CN104805825B

CN104805825B - 一种地铁隧道在开挖之前所进行的预处理方法

Info

Publication number: CN104805825B
Application number: CN201510115916.6A
Authority: CN
Inventors: 邓敬森; 陈雪云
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2035-03-17
Also published as: CN104805825A

Abstract

本发明公开了一种地铁隧道在开挖之前所进行的预处理方法，包括有在地面确定隧道中心线，沿中心线间距定点及进行探测挖掘探槽，在探槽内避开管线以不同的角度布置斜孔若干个和垂直孔若干，成孔后放入与孔深一样的钢筋或钢筋笼，同时放入灌浆管，先灌斜孔，同时用仪器观测地面、建筑物上抬情况等步骤，本发明的有益效果在于：（1）可以直观查明管线，避免钻断管线，可减少80％的布孔部位而大幅减轻对街面经营的干扰；（2）可避免因灌浆造成街面***、建筑物受损、管线断裂之隐患；（3）可高效加固土体并实现地下止水，达到隧道开挖过程中不涌水、土体少变形之效果；（4）可大幅缩短工期，其所用工期仅为大管棚法或小导管法的30％。

Description

一种地铁隧道在开挖之前所进行的预处理方法

技术领域

本发明是一种采用特长树根桩和复合灌浆技术相结合，有效避开地下管线、高效加固土体和地下止水的方法，尤其是一种地铁隧道在开挖之前所进行的预处理方法。

背景技术

在地铁建设过程中，其隧道的开挖通常有明挖法、盾构法和矿山法，在建筑物密集、管线密布的街区，明挖法对建筑物、管线、街市的影响最大；盾构法影响较小，但也会对邻近建筑物有强烈的扰动、挤压作用，有时还会造成地面沉降、管线损坏；矿山法影响最小，但必须在挖掘前进行有效的加固止水预处理，使隧道所穿越的土体具有较好的自稳能力。在开挖时避免涌水、涌砂泥可以采用冷冻法或灌浆法进行预处理，但灌浆法更为常用，灌浆预处理有两种方法：一是在地面密集布孔，通过灌浆加固土体形成止水帷幕；二是在隧道内与开挖工序交替进行，采用大管棚法、小导管法灌浆，全断面并向外扩一定范围实施土体加固和地下止水。以上方法均存在灌浆时地面***、严重时建筑物损坏、管线断裂之问题，若在洞内灌浆，由于必须与开挖工序交替进行，势必造成掘进速度非常缓慢，若在地面施工，密集钻孔则可能钻中地下管线如电缆、光缆、自来水管、煤气管等等，往往因此望而却步，无法动工。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服上述工法的不足，提供一种地铁隧道在开挖之前所进行的预处理方法，可以避免：（1）预处理灌浆时造成街面***、建筑物受损、管线被抬断裂；（2）地面上灌浆时因管线密集而无法合理布置灌浆孔，管线在钻孔时被弄坏；（3）洞内灌浆必须与开挖工序共用工作面而交替作业从而严重影响隧道掘进速度的。

本发明通过以下技术方案实现。

本发明是一种地铁隧道在开挖之前所进行的预处理方法，主要包括以下步骤：

A、在地面上标定与隧道中心线对应的地面中心线；

B、沿地面中心线以2.0m～2.5m的间距定点，以此点为中心进行探测挖掘探槽，直至查明地下管线情况为止；

C、在探槽内避开管线以不同的角度布置斜孔若干个，垂直孔一个或多个，先钻斜孔后钻垂直孔，斜孔和其竖直投影线的夹角为5°～20°，成孔后放入与孔深一样的钢筋或钢筋笼，同时放入灌浆管；

D、用水泥水玻璃类复合浆材先灌斜孔，同时用仪器观测地面、建筑物上抬情况，边缓慢向上拨灌浆管边灌浆，以地面、建筑物、管线不受地面***影响为准，斜孔灌完后检查孔内浆体是否下降，如有缩浆，则补浆至饱满，经灌浆的所有斜孔即形成一个树根桩；

E、待某个探槽内的所有斜孔灌完，经清理槽内泥土后，用大于钻头直径的塑料管插定垂直孔的位置，然后用钢筋将各个斜孔的钢筋焊接成一体，形成该树根桩的锚头；

F、往探槽中浇筑掺加了旱强剂的水泥混凝土，将锚头包在混凝土中，以填满探槽为准；

G、在探槽中插定好的垂直孔位从塑料管内钻孔，下灌浆管、安止浆塞，采用易渗性、加固止水效果好的复合浆材反复灌浆，直到土体吸浆能力大幅降低，最后难以灌进为止；

H、重复以上步骤C、D、E、F、G，直到隧道开挖段预处理范围处理完毕。

上述步骤B中的探槽为1.0m～1.2m边长的正方形，深度为1.5m～3.0m。

上述步骤C中，孔深为10m～30m，以超过隧道底2m至4m为宜。

上述步骤G中，对所有的垂直孔都可扫孔反复灌浆，如前期进浆速率较大，应先灌水泥水玻璃类复合浆材，然后扫孔再灌易渗性、加固止水效果好的复合浆材。

本发明的有益效果在于：（1）通过人工挖探槽可以直观查明管线，从而避免钻断管线的严重事故，在探槽中打斜孔，可减少80％的布孔部位而大幅减轻对街面经营的干扰；（2）由于树根桩对土体的约束作用，可以避免因灌浆造成街面***、建筑物受损、管线断裂之隐患；（3）通过复合灌浆并结合树根桩的作用，可以高效加固土体并实现地下止水，达到隧道开挖过程中不涌水、土体少变形之效果；（4）可以大幅缩短工期，用此方法进行隧道的矿山法开挖，其所用工期仅为大管棚法或小导管法的30％；（5）综上所述，该方法具有安全可靠、扰民小、工期短的特点，填补了地铁隧道因建筑物和地下管线密集或工期紧迫而难以采用矿山法施工的技术空白，在全国各地地铁建设方兴未艾的大好形势下，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明的钻孔平面布置图。

图2是本发明的钻孔立面正向布置图。

图3是本发明的钻孔立面侧向布置图。

图4是本发明的探槽的布置图。

图5是本发明的灌浆孔倾斜角度示意图。

图6是本发明的探槽及孔位空间离散图。

图7是本发明的探槽孔位顶平面布置图。

图8是本发明的灌浆孔倾平面角度图。

1、地面 2、探槽 3、隧道 A、A型斜孔 B、B型斜孔

C、垂直孔 L1、孔深 h、孔深的竖直投影长度 L0、孔深的水平投影长度 θ、斜孔和其竖直投影线的夹角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1到图3的标尺单位为mm。

第一步，在地面1上标定与隧道3中心线对应的地面中心线；

第二步，沿地面中心线以2.0m～2.5m的间距定点，以此点为中心进行探测挖掘探槽2，直至查明地下管线情况为止，进行探测的时候为了有效避开地下管线和构造物，采用国外先进的瑞典MALA探地雷达来确保物探数据的精确，根据物探的分析结果进行人工开槽确认，在物探确认可以开挖的区域人工开挖1.0m～1.2m边长的正方形，深度为1.5m～3.0m的探槽2；

第三步，在探槽2内避开管线以不同的角度布置斜孔A、 B若干个，垂直孔C一个或多个，先钻斜孔A、B后钻垂直孔C，斜孔A、B和垂直孔C的夹角为5°～20°，孔深为10m～30m，以超过隧道3底2m至4m为宜，成孔后放入与孔深一样的钢筋或钢筋笼，同时放入灌浆管，在开孔时要轻加压、慢速、大水量，防止将孔开斜，钻进至一定深度，用泥浆固壁或下套管护壁，一次钻至设计孔深，钻进过程中应注意观察地层变化，详细做好钻孔记录；

第四步，用水泥水玻璃类复合浆材先灌斜孔A、B，同时用仪器观测地面1、建筑物上抬情况，边缓慢向上拨灌浆管边灌浆，以地面1、建筑物、管线不受地面***影响为准，斜孔A、B灌完后检查孔内浆体是否下降，如有缩浆，则补浆至饱满，经灌浆的所有斜孔A、B即形成一个树根桩，在灌浆时注意灌浆顺序按自线路边线向线路中心的顺序进行，先两侧后中间，并结合跳孔来回补灌的形式，保让灌浆质量，用灌浆泵压送稀浆或清水，对管内灌浆段施压，使通道畅通，灌浆终压埋深小时取小值，埋深大时取大值，视具体条件压入时间不少于5～10min，灌浆时，每一环作一灌浆段单独灌浆，边灌注填料边起拔套管，直至全孔灌浆完成套管全部拔出；

第五步，待某个探槽2内的所有斜孔A、B灌完，经清理槽内泥土后，用大于钻头直径的塑料管插定垂直孔C的位置，然后用钢筋将各个斜孔A、B的钢筋焊接成一体，形成该树根桩的锚头；

第六步，往探槽2中浇筑掺加了旱强剂的水泥混凝土，将锚头包在混凝土中，以填满探槽2为准；

第七步，在探槽2中插定好的垂直孔C位从塑料管内钻孔，下灌浆管、安止浆塞，采用易渗性、加固止水效果好的复合浆材反复灌浆，直到土体吸浆能力大幅降低，最后难以灌进为止；

第八步，重复步骤第三步到第七步，直到隧道3开挖段预处理范围处理完毕。

特别地，在第七步中，对所有的垂直孔C都可扫孔反复灌浆，如前期进浆速率较大，应先灌水泥水玻璃类复合浆材，然后扫孔再灌易渗性、加固止水效果好的复合浆材。

实施例：

以长沙地铁一号线（黄兴路）地面预灌浆工程为例，并结合附图对本方法做进一步说明。

该工程要求：

1、场地中确保避开地下管线；

2、灌浆过程中必须避免对周边建筑物和地下管线造成破坏性抬升；

3、堵止地铁隧道3所穿越各土层的地下水，使隧道3开挖不涌水涌沙；

4、施工快捷，工期可控。

该工程的具体实施方式如下：

如图1到图4所示，在地面1上标定与隧道3中心线对应的地面中心线，在地面中线位置上，按2.5m间距布设1.2m×1.2m的探槽2，探槽2开至约2.2m深之后，槽内管线一览无遗，便可避开管线布设灌浆孔。

钻孔前，按图1、图2、图3、图5、图6、图7、图8所示，对每个探槽2的孔数、孔位、角度、深度进行布设，每个探槽2的孔数均为12个，按上述布置设计钻孔，孔径130mm，孔深为20m~22m，成孔后放入一根与孔深一样的钢筋（Ф25螺纹钢），同时放入灌浆管。

根据该工程所在地地质情况和工程要求，用水泥水玻璃类复合浆材对斜孔A1~A6、B1~B4进行灌浆，灌浆压力为0.5 mPa ~3.5mPa，灌浆量平均每孔达8.2m³，此步骤达到加固土体、堵地下水，并可形成了单个树根桩的效果。

待探槽2内的所有斜孔A1~A6、B1~B4灌完，经清理槽内泥土后，用直径150mm塑料管插定垂直孔C1、C2的位置以防后续钻孔打中地下管线，然后用钢筋将斜孔的钢筋焊接成一体，形成该树根桩的锚头，往探槽2中浇筑掺加了旱强剂的水泥混凝土，将锚头包在混凝土中，以填满探槽2为度。

在探槽2中插定好的垂直孔C1、C2位从塑料管内钻孔至深21m，然后下灌浆管、安止浆塞，采用易渗性、加固止水效果好的复合浆材反复灌浆反复灌浆，灌浆压力为2.0mPa~2.8mPa，直到土体吸浆能力大幅降低，最后难以灌进为止，对每个探槽2均重复以上方法，直到该隧道3开挖段预处理范围处理完毕。

下表为本实施例灌浆孔相关参数表：

通过人工挖探槽2，高效、直观、稳妥地解决了地下密布管线被施工损坏的风险；施工过程中，由于树根桩的作用，灌浆压力为2.0 mPa~2.8mPa，且大量进浆，而地面***仅为2.6cm（最大部位），没有造成有害***；由于进浆充分且浆材合适，开挖全断面均几乎为无水状态，效果非常好；采用该方法的工期为100天，所用工期仅为大管棚法或小导管法的30％。

Claims

1.一种地铁隧道在开挖之前所进行的预处理方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

A、在地面上标定与隧道中心线对应的地面中心线；

2.根据权利要求1所述的地铁隧道在开挖之前所进行的预处理方法，其特征在于，所述步骤B中的探槽为1.0m～1.2m边长的正方形，深度为1.5m～3.0m。

3.根据权利要求1所述的地铁隧道在开挖之前所进行的预处理方法，其特征在于，所述步骤C中，孔深为10m～30m，以超过隧道底2m至4m为宜。

4.根据权利要求1所述的地铁隧道在开挖之前所进行的预处理方法，其特征在于，所述步骤G中，对所有的垂直孔都可扫孔反复灌浆，如前期进浆速率较大，应先灌水泥水玻璃类复合浆材，然后扫孔再灌易渗性、加固止水效果好的复合浆材。