16。
实际使用时，本发明中在所述外套管3的顶部安装所述卡装盘8，是为了对所述外套管3的位置进行固定，防止所述外套管3从所述导管下放通道2掉出。
本发明在所述内套管5的底部焊接封堵板6，一方面是为了防止泥水进行所述内套管5中，另一方面是为了防止施工后期发生热胀冷缩导致内套管5变形，造成孔内结冰堵塞无法使用的情况。
本发明需在所述内套管5内填充砾石7，可避免在下放内套管5的过程中因浮力较大，造成下放困难的情况。
本发明中由于所述内套管5的底部伸入需开挖的联络通道内，后期开挖联络通道后，所述内套管5的底部会暴露在联络通道内，将所述内套管5的管口焊接在所述卡装盘8的底面上，可防止所述内套管5整体脱落，避免后期无法浇筑混凝土的情况。
本发明中在冻结帷幕13和外套管3之间填充所述水泥砂浆止水层9，可与冻结帷幕13形成整体，起到有效的止水效果；在所述外套管3和所述内套管5之间形成细沙隔热层10，可起到保温隔热的作用，在后期进行混凝土浇筑时，可利用混凝土的热度进行融化自行脱落，不造成施工的额外负担；通过内外形成双层保温措施，防止温度升高对冻结帷幕13的破坏。
本发明采用双层管道进行施工，后期冻结周围土体时，可防止冻结帷幕13冻涨挤压破坏内套管5，可极大缩短联络通道混凝土浇筑时间，同时外套管3和内套管5直接穿过冻结帷幕13，浇筑过程中，外套管3和内套管5温度升高对冻结帷幕13的影响较小，有效的保证了套管周边和冻结帷幕加固效果，确保套管周边和冻结帷幕的有效密封。
需要说明的是，步骤一中，所述导管下放点位于地面4上，地下埋设有多种管线，为了避免开挖过程中对周围管线造成影响，所述导管下放点的位置需避开地下的各类管线。同时为了保证施工的正常进行，可在所述预备槽内选定一个预备导管下放点。
步骤二中、在进行钻孔时，联络通道还没有开始开挖，施工人员根据联络通道的设计位置对所述导管下放通道2进行钻设，其中，由于后续浇筑联络通道时，联络通道内的集水井位置较低，因此将所述导管下放通道2的底部伸入至所述待开挖联络通道内，且与所述待开挖联络通道的顶部之间的垂直距离为1.5m，便于对联络通道内的集水井进行浇筑。
步骤三中，所述卡装盘8焊接在所述外套管3的顶部，为了保证所述卡装盘8的安装，可对所述导管下放通道2的孔口处进行扩孔，确保所述卡装盘8的顺利安装。所述外套管3的底部和所述导管下放通道2的底部之间预留有空间，在对所述联络通道14开挖时可对施工人员起到警示作用，防止在开挖所述联络通道14时对所述内套管5和所述外套管3造成损伤，影响后期浇筑混凝土。
步骤四中，所述砾石7的粒径φ为16mm～32.5mm。
步骤六中，在安装所述浇筑漏斗15前，需打开所述第一填充腔1和所述第二填充腔12的顶部的盖压板11，将所述浇筑漏斗15安装在所述卡装盘8上，所述浇筑漏斗15和所述内套管5连通。所述第二填充腔12的细砂在对周围的土体进行冻结法施工时，被冻在所述第二填充腔12内，后期进行混凝土浇筑时，受到混凝土温度的影响，自行融化脱落。
在进行步骤一至步骤五中，围岩18未进行冻结法施工，在进行步骤六之前，需对周围的围岩18进行冻结法施工，形成冻结帷幕13。
本实施例中，步骤一中，所述预备槽为圆形槽，所述预备槽的深度为2.5m，所述预备槽的直径φ为500mm。
本实施例中，步骤三中，所述外套管3为由多根结构尺寸均相同的外钢管组成，上下相邻的两个所述外钢管之间通过焊接连接；多根所述外钢管均同轴布设；所述外钢管的外径小于所述导管下放通道2的内径。
实际使用时，上下相邻的两个所述外钢管之间焊接爆满且无漏水现象，所述外钢管的直径φ为300mm。
本实施例中，步骤三中，所述卡装盘8的顶面与所述导管下放通道2的孔口之间的垂直距离不大于30cm。
实际使用时，所述卡装盘8的顶面与所述导管下放通道2的孔口之间留有距离，是为了方便安装盖压板11。
本实施例中，步骤四中，所述内套管5为由多根结构尺寸均相同的内钢管组成，上下相邻的两个内钢管之间通过焊接连接；多根所述内钢管均同轴布设；所述内钢管的外径小于所述外钢管的内径。
实际使用时，上下相邻的两个所述内钢管之间焊接爆满且无漏水现象，所述内钢管的直径φ为200mm。
本实施例中，步骤五中，在对所述第一填充腔1和所述第二填充腔12进行填充时，利用盖压板11对所述第一填充腔1和所述第二填充腔12的顶部进行封堵，所述盖压板11的横截面积和所述导管下放通道2的横截面积相等。
实际使用时，所述盖压板11可选用厚石板或钢板，利用所述盖压板11自身的重量，可在填充时防止出现上浮现象；同时所述盖压板11也可避免雨水等地面水进入到管内，后期出现冻结现象，影响后期浇筑。所述外套管3和所述内套管5的顶部均焊接在所述卡装盘8的底面上，所以所述第一填充腔1的顶部和所述第二填充腔12的顶部平齐。所述盖压板11的主要作用是为了防止雨水等地面水进入到管内，因此所述盖压板11的横截面积和所述导管下放通道2的横截面积相等。
本实施例中，步骤五中，所述第一填充腔1和所述第二填充腔12填充完后，在所述导管下放通道2的孔口处水平放置保护盖，并利用混凝土将所述预备槽进行回填。
实际使用时，对联络通道进行开挖时需要耗费较长时间，为了不对地面的车或者人行走造成影响需对所述预备槽进行回填；同时后期需从地面上下所述内套管5内进行浇筑，可利用保护盖对导管下放通道2的孔口进行掩盖，既不妨碍行走，也方便后期浇筑时直接将保护盖移走即可进行浇筑。
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、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、钻孔前准备工作：根据待开挖联络通道的设计位置，在所述待开挖联络通道正上方的地面(4)上测量放线，标记所述待开挖联络通道的中心位置；在所述待开挖联络通道的中心位置的四周开挖预备槽，将所述预备槽内周围无管线的位置选定为导管下放点；
步骤二、钻孔：利用钻机在确定的所述导管下放点处进行钻孔，直至钻头穿透所述待开挖联络通道的顶部，并延伸至与所述待开挖联络通道内，形成竖直钻设的导管下放通道(2)，所述导管下放通道(2)的底部和所述待开挖联络通道的顶部之间的垂直距离为1.5m；
步骤三、下放外套管：由地面(4)向所述导管下放通道(2)内竖直下放外套管(3)，直至所述外套管(3)的底部和所述导管下放通道(2)的底部之间的垂直距离为0.5m时，停止下放外套管(3)；并在所述外套管(3)的管口处水平安装卡装盘(8)；其中，所述卡装盘(8)的外径大于所述导管下放通道(2)的内径；所述外套管(3)的外径小于所述导管下放通道(2)的内径，所述外套管(3)和所述导管下放通道(2)之间形成第一填充腔(1)；
步骤四、下放内套管，过程如下：
步骤401、在内套管(5)的底部水平焊接封堵板(6)；其中，所述封堵板(6)的横截面积和所述内套管(5)的横截面积相等；
步骤402、由地面(4)向所述外套管(3)内竖直下放内套管(5)，直至所述内套管(5)的底部和所述外套管(3)的底部平齐，停止下放内套管(5)；其中，所述内套管(5)和所述外套管(3)之间形成第二填充腔(12)；
步骤403、下放所述内套管(5)的过程中，同时向所述内套管(5)内填充砾石(7)，直至所述砾石(7)在所述内套管(5)内的高度等于所述内套管(5)高度的1/2，停止填充砾石(7)；
步骤404、将所述内套管(5)的管口焊接在所述卡装盘(8)的底面上；
步骤五、填充第一填充腔和第二填充腔：利用注浆机向所述第一填充腔(1)内浇筑水泥砂浆，直至水泥砂浆填满所述第一填充腔(1)，形成水泥砂浆止水层(9)；向所述第二填充腔(12)内填充细沙，直至细沙填满所述第二填充腔(12)，形成细沙隔热层(10)；
步骤六、浇筑混凝土：所述待开挖联络通道开挖后，拆除所述封堵板(6)，所述内套管(5)内的砾石(7)掉落至开挖后的联络通道(14)内；在所述内套管(5)的管口处安装浇筑漏斗(15)，利用混凝土罐车(16)向所述浇筑漏斗(15)内输送混凝土，混凝土沿着所述内套管(5)下放至所述联络通道(14)内，待所述联络通道(14)浇筑完成后，关闭混凝土罐车(16)。
2.根据权利要求1所述的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：步骤一中，所述预备槽为圆形槽，所述预备槽的深度为2.5m，所述预备槽的直径φ为500mm。
3.根据权利要求1所述的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：步骤三中，所述外套管(3)为由多根结构尺寸均相同的外钢管组成，上下相邻的两个所述外钢管之间通过焊接连接；多根所述外钢管均同轴布设；所述外钢管的外径小于所述导管下放通道(2)的内径。
4.根据权利要求1所述的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：步骤三中，所述卡装盘(8)的顶面与所述导管下放通道(2)的孔口之间的垂直距离不大于30cm。
5.根据权利要求1所述的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：步骤四中，所述内套管(5)为由多根结构尺寸均相同的内钢管组成，上下相邻的两个内钢管之间通过焊接连接；多根所述内钢管均同轴布设；所述内钢管的外径小于所述外钢管的内径。
6.根据权利要求1所述的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：步骤五中，在对所述第一填充腔(1)和所述第二填充腔(12)进行填充时，利用盖压板(11)对所述第一填充腔(1)和所述第二填充腔(12)的顶部进行封堵，所述盖压板(11)的横截面积和所述导管下放通道(2)的横截面积相等。
7.根据权利要求1所述的基于软土富水地层冻结法的联络通道混凝土灌注方法，其特征在于：步骤五中，所述第一填充腔(1)和所述第二填充腔(12)填充完后，在所述导管下放通道(2)的孔口处水平放置保护盖，并利用混凝土将所述预备槽进行回填。
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