适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构

摘要

本发明涉及适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构，其包括多根注浆管，多根注浆管至少分成三排，多排注浆管的下部形成加固区，且至少一排为袖阀管，其中多排注浆管按依次贴近沉井划分为第一、二、三注浆管排，每个注浆管排至少有一排注浆管构成，且三个注浆管排随着靠近沉井与地面所形成的夹角逐步变小，加固区的顶部至沉井底部的垂直距离大于或等于沉井靠近第三注浆管排的最近点至第三注浆管排的最上排注浆管的垂直距离。本发明一方面通过注浆加固体与钢管形成整体，承受注浆加固体上部的地面荷载和土层重量，减小沉井的形变，也有效地保证了掘进施工时沉井的安全；另一方面通过袖阀管能够多次对加固区进行注浆，从而抑制地基的沉降。

权利要求

1.一种适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构，其特征在于：所述加固管棚结构自沉井地基所在的一侧地面斜插至沉井下方，且包括多根注浆管，其中多根所述注浆管至少分成三排，每排所述注浆管均沿着沉井所对应侧边间隔分布，且构成每排的所述注浆管之间平行设置，相邻两排所述注浆管相隔开设置，多排所述注浆管的下部形成加固区，且至少一排为袖阀管，其中多排所述注浆管按依次贴近沉井划分为第一注浆管排、第二注浆管排、第三注浆管排，每个注浆管排至少有一排所述注浆管构成，且三个注浆管排随着靠近沉井与地面所形成的夹角逐步变小，所述加固区的顶部至沉井底部的垂直距离为D1，沉井靠近所述第三注浆管排的最近点至所述第三注浆管排的最上排所述注浆管的垂直距离为D2，D1≥D2，所述加固区部分位于沉井的正下方，部分位于沉井与所述第三注浆管排的注浆入口端之间；所述第一注浆管排的注浆下端部和所述第三注浆管排的注浆下端部至所述第二注浆管排的垂直距离相等。

2.根据权利要求1所述的适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构，其特征在于：第一注浆管排、第二注浆管排、第三注浆管排均包括一排所述注浆管，其中构成第二注浆管排的所述注浆管为袖阀管，其他所述注浆管为钢管。

3.根据权利要求2所述的适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构，其特征在于：构成所述加固区的所述第一注浆管排和所述第二注浆管排的注浆下端部对齐，所述第三注浆管排的注浆下端部位于所述第二注浆管排的注浆下端部的上方。

4.根据权利要求1所述的适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构，其特征在于：每相邻两排所述注浆管之间错位间隔分布，且每相邻排所述注浆管的管芯之间的垂直距离相等。

5.根据权利要求1所述的适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构，其特征在于：三个注浆管排与地面形成的夹角范围是60°90°。

~

6.根据权利要求1所述的适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构，其特征在于：所述加固区的深度为H，所述第三注浆管排的注浆入口端部至沉井的垂直距离为L，H≤L。

7.根据权利要求1或6所述的适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构，其特征在于：所述加固区宽度W自所述第三注浆管排的注浆下端部向第一注浆管排延伸，且W≥

2D1。

8.根据权利要求1所述的适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构，其特征在于：所述第一注浆管排、所述第二注浆管排、所述第三注浆管排的注浆管长度分别为L1、L2、L3，其中L3＜L1＜L2。

说明书

适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构

技术领域

[0001] 本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构。

背景技术

[0002] 众所周知，隧道是修建在地下、水下或者山体中，并铺设铁路或者修筑公路以供机动车辆通行的建筑物。隧道的建设过程主要为隧道规划、勘测、设计、贯通控制测量和施工
等工作，因此无论是建设还是使用，隧道成型过程繁琐且复杂。

[0003] 目前，随着修建技术、建设水平及建设要求的不断提高，越来越多的新技术、新工艺、新工法应用到地下工程的建设中，与之相关的亮点、难点及特殊性工程也越来越多。例
如：在强透水、富水地层中修建深、大基坑具有一定的风险，历来都是工程界的难题，一旦盾
构下穿沉井时，会对沉井下方的土体产生扰动，沉井及地表建筑物因地基不均匀沉降产生
裂缝，甚至倒塌等，近年来在市政和地铁工程的建设中，均出现过上述类似事故，造成人民
生命及财产的损失，社会影响十分恶劣。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全新的适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

[0006] 一种适用于岩溶或断层处沉井地基注浆的加固管棚结构，其自沉井地基所在的一侧地面斜插至沉井下方，且包括多根注浆管，其中多根注浆管至少分成三排，每排所述注浆
管均沿着沉井所对应侧边间隔分布，且构成每排的所述注浆管之间平行设置，相邻两排所
述注浆管相隔开设置，多排注浆管的下部形成加固区，且至少一排为袖阀管，其中多排注浆
管按依次贴近沉井划分为第一注浆管排、第二注浆管排、第三注浆管排，每个注浆管排至少
有一排所述注浆管构成，且三个注浆管排随着靠近沉井与地面所形成的夹角逐步变小，加
固区的顶部至沉井底部的垂直距离为D1，沉井靠近第三注浆管排的最近点至第三注浆管排
的最上排注浆管的垂直距离为D2，D1≥D2。

[0007] 优选地，第一注浆管排、第二注浆管排、第三注浆管排均包括一排注浆管，其中构成第二注浆管排的注浆管为袖阀管，其他注浆管为钢管。中间一排袖阀管可以留作建筑物
沉降大时继续注浆，抑制沉降，钢管完成注浆后，注浆加固体与钢管形成整体，从而发挥“承
载梁”的作用，承受注浆加固体上部的地面荷载和土层重量，减小沉井的形变压力。

[0008] 进一步的，构成加固区的第一注浆管排和第二注浆管排的注浆下端部对齐，第三注浆管排的注浆下端部位于第二注浆管排的注浆下端部的上方。这样有利于加固区的成
型。

[0009] 根据发明的一个具体实施和优选方面，第一注浆管排的注浆下端部和第三注浆管排的注浆下端部至第二注浆管排的垂直距离相等。这样布局，能够有利于实施钢管和袖阀
管的先后注浆，不仅能够获得相对应的加固效果，而且降低注浆串浆的概率。

[0010] 根据发明的又一个具体实施和优选方面，每相邻两排注浆管之间错位间隔分布，且每相邻排注浆管的管芯之间的垂直距离相等。方便注浆管的钻孔和施工。

[0011] 优选地，三个注浆管排与地面形成的夹角范围是60°90°。根据实际注浆需要进行~
选择设定。

[0012] 根据发明的一个具体实施和优选方面，加固区的深度为H，第三注浆管排的注浆入口端部至沉井的垂直距离为L，H≤L。这样能够有效地限制加固区的位置，从而起到最佳的
加固效果。

[0013] 优选地，加固区宽度W自第三注浆管排的注浆下端部向第一注浆管排延伸，且且W≥2D1。这样能够限定所形成加固区的宽度，从而达到最佳的加固效果。

[0014] 此外，第一注浆管排、第二注浆管排、第三注浆管排的注浆管长度分别为L1、L2、L3，其中L3＜L1＜L2。

[0015] 优选地，加固区部分位于沉井的正下方，部分位于沉井与第三注浆管排的注浆入口端之间。

[0016] 由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0017] 本发明一方面通过斜管棚注浆，注浆加固体与钢管形成整体，从而发挥承载梁的作用，承受注浆加固体上部的地面荷载和土层重量，减小沉井的形变压力，也有效地保证了
掘进施工时沉井的安全；另一方面，通过一排袖阀管的设置，能够多次对加固区进行注浆，
从而抑制地基的沉降。

附图说明

[0018] 图1为实施例1中加固管棚结构的结构示意图；

[0019] 图2为实施例2中加固管棚结构的结构示意图；

[0020] 其中：B、泵房；J、沉井；Q、加固区；X、吸水井；1、注浆管；Z1、第一注浆管排；Z2、第二注浆管排；Z3、第三注浆管排。

具体实施方式

[0021] 为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申
请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不
违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

[0022] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、 “厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

[0023] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0024] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

[0025] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0026] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以
是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平
的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施
方式。

[0027] 实施例1

[0028] 如图1所示，本实施例的加固管棚结构，其用于深度约10m的泵房B的加固处理。具体的加固管棚结构自沉井地基所在的一侧地面或周向侧面斜插至沉井J下方。

[0029] 加固管棚结构包括多根注浆管1，其中多根注浆管1分成三排，每排注浆管1均沿着沉井J所对应侧边间隔分布，且构成每排的注浆管1之间平行设置，相邻两排注浆管1相隔开
设置。

[0030] 本例中，每相邻两排注浆管1之间错位间隔分布，且每相邻排注浆管1的管芯之间的垂直距离相等。方便注浆管的钻孔和施工。

[0031] 三排注浆管的下部形成加固区Q，三排注浆管按依次贴近沉井J划分为第一注浆管排Z1、第二注浆管排Z2、第三注浆管排Z3。

[0032] 具体的，第一注浆管排Z1与地面形成的角度为66°，第二注浆管排Z2与地面形成的角度为63°，第三注浆管排Z3与地面形成的角度为61°，因此，由下向上注浆管与地面所形成
的夹角逐步变小。

[0033] 第一注浆管排Z1的注浆管长度为L1,第二注浆管排Z2的注浆管长度为L2,第三注浆管排Z3的注浆管长度为L3，其中L3＜L1＜L2。

[0034] 本例中，L1=22.0m，L2=22.5m，L3=21.0m。

[0035] 第一注浆管排Z1、第二注浆管排Z2、第三注浆管排Z3的注浆入口端部齐平设置，第一注浆管排Z1和第二注浆管排Z2的注浆下端部对齐，第三注浆管排Z3的注浆下端部位于第
二注浆管排Z2的注浆下端部的上方。这样有利于加固区的成型。

[0036] 第一注浆管排Z1的注浆下端部和第三注浆管排Z3的注浆下端部至第二注浆管排Z2的垂直距离相等。这样布局，能够有利于实施钢管和袖阀管的先后注浆，不仅能够获得相
对应的加固效果，而且降低注浆串浆的概率。

[0037] 具体的，加固区Q部分位于沉井J的正下方，剩余部分位于沉井J与第三注浆管排Z3的注浆入口端之间。

[0038] 本例中，加固区Q的深度为H，第三注浆管排Z3的注浆入口端部至沉井J的垂直距离为L，H=L=8m。这样能够有效地限制加固区的位置，从而起到最佳的加固效果。

[0039] 加固区Q的宽度W自第三注浆管排Z3的注浆下端部向第一注浆管排Z1延伸，且W=2.5D1。这样能够限定所形成加固区的宽度，从而达到最佳的加固效果。

[0040] 具体的，加固区Q的宽度为5m。加固区Q的长度则与泵房B的长度相匹配，这样一来，注浆管棚沿沉井底部密布，注浆加固体的变形变小，传递给注浆加固体下部的荷载大大减
小，有效地保证了掘进施工时沉井的安全。

[0041] 加固区Q的顶部至沉井J的垂直距离为D1，沉井靠近第三注浆管排的最近点至第三注浆管排的最上排注浆管的垂直距离为D2，D1=D2=2.0m。

[0042] 此外，第一注浆管排Z1和第三注浆管排Z3所采用的注浆管为常用的钢管，第二注浆管排Z2所采用的注浆管为常用的袖阀管，同时钢管和袖阀管的出浆口均位于所形成的加
固区内。这样一来，中间一排袖阀管可以留作建筑物沉降大时继续注浆，抑制沉降，钢管完
成注浆后，注浆加固体与钢管形成整体，从而发挥“承载梁”的作用，承受注浆加固体上部的
地面荷载和土层重量，减小沉井的形变压力。

[0043] 本例中，对泵房基础采用斜管注浆，布置3排注浆管，第一排是钢管，第二排是袖阀管，第三排是钢管，排间距500mm，纵向间隔1000mm，钢管直径89mm，袖阀管直径50mm，有效桩
长为9.3m，沿建筑物外轮廓进行布置。

[0044] 斜管注浆加固类似管棚注浆加固原理，在防止地层塌方、控制地表沉降、抑制地层位移方面起着重大作用：

[0045] （1）通过斜管棚注浆，使注浆范围形成牢固的保护体，加固体与钢管形成整体，从而发挥“承载梁”的作用，承受加固体上部的地面荷载和土层重量，减下建筑物的形变压力。

[0046] （2）当注浆管棚沿建筑物底部密布时，加固体的变形变小，传递给加固体下部的荷载大大减小，有效地保证了掘进施工时泵房的安全。

[0047] 此外，从建筑物周边选择合适的作业位置，泵房区域倾斜角度范围为61°66°。注~
浆参数及材料：注浆压力0.5 2MPa，注浆终压1 2MPa；注浆压力逐步提高，达到注浆终压并
~ ~
继续注浆10min以上；水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥；注浆采用水胶比1:（1 1.5）水泥浆，
~
如发现注浆区域内突水情况或失浆较严重时，可采用水泥水玻璃双液浆，水玻璃：模数m=
2.4 3.4，浓度Be=30 40。注浆参数可根据现场试验情况适当调整。钻孔中如遇到桩基，应停
~ ~
止钻进，并采用M20水泥砂浆封孔，之后再调整孔位重新钻孔。

[0048] 注浆孔钻孔至设计深度终孔后，安装注浆管，止浆塞距离地面1 2m。~

[0049] 同时，先施工第一注浆管排Z1的注浆孔，再施工第一注浆管排Z3注浆孔，最后施工第2注浆管排Z2的注浆孔，这样一来，采用间隔跳孔注浆，避免串浆及交叉作业。

[0050] 实施例2

[0051] 如图2所示，本实施例的加固管棚结构，其用于深度为15m的吸水井X的加固处理。

[0052] 具体的，所采用的加固管棚结构和实施1的加固管棚结构基本相同，不同之处在于。

[0053] L1=26.2m，L2=26.5m，L3=25.6m。

[0054] 第一注浆管排Z1与地面形成的角度为75°，第二注浆管排Z2与地面形成的角度为72°，第三注浆管排Z3与地面形成的角度为70°。

[0055] 加固区Q的深度为H，第三注浆管排Z3的注浆入口端部至沉井J的垂直距离为L，H=8m，L=7.5m。

[0056] 综上，结合上述实施例，其优势包括：

[0057] （1）通过斜管棚注浆，使注浆范围形成牢固的保护体，加固体与钢管形成整体，从而发挥“承载梁”的作用，承受加固体上部的地面荷载和土层重量，减下建筑物的形变压力。

[0058] （2）当注浆管棚沿建筑物底部密布时，加固体的变形变小，传递给加固体下部的荷载大大减小，有效地保证了掘进施工时泵房的安全。

[0059] （3）一旦发生沉降，还可以通过一排袖阀管的设置，能够多次对加固区进行注浆，从而抑制地基的沉降。

[0060] 以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所
作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。