CN115653495B - 超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法；本发明具体包括以下步骤：场地硬化，钻孔取土，设备准备，水平钻孔作业，完成桩（墙）孔位的破除，取出破除过程中产生的建筑垃圾，向上拔出钢套管，同时回填水泥土，下一孔位进行钻孔作业，完成下一个孔位的破除，取出破除过程中产生的建筑垃圾，重复直至完成所有孔位的破除，并且取出所有的建筑垃圾，对回填水泥土孔位注浆加固；本发明通过见超大直径钢套管垂直沉管与水平钻取芯相结合，实现了现有地铁地下高效、精准清障。

Description

超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法。

背景技术

随着我国经济社会的快速发展和综合国力的显著增强，城乡居民生活水平显著提高，城市基础设施已成为质的跨越。当新建地铁穿越已建成地铁车站时，要让盾构机顺利穿越既有地铁车站下部桩（墙)结构，需要清除盾构隧道直径范围内围护桩(墙)，此类工程往往深度较深，常常深达20m以上，清障孔洞面积较大，且由于地处地质较深处，地质情况比较复杂，有砂质粉土和淤泥质粉质粘土，富含地下水且有承压水，并且障碍物紧邻既有地铁主体结构，采用一般清障法施工容易破坏既有地铁主体结构，另外清障施工时，若不能保证安全的前提下，不允许人工下孔(井）作业，如果采用先做基坑再清障的思路，工期较长，造价较高。因此如何以高效、精准的施工方法进行清障，成为此类工程施工的一个技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对现有地铁地下高效、精准清障施工的工法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法，具体包括以下步骤：

1）地面平整硬化，制作定位导墙；

2）套管钻机就位，放入钢套管，并进行管内取土成孔作业；

3）用吊车将水平钻进设备A吊装到钢套管内指定位置；

4）使用水平钻进设备A进行水平钻孔作业，完成第一个（组）孔位的破除；

5）吊出水平钻进设备A，取出破除过程中产生的建筑垃圾；

6）向上拔出钢套管，同时进行回填；

7）套管钻机就位，放入钢套管，并进行管内取土成孔作业；

8）用吊车将水平钻进设备A吊装到钢套管内指定位置；

9）使用水平钻进设备A进行水平钻孔作业，完成下一个（组）孔位的破除；

10）吊出水平钻进设备A，取出破除过程中产生的建筑垃圾；

11）向上拔出钢套管，同时进行回填；

12）重复步骤7）—11），直至完成所有孔位的破除，并且取出所有的建筑垃圾；

13）移除水平钻进设备A以及吊车，对回填孔位注浆加固。

优选的是：所述步骤2）中根据地下施工高度，放入多节钢套管，多节钢套管之间相互公母连接。

优选的是：所述步骤2）中放入的第一节钢套管侧壁开有预留孔。

优选的是：所述步骤3）中水平钻进设备A包括水平钻机，所述水平钻机中间安装有掘进管，所述掘进管一端连接有掘进管回收油缸，所述掘进管回收油缸旁边设置有掘进管回收备用装置，所述掘进管回收备用装置与掘进管相连接，所述水平钻机外部设置有导向支架。

优选的是：所述步骤3）中水平钻进设备A包括导向支架，所述导向支架内部安装有滑箱，所述滑箱一侧安装有伸缩油缸，另一侧安装有钻具连接器，所述钻具连接器连接有掘进管，所述滑箱内安装有与钻具连接器连接的动力装置，所述导向支架上还连接有回收装置，所述回收装置与滑箱相连接。

优选的是：所述动力装置包括马达以及与马达连接的齿轮箱，所述齿轮箱与钻具连接器相连接。

优选的是：所述钢套管内壁设置有导轨，所述导轨与导向支架四个角嵌合。

优选的是：还包括液压工作站，所述液压工作站上的油管连接在液压油管组卷盘上， 并进一步通过液压油管组导向轮与水平钻机相连接。

优选的是：所述水平钻孔作业按照网格化方式作业。

本发明的有益技术效果是：

①清障时只对影响盾构机掘进的范围定点清障，不需要从地面开始往下清除桩（墙）等障碍物，因此不会对既有线地铁车站主体产生破坏。

②施工时，所有操作在地面上完成，机械化程度高，不需要人工下孔(井)，保证作业人员的安全。

③钢套管护壁，可适应所有地层，清障施工钻机可在水下作业，不受地下水影响。

④该清障法采用网格化作业，可以实现单孔作业，也可以实现多孔作业，灵活多样，清障效率高。

⑤该清障法具有可操作性强，施工效率高相对较快，可缩短工期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明施工流程图；

图2是本发明施工时的结构示意图；

图3是本发明中的实施例1掘进管退回状态示意图（主视图）；

图4是本发明中的实施例1掘进管退回状态示意图（俯视图）；

图5是本发明中钻孔网格化作业示意图；

图6是本发明中实施例2中A部的结构示意图（俯视图）；

图7是本发明中实施例2中A部的结构示意图（主视图）；

图8是本发明中实施例3中A部的结构示意图（主视图）。

其中：1液压油管组导向轮、2液压油管组卷盘、3辅助吊车、4掘进管回收备用装置、5全套管钻机、6液压工作站、7吊车、8钢套管、9水平钻机、10掘进管回收油缸、11掘进管，12导向架、13导轨、14预留孔、15滑箱、16伸缩油缸、17钻具连接器、18动力装置、19回收装置、181马达、182齿轮箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1~图5所示，超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法，具体包括以下步骤：

1）地面平整硬化，制作定位导墙；

2）套管钻机就位，放入钢套管8，并进行管内取土成孔作业，该步骤中根据地下施工高度，放入一节或者多节钢套管8，多节钢套管8之间相互公母连接，在放入的多节钢套管8中第一节钢套管侧壁开有预留孔14，用于后续步骤中水平钻机9掘进时使用；

3）用吊车将水平钻进设备A吊装到钢套管内指定位置，所述水平钻进设备A包括水平钻机9，所述水平钻机9中间安装有掘进管11，所述掘进管11一端连接有掘进管回收油缸10，所述掘进管回收油缸10旁边设置有掘进管回收备用装置4，所述掘进管回收备用装置4与掘进管11相连接，所述水平钻机9外部设置有导向支架12，所述钢套管8内壁设置有导轨13，所述导轨13与导向支架12四个角嵌合，地面还设置有液压工作站6，所述液压工作站6上的油管连接在液压油管组卷盘2上，并进一步通过液压油管组导向轮1与水平钻机9相连接；

4）使用水平钻进设备A进行水平钻孔作业，完成第一个（组）孔位的破除；

5）吊出水平钻进设备A，取出破除过程中产生的建筑垃圾；

6）向上拔出钢套管，同时进行回填；

7）套管钻机就位，放入钢套管，并进行管内取土成孔作业；

8）用吊车将水平钻进设备A吊装到钢套管内指定位置；

9）使用水平钻进设备A进行水平钻孔作业，完成下一个（组）孔位的破除；

10）吊出水平钻进设备A，取出破除过程中产生的建筑垃圾；

11）向上拔出钢套管，同时进行回填；

12）重复步骤7）—11），直至完成所有孔位的破除，并且取出所有的建筑垃圾；

13）移除水平钻进设备A以及吊车，对回填孔位注浆加固。

本实施例1中设备工作原理：本实用新型中水平钻机9优选全回转钻机，施工作业时，吊车7和辅助吊车3就位，辅助吊车3将液压油管组导向轮1吊装就位，液压工作站6上的油管连接在液压油管组卷盘2上， 并进一步通过液压油管组导向轮1与水平钻机9相连接，水平钻机9内安装有掘进管11，全套管钻机5将钢套管8安装就位，吊车7将与导向架12安装在一起的水平钻机9吊装到钢套管内，导向架12沿导轨13向下滑动，直到指定工位，液压工作站6控制掘进管回收油缸10伸缩作业，在桩（墙）等障碍物上开孔清障，若掘进管回收油缸10出现故障，则启动掘进管回收备用装置4对掘进管11进行控制，避免掘进管11卡在桩（墙）等障碍物上，所述掘进管回收备用装置4优选采用钢丝绳与滑轮相结合的方式，钢丝绳一端连接在掘进管11上，一端置于钢套管8外地表，施工作业完成后，吊车7将水平钻机9等起吊回收即可。

实施例2：

如图1、图2、图5-图7所示，超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法，具体包括以下步骤：

1）地面平整硬化，制作定位导墙；

2）套管钻机就位，放入钢套管8，并进行管内取土成孔作业，该步骤中根据地下施工高度，放入一节或者多节钢套管8，多节钢套管8之间相互公母连接，在放入的多节钢套管8中第一节钢套管侧壁开有预留孔14，用于后续步骤中掘进管11工作时掘进使用；

3）用吊车将水平钻进设备A吊装到钢套管内指定位置，所述步骤3）中水平钻进设备A包括导向支架12，所述导向支架12内部安装有滑箱15，所述滑箱15一侧安装有伸缩油缸16，另一侧安装有钻具连接器17，所述钻具连接器17连接有掘进管11，所述滑箱15内安装有与钻具连接器17连接的动力装置18，所述导向支架12上还连接有回收装置19，所述回收装置19与滑箱15相连接。

所述动力装置18包括马达181以及与马达181连接的齿轮箱182，所述齿轮箱182与钻具连接器17相连接，可以控制钻具连接器17旋转运动。

所述导向支架12上还连接有回收装置19，所述回收装置19与滑箱15相连接，所述回收装置19包括钢丝绳以及滑轮，所述钢丝绳通过导向支架12上的滑轮与滑箱15相连接，钢丝绳的另外一端置于钢套管外地表，其作用为当伸缩油缸16故障无法回缩时，用回收装置19将滑箱15进行回收，避免掘进管11卡在预留孔14外。

4）使用水平钻进设备A进行水平钻孔作业，完成第一个（组）孔位的破除；

5）吊出水平钻进设备A，取出破除过程中产生的建筑垃圾；

6）向上拔出钢套管，同时进行回填；

7）套管钻机就位，放入钢套管，并进行管内取土成孔作业；

8）用吊车将水平钻进设备A吊装到钢套管内指定位置；

9）使用水平钻进设备A进行水平钻孔作业，完成下一个（组）孔位的破除；

10）吊出水平钻进设备A，取出破除过程中产生的建筑垃圾；

11）向上拔出钢套管，同时进行回填；

12）重复步骤7）—11），直至完成所有孔位的破除，并且取出所有的建筑垃圾；

13）移除水平钻进设备A以及吊车，对回填孔位注浆加固。

实施例3：

如图1、图2、图5-图6以及图8所示，本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中导向支架2及其内部结构设置有2组，在该实施例装置施工时，可以实现同时双孔清障作业。

需要注意的是本发明不限于单孔作业以及双孔作业，根据具体施工现场作业的环境以及施工要求，可以采用单孔作业，也可以采取双孔作业或者多孔作业。在采取多孔作业时，只需要将本发明中的导向支架2及其内部结构重复设置多组即可。掘进管11的数量与钢套管8上的预留孔14完全对应。

本发明实施例2和实施例3的工作原理：本发明中伸缩油缸16、动力装置18连接有外部地面的液压工作站，由液压工作站提供动力，施工作业时，地面施工装置就位，全套管钻机将钢套管8安装到地下指定位置，所述钢套管8最下面一根侧壁预留有预留孔14；吊车将导向支架12沿钢套管8内侧的导轨13吊装到钢套管8指定位置，此时，掘进管11与预留孔14位置平行，启动液压工作站，控制伸缩油缸16推动滑箱15向前移动，滑箱15内动力装置18启动，通过钻具连接器17带动掘进管11旋转前进，对桩（墙）实施清障作业，作业完成后，伸缩油缸16带动滑箱15回缩，移动到下一个指定位置重复作业施工，待全部清障作业完成后，吊车将导向支架12吊起，完成清障工作。

本发明中所述钻孔作业按照网格化作业，具体参见图5，先将桩（墙）上需要开的孔进行定位，然后件将所要开的孔以及掘进管的大小，等分为横竖排列的若干圆孔，相邻圆孔两两相交或相切，施工时按照纵向，先完成一列孔的破除，再完成下一列孔的破除，依次直到全部孔破除完成。

上述施工工法清障时只对影响盾构机掘进的范围定点清障，不需要从地面开始往下清除桩（墙）等障碍物（障碍物)，因此不会对既有线地铁车站主体产生破坏，施工时，所有操作在地面上完成，机械化程度高，不需要人工下孔(井)，保证作业人员的安全，采用钢套管护壁，可适应所有地层，清障施工钻机可在水下作业，不受地下水影响，同时该清障法具有可操作性强，施工效率高相对较快，可缩短工期。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法，其特征在于：具体包括以下步骤：

1）地面平整硬化，制作定位导墙；

2）套管钻机就位，根据地下施工高度，放入一节或者多节钢套管，多节钢套管之间相互公母连接，放入的第一节钢套管侧壁开有预留孔（14），并进行管内取土成孔作业；

3）用吊车将水平钻进设备A吊装到钢套管内指定位置；

4）使用水平钻进设备A进行水平钻孔作业，完成第一个孔位的破除；

5）吊出水平钻进设备A，取出破除过程中产生的建筑垃圾；

6）向上拔出钢套管，同时进行回填；

7）套管钻机就位，放入钢套管，并进行管内取土成孔作业；

8）用吊车将水平钻进设备A吊装到钢套管内指定位置；

9）使用水平钻进设备A进行水平钻孔作业，完成下一个孔位的破除；

10）吊出水平钻进设备A，取出破除过程中产生的建筑垃圾；

11）向上拔出钢套管，同时进行回填；

12）重复步骤7）—11），直至完成所有孔位的破除，并且取出所有的建筑垃圾；

13）移除水平钻进设备A以及吊车，对回填孔位注浆加固。

2.根据权利要求1所述的超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法，其特征在于：所述步骤3）中水平钻进设备A包括水平钻机（9），所述水平钻机（9）中间安装有掘进管（11），所述掘进管（11）一端连接有掘进管回收油缸（10），所述掘进管回收油缸（10）旁边设置有掘进管回收备用装置（4），所述掘进管回收备用装置（4）与掘进管（11）相连接，所述水平钻机（9）外部设置有导向支架（12）。

3.根据权利要求1所述的超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法，其特征在于：所述步骤3）中水平钻进设备A包括导向支架（12），所述导向支架（12）内部安装有滑箱（15），所述滑箱（15）一侧安装有伸缩油缸（16），另一侧安装有钻具连接器（17），所述钻具连接器（17）连接有掘进管（11），所述滑箱（15）内安装有与钻具连接器（17）连接的动力装置（18），所述导向支架（12）上还连接有回收装置（19），所述回收装置（19）与滑箱（15）相连接。

4.根据权利要求3所述的超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法，其特征在于：所述动力装置（18）包括马达（181）以及与马达（181）连接的齿轮箱（182），所述齿轮箱（182）与钻具连接器（17）相连接。

5.根据权利要求2所述的超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法，其特征在于：所述钢套管（8）内壁设置有导轨（13），所述导轨（13）与导向支架（12）四个角嵌合。

6.根据权利要求5所述的超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法，其特征在于：还包括液压工作站（6），所述液压工作站（6）上的油管连接在液压油管组卷盘（2）上，并进一步通过液压油管组导向轮（1）与水平钻机（9）相连接。

7.根据权利要求1所述的超大直径钢套管垂直沉管结合水平钻取芯清障工法，其特征在于：所述水平钻孔作业按照网格化方式作业。