CN1285458A - 地下构筑物的暗挖施工方法 - Google Patents

Abstract

一种地下构筑物的暗挖施工法,其步骤为:朝向掘进方向,在土体中形成超前棚顶和边墙,之后进行支护和开挖,超前棚顶由水泥柱排构成,水泥土柱这样形成,在土体中一边成孔,一边对该孔周围的土体进行软化处理,直至预定深度,接着沿该孔的纵向,按照不会产生反浆等的适中压力,对该孔的周围土体进行旋喷处理,并且对进行了旋喷处理的区域的周围土体进行水泥浆与土体的拌合处理,以机械方式对上述旋喷出的水泥浆与上述软化的土体进行搅拌,混合。

Description

地下构筑物的暗挖施工方法

本发明涉及土木工程领域，特别是涉及地下构筑物，比如地下车库或地下隧道的施工。

随着城市发展的需要，要求修建大量的地下构筑物，比如地下车库，隧道等，这些地下构筑物的开挖施工包括暗挖法和明挖法，明挖法影响道路交通，故目前人们常常采用暗挖施工法。在公开号为CN87100318A的专利申请公开说明书中，公开了一种超前棚顶暗挖法，该方法在比如，地铁隧道的外缘进行钻孔，之后进行压力灌浆，在其内插入钢筋笼，形成水泥浆梁，按照此方式形成多根梁，由此形成超前棚顶，之后进行支护和开挖，该工艺的缺点在于：由于插入钢筋笼，梁的直径较大，故灌浆的压力较高，从而会造成地面隆起，冒浆和反浆的不利情况，由此会污染环境。另外由于梁的直径较大，这样钻孔设备较大，从而施工费用较高，并且无法适应较小空间的地下施工的场合。还有，上述梁完全由水泥浆形成，故其成本较高，施工步骤较多，相应的设备也较多，比如要求使用单独的钻孔机，单独的压力灌浆系统等。

本发明的目的提供一种新的地下构筑物的暗挖施工方法，其可适应各种施工环境，不会造成环境污染，并且可使施工设备的体积减小。

本发明的上述目的是通过下述的第1种地下构筑物的暗挖施工方法来实现的，该方法包括下述步骤：

朝向构筑物掘进方向，沿其外缘在土体中形成超前棚顶部分和边墙部分，之后进行支护和开挖作业，上述超前棚顶部分和边墙部分中的至少一个部分是由多个水泥土柱形成的柱排构成的，而每个水泥土柱的形成工艺是这样的，首先在土体中一边成孔，一边对该孔周围的土体进行软化处理，直至预定深度，接着沿上述形成的孔的长度方向，按照不会产生反浆，冒浆，跑浆或地面隆起的压力，对该孔的周围土体进行旋喷水泥浆处理，并且对该孔中的，位于进行了上述旋喷水泥浆处理的区域的周围土体进行水泥浆与土体的拌合处理，以机械方式对上述旋喷出的水泥浆与上述软化的土体进行搅拌，混合。

在上述的第1种施工方法中，最好上述土体的软化处理是这样进行的，通过向土体中喷射流体，对喷射了上述流体的土体进行机械切割和/或搅拌，上述超前棚顶为拱型，其由多个超前棚顶节段形成，每个超前棚顶节段按照相对构筑物的中心轴线向上稍稍仰起，并且前后相邻的节段相互搭接的方式形成，而从截面看，按照相互搭接的方式形成柱排中的相邻水泥土柱。

在上述的第1种施工方法中，最好上述流体为水，上述旋喷水泥浆处理和水泥浆与土体的拌合处理是从上述孔底部朝向该孔开口端的方向进行的，在上述构筑物的边墙部分形成之前，在其外侧部形成向外延伸的多个水泥土地锚，上述构筑物为地下车库或隧道。

在上述的第1种施工方法中，最好上述流体为水，上述旋喷水泥浆处理和水泥浆与土体的拌合处理是从上述孔开口端朝向该孔底部的方向进行的，上述成孔是通过钻头钻孔或向土体中喷射流体而形成的。

在上述的第1种施工方法中，最好在形成水泥土柱时，在上述水泥土柱内部或边侧插入由钢筋或塑料增强部件形成的加强部件。

本发明的上述目的还可通过下述第2种构筑物的暗挖施工方法来实现，该方法包括下述步骤：

朝向构筑物掘进方向，沿其外缘在土体中形成超前棚顶部分和边墙部分，之后进行支护和开挖作业，上述超前棚顶部分和边墙部分中的至少一个部分是由多个水泥土柱形成的柱排构成的，而每个水泥土柱的形成工艺是这样的，首先在土体中成孔，直至预定深度，接着沿上述形成的孔的长度方向，按照不会产生反浆，冒浆，跑浆或地面隆起的压力，对该孔的周围土体进行旋喷水泥浆处理，并且对该孔中的，位于进行了上述旋喷水泥浆处理的区域的周围土体进行水泥浆与土体的拌合处理，以机械方式对上述旋喷出的水泥浆与上述周围土体进行搅拌，混合。

在上述第2种施工方法中，最好上述超前棚顶为拱型，其由多个超前棚顶节段形成，每个超前棚顶节段按照相对构筑物的中心轴线向上稍稍仰起，并且前后相邻的节段相互搭接的方式形成，而从截面看，按照相互搭接的方式形成柱排中的相邻水泥土柱。

在上述第2种施工方法中，最好上述旋喷水泥浆处理和水泥浆与土体的拌合处理是从孔底部朝向孔开口端的方向进行的，上述成孔是通过钻头钻孔或向土体中喷射流体而形成的，上述构筑物为地下车库或隧道。

在上述第2种施工方法中，最好上述旋喷水泥浆处理和水泥浆与土体的拌合处理是从孔开口端朝向孔底部的方向进行的，在上述构筑物的边墙部分形成之前，在其外侧部形成向外延伸的多个水泥土地锚。

在上述第2种施工方法中，最好在形成水泥土柱时，在上述水泥土柱内部或边侧插入由钢筋或塑料增强部件形成的加强部件。

本发明的原理在于：由于水泥土柱具有良好的防水性能，同时又具有一定的强度，故将其应用于构筑物的暗挖施工中。但是如果直接将旋喷工艺或水泥拌合的工艺单独地应用到构筑物的暗挖施工中，会产生下述问题，虽然旋喷工艺的设备不大，可满足构筑物施工的窄小空间作业的需求，但是在沿水平方向通过旋喷工艺形成水泥柱时，在土体内部所产生的高压会使地面隆起，产生大量冒浆，反浆，跑浆的缺陷，并且不适合硬土作业，水泥使用量较大，成本较高；另一方面，虽然水泥搅合工艺在施工时不产生高压，从而可良好地形成构筑物中的，比如，水平方向的超前棚顶，但是该水泥拌合工艺的所要求的设备过大，很苯重，不适合地下构筑物施工的需要，另外其设备成本也过大。本发明人将上述两种工艺良好地结合起来，充分发挥各种的优点，而避免各自的缺点，从而形成了本发明。即，本发明人通过对旋喷设备进行改进，使其具有旋喷和水泥拌合的两种功能，这样在该设备钻进时，可形成孔，同时可通过喷水软化土体，并通过旋喷设备中的浇注杆上的搅拌叶片使孔周围的土体松弛，之后在抽出浇注杆，一边以中等压力，即不产生冒浆，反浆，跑浆和地面隆起的适合压力，将水泥浆喷射到孔周围的土体中，一边通过上述浇注杆上的搅拌叶片将水泥浆与上述孔周围的，经软化的土体进行拌合，虽然在这里，水泥浆是以中等压力喷射出来而未达到足够远的土体中，但是由于通过搅拌叶片对土体和水泥浆进行拌合，从而弥补了上述中等压力喷射加固浆液而造成的水泥土柱直径的不足，即可使水泥土柱的最终直径满足规定要求，相当高压旋喷的效果。由于在施工时，实现本发明方法的设备是以旋喷设备为基础的，这样其尺寸较小，可适应地下构筑物施工中较多的窄小空间的需要，设备投资也较小，另外由于对孔土体进行水泥土拌合处理，从而避免了采用高压带来的缺陷，比如地面隆起，反浆等问题。

与前面所述的已有技术相比较，本发明的第1种地下构筑物的暗挖施工方法可适合硬土层作业，不造成环境污染，不造成地面隆起，水泥浆使用量较少，工序较少，只需对旋喷设备稍加改进，便可使用一种小型的带搅拌叶片的旋喷设备，一次完成(一进一出)作业。由于以机械方式对水泥浆和土体进行搅拌，混合，这样可在孔的周围的较宽范围内进行土体与水泥浆的拌合，可在减小旋喷处理的压力负担的同时，达到高压旋喷的效果(即相应的直径)，并且水泥浆用量不多，成本较低。

与前面所述的已有技术相比较，本发明的第2种地下构筑物的暗挖施工方法不造成环境污染，不造成地面隆起，水泥浆使用量较少，工序较少，只需对旋喷设备稍加改进，便可使用一种小型的带搅拌叶片的旋喷设备，一次完成(一进一出)作业。由于以机械方式对水泥浆和土体进行搅拌，混合，这样可在孔的周围的较宽范围内进行土体与水泥浆的拌合，可在减小旋喷处理的压力负担的同时，达到高压旋喷的效果(即相应的直径)，并且水泥浆用量不多，成本较低。该第2种地下构筑物的暗挖施工方法适合软土地基作业施工。

作为本发明的暗挖施工对象的构筑物可以为地下室，地下商场，地下车库，人行地下过街，地下隧道或山体隧道等各种掩埋结构物。

下面参照附图，对本发明的地下构筑物的暗挖施工方法进行具体描述。

图1为采用本发明的暗挖施工方法施工的地下隧道的透视图。

如图1所示，图1所示的双向隧道1包括隧道主体4，每个隧道主体4之间形成有其内插入有筋的水平的水泥土柱排3，在每个隧道主体4的外侧形成有水泥土地锚2，在具体施工时，首先从地面向下形成竖向作业井(图中未示出)，从该竖向作业井，沿掘进方向，进行隧道主体4的第1节段4a的施工，即采用本发明的水泥土柱的工艺，形成外侧的水泥土地锚2，然后形成超前棚顶部分和边墙部分，接着进行该第1节段的支护和开挖作业，然后，进行隧道主体4的第2节段4a的施工，上述第1节段4a和第2节段中的相应水泥土柱排3是相互搭接的，并且第1节段4a和第2节段4b相对隧道主体的纵向轴线，稍稍向上一定角度。上述超前棚顶部分由水泥土柱排3形成，该水泥土柱排3由多个水泥土柱5形成，每个水泥土柱5的形成工艺是这样的，首先在土体中成孔，直至预定深度，接着沿上述形成的孔的长度方向，按照不会产生反浆，冒浆，跑浆或地面隆起的压力，对该孔的周围土体进行旋喷水泥浆处理，并且对该孔中的，位于进行了上述旋喷水泥浆处理的区域的周围土体进行水泥浆与土体的拌合处理，以机械方式，比如旋喷设备中的浇注杆上形成的搅拌叶片对上述旋喷出的水泥浆与上述土体进行搅拌，混合。

Claims (10)

1．一种地下构筑物的暗挖施工方法，其包括下述步骤：

朝向构筑物掘进方向，沿其外缘在土体中形成超前棚顶部分和边墙部分，之后进行支护和开挖作业，上述超前棚顶部分和边墙部分中的至少一个部分是由多个水泥土柱形成的柱排构成的，而每个水泥土柱的形成工艺是这样的，首先在土体中一边成孔，一边对该孔周围的土体进行软化处理，直至预定深度，接着沿上述形成的孔的长度方向，按照不会产生反浆，冒浆，跑浆或地面隆起的压力，对该孔的周围土体进行旋喷水泥浆处理，并且对该孔中的，位于进行了上述旋喷水泥浆处理的区域的周围土体进行水泥浆与土体的拌合处理，以机械方式对上述旋喷出的水泥浆与上述软化的土体进行搅拌，混合。

2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述土体的软化处理是这样进行的，通过向土体中喷射流体，对喷射了上述流体的土体进行机械切割和/或搅拌，上述超前棚顶为拱型，其由多个超前棚顶节段形成，每个超前棚顶节段按照相对构筑物的中心轴线向上稍稍仰起，并且前后相邻的节段相互搭接的方式形成，而从截面看，按照相互搭接的方式形成柱排中的相邻水泥土柱。

3．根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述流体为水，上述旋喷水泥浆处理和水泥浆与土体的拌合处理是从上述孔底部朝向该孔开口端的方向进行的，在上述构筑物的边墙部分形成之前，在其外侧部形成向外延伸的多个水泥土地锚，上述构筑物为地下车库或隧道。

4．根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述流体为水，上述旋喷水泥浆处理和水泥浆与土体的拌合处理是从上述孔开口端朝向该孔底部的方向进行的，上述成孔是通过钻头钻孔或向土体中喷射流体而形成的。

5．根据权利要求1所述的方法，其特征在于在形成水泥土柱时，在上述水泥土柱内部或边侧插入由钢筋或塑料增强部件形成的加强部件。

6．一种构筑物的暗挖施工方法，其包括下述步骤：

朝向构筑物掘进方向，沿其外缘在土体中形成超前棚顶部分和边墙部分，之后进行支护和开挖作业，上述超前棚顶部分和边墙部分中的至少一个部分是由多个水泥土柱形成的柱排构成的，而每个水泥土柱的形成工艺是这样的，首先在土体中成孔，直至预定深度，接着沿上述形成的孔的长度方向，按照不会产生反浆，冒浆，跑浆或地面隆起的压力，对该孔的周围土体进行旋喷水泥浆处理，并且对该孔中的，位于进行了上述旋喷水泥浆处理的区域的周围土体进行水泥浆与土体的拌合处理，以机械方式对上述旋喷出的水泥浆与上述土体进行搅拌，混合。

7．根据权利要求6所述的方法，其特征在于上述超前棚顶为拱型，其由多个超前棚顶节段形成，每个超前棚顶节段按照相对构筑物的中心轴线向上稍稍仰起，并且前后相邻的节段相互搭接的方式形成，而从截面看，按照相互搭接的方式形成柱排中的相邻水泥土柱。

8．根据权利要求6所述的方法，其特征在于上述旋喷水泥浆处理和水泥浆与土体的拌合处理是从孔底部朝向孔开口端的方向进行的，上述成孔是通过钻头钻孔或向土体中喷射流体而形成的，上述构筑物为地下车库或隧道。

9．根据权利要求6所述的方法，其特征在于上述旋喷水泥浆处理和水泥浆与土体的拌合处理是从孔开口端朝向孔底部的方向进行的，在上述构筑物的边墙部分形成之前，在其外侧部形成向外延伸的多个水泥土地锚。

10．根据权利要求6所述的方法，其特征在于在形成水泥土柱时，在上述水泥土柱内部或边侧插入由钢筋或塑料增强部件形成的加强部件。