一种矩形顶管洞门的加固施工方法

摘要

本发明提供了一种矩形顶管洞门的加固施工方法，该加固施工方法包括如下步骤：对矩形顶管洞门内砂层流失空洞部位采用水泥砂浆进行填充；填充水泥砂浆后，对矩形顶管洞门压注双液浆，以进行止水。本发明通过对矩形顶管洞门内砂层流失空洞部位采用水泥砂浆进行填充，并对矩形顶管洞门压注双液浆，以进行止水，保证顶管洞门加固区在达到止水以及填补效果的同时不影响后续顶管过程的顶管机切割土体，解决大断面矩形顶管洞门空洞填补及止水的问题，相对传统施工方法更具有可靠性和可实施性。

权利要求

1.一种矩形顶管洞门的加固施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

对矩形顶管洞门内砂层流失空洞部位采用水泥砂浆进行填充；

填充水泥砂浆后，对矩形顶管洞门压注双液浆，以进行止水；所述双液浆采用水泥浆、水玻璃双液浆，掺0.5%缓凝剂；所述双液浆由水泥浆与水玻璃浆按照重量比为1：1配合而成；其中，水泥浆水灰比为1.5：1；水玻璃稀释液每立方水玻璃用量332kg，水用量997 kg；其中，水泥浆由水泥与水按照质量比1：1配合而成；浆液使用P.O 42.5水泥，水泥浆液水灰比控制在1.0，水玻璃浆液浓度为35°Bé，外加剂掺量为6.5kg，初凝时间为95S；

所述对矩形顶管洞门内砂层流失的空洞部位采用水泥砂浆进行填充，包括如下子步骤：在地面始发井的一侧于砂层流失空洞部位的正上方确定灌注孔的位置，并在选择确定的灌注孔处，垂直于地面在砂层流失空洞部位的正上方进行钻孔，并钻孔至砂层流失的空洞部位；

将灌注管埋设至钻设的灌注孔内；

通过灌注管向砂层流失空洞部位浇灌水泥砂浆；所述灌注管为PVC管，灌注填充的水泥砂浆的强度小于2MPa；

对矩形顶管洞门压注双液浆，包括如下子步骤：

沿施工作业面搭设作业平台；

根据底层条件，推断浆液扩散半径，并确定确注浆孔的间距，以据此确定注浆孔的孔位布置方式和孔位布置位置；

按照注浆孔的孔位布置方式和孔位布置位置，进行注浆孔的钻孔；在进行注浆孔的钻孔时，对注浆管采用后退式注浆施工，分节钻孔，每节长度为2.0m，两节之间采用双孔专用接头和专用钻头钻孔；

采用注浆量与注浆压力双控的原则进行注浆作业；在进行注浆作业时，通过导管注入双液浆，压力达到注浆终压时，结束注浆；所述注浆终压为0.8～1.5MPa，浆液的凝固时间控制在1～2分钟；在进行注浆作业时，保持钻杆回抽幅度为15～20cm；在进行注浆作业时，根据地层孔隙及连通情况、地层密实度情况确认注浆速度，并且，注浆速度为每分钟不大于10～20L；

每个断面所有注浆管完毕后，对注浆孔实行封密。

说明书

一种矩形顶管洞门的加固施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及工程施工技术领域，具体而言，涉及一种矩形顶管洞门的加固施工方法。

背景技术

[0002] 现阶段综合管廊建设已经越来越广，而且多为在密集建成区施工，建成区复杂环境存在密布的现状管线及建构筑物，大断面顶管建造施工技术，具有建造占用空间小、进度快、安全系数高等特点，能有效解决建成区复杂狭小的地下空间多舱室综合管廊建设难题，施工安全合理可靠，因此大断面矩形顶管的施工方法运用越来越广。

[0003] 大断面矩形顶管洞门空洞加固传统做法为在加固范围内采用高强度混凝土填补，该方法导致洞门加固区强度过高，顶管机头无法切除且洞门无法达到止水效果。

发明内容

[0004] 鉴于此，本发明提出了一种矩形顶管洞门的加固施工方法，旨在解决现有大断面矩形顶管洞门空洞加固传统处理方法导致洞门加固区强度过高、顶管机头无法切除且洞门无法达到止水效果的问题。

[0005] 本发明提出了一种矩形顶管洞门的加固施工方法，该加固施工方法包括如下步骤：对矩形顶管洞门内砂层流失空洞部位采用水泥砂浆进行填充；填充水泥砂浆后，对矩形顶管洞门压注双液浆，以进行止水。

[0006] 进一步地，上述矩形顶管洞门的加固施工方法，对矩形顶管洞门压注双液浆，包括如下子步骤：沿施工作业面搭设作业平台；根据底层条件，推断浆液扩散半径，并确定确注浆孔的间距，以据此确定注浆孔的孔位布置方式和孔位布置位置；按照注浆孔的孔位布置方式和孔位布置位置，进行注浆孔的钻孔；采用注浆量与注浆压力双控的原则进行注浆作业；每个断面所有注浆管完毕后，对注浆孔实行封密。

[0007] 进一步地，上述矩形顶管洞门的加固施工方法，在进行注浆孔的钻孔时，对注浆管采用后退式注浆施工，分节钻孔，每节长度为2.0m，两节之间采用双孔专用接头和专用钻头钻孔。

[0008] 进一步地，上述矩形顶管洞门的加固施工方法，在进行注浆作业时，通过导管注入双液浆，压力达到注浆终压时，结束注浆；所述注浆终压为0.8～1.5MPa，浆液的凝固时间控制在1～2分钟。

[0009] 进一步地，上述矩形顶管洞门的加固施工方法，在进行注浆作业时，保持钻杆回抽幅度为15～20cm。

[0010] 进一步地，上述矩形顶管洞门的加固施工方法，在进行注浆作业时，根据地层孔隙及连通情况、地层密实度情况确认注浆速度，并且，注浆速度为每分钟不大于10～20L。

[0011] 进一步地，上述矩形顶管洞门的加固施工方法，所述对矩形顶管洞门内砂层流失的空洞部位采用水泥砂浆进行填充，包括如下子步骤：垂直于地面在砂层流失空洞部位的正上方进行钻孔，并钻孔至砂层流失的空洞部位；将灌注管埋设至钻设的灌注孔内；通过灌注管向砂层流失空洞部位浇灌水泥砂浆。

[0012] 进一步地，上述矩形顶管洞门的加固施工方法，所述灌注管为PVC管，灌注填充的水泥砂浆的强度小于2MPa。

[0013] 进一步地，上述矩形顶管洞门的加固施工方法，所述双液浆采用水泥浆、水玻璃双液浆，掺0.5%缓凝剂。

[0014] 进一步地，上述矩形顶管洞门的加固施工方法，所述双液浆由水泥浆与水玻璃浆按照重量比为1：1配合而成；其中，水泥浆水灰比为1.5：1；水玻璃稀释液每立方水玻璃用量332kg，水用量997 kg；其中，水泥浆由水泥与水按照质量比1：1配合而成；浆液使用P.O 
42.5水泥，水泥浆液水灰比控制在1.0，水玻璃浆液浓度为35°Bé，外加剂掺量为6.5kg，初凝时间为95S。

[0015] 本发明提供的矩形顶管洞门的加固施工方法，通过对矩形顶管洞门内砂层流失空洞部位采用水泥砂浆进行填充，并对矩形顶管洞门压注双液浆，以进行止水，保证顶管洞门加固区在达到止水以及填补效果的同时不影响后续顶管过程的顶管机切割土体，传统的空洞加固方法加固及止水效果较差不能满足顶管顶进前破除洞门止水的要求，也不能满足顶管机头切割土体强度要求，故本加固施工方法解决大断面矩形顶管洞门空洞填补及止水的问题，相对传统施工方法更具有可靠性和可实施性。

附图说明

[0016] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

[0017] 图1为本发明实施例提供的矩形顶管洞门的加固施工方法的流程框图；

[0018] 图2为本发明实施例提供的对矩形顶管洞门内砂层流失空洞部位采用水泥砂浆进行填充的流程框图；

[0019] 图3为本发明实施例提供的矩形顶管洞门的灌注平面图；

[0020] 图4为本发明实施例提供的矩形顶管洞门的灌注立面图；

[0021] 图5为本发明实施例提供的对矩形顶管洞门压注双液浆的流程框图；

[0022] 图6为本发明实施例提供的矩形顶管洞门的操作架平面图；

[0023] 图7为本发明实施例提供的矩形顶管洞门的操作架立面图；

[0024] 图8为本发明实施例提供的矩形顶管洞门的注浆孔成孔平面图；

[0025] 图9为本发明实施例提供的矩形顶管洞门的注浆流程图。

具体实施方式

[0026] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0027] 参见图1，其为本发明实施例提供的矩形顶管洞门的加固施工方法的流程框图。如图所示，该加固施工方法包括如下步骤：

[0028] 步骤S1，对矩形顶管洞门内砂层流失空洞部位采用水泥砂浆进行填充。

[0029] 具体地，对矩形顶管洞门内砂层流失的空洞部位采用水泥砂浆进行填充，即向矩形顶管洞门内砂层流失空洞部位浇灌水泥砂浆，水泥砂浆冷凝形成混凝土，该混凝土强度既能填补空洞位置又能保证顶管切片可以切割填补部位，同时，还能保证未被切割填补部位强度能够支撑管节和顶管机头通过时不往下沉降。其中，该灌注填充的水泥砂浆为低强度水泥砂浆，其强度可以小于2MPa。

[0030] 步骤S2，填充水泥砂浆后，对矩形顶管洞门压注双液浆，以进行止水。

[0031] 具体地，洞门正面范围水平压注双液浆进行止水。其中，双液浆采用水泥浆、水玻璃双液浆，掺0.5%缓凝剂，缓凝剂可以为磷酸氢二钠；双液浆配比注浆的配比，由水泥浆与水玻璃浆按照重量比为1：1配合而成，其中，水泥浆水灰比为1.5：1；水玻璃稀释液每立方水玻璃用量332 kg，水用量997 kg；其中，水泥浆由水泥与水按照质量比1：1配合而成；浆液使用P.O 42.5水泥，水泥浆液水灰比控制在1.0，水玻璃浆液浓度为35°Bé，外加剂掺量为6.5kg，初凝时间为95S；也就是说，水泥浆：水玻璃浆=1：1（重量比），采用P.O42.5普通水泥，水泥浆液水灰比1.0（325Kg水泥+325Kg水），水玻璃浆液由42°Be稀释为35°Be（250kg水玻璃+400kg水），外加剂掺量6.5kg即磷酸氢二钠的掺和量6.5kg，初凝时间为95S；实际配合比根据现场情况可进行调整。

[0032] 参见图2，其为本发明实施例提供的对矩形顶管洞门内砂层流失空洞部位采用水泥砂浆进行填充的流程框图。如图所示，对矩形顶管洞门内砂层流失空洞部位采用水泥砂浆进行填充，即步骤S1包括如下子步骤：

[0033] 子步骤S11，垂直于地面在砂层流失空洞部位的正上方进行钻孔，并钻孔至砂层流失的空洞部位。

[0034] 具体地，首先，如图3和图4所示，可在地面始发井的一侧于砂层流失空洞部位的正上方确定灌注孔的位置，可在始发井的一侧设置多个均匀布置的灌注孔；然后，如图3所示，在各个选择确定的灌注孔处，垂直地面钻孔至砂层流失空洞部位。

[0035] 子步骤S12，将灌注管埋设至钻设的灌注孔内。

[0036] 具体地，如图3和图4所示，埋设灌注管。其中，灌注管可以为PVC管，该PVC管内壁光滑，选用PVC管有利于水泥砂浆更好到达空洞位置，进而可确保空洞位置的填充效果，从而确保矩形顶管洞门的强度。

[0037] 子步骤S13，通过灌注管向砂层流失空洞部位浇灌水泥砂浆。

[0038] 具体地，通过PVC管浇灌强度小于2MPa的水泥砂浆，该混凝土强度既能填补空洞位置又能保证顶管切片可以切割填补部位，同时还能保证未被切割填补部位强度能够支撑管节和顶管机头通过时不往下沉降。

[0039] 参见图5，其为本发明实施例提供的对矩形顶管洞门压注双液浆的流程框图。如图所示，对矩形顶管洞门压注双液浆，即步骤S2包括如下子步骤：

[0040] 子步骤S21，沿施工作业面搭设作业平台。具体地，如图6和图7所示，沿施工作业面搭设作业平台即操作架。

[0041] 子步骤S22，根据底层条件，推断浆液扩散半径，并确定确注浆孔的间距，以据此确定注浆孔的孔位布置方式和孔位布置位置。具体地，根据底层条件推断浆液扩散半径，从而明确注浆孔间距，并布置注浆孔位。

[0042] 子步骤S23，按照注浆孔的孔位布置方式和孔位布置位置，进行注浆孔的钻孔。具体地，钻杆采用φ42中空钻杆，钻机按照指定的位置就位，钻进成孔到达指定位置后退出钻杆，以实现成孔，并可设置注浆管，如图8所示。其中，注浆管采用后退式注浆施工，分节钻孔，每节长度为2.0m，两节之间采用双孔专用接头和专用钻头钻孔。可首先将钻机按照指定的位置就位，调整钻杆角度，对准孔位后，固定钻机；用1.5～2.0倍于注浆终压对注浆系统进行吸水试验检查，检查管路系统能否耐压，有无漏水；检查管路连接是否正确；检查设备机况是否正常；对注浆管采用后退式注浆施工，分节钻孔，每节长度为2.0m，两节之间采用双孔专用接头和专用钻头钻孔；按注浆长度及注浆范围要求，控制钻杆深度，钻杆慢速运转，实时监控地层对钻机的影响，确定该地层条件下的钻进参数.密切监控溢水出水情况，当出现大量溢水时立即停钻；钻孔孔位偏差不大于200mm，成孔偏斜率不大于1％；钻孔过程中记录钻探详细情况，所述钻探记录包括但不限于钻进进尺、起止深度、土层性质、地下水情况；退出钻杆：以每次退出不大于200mm的速度均速后退，控制退出速度，退出后的钻杆及时清洗干净，备用。

[0043] 子步骤S24，采用注浆量与注浆压力双控的原则进行注浆作业。具体地，注浆量与注浆压力双控注浆，每根导管注入规定浆液，即通过导管注入双液浆，压力达到注浆终压，即可结束注浆。其中，注浆终压可以为 0.8～1.5MPa，亦可根据现场注浆量情况控制终止时间。浆液的凝固时间控制在1～2分钟，为速凝注浆；保持钻杆回抽幅度为约15～20cm；注浆速度与地层孔隙及连通情况、地层密实度有关，可根据地层孔隙及连通情况、地层密实度情况确认注浆速度，注浆速度可暂定为每分钟不大于10～20L。注浆施工结束后，注浆结束标准为：(1)注浆孔达到设计孔深，注浆过程中压力逐渐上升，流量逐渐减少，当压力达到注浆终压时，可结束注浆；(2)注浆孔达到设计孔深，注浆压力未能达到设计终压，注浆量已达到设计注浆量2.0倍，可结束注浆。

[0044] 子步骤S25，每个断面所有注浆管完毕后，对注浆孔实行封密。具体地，每个断面所有注浆管完毕后，对注浆孔实行封密，恢复原状，以实现注浆孔的封闭。

[0045] 在本实施例中，如图9所示，可首先在钻孔设置注浆管时，通过注水进行钻孔涌水作业；然后，横喷射注浆，通过两个注入管分别注入水玻璃和水泥浆液，以进行横喷射注浆；并继续通过两个注入管分别注入水玻璃和水泥浆液，以回抽注浆，直至注浆结束，进而通过注浆实现土壤的加固，即矩形顶管洞门的加固，上述钻孔、注浆、密封等步骤均可在作业平台进行施工。

[0046] 综上，本实施例提供的矩形顶管洞门的加固施工方法，通过对矩形顶管洞门内砂层流失空洞部位采用水泥砂浆进行填充，并对矩形顶管洞门压注双液浆，以进行止水，保证顶管洞门加固区在达到止水以及填补效果的同时不影响后续顶管过程的顶管机切割土体，传统的空洞加固方法加固及止水效果较差不能满足顶管顶进前破除洞门止水的要求，也不能满足顶管机头切割土体强度要求，故本加固施工方法解决大断面矩形顶管洞门空洞填补及止水的问题，相对传统施工方法更具有可靠性和可实施性。

[0047] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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发明的限制。

[0048] 此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0049] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。