CN110939449A - 一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，该方法包括打***孔、在***孔中装入乳化***、对***孔进行防护及压盖、起爆、在***孔位置注浆这几个步骤；其中注浆步骤包括布孔‑钻孔作业‑封闭泥浆置换‑袖阀管安设‑置换套壳料‑注浆施工‑注浆顺序等步骤，在袖阀管***过程中要边***边灌入清水，保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管；采用特定配比的套壳料，在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔，取得更好的封闭效果。减少基岩***对施工带来的影响，确保盾构机作业时不发生冒浆、坍塌，提高施工过程的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构施工中特殊地层处理方法，具体涉及一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法。
背景技术
隧道盾构施工过程中，经常会遇到坚硬的基岩凸起侵入盾构掘进路线，如果直接进行盾构掘进，极易造成盾构刀盘损坏，产生危险且延误工期，所以往往需要预先对基岩凸起地层进行处理，以确保在该地层盾构作业安全高效。
在对基岩凸起地层进行预处理的方法中，对基岩凸起进行***处理是常用的施工方法，在基岩***之后，原状地层被破坏，受***影响，地层中将产生大量的缝隙、碎屑，可能会导致盾构机通过此段时发生冒浆、坍塌，严重影响施工的进度和安全性。因此，如何减少基岩***对施工带来的影响，已成为设计与施工过程中亟待解决的重要问题。
发明内容
为了保证基岩凸起地层中盾构施工的安全高效，并且减少基岩***对施工带来的影响，确保盾构机作业时不发生冒浆、坍塌，提高施工过程的安全性，本发明提供了一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，及基岩***后袖阀管注浆工艺。具体技术方案如下：
该方法包括如下步骤：（1）根据前期的地质勘测资料，从地面采用百米钻竖直向下打***孔，至基岩凸起顶面停止；（2）利用履带锚固机对盾构线路中的基岩进行取孔，并在***孔中布设PVC护管；（3）***孔验收后，在***孔中装入乳化***，然后对***孔进行架空防护及重物压盖；（4）起爆，***后在基岩凸起处取芯检测***效果；（5）采用袖阀管后退式分段注浆工艺在***孔位置注浆。
其中注浆工艺具体包括以下步骤：
（a）布孔作业：***完成后下钻破坏***孔；
（b）钻孔作业：基岩凸起段采取钻机直接成孔，基岩凸起段***完成后，根据施工方案对***处理段进行重新布孔以备后续进行注浆加固处理；
（c）封闭泥浆置换：钻孔完成后，立即通过钻杆用新鲜的封闭泥浆置换钻孔护壁泥浆，封闭泥浆采用钻杆从钻孔孔底压入，充填钻孔空间，直到封闭泥浆完全代替护壁泥浆；
（d）袖阀管安设：在孔内压入封闭泥浆完成后，立即在钻孔内***袖阀管，相邻两节用连接套管连接，采用胶合剂将袖阀管和连接套管密封粘牢；第一节袖阀管底部加闷盖封闭底口，管口加上闷盖；袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时保证袖阀管的中心与钻孔中心重合；至封闭浆液基本凝胶后，用水泥砂浆进行补充封闭；安设袖阀管的同时安设PVC管，并将PVC管与袖阀管用胶带绑在一起后进行安设；
（e）置换套壳料：将PVC管接到注浆机上，在注浆压力的作用下，通过PVC管将钻孔内的封闭泥浆置换成套壳料；随着套壳料的进入，封闭泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池；在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换；
（f）注浆施工：采用注浆泵进行注浆作业；注浆方式采用后退式分段注浆，即在注浆管内由孔底向上分段进行注浆，每次注浆段长为0.4～0.5m，注完此段后，再后退注另一段，直至全孔注浆完毕；注浆过程中要做好详细的注浆记录；
（g）注浆顺序：采取间隔跳孔钻孔和注浆，将注浆段落分成若干区域进行，注浆段间距根据现场时间情况，以利于平行作业，加快进度。
进一步地，步骤（b）钻孔作业具体包括以下步骤：b1回填层采用钻机引孔，下部地层利用地质钻机按设计要求钻孔；钻孔水平孔位误差≤5cm，钻孔垂直度≤±1°，钻孔深度超过设计深度0.5～1m，以满足下管深度；b2使用稀泥浆护壁或干钻成孔；b3钻孔内不得有杂物，以便有利于注浆管的安设。
进一步地，在步骤（d）袖阀管***过程中要边***边灌入清水，保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管；步骤（e）套壳料的重量配比为水泥：膨润土：水=1：1.5-2.5：1，为取得更好的封闭效果，在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔。
进一步地，步骤（f）注浆施工时，每段注浆由止浆塞控制，浆液在止浆塞控制下，只能在该段向地层扩散，当全孔注浆结束后，立即取出芯管清洗，以防止浆液在芯管中凝固。
进一步地，为确保注浆质量，防止串浆的发生，在工程中采取钻一孔注一孔的注浆施工原则，当采取钻孔、注浆施工平行作业时，钻孔和注浆孔间隔距离应在6m以上；对注浆压力进行预设，具体压力设置如下：洞身碎石段注浆压力1.5～2.0MPa；隧洞洞顶1m区域内注浆压力1.5～2.0 MPa；预设注浆压力为注浆管口压力，考虑注浆压力传输层过程中衰减及损失，注浆泵泵击压力为注浆管口压力的2.0倍。
本发明采用钻一孔注一孔的注浆施工原则，确保注浆质量，防止串浆的发生；采用布孔-钻孔作业-封闭泥浆置换-袖阀管安设-置换套壳料-注浆施工-注浆顺序的基岩***后袖阀管注浆工艺，在袖阀管***过程中要边***边灌入清水，保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管；采用特定配比的套壳料，在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔，取得更好的封闭效果。减少基岩***对施工带来的影响，确保盾构机作业时不发生冒浆、坍塌，提高施工过程的安全性。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
该方法包括如下步骤：（1）根据前期的地质勘测资料，从地面采用百米钻竖直向下打***孔，至基岩凸起顶面停止；（2）利用履带锚固机对盾构线路中的基岩进行取孔，并在***孔中布设PVC护管；（3）***孔验收后，在***孔中装入乳化***，然后对***孔进行架空防护及重物压盖；（4）起爆，***后在基岩凸起处取芯检测***效果；（5）采用袖阀管后退式分段注浆工艺在***孔位置注浆。
其中注浆工艺具体包括以下步骤：
（a）布孔作业：***完成后下钻破坏***孔；
（b）钻孔作业：基岩凸起段采取钻机直接成孔，基岩凸起段***完成后，根据施工方案对***处理段进行重新布孔以备后续进行注浆加固处理；
（c）封闭泥浆置换：钻孔完成后，孔底存在部分钻孔期间塌落、掉落的渣土，立即通过钻杆用新鲜的封闭泥浆置换钻孔护壁泥浆，封闭泥浆配比按膨润土：水＝4:1配比，封闭泥浆采用钻杆从钻孔孔底压入，充填钻孔空间，直到封闭泥浆完全代替护壁泥浆；
（d）袖阀管安设：在孔内压入封闭泥浆完成后，立即在钻孔内***袖阀管，袖阀管长度每节长4m，相邻两节用长度为20cm的PVC连接套管连接，采用U—PVC胶合剂将袖阀管和连接套管密封粘牢；第一节袖阀管底部必须加闷盖封闭底口，管口加上闷盖；袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时尽量保证袖阀管的中心与钻孔中心重合；在下管的同时预先压入的封闭泥浆会从孔口溢出，管下到位后封闭泥浆会自动下陷，至浆液基本凝胶后，下陷深度一般会达到2m，此时用水泥砂浆进行补充封闭；安设袖阀管的同时安设φ20mmPVC管，并将φ20mmPVC管与袖阀管用胶带绑在一起后进行安设；
（e）置换套壳料：套壳料置换孔内封闭泥浆，方法是将φ20mmPVC管接到注浆机上，在注浆压力的作用下，通过φ20mmPVC管将钻孔内的封闭泥浆置换成套壳料；套壳料在0.5MPa压力的作用下，通过φ20mmPVC管进入钻孔底部，随着套壳料的进入，封闭泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池；在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换；
（f）注浆施工：采用KBY-50/70注浆泵或SYB-60/160型注浆泵进行注浆作业；注浆方式采用后退式分段注浆，即在注浆管内由孔底向上分段进行注浆，每次注浆段长为0.4～0.5m，注完此段后，再后退注另一段，直至全孔注浆完毕；注浆过程中要做好详细的注浆记录；
（g）注浆顺序：采取间隔跳孔钻孔和注浆，将注浆段落分成若干区域进行，注浆段间距根据现场时间情况，以利于平行作业，加快进度。
进一步地，步骤（b）钻孔作业具体包括以下步骤：b1回填层采用钻机引孔，下部地层利用地质钻机采用Φ89的钻头按设计要求钻孔；钻孔水平孔位误差≤5cm，钻孔垂直度≤±1°，钻孔深度超过设计深度0.5～1m，以满足下管深度；b2使用稀泥浆护壁或干钻成孔，成孔孔径不少于89mm；b3钻孔内不得有杂物，以便有利于注浆管的安设；b4司钻员要求经验丰富，能根据钻孔过程大致判断基岩***效果，便于确定钻孔深度。施工中要做好钻孔记录，以确定注浆管的下管情况；b5完成钻孔，安设好注浆管后，将套管拔出。
进一步地，在步骤（d）袖阀管***过程中要边***边灌入清水，保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管；步骤（e）套壳料的重量配比为水泥：膨润土：水=1：1.5-2.5：1，为取得更好的封闭效果，在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔。
进一步地，步骤（f）注浆施工时，每段注浆由止浆塞控制，浆液在止浆塞控制下，只能在该段向地层扩散，当全孔注浆结束后，立即取出芯管清洗，以防止浆液在芯管中凝固。
进一步地，为确保注浆质量，防止串浆的发生，在工程中采取钻一孔注一孔的注浆施工原则，当采取钻孔、注浆施工平行作业时，钻孔和注浆孔间隔距离应在6m以上；注浆技术要求：水泥单液浆浆液比重为1.6；注浆压力控制：根据带压进仓保压要求及注浆施工经验，对注浆压力进行预设，具体压力设置如下：洞身碎石段注浆压力1.5～2.0MPa；隧洞洞顶1m区域内注浆压力1.5～2.0 MPa；预设注浆压力为注浆管口压力，考虑注浆压力传输层过程中衰减及损失，注浆泵泵击压力为注浆管口压力的2.0倍。注浆量控制：根据相似工程注浆施工经验，基岩***段在预设注浆压力每延米吸浆量约0.8m³。
进一步地，每段注浆完成后，立即进行孔内冲洗，将冲洗管***袖阀管的底部，压入清水，直至孔口返回的水基本干净，在冲洗过程中要反复上下移动水管，将管内的水泥浆冲洗干净，便于后续注浆进行；每孔注浆完成后应立即封堵注浆管处孔口，并及时封孔。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：（1）从地面采用百米钻竖直向下打***孔，至基岩凸起顶面停止；（2）利用履带锚固机对盾构线路中的基岩进行取孔，并在***孔中布设PVC护管；（3）***孔验收后，在***孔中装入乳化***，然后对***孔进行架空防护及重物压盖；（4）起爆，***后在基岩凸起处取芯检测***效果；（5）采用袖阀管后退式分段注浆工艺在***孔位置注浆。
2.根据权利要求1所述的一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，其特征在于，其中第（5）步注浆工艺具体包括以下步骤：
（a）布孔作业：***完成后下钻破坏***孔；
（b）钻孔作业：基岩凸起段采取钻机直接成孔，基岩凸起段***完成后，根据施工方案对***处理段进行重新布孔以备后续进行注浆加固处理；
（c）封闭泥浆置换：钻孔完成后，立即通过钻杆用新鲜的封闭泥浆置换钻孔护壁泥浆，封闭泥浆采用钻杆从钻孔孔底压入，充填钻孔空间，直到封闭泥浆完全代替护壁泥浆；
（d）袖阀管安设：在孔内压入封闭泥浆完成后，立即在钻孔内***袖阀管，相邻两节用连接套管连接，采用胶合剂将袖阀管和连接套管密封粘牢；第一节袖阀管底部加闷盖封闭底口，管口加上闷盖；袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时保证袖阀管的中心与钻孔中心重合；至封闭浆液基本凝胶后，用水泥砂浆进行补充封闭；安设袖阀管的同时安设PVC管，并将PVC管与袖阀管用胶带绑在一起后进行安设；
（e）置换套壳料：将PVC管接到注浆机上，在注浆压力的作用下，通过PVC管将钻孔内的封闭泥浆置换成套壳料；随着套壳料的进入，封闭泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池；在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换；
（f）注浆施工：采用注浆泵进行注浆作业；注浆方式采用后退式分段注浆，即在注浆管内由孔底向上分段进行注浆，每次注浆段长为0.4～0.5m，注完此段后，再后退注另一段，直至全孔注浆完毕；注浆过程中要做好详细的注浆记录；
（g）注浆顺序：采取间隔跳孔钻孔和注浆，将注浆段落分成若干区域进行，注浆段间距根据现场时间情况，以利于平行作业，加快进度。
3.如权利要求2所述的一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，其特征在于，步骤（b）钻孔作业具体包括以下步骤：b1回填层采用钻机引孔，下部地层利用地质钻机按设计要求钻孔；钻孔水平孔位误差≤5cm，钻孔垂直度≤±1°，钻孔深度超过设计深度0.5～1m，以满足下管深度；b2使用稀泥浆护壁或干钻成孔；b3钻孔内不得有杂物，以便有利于注浆管的安设。
4.如权利要求2或3任一项所述的一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，其特征在于，在步骤（d）袖阀管***过程中要边***边灌入清水，保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管；步骤（e）套壳料的重量配比为水泥：膨润土：水=1：1.5-2.5：1，为取得更好的封闭效果，在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔。
5.如权利要求1所述的一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，其特征在于，步骤（f）注浆施工时，每段注浆由止浆塞控制，浆液在止浆塞控制下，只能在该段向地层扩散，当全孔注浆结束后，立即取出芯管清洗，以防止浆液在芯管中凝固。
6.如权利要求5所述的一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，其特征在于，为确保注浆质量，防止串浆的发生，在工程中采取钻一孔注一孔的注浆施工原则，当采取钻孔、注浆施工平行作业时，钻孔和注浆孔间隔距离应在6m以上；对注浆压力进行预设，具体压力设置如下：洞身碎石段注浆压力1.5～2.0MPa；隧洞洞顶1m区域内注浆压力1.5～2.0 MPa；预设注浆压力为注浆管口压力，考虑注浆压力传输层过程中衰减及损失，注浆泵泵击压力为注浆管口压力的2.0倍。
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