CN116335679A - 管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法，管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护是管幕施工完成后隧道开挖之前，在管幕外侧、拱脚及隧道基底进行水平旋喷注浆；的管幕采用“钢管液压顶进，管内螺旋出土”的顶管施工方法逐一完成；注浆小导管，为减小管幕法施工引起的地层扰动及沉降，管幕外壁焊接通长Φ42×3.25mm注浆导管。在管幕施工过程中可跟踪注浆，并根据监测情况补充注浆；水平旋喷是采用水平定向钻机打设水平孔，进行水平旋喷注浆施工，以同心圆形式在管幕外侧及隧道底部形成封闭的水平旋喷帷幕体,具有梁效应和土体改良加强效应，管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环。

Description

管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法

技术领域

本发明涉及管幕支护领域，尤其是涉及一种管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法。

背景技术

浅埋软土矿山法小净距隧道对于超前支护方式提出了极高的要求，特别是在维持浅覆盖层及软弱地层的稳定、控制地层变形、预防坍塌冒顶事故等方面，直接关系到隧道的安全和经济效益。

常用于隧道超前支护的方式有插板法、小注浆管（103）超前注浆法、浅层地表锚杆注浆加固法、水平旋喷或搅拌法、冷冻法、管棚法、管幕法等。

其中管棚法、管幕法适用于浅埋矿山法隧道施工，但对于不中断交通下穿高等级公路沉降要求高，工程环境复杂的情况，存在以下问题：

管棚支护结构受钢管直径较小，对于超前支护刚度增加的幅度有限,难以满足要求；

管幕支护结构由于钢管直径较大，作为超前支护在支护刚度上可以满足要求，但管幕拱脚处在软弱地层，管幕拱脚加固方式常采用超前注浆、超前导洞法施工垂直旋喷桩方式。超前注浆方式对于土体加固的效果有限，且需穿插在隧道开挖施工过程中，对隧道开挖施工进度有较大影响；超前导洞法施工垂直旋喷桩方式，存在施工周期较长、施工造价较高。

隧道基底常采用垂直旋喷桩或打设支撑钢管桩方式来进一步提高土体自稳性和整体承载能力。垂直旋喷桩或打设支撑钢管桩需穿插在隧道开挖施工过程中，延长了隧道开挖施工的持续时间，且隧道内穿插工作面较多，增加了施工风险。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法，解决上述背景技术中浅埋软土矿山法小净距隧道超前支护存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法，超前支护方法包括：

S1、隧道轮廓线外侧管幕施工，管幕采用钢管液压顶进，管内螺旋出土的顶管施工方法：

即管幕钢管作为套管，内部设有螺旋钻杆，管幕安装设备提供螺旋钻杆的旋转动力和套管的顶推力；

管幕钢管顶进时，螺旋钻杆向钻头传递钻压和扭矩切削土层，并将钻渣由管内螺旋排到孔口管外，将管幕钢管逐段向前顶进至该施工单元施工结束；

反复进行后续单元施工，逐步在开挖线外形成管幕结构，管幕施工完毕后对已顶进管幕钢管进行注浆；

具体步骤分为标准管施工和常规扣接管施工；

S2、采用水平定向钻机打设水平孔，钻进至设计深度后，拨出钻杆，且同时通过水平钻机、钻杆、喷嘴以大于 35MPa 的压力把配制好的浆液喷射到土体内, 借助流体的冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度20-40r/min旋转，一面低速15～30cm/min外拔，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后形成直径比较均匀，形成强度微0.5～8.0Mpa的桩体，地层得到加固；

当旋喷桩相互咬接后,便以同心圆形式在隧道周边形成封闭的水平旋喷帷幕体。

优选方案中，上述步骤S1中标准管施工方法为：

A1、管幕的标准管内插入螺旋钻杆并安装钻头，吊装至工作平台；

A2、将螺旋钻杆与钻机的动力头旋转输出轴连接，根据管幕设计的入孔角度调整管幕钻机和钢管的入孔姿态；

A3、启动设备，旋转螺旋钻杆出土，标准管经顶推油缸吃土顶进，顶进过程中，利用经纬仪和水位测量实时监测定位管的顶进轨迹，当顶进轨迹与设计轨迹发生偏差或定位管的姿态发生变化时，及时进行纠偏；

A4、单节标准管顶进完成后，拆开螺旋钻接头，将管幕钻机回拖至顶进初始位置，安装下一节内置钻杆的标准管与已顶进标准管进行焊接，连接螺旋钻，旋转出土顶进；

A5、重复上述步骤，直至标准管顶进至设计深度，完成顶进后回拔螺旋钻杆，拆卸并吊返。

优选方案中，上述步骤S1中常规扣接管施工方法为：

B1、在标准管的导向作用下，与标准管定位管相邻的常规扣接管以标准管定位管为轨道，沿其锁扣滑行，后续常规管分别依次沿相邻常规管锁扣顶进滑行，如此直至管幕所有钢管顶进完毕；

B2、施工准备：焊接锁扣；清理场地，扣接管钢管内置入螺旋钻杆，管幕钢管吊装：将管幕管吊送至平台，钻杆与管幕钻机动力头的旋转输出轴连接，扣接管入孔调整，根据管幕设计的入孔角度调整管幕钻机和管幕的入孔姿态；

B3、管幕顶进：启动设备，旋转螺旋钻杆出土，油缸顶推扣接管前进；在顶进的过程中，实时监测管排顶进轨迹，当顶进轨迹与设计轨迹发生偏差时，及时进行纠偏；

B3、管幕接尺：单节顶进完成将钻机动力头回拖至初始位置；安装次节钢管并与已顶进完成的钢管焊接，后端分别与管幕钻机动力头的各个旋转输出轴连接；

重复上述B1- B3步骤，直至管幕顶进至设计深度，停止顶进，该孔位施工结束；

回拔螺旋钻杆，拆卸并吊返；然后将管幕钻机移动至下一排管幕的施工位置；

循环进行管幕后续孔位钢管的施工，直至整个管幕结构完成。

优选方案中，管幕的管道平衡测量检测方法和纠偏方法为：

管幕外侧注浆管内安装注水软管，施工中向连通管中注入连通液，待液面静置时即可读取管头与管尾高差，随时直观的监测钻头位置高度变化；

当监测管幕顶进轨迹与设计角度偏差较大时，采用纠偏楔形板钻头进行方向纠偏后再利用斜形管口进行精细调整，精细调整过程中同步激光测量，对纠偏结果进行反馈；

导向纠偏楔形板内设有的摄像头，摄像头拍摄测量标靶，摄像头通过信号线穿过螺旋钻杆连接孔外的显示器；

摄像头拍摄测量标靶，测量标靶分为12个分区，显示器显示导向钻头的倾角和面向角，导向钻头钻进角度如果偏下，可以把导向钻头调到12分区点，即导向板斜面朝下，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大，受到一个向上的托力，导向钻头轨迹就会朝上运移；

在6分区点时纠偏可以使钻头钻进轨迹朝下，9点分区、3点分区时分别为左、右纠偏方向；角度合适，钻机匀速旋转钻进，导向钻头的钻进轨迹是平直的。

优选方案中，管幕钢管进行注浆的具体施工步骤为：

C1、根据管幕钢管规格将提前加工好的封孔板至于钢管管口处焊接固定从而完成钢管管口封闭，管内填充通过管口焊接的水管注浆，水平方向为注浆口，垂直方向为排气管道；

C2、管内注浆采用水泥浆，注浆从混泥土管注入水泥浆液，流至钢管末端，钢管填充满后浆液从排气管道中流出；

关闭排气管道阀门，进行一定压力条件下的补注浆，使浆液从钢管锁口间注浆孔溢出，填充钢管外侧锁口空间；

注浆压力 0.3~0.5MPa，使管内充盈和浆液饱满；

管内填充通过管口焊接的水管注浆，水平方向为注浆口，垂直方向为排气口兼观察孔；

一次注浆完毕后，可根据需要在 24 -26小时后进行管内二次补浆。

优选方案中，水平旋喷桩的具体施工方法为：

D1、钻机就位：钻机需平置于牢固坚实的地方，钻杆对准孔位中心；

D2、钻孔下管或打管：钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置，在插管过程中，需防止管外泥砂或管内水泥浆小块堵塞喷嘴；

D3、旋喷机就位，调试水、水泥浆、气压压力和流量满足设计要求；

D4、试管：当注浆管置入土层预定深度后用清水试压，若注浆设备和高压管路安全正常，则可搅拌水泥浆开始高压注浆作业；

D5、高压注浆作业：水泥浆的水灰比采用0.8~0.9，水泥采用硅酸盐水泥；高压射浆由远端向近端连续进行，检查浆液的初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转和提升速度参数，按设计要求和试桩确定的参数进行，在射浆过程中参数随土层不同而调整；

D6、喷浆结束与拔管：喷浆由远端向近端达到设计长度后，拔出喷浆管，喷浆即告结束；拔管要及时，切不可久留孔中，否则浆液凝固后不能拔出；

D7、浆液冲洗：当喷浆结束后，立即清洗注浆设备。

本发明提供了一种管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法，隧道开挖前掌子面前方构筑加固体，承载掌子面和支护上的荷载，控制开挖引起的变形；因旋喷使地层变成高强度的改良体，支撑上部荷载，控制不良地层的坍塌现象；采用专门的设备和高压喷射装置，能够控制喷射压力，使桩体强度能够满足设计要求。本发明有效的提高了在浅埋软土矿山法小净距隧道中管幕拱脚、隧道基底土体自稳性和整体承载能力，减少了隧道开挖施工穿插作业的工作面，缩短了隧道开挖持续时间，降低了施工安全风险。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明总体管幕布置主视示意图；

图2是本发明管幕与旋喷桩布置示意图；

图3是本发明管幕钢管的标准管和扣接管连接示意图；

图4是本发明扣接管示意图；

图5是本发明管幕注浆示意图；

图6是本发明管幕内部螺旋钻杆安装示意图；

图7是本发明纠偏楔形板纠偏示意图A；

图8是本发明纠偏楔形板纠偏示意图B。

图中：管幕1；标准管101；扣接管102；注浆管103；旋喷桩2；排气管道3；封孔板4；混泥土管5；注浆阀门6；摄像头7；测量标靶8；螺旋钻杆9；驱动连接头10；激光发生器11；纠偏楔形板12；喷水口1201；水管13。

具体实施方式

实施例1

如图1~8所示，一种管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法，超前支护方法包括：

S1、隧道轮廓线外侧管幕1施工，管幕1采用钢管液压顶进，管内螺旋出土的顶管施工方法：即管幕1钢管作为套管，内部设有螺旋钻杆，管幕1安装设备提供螺旋钻杆的旋转动力和套管的顶推力；管幕1钢管顶进时，螺旋钻杆向钻头传递钻压和扭矩切削土层，并将钻渣由管内螺旋排到孔口管外，将管幕1钢管逐段向前顶进至该施工单元施工结束；反复进行后续单元施工，逐步在开挖线外形成管幕1结构，管幕1施工完毕后对已顶进管幕1钢管进行注浆；具体步骤分为标准管101施工和常规扣接管102施工；

S2、采用水平定向钻机打设水平孔，钻进至设计深度后，拨出钻杆，且同时通过水平钻机、钻杆、喷嘴以大于 35MPa 的压力把配制好的浆液喷射到土体内, 借助流体的冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度20-40r/min旋转，一面低速15～30cm/min外拔，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后形成直径比较均匀，形成强度微0.5～8.0Mpa的桩体，地层得到加固；当旋喷桩2相互咬接后,便以同心圆形式在隧道周边形成封闭的水平旋喷帷幕体；

述的管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护是管幕施工完成后隧道开挖之前，在管幕外侧、拱脚及隧道基底进行水平旋喷注浆；

所述的管幕由无缝钢、锁扣型钢及注浆小注浆管103组成，管幕钢管直径大小根据具体工况选择；

所述的管幕采用“钢管液压顶进，管内螺旋出土”的顶管施工方法逐一完成；

所述的注浆小注浆管103，为减小管幕法施工引起的地层扰动及沉降，管幕外壁焊接通长Φ42×3.25mm 注浆注浆管103。

所述的水平旋喷是采用水平定向钻机打设水平孔，进行水平旋喷注浆施工，以同心圆形式在管幕外侧及隧道底部形成封闭的水平旋喷帷幕体,具有梁效应和土体改良加强效应，管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环。

实施例2

结合实施例1进一步说明，如图1-8所示结构，上述步骤S1中标准管施工方法为：

A1、管幕1的标准管101内插入螺旋钻杆9并安装钻头，吊装至工作平台；

A2、将螺旋钻杆9与钻机的动力头旋转输出轴连接，根据管幕1设计的入孔角度调整管幕钻机和钢管的入孔姿态；

A3、启动设备，旋转螺旋钻杆9出土，标准管101经顶推油缸吃土顶进，顶进过程中，利用经纬仪和水位测量实时监测定位管的顶进轨迹，当顶进轨迹与设计轨迹发生偏差或定位管的姿态发生变化时，及时进行纠偏；

A4、单节标准管101顶进完成后，拆开螺旋钻接头，将管幕钻机回拖至顶进初始位置，安装下一节内置钻杆的标准管101与已顶进标准管101进行焊接，连接螺旋钻，旋转出土顶进；

A5、重复上述步骤，直至标准管101顶进至设计深度，完成顶进后回拔螺旋钻杆9，拆卸并吊返。

优选方案中，上述步骤S1中常规扣接管102施工方法为：

B1、在标准管101的导向作用下，与标准管101定位管相邻的常规扣接管102以标准管101定位管为轨道，沿其锁扣滑行，后续常规管分别依次沿相邻常规管锁扣顶进滑行，如此直至管幕1所有钢管顶进完毕；

B2、施工准备：焊接锁扣；清理场地，扣接管102钢管内置入螺旋钻杆9，管幕1钢管吊装：将管幕1管吊送至平台，钻杆与管幕1钻机动力头的旋转输出轴连接，扣接管102入孔调整，根据管幕1设计的入孔角度调整管幕1钻机和管幕的入孔姿态；

B3、管幕1顶进：启动设备，旋转螺旋钻杆9出土，油缸顶推扣接管102前进；在顶进的过程中，实时监测管排顶进轨迹，当顶进轨迹与设计轨迹发生偏差时，及时进行纠偏；

B3、管幕1接尺：单节顶进完成将钻机动力头回拖至初始位置；安装次节钢管并与已顶进完成的钢管焊接，后端分别与管幕钻机动力头的各个旋转输出轴连接；

重复上述B1- B3步骤，直至管幕1顶进至设计深度，停止顶进，该孔位施工结束；

回拔螺旋钻杆，拆卸并吊返；然后将管幕钻机移动至下一排管幕的施工位置；

循环进行管幕1后续孔位钢管的施工，直至整个管幕1结构完成。

安装顺序

场地硬化平整→铺设行走轨道→安装立柱→安装横纵连接梁→安装滑行横担→安装悬吊倒链→安装钻机给进架→安装油路和电路→安装剪刀撑→进入设备调试。

设备调试

钻机安装完毕后进行空载运行，调试管幕施工设备的顶进、出土、回退等功能。确保各功能组件正常运行。

测量安装

安装储液罐平台。将储液罐承载平台安装至立柱或其它平稳位置。

固定刻度尺。将测量管顺平与刻度尺固定后安装在储液罐承载平台立柱上；

安装连通管。储液罐底部两侧插入进液管，另一端置入测量管内，测量管通过变径构

件与连通管连接，并沿钢管顺平固定。

连通管端头保护。连通管采用注浆管进行保护，注浆管前端上翘5-7cm。

连通管排气校验。打开进液阀门，管内注满水后，用压力水连续冲水5-15min, 检查

连通管有无破损且或气泡；顶进时按一定频率向连通管注水。

测量施工数据时，停止钻进及振动作业，测量员目光平视水位刻度，读数精确到毫米。

管幕标准孔施做

本工程管幕标准孔选定为左右线隧道拱顶中间的孔位；钻头管内置入螺旋钻杆并安装截齿钻头，吊装至工作平台；将钻头管螺旋钻杆与钻机的动力头输出轴连接；钢管与设计孔位偏差±20㎜；

根据设计入孔角度调整管幕钻机和钻头管倾角和轴线，调整偏差控制在0～0.1%；启动钻机，钻头管顶推入孔，连续顶进1米后回拔核实地层和各项施工参数；重新入孔，校核参数，吃土顶进后旋转钻杆螺旋出土，记录施工数据；钻头管顶进完成后，拆开钻杆，安装次节钢管，环向焊接并贴板加固；循环顶进钢管并螺旋出土，随钻测量管头水位，如发生偏差应及时纠偏控制；完成设计长度钢管顶进后，回拔螺旋钻具并清理管内渣土；回拔完成，管内重新测量复核，根据实际钢管角度制定扣接管施工参数；参数复核合格后，沿管内推送20a工字钢至设计位置固定，进行侧面扣接管施工。

扣接管施工步骤

根据标准孔施工数据制定常规管管头形式，调整入孔倾角和轴线，安装测量管；扣接管头公锁口插入标准管母锁口，复核入孔倾角和轴线后，直接顶进钢管；扣接管顶进1m后，启动旋转，同步顶推，入孔1.5-2m，复核倾角和轴线；扣接管第一节顶进完成后，拆开钻杆，安装次节钢管，环向焊接并贴板加固；循环顶进钢管并螺旋出土，随钻测量管头水位，如发生偏差应及时纠偏控制；完成设计长度钢管顶进后，回拔螺旋钻具并清理管内渣土；回拔完成，管内重新测量复核，根据实际施工角度制定下一根扣接管施工参数；参数复核合格后，沿管内推送20a工字钢至设计位置固定，进行下一根扣接管施工。

实施例3

结合实施例1-2进一步说明，如图1-8所示结构，管幕1的管道平衡测量检测方法和纠偏方法为：

管幕1外侧注浆管103内安装注水软管，施工中向连通管中注入连通液，待液面静置时即可读取管头与管尾高差，随时直观的监测钻头位置高度变化；

当监测管幕1顶进轨迹与设计角度偏差较大时，采用纠偏楔形板12钻头进行方向纠偏后再利用斜形管口进行精细调整，精细调整过程中同步激光测量，对纠偏结果进行反馈；

导向纠偏楔形板12内设有的摄像头7，摄像头7拍摄测量标靶8，摄像头7通过信号线穿过螺旋钻杆9连接孔外的显示器；

摄像头7拍摄测量标靶8，测量标靶8分为12个分区，显示器显示导向钻头的倾角和面向角，导向钻头钻进角度如果偏下，可以把导向钻头调到12分区点，即导向板斜面朝下，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大，受到一个向上的托力，导向钻头轨迹就会朝上运移；

在6分区点时纠偏可以使钻头钻进轨迹朝下，9点分区、3点分区时分别为左、右纠偏方向；角度合适，钻机匀速旋转钻进，导向钻头的钻进轨迹是平直的。

实施例4

结合实施例1-3进一步说明，如图1-8所示结构，管幕1钢管进行注浆的具体施工步骤为：

C1、根据管幕1钢管规格将提前加工好的封孔板4至于钢管管口处焊接固定从而完成钢管管口封闭，管内填充通过管口焊接的水管13注浆，水平方向为注浆口，垂直方向为排气管道3；

C2、管内注浆采用水泥浆，注浆从混泥土管5注入水泥浆液，流至钢管末端，钢管填充满后浆液从排气管道3中流出；

关闭排气管道3阀门，进行一定压力条件下的补注浆，使浆液从钢管锁口间注浆孔溢出，填充钢管外侧锁口空间；

注浆压力 0.3~0.5MPa，使管内充盈和浆液饱满；

管内填充通过管口焊接的水管13注浆，水平方向为注浆口，垂直方向为排气口兼观察孔；

一次注浆完毕后，可根据需要在 24 -26小时后进行管内二次补浆。

管幕钢管顶进并推送工字钢完成后，进行管口封闭，包括钢管外围缝隙和管口堵板封闭；管幕钢管外侧与围护桩之间可采用速凝剂或喷锚封堵，必要时加设钢筋；钢管管口封堵采用10mm钢板在管口内焊接并预留注浆管口和排气口；管口钢板封闭焊接按规范进行，满足注浆安全，必要时加设筋板以加固；排气口应大于注浆口孔径，注浆口和排气口安装阀门，注浆时打开排气口阀门；封孔焊接示意图如图5所示。

注浆管103内注浆

根据沉降监控量测数据适时启动管幕外侧小注浆管103注浆补偿；管幕外侧注浆管103端面焊接注浆接头和阀门，封闭注浆管103外围缝隙；注浆管103内可注入1:1水泥浆、双液浆或膨润土+水泥混合液；注浆管103注浆时必须进行压力、流量和监控量测数据的观察和控制；注浆管103注浆可批量、分阶段集中进行，沉降数据可控情况下8～10根为一批次注浆；注浆管103注浆仅作为施工地层损失补偿和局部控制作用，大范围沉降控制应另行设计施工；

管内填充

根据设计要求和实际施工工况进行管内水泥浆填注或砂浆填充灌注；管幕在接收端无出口或设计无要求时，建议管内填充采用1:1水泥浆批次填充；设计采用C30细石混凝土填充，需要采用埋设混泥土管5后退式浇筑方法；混泥土管5管径φ89*5mm，加工成公母扣形式分段连接送入管幕2/3位置；

混凝土灌注时应计算泵送流量与混泥土管5回退关系，混泥土管5端头应埋入混凝土内不少于1m；混泥土管5接头禁止涂抹润滑油脂，循环拆接时应停止泵送，关闭管路阀门，保证操作安全；混凝土充盈系数应保证≥0.95%，完成灌注后可集中注入水泥浆充盈补充。后退式灌注如图5示意图

优选方案中，水平旋喷桩2的具体施工方法为：

D1、钻机就位：钻机需平置于牢固坚实的地方，钻杆对准孔位中心；

D2、钻孔下管或打管：钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置，在插管过程中，需防止管外泥砂或管内水泥浆小块堵塞喷嘴；

D3、旋喷机就位，调试水、水泥浆、气压压力和流量满足设计要求；

D4、试管：当注浆管置入土层预定深度后用清水试压，若注浆设备和高压管路安全正常，则可搅拌水泥浆开始高压注浆作业；

D5、高压注浆作业：水泥浆的水灰比采用0.8~0.9，水泥采用硅酸盐水泥；高压射浆由远端向近端连续进行，检查浆液的初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转和提升速度参数，按设计要求和试桩确定的参数进行，在射浆过程中参数随土层不同而调整；

D6、喷浆结束与拔管：喷浆由远端向近端达到设计长度后，拔出喷浆管，喷浆即告结束；拔管要及时，切不可久留孔中，否则浆液凝固后不能拔出；

D7、浆液冲洗：当喷浆结束后，立即清洗注浆设备；

采用专用耐高压地质钻杆，将其最前端加装楔形导向钻头，相邻钻杆之间采用螺纹密封进行连接，利用水平定向钻机将钻具依次打设至土体中。

导向跟管钻进是借鉴水平定向钻进技术发展而来。水平定向钻进是非开挖管线施工的一种方法，其要旨在于钻进过程中能通过仪器或液位准确测定钻头在地下的位置和标高，据此确定钻进轨迹同设计轨迹的差异，利用能进行方向调整的导向钻头(楔形钻头)改变钻进方位，从而按设计轨迹钻通铺管孔道。

设备进场及安装调试

平整工作平台，铺设轨道，安装立柱。场地要求平整，并挖设泥浆池。

油泵、高压泵安装。要求场地平整，场地硬化，高压泵安装平稳，管路安装摆放整齐。

检查钻机运行是否正常。回油管的快速接头是否完好，机台各种油管有无损伤。启动柜是否完好包括启动柜内的各种开关、继电器、变压器、机柜等、三联泵有无损伤，检查液压油液面高度是否在油箱2/3的高度以上，电机是否受潮，钻具、工具是否齐全；

高压注浆泵运行是否正常，高压注浆管路是否畅通，压力表是否正常。

测量放线定桩位

隧道两侧测量放线定出两个同一里程点，隧道轴线，并在掌子面测量标出隧道开挖轮廓线，测量定出桩位，用钢筋作好桩位标志,并编好每个桩号。

设备就位

设备安装好后，按技术交底调整钻机角度、方位，对准孔位，孔位误差控制在±50mm以内。

制定浆液

根据施工方案和技术交底要求的配比配制水泥浆，浆液搅拌必须均匀。在制浆过程中应随时测量浆液比重，每孔高喷灌浆结束后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不小于3分钟，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。

施工钻进

启动旋喷钻机，钻头边旋转边钻进：钻进中为冷却钻头，减少阻力，防止砂粒进入喷嘴，用低压低流量清水或采用膨润土制作的泥浆循环液从喷嘴中喷出，预防卡钻、粘钻及成孔质量，保证钻孔顺利进行。纵向水平旋喷桩一次成孔，横向水平旋喷桩中途接杆时，将输浆管连接器连同过渡短杆卸下接装在待装杆尾部，再将后续杆与机上杆连接，旋转钻杆使接口压缩开始钻进，依此类推，接长钻杆直至钻到设计孔深后钻机停止接杆和钻进。

高压旋喷

进行高压喷浆前应检查高压注浆泵，查看泵压读数是否达到设计要求35—40MPa，泵压达到设计要求时才能开始喷浆;

喷浆前应检查

钻杆接头处是否漏气，如漏气，则应将钻杆退回，查出漏气位置重新密封，或更换钻具。

喷嘴是否堵住，喷嘴如堵死，则应将钻杆全部退回进行疏通，疏通后重新下管到设计深度后再进行旋喷。

在孔底高压喷浆时应停留一定时间，然后再缓慢外拔钻杆，钻杆每外拔出0.6m，应回拖0.30m钻杆，同时高压喷浆；

在高压喷浆时，应安排专人观察泵压变化，一旦发现泵压过低时应及时通知机台停止喷浆，查明原因后再恢复高压喷浆；

当钻杆拔至孔口0.50m时停止注浆，关闭浆液通道，再缓慢拔出钻杆，进行封孔作业；

每根高压旋喷钻杆拔出后应立即用清水高压冲洗干净，避免残留浆液凝固，避免下次旋喷时残留颗粒物堵喷嘴。

封孔补注

喷浆至孔口掌子面0.50m时，应停止喷浆；缷下孔口管最外端的密封装置，关闭循环液排出口；快速拔出钻杆和钻头，关闭大球阀；高压旋喷注浆完成后应在循环液排出口处安装压力表，低压补注浆，注浆压力控制在0.8-1.0MPa；补注浆完成12小时后方能缷下大球阀。清洗管道及设备；每根桩施工完毕后都应用清水高压冲洗管道及设备，确保管道内不留在残渣，清洗完毕后移至下一桩位。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法，其特征是：超前支护方法包括：

S1、隧道轮廓线外侧管幕（1）施工，管幕（1）采用钢管液压顶进，管内螺旋出土的顶管施工方法：

即管幕（1）钢管作为套管，内部设有螺旋钻杆，管幕（1）安装设备提供螺旋钻杆的旋转动力和套管的顶推力；

管幕（1）钢管顶进时，螺旋钻杆向钻头传递钻压和扭矩切削土层，并将钻渣由管内螺旋排到孔口管外，将管幕（1）钢管逐段向前顶进至该施工单元施工结束；

反复进行后续单元施工，逐步在开挖线外形成管幕（1）结构，管幕（1）施工完毕后对已顶进管幕（1）钢管进行注浆；

具体步骤分为标准管（101）施工和常规扣接管（102）施工；

S2、采用水平定向钻机打设水平孔，钻进至设计深度后，拨出钻杆，且同时通过水平钻机、钻杆、喷嘴以大于 35MPa 的压力把配制好的浆液喷射到土体内, 借助流体的冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度20-40r/min旋转，一面低速15～30cm/min外拔，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后形成直径比较均匀，形成强度微0.5～8.0Mpa的桩体，地层得到加固；

当旋喷桩（2）相互咬接后,便以同心圆形式在隧道周边形成封闭的水平旋喷帷幕体。

2.根据权利要求1所述一种管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法，其特征是：上述步骤S1中标准管施工方法为：

A1、管幕（1）的标准管（101）内插入螺旋钻杆（9）并安装钻头，吊装至工作平台；

A2、将螺旋钻杆（9）与钻机的动力头旋转输出轴连接，根据管幕（1）设计的入孔角度调整管幕钻机和钢管的入孔姿态；

A3、启动设备，旋转螺旋钻杆（9）出土，标准管（101）经顶推油缸吃土顶进，顶进过程中，利用经纬仪和水位测量实时监测定位管的顶进轨迹，当顶进轨迹与设计轨迹发生偏差或定位管的姿态发生变化时，及时进行纠偏；

A4、单节标准管（101）顶进完成后，拆开螺旋钻接头，将管幕钻机回拖至顶进初始位置，安装下一节内置钻杆的标准管（101）与已顶进标准管（101）进行焊接，连接螺旋钻，旋转出土顶进；

A5、重复上述步骤，直至标准管（101）顶进至设计深度，完成顶进后回拔螺旋钻杆（9），拆卸并吊返。

3.根据权利要求1所述一种管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法，其特征是：上述步骤S1中常规扣接管（102）施工方法为：

B1、在标准管（101）的导向作用下，与标准管（101）定位管相邻的常规扣接管（102）以标准管（101）定位管为轨道，沿其锁扣滑行，后续常规管分别依次沿相邻常规管锁扣顶进滑行，如此直至管幕（1）所有钢管顶进完毕；

B2、施工准备：焊接锁扣；清理场地，扣接管（102）钢管内置入螺旋钻杆（9），管幕（1）钢管吊装：将管幕（1）管吊送至平台，钻杆与管幕（1）钻机动力头的旋转输出轴连接，扣接管（102）入孔调整，根据管幕（1）设计的入孔角度调整管幕（1）钻机和管幕的入孔姿态；

B3、管幕（1）顶进：启动设备，旋转螺旋钻杆（9）出土，油缸顶推扣接管（102）前进；在顶进的过程中，实时监测管排顶进轨迹，当顶进轨迹与设计轨迹发生偏差时，及时进行纠偏；

B3、管幕（1）接尺：单节顶进完成将钻机动力头回拖至初始位置；安装次节钢管并与已顶进完成的钢管焊接，后端分别与管幕钻机动力头的各个旋转输出轴连接；

重复上述B1- B3步骤，直至管幕（1）顶进至设计深度，停止顶进，该孔位施工结束；

回拔螺旋钻杆，拆卸并吊返；然后将管幕钻机移动至下一排管幕的施工位置；

循环进行管幕（1）后续孔位钢管的施工，直至整个管幕（1）结构完成。

4.根据权利要求3所述一种管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法，其特征是：管幕（1）的管道平衡测量检测方法和纠偏方法为：

管幕（1）外侧注浆管（103）内安装注水软管，施工中向连通管中注入连通液，待液面静置时即可读取管头与管尾高差，随时直观的监测钻头位置高度变化；

当监测管幕（1）顶进轨迹与设计角度偏差较大时，采用纠偏楔形板（12）钻头进行方向纠偏后再利用斜形管口进行精细调整，精细调整过程中同步激光测量，对纠偏结果进行反馈；

导向纠偏楔形板（12）内设有的摄像头（7），摄像头（7）拍摄测量标靶（8），摄像头（7）通过信号线穿过螺旋钻杆（9）连接孔外的显示器；

摄像头（7）拍摄测量标靶（8），测量标靶（8）分为12个分区，显示器显示导向钻头的倾角和面向角，导向钻头钻进角度如果偏下，可以把导向钻头调到12分区点，即导向板斜面朝下，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大，受到一个向上的托力，导向钻头轨迹就会朝上运移；

在6分区点时纠偏可以使钻头钻进轨迹朝下，9点分区、3点分区时分别为左、右纠偏方向；角度合适，钻机匀速旋转钻进，导向钻头的钻进轨迹是平直的。

5.根据权利要求1所述一种管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法，其特征是：管幕（1）钢管进行注浆的具体施工步骤为：

C1、根据管幕（1）钢管规格将提前加工好的封孔板（4）至于钢管管口处焊接固定从而完成钢管管口封闭，管内填充通过管口焊接的水管（13）注浆，水平方向为注浆口，垂直方向为排气管道（3）；

C2、管内注浆采用水泥浆，注浆从混泥土管（5）注入水泥浆液，流至钢管末端，钢管填充满后浆液从排气管道（3）中流出；

关闭排气管道（3）阀门，进行一定压力条件下的补注浆，使浆液从钢管锁口间注浆孔溢出，填充钢管外侧锁口空间；

注浆压力 0.3~0.5MPa，使管内充盈和浆液饱满；

管内填充通过管口焊接的水管（13）注浆，水平方向为注浆口，垂直方向为排气口兼观察孔；

一次注浆完毕后，可根据需要在 24 -26小时后进行管内二次补浆。

6.根据权利要求1所述一种管幕支护结合水平旋喷桩闭合成环超前支护方法，其特征是：水平旋喷桩（2）的具体施工方法为：

D1、钻机就位：钻机需平置于牢固坚实的地方，钻杆对准孔位中心；

D2、钻孔下管或打管：钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置，在插管过程中，需防止管外泥砂或管内水泥浆小块堵塞喷嘴；

D3、旋喷机就位，调试水、水泥浆、气压压力和流量满足设计要求；

D4、试管：当注浆管置入土层预定深度后用清水试压，若注浆设备和高压管路安全正常，则可搅拌水泥浆开始高压注浆作业；

D5、高压注浆作业：水泥浆的水灰比采用0.8~0.9，水泥采用硅酸盐水泥；高压射浆由远端向近端连续进行，检查浆液的初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转和提升速度参数，按设计要求和试桩确定的参数进行，在射浆过程中参数随土层不同而调整；

D6、喷浆结束与拔管：喷浆由远端向近端达到设计长度后，拔出喷浆管，喷浆即告结束；拔管要及时，切不可久留孔中，否则浆液凝固后不能拔出；

D7、浆液冲洗：当喷浆结束后，立即清洗注浆设备。

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