CN113047308A - 一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，该方法包括以下步骤：一、水平定向钻工作坑的开挖临时支护及水平定向钻孔的开设；二、注浆管的插设；三、正式支护及临时支撑结构的拆除；四、注浆加固及挡水施工，得到液限粉土地层下水平定向钻工作坑。本发明方法步骤简单，设计合理，施工方便，提高了水平定向钻工作坑的施工质量和稳定性，以适应液限粉土地层下的水平定向钻的需求。

Description

一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法
技术领域
本发明属于水平定向钻工作坑开挖支护技术领域，尤其是涉及一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法。
背景技术
水平定向钻穿越技术是在不清除地面障碍物的情况下，管道从障碍物的底部穿越的一项新技术，随着现代文明意识和环境保护的逐渐加强，以及开挖路面进行各类地下管线施工导致的社会问题、交通问题和环境污染问题已越来越受到人们的关注，城市限制开挖施工的法规也陆续出台，所以水平定向钻穿越技术在通信、电力、水利、燃气、市政等各行各业得到了广泛的应用。尤其在环保和市政管网扩建项目及大型管道穿越江河工程项目上更显出了独特的优势。它具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点。
水平定向钻在穿越部位时，需在管道的起点设置一个工作坑，为后续的钻机钻进、扩孔、清孔、回拖拉管提供作业面。工作坑的开挖深度主要取决于管道的高程及扩孔钻机的尺寸及地质条件。据了解，目前在水平定向钻施工过程中，遇到开挖地质条件较差的工作坑时，直接开挖或采取先开挖后支护的施工方法或采取简易的支护措施，以上因素造成了目前水平定向钻工作坑塌陷问题频发，甚至造成人身伤亡事故。因此，迫切需要一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，以适应液限粉土地层下的水平定向钻的需求。
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，提供一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其方法步骤简单，设计合理，施工方便，提高了水平定向钻工作坑的施工质量和稳定性，以适应液限粉土地层下的水平定向钻的需求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、水平定向钻工作坑的开挖临时支护及水平定向钻孔的开设：
步骤101、在水平定向钻工作坑设定的矩形区域内从上至下开挖，开挖至第一支护设计深度，形成第一段开挖坑；其中，第一层开挖坑的截面为矩形；
步骤102、在第一段开挖坑内安装挡土板结构和临时支撑结构，直至完成第一段开挖坑的临时支护；
步骤103、按照步骤101和步骤102所述的方法，形成第j段开挖坑，并在第j段开挖坑内安装挡土板结构和临时支撑结构，直至完成第j段开挖坑的临时支护；其中，所述挡土板结构包括第一挡土板和第二挡土板，临时支撑结构包括临时横向支撑部件和临时纵向支撑部件；
步骤104、多次重复步骤103，直至形成第J段开挖坑，且第J段开挖坑的坑底标高满足水平定向钻工作坑的坑底设计要求，并在第J段开挖坑内安装挡土板结构和临时支撑结构，直至完成第J段开挖坑的临时支护；其中，第一段开挖坑，...，第j段开挖坑，...，第J段开挖坑形成水平定向钻工作坑，第一段开挖坑的临时支护，...，第j段开挖坑的临时支护，...，第J段开挖坑的临时支护，形成临时支护结构，第J段开挖坑内的挡土板结构中最下端的两个第二挡土板上开设有水平定向钻孔，所述水平定向钻孔沿水平定向钻工作坑的一个短边侧壁布设，所述水平定向钻孔的底部和水平定向钻工作坑的底部相齐平；j和J均为正整数，且1≤j≤J，J＞10；
步骤二、注浆管的插设：
在临时支护结构的外侧壁所处的液限粉土地层中插设多个注浆管；
步骤三、正式支护及临时支撑结构的拆除：
步骤301、在第一段开挖坑中的挡土板结构内安装正式支撑结构，之后拆除第一段开挖坑的临时支护中的临时支撑结构，直至完成第一段开挖坑的正式支护；
步骤302、按照步骤301所述的方法，在第j段开挖坑中的挡土板结构内安装正式支撑结构，之后拆除第j段开挖坑的临时支护中的临时支撑结构，直至完成第j段开挖坑的正式支护；其中，正式支撑结构包括正式横向支撑部件和正式纵向支撑部件，相邻两个正式横向支撑部件之间的间距小于相邻两个临时横向支撑部件之间的间距；
步骤303、多次重复步骤302所述的方法，在第J段开挖坑中的挡土板结构内安装正式支撑结构，之后拆除第J段开挖坑的临时支护中的临时支撑结构，直至完成第J段开挖坑的正式支护；其中，第一段开挖坑的正式支护，...，第j段开挖坑的正式支护，...，第J段开挖坑的正式支护，形成正式支护结构；
步骤四、注浆加固及挡水施工：
步骤401、给各个注浆管内注入水泥净浆，水泥净浆通过注浆管上的过浆孔进入液限粉土地层中，以使正式支护结构外侧壁和液限粉土地层之间形成浆液加固层；
步骤402、在正式支护结构的顶部的两个长边架设第一顶部挡板，在正式支护结构的顶部的两个短边架设第二顶部挡板；其中，第一顶部挡板和第二顶部挡板的顶部比液限粉土地层的地表高，两个第一顶部挡板和两个第二顶部挡板围设成挡水框；
步骤403、在挡水框的外侧壁浇筑水泥砂浆，形成挡水层；其中，挡水层的表面倾斜布设，挡水层靠近挡水框的顶部和挡水框的顶部相齐平，挡水层远离挡水框的底部贴合液限粉土地层的地表。
上述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤102中第一段开挖坑的临时支护、步骤103中第j段开挖坑的临时支护和步骤104中第J段开挖坑的临时支护的方法均相同，其中，第j段开挖坑的临时支护，具体过程如下：
沿第j段开挖坑的内侧壁的两个长边从上到下依次安装第一挡土板，同时在两个第一挡土板之间安装临时横向支撑部件；
沿第j段开挖坑的内侧壁的两个短边从上到下依次安装第二挡土板，同时在位于端部的临时横向支撑部件和所述第二挡土板之间安装临时纵向支撑部件；其中，第一挡土板的长度沿第j段开挖坑的长度方向布设，第二挡土板的长度沿第j段开挖坑的宽度方向布设，第二挡土板的两端贴合第一挡土板。
上述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：沿第j段开挖坑的内侧壁的两个长边从上到下依次安装第一挡土板，同时在两个第一挡土板之间安装临时横向支撑部件；并沿第j段开挖坑的内侧壁的两个短边从上到下依次安装第二挡土板，同时在位于端部的临时横向支撑部件和所述第二挡土板之间安装临时纵向支撑部件，具体过程如下：
步骤A01、沿第j段开挖坑的内侧壁的两个长边布设第一挡土板，同时在两个第一挡土板之间安装多个临时横向支撑部件；其中，多个临时横向支撑部件沿第一挡土板的长度方向布设，各个所述临时横向支撑部件均包括临时横向支撑杆、临时横向可调托撑和临时横向垫木；
步骤A02、将靠近第二挡土板的临时横向支撑部件记作端部临时横向支撑部件；其中，端部临时横向支撑部件的数量为两个，两个所述端部临时横向支撑部件对称布设；
步骤A03、沿第j段开挖坑的内侧壁的两个短边布设第二挡土板，并在两个第二挡土板和两个端部临时横向支撑部件之间分别安装临时纵向支撑部件，完成第j段的临时支护结构的施工；其中，所述临时纵向支撑部件包括临时纵向可调托撑和临时纵向垫木；
步骤A04、重复步骤A01至步骤A03，完成第j段下一层临时支护结构的施工，直至完成第j段开挖坑的临时支护。
上述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤二中在临时支护结构的外侧壁所处的液限粉土地层中插设多个注浆管，具体过程如下：
步骤201、在临时支护结构的外侧壁的长边方向插设多个第一注浆管，直至第一注浆管的底部和水平定向钻工作坑的底部相齐平；
步骤202、在临时支护结构的外侧壁的短边方向插设一个第二注浆管，直至第二注浆管的底部和水平定向钻工作坑的底部相齐平；其中，第二注浆管的圆心位于临时支护结构的宽度方向的中心线上，第一注浆管和第二注浆管上均开设有过浆孔。
上述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤301中第一段开挖坑的正式支护、步骤302中第j段开挖坑的正式支护和步骤303中第J段开挖坑的正式支护的方法均相同，其中，第j段开挖坑的正式支护，具体过程如下：
步骤B01、在第j段开挖坑中的挡土板结构内安装多个正式横向支撑部件；其中，多个正式横向支撑部件和多个临时横向支撑部件错位布设，多个正式横向支撑部件沿所述挡土板结构中第一挡土板的长度方向均布，各个所述正式横向支撑部件均包括槽钢、正式横向支撑杆、正式横向可调托撑和正式横向垫木；
步骤B02、拆除第j段开挖坑的临时支护中的临时支撑结构；
步骤B03、将靠近第二挡土板的正式横向支撑部件记作端部正式横向支撑部件；其中，端部正式横向支撑部件的数量为两个，两个所述端部正式横向支撑部件对称布设；
步骤B04、在所述挡土板结构中两个第二挡土板和两个端部正式横向支撑部件之间分别安装正式纵向支撑部件，完成第j段一层正式支护结构的施工；其中，所述正式纵向支撑部件包括与所述端部正式横向支撑部件垂直布设的第一支撑部件和两个对称布设在所述第一支撑部件两侧且与所述端部正式横向支撑部件相交的第二支撑部件，所述第一支撑部件和第二支撑部件之间的夹角为锐角，所述第一支撑部件和第二支撑部件均包括正式纵向可调托撑和正式纵向垫木；
步骤B05重复步骤B01至步骤B04，完成第j段下一层正式支护结构的施工，直至完成第j段开挖坑的正式支护。
上述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤401中水泥净浆中水灰比为0.5～0.55；
步骤402中第一顶部挡板和第二顶部挡板的顶部比液限粉土地层的地表高20mm～24mm；
步骤403中在距挡水框的外侧壁间距200mm～240mm的液限粉土地层的地表上浇筑水泥砂浆，挡水层的坡度为10％～12％。
上述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤A01中相邻两个临时横向支撑部件之间的间距为2000mm～2400mm，所述临时横向可调托撑的一端和临时横向支撑杆一端螺纹连接，所述临时横向可调托撑的另一端抵接在临时横向垫木上，所述临时横向支撑杆的另一端和水平定向钻工作坑一个内侧壁上的第一挡土板紧密接触，所述临时横向垫木和水平定向钻工作坑另一个内侧壁上的第一挡土板紧密接触，所述临时横向支撑杆沿第j段开挖坑的宽度方向布设；
步骤A03中所述临时纵向可调托撑的一端抵接在临时纵向垫木上，临时纵向垫木和第二挡土板紧密接触，临时纵向可调托撑的另一端通过临时直角扣件和端部临时横向支撑部件中的临时横向支撑杆连接。
上述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤201中相邻两个第一注浆管之间的间距小于相邻两个临时横向支撑部件之间的间距，第一注浆管的外侧壁和临时支护结构的外侧壁之间的间距为2mm～4mm；
步骤202中第二注浆管的外侧壁和临时支护结构的外侧壁之间的间距为2mm～4mm。
上述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤B01中所述正式横向可调托撑的一端和正式横向支撑杆一端螺纹连接，所述正式横向可调托撑的另一端抵接在正式横向垫木上，所述正式横向支撑杆的另一端和槽钢紧密接触，所述槽钢和水平定向钻工作坑一个内侧壁上的多个第一挡土板紧密接触，所述槽钢的底部和水平定向钻工作坑的底部相齐平，正式横向垫木和水平定向钻工作坑另一个内侧壁上的第一挡土板紧密接触，所述正式横向支撑杆沿第j段开挖坑的宽度方向布设；
步骤B04中所述正式纵向可调托撑的一端抵接在正式纵向垫木上，所述正式纵向垫木和所述挡土板结构中第二挡土板紧密接触，所述第一支撑部件中正式纵向可调托撑的另一端通过正式直角扣件和端部正式横向支撑部件中的正式横向支撑杆连接；所述第二支撑部件中正式纵向可调托撑的另一端通过旋转扣件和端部正式横向支撑部件中的正式横向支撑杆连接。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明方法步骤简单，设计合理，施工方便，且投入成本较低。
2、本发明首先是水平定向钻工作坑的开挖临时支护及水平定向钻孔的开设，其次是注浆管的插设，然后是正式支护及临时支撑结构的拆除，之后是注浆加固及挡水施工，得到水平定向钻工作坑，提高了水平定向钻工作坑的施工质量和稳定性，以适应液限粉土地层下的水平定向钻的需求。
3、本发明水平定向钻工作坑的开挖临时支护及水平定向钻孔的开设中，从上到下分多段开挖坑，且在每段开挖坑完成后进行安装挡土板结构和临时支撑结构，以边开挖边进行临时支护，减少工作坑开挖过程中工作坑的侧壁的塌陷。
4、本发明在水平定向钻工作坑的开挖临时支护及水平定向钻孔的开设中完成之后进行注浆管的插设，一方面是为了对注浆管的限位，便于注浆管靠近临时支护的外侧壁布设，避免注浆管倾斜不稳固而无法实现后续的加固效果；另一方便，是为了便于注浆管中的浆液经过浆孔进入挡土板结构和液限粉土地层之间的空隙，从而提高了工作坑侧壁的承载力。
5、本发明正式支护及临时支撑结构的拆除的过程中，先进行正式支撑结构的加固，然后进行临时支护中的临时支撑结构的拆除，这样通过正式支撑结构和临时横向支撑部件错位布设，从而不影响正式支撑结构的安装，以使正式支撑结构安装完成之后再拆除临时支护中的临时支撑结构，从而避免液限粉土地层的塌陷，也确保了水平定向钻工作坑的施工质量。
6、本发明正式支护及临时支撑结构的拆除完成之后进行注浆加固及挡水施工，是为了挡土板结构和液限粉土地层之间的空隙通过进行水泥净浆填充密实，能有效地承载正式支护结构的承载，从而进一步地确保工作坑的质量；同时施工挡水层从工作坑向外侧找坡，进一步地形成一道防水体系，有效的防止了雨水倒灌进工作坑，避免了工作坑侧壁高液性粉土遇水湿陷坍塌。
7、本发明设置临时支撑结构，且临时支撑结构中临时横向支撑部件的间距较大，从而便于机械开挖和水平定向钻孔形成，缩短了工作坑的施工时间；另外通过临时支撑结构和正式支撑结构部分结构相同，从而方便多次周转使用，降低了施工成本。
8、本发明设置相邻两个正式横向支撑部件之间的间距小于相邻两个临时横向支撑部件之间的间距，以提高了支护体系的支撑能力，保证了工作坑后续施工操作安全。
综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理，施工方便，提高了水平定向钻工作坑的施工质量和稳定性，以适应液限粉土地层下的水平定向钻的需求。
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为本发明挡土板结构和临时支撑结构的结构示意图。
图2为本发明临时横向支撑部件的结构示意图。
图3为本发明挡土板结构和正式支撑结构的结构示意图。
图4为本发明正式横向支撑部件和挡水层的结构示意图。
图5为本发明的方法流程框图。
附图标记说明:
1—浆液加固层； 2-1—第一挡土板； 2-2—第二挡土板；
3’-1—临时横向支撑杆； 3’-2—临时横向可调托撑；
3’-3—临时横向垫木； 4’-1—临时直角扣件；
4’-2—临时纵向可调托撑； 4’-3—临时纵向垫木；
3-1—正式横向支撑杆； 3-2—正式横向可调托撑；
3-3—正式横向垫木； 3-4—槽钢；
4-1—正式纵向垫木； 4-2—正式纵向可调托撑；
4-3—正式直角扣件； 5—第一顶部挡板； 6-1—第一注浆管；
6-2—第二注浆管； 7—挡水层； 8—水平定向钻工作坑；
9—液限粉土地层； 10—水平定向钻孔。
具体实施方式
如图1至图5所示，本发明包括以下步骤：
步骤一、水平定向钻工作坑的开挖临时支护及水平定向钻孔的开设：
步骤101、在水平定向钻工作坑设定的矩形区域内从上至下开挖，开挖至第一支护设计深度，形成第一段开挖坑；其中，第一层开挖坑的截面为矩形；
步骤102、在第一段开挖坑内安装挡土板结构和临时支撑结构，直至完成第一段开挖坑的临时支护；
步骤103、按照步骤101和步骤102所述的方法，形成第j段开挖坑，并在第j段开挖坑内安装挡土板结构和临时支撑结构，直至完成第j段开挖坑的临时支护；其中，所述挡土板结构包括第一挡土板2-1和第二挡土板2-2，临时支撑结构包括临时横向支撑部件和临时纵向支撑部件；
步骤104、多次重复步骤103，直至形成第J段开挖坑，且第J段开挖坑的坑底标高满足水平定向钻工作坑的坑底设计要求，并在第J段开挖坑内安装挡土板结构和临时支撑结构，直至完成第J段开挖坑的临时支护；其中，第一段开挖坑，...，第j段开挖坑，...，第J段开挖坑形成水平定向钻工作坑8，第一段开挖坑的临时支护，...，第j段开挖坑的临时支护，...，第J段开挖坑的临时支护，形成临时支护结构，第J段开挖坑内的挡土板结构中最下端的两个第二挡土板2-2上开设有水平定向钻孔10，所述水平定向钻孔10沿水平定向钻工作坑8的一个短边侧壁布设，所述水平定向钻孔10的底部和水平定向钻工作坑8的底部相齐平；j和J均为正整数，且1≤j≤J，J＞10；
步骤二、注浆管的插设：
在临时支护结构的外侧壁所处的液限粉土地层9中插设多个注浆管；
步骤三、正式支护及临时支撑结构的拆除：
步骤301、在第一段开挖坑中的挡土板结构内安装正式支撑结构，之后拆除第一段开挖坑的临时支护中的临时支撑结构，直至完成第一段开挖坑的正式支护；
步骤302、按照步骤301所述的方法，在第j段开挖坑中的挡土板结构内安装正式支撑结构，之后拆除第j段开挖坑的临时支护中的临时支撑结构，直至完成第j段开挖坑的正式支护；其中，正式支撑结构包括正式横向支撑部件和正式纵向支撑部件，相邻两个正式横向支撑部件之间的间距小于相邻两个临时横向支撑部件之间的间距；
步骤303、多次重复步骤302所述的方法，在第J段开挖坑中的挡土板结构内安装正式支撑结构，之后拆除第J段开挖坑的临时支护中的临时支撑结构，直至完成第J段开挖坑的正式支护；其中，第一段开挖坑的正式支护，...，第j段开挖坑的正式支护，...，第J段开挖坑的正式支护，形成正式支护结构；
步骤四、注浆加固及挡水施工：
步骤401、给各个注浆管内注入水泥净浆，水泥净浆通过注浆管上的过浆孔进入液限粉土地层9中，以使正式支护结构外侧壁和液限粉土地层9之间形成浆液加固层1；
步骤402、在正式支护结构的顶部的两个长边架设第一顶部挡板5，在正式支护结构的顶部的两个短边架设第二顶部挡板；其中，第一顶部挡板5和第二顶部挡板的顶部比液限粉土地层9的地表高，两个第一顶部挡板5和两个第二顶部挡板围设成挡水框；
步骤403、在挡水框的外侧壁浇筑水泥砂浆，形成挡水层7；其中，挡水层7的表面倾斜布设，挡水层7靠近挡水框的顶部和挡水框的顶部相齐平，挡水层7远离挡水框的底部贴合液限粉土地层9的地表。
本实施例中，步骤102中第一段开挖坑的临时支护、步骤103中第j段开挖坑的临时支护和步骤104中第J段开挖坑的临时支护的方法均相同，其中，第j段开挖坑的临时支护，具体过程如下：
沿第j段开挖坑的内侧壁的两个长边从上到下依次安装第一挡土板2-1，同时在两个第一挡土板2-1之间安装临时横向支撑部件；
沿第j段开挖坑的内侧壁的两个短边从上到下依次安装第二挡土板2-2，同时在位于端部的临时横向支撑部件和所述第二挡土板2-2之间安装临时纵向支撑部件；其中，第一挡土板2-1的长度沿第j段开挖坑的长度方向布设，第二挡土板2-2的长度沿第j段开挖坑的宽度方向布设，第二挡土板2-2的两端贴合第一挡土板2-1。
本实施例中，沿第j段开挖坑的内侧壁的两个长边从上到下依次安装第一挡土板2-1，同时在两个第一挡土板2-1之间安装临时横向支撑部件；并沿第j段开挖坑的内侧壁的两个短边从上到下依次安装第二挡土板2-2，同时在位于端部的临时横向支撑部件和所述第二挡土板2-2之间安装临时纵向支撑部件，具体过程如下：
步骤A01、沿第j段开挖坑的内侧壁的两个长边布设第一挡土板2-1，同时在两个第一挡土板2-1之间安装多个临时横向支撑部件；其中，多个临时横向支撑部件沿第一挡土板2-1的长度方向布设，各个所述临时横向支撑部件均包括临时横向支撑杆3’-1、临时横向可调托撑3’-2和临时横向垫木3’-3；
步骤A02、将靠近第二挡土板2-2的临时横向支撑部件记作端部临时横向支撑部件；其中，端部临时横向支撑部件的数量为两个，两个所述端部临时横向支撑部件对称布设；
步骤A03、沿第j段开挖坑的内侧壁的两个短边布设第二挡土板2-2，并在两个第二挡土板2-2和两个端部临时横向支撑部件之间分别安装临时纵向支撑部件，完成第j段的临时支护结构的施工；其中，所述临时纵向支撑部件包括临时纵向可调托撑4’-2和临时纵向垫木4’-3；
步骤A04、重复步骤A01至步骤A03，完成第j段下一层临时支护结构的施工，直至完成第j段开挖坑的临时支护。
本实施例中，步骤二中在临时支护结构的外侧壁所处的液限粉土地层9中插设多个注浆管，具体过程如下：
步骤201、在临时支护结构的外侧壁的长边方向插设多个第一注浆管6-1，直至第一注浆管6-1的底部和水平定向钻工作坑8的底部相齐平；
步骤202、在临时支护结构的外侧壁的短边方向插设一个第二注浆管6-2，直至第二注浆管6-2的底部和水平定向钻工作坑8的底部相齐平；其中，第二注浆管6-2的圆心位于临时支护结构的宽度方向的中心线上，第一注浆管6-1和第二注浆管6-2上均开设有过浆孔。
本实施例中，步骤301中第一段开挖坑的正式支护、步骤302中第j段开挖坑的正式支护和步骤303中第J段开挖坑的正式支护的方法均相同，其中，第j段开挖坑的正式支护，具体过程如下：
步骤B01、在第j段开挖坑中的挡土板结构内安装多个正式横向支撑部件；其中，多个正式横向支撑部件和多个临时横向支撑部件错位布设，多个正式横向支撑部件沿所述挡土板结构中第一挡土板2-1的长度方向均布，各个所述正式横向支撑部件均包括槽钢3-4、正式横向支撑杆3-1、正式横向可调托撑3-2和正式横向垫木3-3；
步骤B02、拆除第j段开挖坑的临时支护中的临时支撑结构；
步骤B03、将靠近第二挡土板2-2的正式横向支撑部件记作端部正式横向支撑部件；其中，端部正式横向支撑部件的数量为两个，两个所述端部正式横向支撑部件对称布设；
步骤B04、在所述挡土板结构中两个第二挡土板2-2和两个端部正式横向支撑部件之间分别安装正式纵向支撑部件，完成第j段一层正式支护结构的施工；其中，所述正式纵向支撑部件包括与所述端部正式横向支撑部件垂直布设的第一支撑部件和两个对称布设在所述第一支撑部件两侧且与所述端部正式横向支撑部件相交的第二支撑部件，所述第一支撑部件和第二支撑部件之间的夹角为锐角，所述第一支撑部件和第二支撑部件均包括正式纵向可调托撑4-2和正式纵向垫木4-1；
步骤B05重复步骤B01至步骤B04，完成第j段下一层正式支护结构的施工，直至完成第j段开挖坑的正式支护。
本实施例中，步骤401中水泥净浆中水灰比为0.5～0.55；
步骤402中第一顶部挡板5和第二顶部挡板的顶部比液限粉土地层9的地表高20mm～24mm；
步骤403中在距挡水框的外侧壁间距200mm～240mm的液限粉土地层9的地表上浇筑水泥砂浆，挡水层7的坡度为10％～12％。
本实施例中，步骤A01中相邻两个临时横向支撑部件之间的间距为2000mm～2400mm，所述临时横向可调托撑3’-2的一端和临时横向支撑杆3’-1一端螺纹连接，所述临时横向可调托撑3’-2的另一端抵接在临时横向垫木3’-3上，所述临时横向支撑杆3’-1的另一端和水平定向钻工作坑8一个内侧壁上的第一挡土板2-1紧密接触，所述临时横向垫木3’-3和水平定向钻工作坑8另一个内侧壁上的第一挡土板2-1紧密接触，所述临时横向支撑杆3’-1沿第j段开挖坑的宽度方向布设；
步骤A03中所述临时纵向可调托撑4’-2的一端抵接在临时纵向垫木4’-3上，临时纵向垫木4’-3和第二挡土板2-2紧密接触，临时纵向可调托撑4’-2的另一端通过临时直角扣件4’-1和端部临时横向支撑部件中的临时横向支撑杆3’-1连接。
本实施例中，步骤201中相邻两个第一注浆管6-1之间的间距小于相邻两个临时横向支撑部件之间的间距，第一注浆管6-1的外侧壁和临时支护结构的外侧壁之间的间距为2mm～4mm；
步骤202中第二注浆管6-2的外侧壁和临时支护结构的外侧壁之间的间距为2mm～4mm。
本实施例中，步骤B01中所述正式横向可调托撑3-2的一端和正式横向支撑杆3-1一端螺纹连接，所述正式横向可调托撑3-2的另一端抵接在正式横向垫木3-3上，所述正式横向支撑杆3-1的另一端和槽钢3-4紧密接触，所述槽钢3-4和水平定向钻工作坑8一个内侧壁上的多个第一挡土板2-1紧密接触，所述槽钢3-4的底部和水平定向钻工作坑8的底部相齐平，正式横向垫木3-3和水平定向钻工作坑8另一个内侧壁上的第一挡土板2-1紧密接触，所述正式横向支撑杆3-1沿第j段开挖坑的宽度方向布设；
步骤B04中所述正式纵向可调托撑4-2的一端抵接在正式纵向垫木4-1上，所述正式纵向垫木4-1和所述挡土板结构中第二挡土板2-2紧密接触，所述第一支撑部件中正式纵向可调托撑4-2的另一端通过正式直角扣件4-3和端部正式横向支撑部件中的正式横向支撑杆3-1连接；所述第二支撑部件中正式纵向可调托撑4-2的另一端通过旋转扣件和端部正式横向支撑部件中的正式横向支撑杆3-1连接。
本实施例中，需要说明的是，正式横向支撑杆3-1、第一挡土板2-1和第二挡土板2-2、第一支撑部件和第二支撑部件的数量均相同。
本实施例中，需要说明的是，各个第一注浆管6-1的圆心投影和正式横向支撑杆3-1的中心线重合。
本实施例中，步骤403中水泥砂浆中水泥和砂的重量比为1：2。
本实施例中，步骤402中第一顶部挡板和第二顶部挡板的顶部比液限粉土地层9的地表高20mm。
本实施例中，步骤403中在距挡水框的外侧壁间距200mm的液限粉土地层9的地表上浇筑水泥砂浆。
本实施例中，步骤A01中相邻两个临时横向支撑部件之间的间距为2000mm，步骤B01中相邻两个正式横向支撑部件之间的间距为1000mm，所述端部正式横向支撑部件距离水平定向钻工作坑8短边侧壁的间距为500mm。
本实施例中，第一挡土板2-1和第二挡土板2-2的厚度为50mm，第一挡土板2-1和第二挡土板2-2均为杉木板。
本实施例中，临时横向支撑杆3’-1和正式横向支撑杆3-1均可采用φ60*6mm钢管。
本实施例中，第一段开挖坑，...，第j段开挖坑，...，第J段开挖坑的深度均为300mm，第一挡土板2-1和第二挡土板2-2沿水平定向钻工作坑8内侧壁的宽度为300mm，则在第j段开挖坑的临时支护和正式支护中仅需要进行一层临时支护结构的施工或者一层正时支护结构的施工，施工进度较快。
本实施例中，槽钢3-4为20槽钢。
综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理，施工方便，提高了水平定向钻工作坑的施工质量和稳定性，以适应液限粉土地层下的水平定向钻的需求。
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 (9)

1.一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、水平定向钻工作坑的开挖临时支护及水平定向钻孔的开设：
步骤101、在水平定向钻工作坑设定的矩形区域内从上至下开挖，开挖至第一支护设计深度，形成第一段开挖坑；其中，第一层开挖坑的截面为矩形；
步骤102、在第一段开挖坑内安装挡土板结构和临时支撑结构，直至完成第一段开挖坑的临时支护；
步骤103、按照步骤101和步骤102所述的方法，形成第j段开挖坑，并在第j段开挖坑内安装挡土板结构和临时支撑结构，直至完成第j段开挖坑的临时支护；其中，所述挡土板结构包括第一挡土板(2-1)和第二挡土板(2-2)，临时支撑结构包括临时横向支撑部件和临时纵向支撑部件；
步骤104、多次重复步骤103，直至形成第J段开挖坑，且第J段开挖坑的坑底标高满足水平定向钻工作坑的坑底设计要求，并在第J段开挖坑内安装挡土板结构和临时支撑结构，直至完成第J段开挖坑的临时支护；其中，第一段开挖坑，...，第j段开挖坑，...，第J段开挖坑形成水平定向钻工作坑(8)，第一段开挖坑的临时支护，...，第j段开挖坑的临时支护，...，第J段开挖坑的临时支护，形成临时支护结构，第J段开挖坑内的挡土板结构中最下端的两个第二挡土板(2-2)上开设有水平定向钻孔(10)，所述水平定向钻孔(10)沿水平定向钻工作坑(8)的一个短边侧壁布设，所述水平定向钻孔(10)的底部和水平定向钻工作坑(8)的底部相齐平；j和J均为正整数，且1≤j≤J；
步骤二、注浆管的插设：
在临时支护结构的外侧壁所处的液限粉土地层(9)中插设多个注浆管；
步骤三、正式支护及临时支撑结构的拆除：
步骤301、在第一段开挖坑中的挡土板结构内安装正式支撑结构，之后拆除第一段开挖坑的临时支护中的临时支撑结构，直至完成第一段开挖坑的正式支护；
步骤302、按照步骤301所述的方法，在第j段开挖坑中的挡土板结构内安装正式支撑结构，之后拆除第j段开挖坑的临时支护中的临时支撑结构，直至完成第j段开挖坑的正式支护；其中，正式支撑结构包括正式横向支撑部件和正式纵向支撑部件，相邻两个正式横向支撑部件之间的间距小于相邻两个临时横向支撑部件之间的间距；
步骤303、多次重复步骤302所述的方法，在第J段开挖坑中的挡土板结构内安装正式支撑结构，之后拆除第J段开挖坑的临时支护中的临时支撑结构，直至完成第J段开挖坑的正式支护；其中，第一段开挖坑的正式支护，...，第j段开挖坑的正式支护，...，第J段开挖坑的正式支护，形成正式支护结构；
步骤四、注浆加固及挡水施工：
步骤401、给各个注浆管内注入水泥净浆，水泥净浆通过注浆管上的过浆孔进入液限粉土地层(9)中，以使正式支护结构外侧壁和液限粉土地层(9)之间形成浆液加固层(1)；
步骤402、在正式支护结构的顶部的两个长边架设第一顶部挡板(5)，在正式支护结构的顶部的两个短边架设第二顶部挡板；其中，第一顶部挡板(5)和第二顶部挡板的顶部比液限粉土地层(9)的地表高，两个第一顶部挡板(5)和两个第二顶部挡板围设成挡水框；
步骤403、在挡水框的外侧壁浇筑水泥砂浆，形成挡水层(7)；其中，挡水层(7)的表面倾斜布设，挡水层(7)靠近挡水框的顶部和挡水框的顶部相齐平，挡水层(7)远离挡水框的底部贴合液限粉土地层(9)的地表。
2.按照权利要求1所述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤102中第一段开挖坑的临时支护、步骤103中第j段开挖坑的临时支护和步骤104中第J段开挖坑的临时支护的方法均相同，其中，第j段开挖坑的临时支护，具体过程如下：
沿第j段开挖坑的内侧壁的两个长边从上到下依次安装第一挡土板(2-1)，同时在两个第一挡土板(2-1)之间安装临时横向支撑部件；
沿第j段开挖坑的内侧壁的两个短边从上到下依次安装第二挡土板(2-2)，同时在位于端部的临时横向支撑部件和所述第二挡土板(2-2)之间安装临时纵向支撑部件；其中，第一挡土板(2-1)的长度沿第j段开挖坑的长度方向布设，第二挡土板(2-2)的长度沿第j段开挖坑的宽度方向布设，第二挡土板(2-2)的两端贴合第一挡土板(2-1)。
3.按照权利要求2所述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：沿第j段开挖坑的内侧壁的两个长边从上到下依次安装第一挡土板(2-1)，同时在两个第一挡土板(2-1)之间安装临时横向支撑部件；并沿第j段开挖坑的内侧壁的两个短边从上到下依次安装第二挡土板(2-2)，同时在位于端部的临时横向支撑部件和所述第二挡土板(2-2)之间安装临时纵向支撑部件，具体过程如下：
步骤A01、沿第j段开挖坑的内侧壁的两个长边布设第一挡土板(2-1)，同时在两个第一挡土板(2-1)之间安装多个临时横向支撑部件；其中，多个临时横向支撑部件沿第一挡土板(2-1)的长度方向布设，各个所述临时横向支撑部件均包括临时横向支撑杆(3’-1)、临时横向可调托撑(3’-2)和临时横向垫木(3’-3)；
步骤A02、将靠近第二挡土板(2-2)的临时横向支撑部件记作端部临时横向支撑部件；其中，端部临时横向支撑部件的数量为两个，两个所述端部临时横向支撑部件对称布设；
步骤A03、沿第j段开挖坑的内侧壁的两个短边布设第二挡土板(2-2)，并在两个第二挡土板(2-2)和两个端部临时横向支撑部件之间分别安装临时纵向支撑部件，完成第j段的临时支护结构的施工；其中，所述临时纵向支撑部件包括临时纵向可调托撑(4’-2)和临时纵向垫木(4’-3)；
步骤A04、重复步骤A01至步骤A03，完成第j段下一层临时支护结构的施工，直至完成第j段开挖坑的临时支护。
4.按照权利要求1所述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤二中在临时支护结构的外侧壁所处的液限粉土地层(9)中插设多个注浆管，具体过程如下：
步骤201、在临时支护结构的外侧壁的长边方向插设多个第一注浆管(6-1)，直至第一注浆管(6-1)的底部和水平定向钻工作坑(8)的底部相齐平；
步骤202、在临时支护结构的外侧壁的短边方向插设一个第二注浆管(6-2)，直至第二注浆管(6-2)的底部和水平定向钻工作坑(8)的底部相齐平；其中，第二注浆管(6-2)的圆心位于临时支护结构的宽度方向的中心线上，第一注浆管(6-1)和第二注浆管(6-2)上均开设有过浆孔。
5.按照权利要求1所述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤301中第一段开挖坑的正式支护、步骤302中第j段开挖坑的正式支护和步骤303中第J段开挖坑的正式支护的方法均相同，其中，第j段开挖坑的正式支护，具体过程如下：
步骤B01、在第j段开挖坑中的挡土板结构内安装多个正式横向支撑部件；其中，多个正式横向支撑部件和多个临时横向支撑部件错位布设，多个正式横向支撑部件沿所述挡土板结构中第一挡土板(2-1)的长度方向均布，各个所述正式横向支撑部件均包括槽钢(3-4)、正式横向支撑杆(3-1)、正式横向可调托撑(3-2)和正式横向垫木(3-3)；
步骤B02、拆除第j段开挖坑的临时支护中的临时支撑结构；
步骤B03、将靠近第二挡土板(2-2)的正式横向支撑部件记作端部正式横向支撑部件；其中，端部正式横向支撑部件的数量为两个，两个所述端部正式横向支撑部件对称布设；
步骤B04、在所述挡土板结构中两个第二挡土板(2-2)和两个端部正式横向支撑部件之间分别安装正式纵向支撑部件，完成第j段一层正式支护结构的施工；其中，所述正式纵向支撑部件包括与所述端部正式横向支撑部件垂直布设的第一支撑部件和两个对称布设在所述第一支撑部件两侧且与所述端部正式横向支撑部件相交的第二支撑部件，所述第一支撑部件和第二支撑部件之间的夹角为锐角，所述第一支撑部件和第二支撑部件均包括正式纵向可调托撑(4-2)和正式纵向垫木(4-1)；
步骤B05重复步骤B01至步骤B04，完成第j段下一层正式支护结构的施工，直至完成第j段开挖坑的正式支护。
6.按照权利要求1所述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤401中水泥净浆中水灰比为0.5～0.55；
步骤402中第一顶部挡板(5)和第二顶部挡板的顶部比液限粉土地层(9)的地表高20mm～24mm；
步骤403中在距挡水框的外侧壁间距200mm～240mm的液限粉土地层(9)的地表上浇筑水泥砂浆，挡水层(7)的坡度为10％～12％。
7.按照权利要求3所述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤A01中相邻两个临时横向支撑部件之间的间距为2000mm～2400mm，所述临时横向可调托撑(3’-2)的一端和临时横向支撑杆(3’-1)一端螺纹连接，所述临时横向可调托撑(3’-2)的另一端抵接在临时横向垫木(3’-3)上，所述临时横向支撑杆(3’-1)的另一端和水平定向钻工作坑(8)一个内侧壁上的第一挡土板(2-1)紧密接触，所述临时横向垫木(3’-3)和水平定向钻工作坑(8)另一个内侧壁上的第一挡土板(2-1)紧密接触，所述临时横向支撑杆(3’-1)沿第j段开挖坑的宽度方向布设；
步骤A03中所述临时纵向可调托撑(4’-2)的一端抵接在临时纵向垫木(4’-3)上，临时纵向垫木(4’-3)和第二挡土板(2-2)紧密接触，临时纵向可调托撑(4’-2)的另一端通过临时直角扣件(4’-1)和端部临时横向支撑部件中的临时横向支撑杆(3’-1)连接。
8.按照权利要求4所述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤201中相邻两个第一注浆管(6-1)之间的间距小于相邻两个临时横向支撑部件之间的间距，第一注浆管(6-1)的外侧壁和临时支护结构的外侧壁之间的间距为2mm～4mm；
步骤202中第二注浆管(6-2)的外侧壁和临时支护结构的外侧壁之间的间距为2mm～4mm。
9.按照权利要求5所述的一种液限粉土地层下水平定向钻工作坑的支护方法，其特征在于：步骤B01中所述正式横向可调托撑(3-2)的一端和正式横向支撑杆(3-1)一端螺纹连接，所述正式横向可调托撑(3-2)的另一端抵接在正式横向垫木(3-3)上，所述正式横向支撑杆(3-1)的另一端和槽钢(3-4)紧密接触，所述槽钢(3-4)和水平定向钻工作坑(8)一个内侧壁上的多个第一挡土板(2-1)紧密接触，所述槽钢(3-4)的底部和水平定向钻工作坑(8)的底部相齐平，正式横向垫木(3-3)和水平定向钻工作坑(8)另一个内侧壁上的第一挡土板(2-1)紧密接触，所述正式横向支撑杆(3-1)沿第j段开挖坑的宽度方向布设；
步骤B04中所述正式纵向可调托撑(4-2)的一端抵接在正式纵向垫木(4-1)上，所述正式纵向垫木(4-1)和所述挡土板结构中第二挡土板(2-2)紧密接触，所述第一支撑部件中正式纵向可调托撑(4-2)的另一端通过正式直角扣件(4-3)和端部正式横向支撑部件中的正式横向支撑杆(3-1)连接；所述第二支撑部件中正式纵向可调托撑(4-2)的另一端通过旋转扣件和端部正式横向支撑部件中的正式横向支撑杆(3-1)连接。
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