一种暗挖车站超长管棚拉管法的制作方法

文档序号:15578797发布日期:2018-09-29 06:16

本发明涉及一种暗挖车站超长管棚拉管法,属于基坑开挖及地基处理的 工程技术领域,具体是涉及一种适用于地铁结构超前支护的超长管棚拉管法。



背景技术:

管棚工法在地铁、隧道等工程中应用广泛,普通法管棚施工一次性打设 长度较短且精度难以控制,本发明所述的拉管法地面活动影响小,采用非开 挖一次穿越62m,超长管棚一次成型长度长,结构受力合理,安全性高,施工 时通过导向、定向钻进对穿越的道路不需要进行交通管制或交通转换,不影 响地面等活动。超长管棚拉管法一次成型管棚的长度大,而且管棚位置精确, 钢管上按梅花形钻孔,在钢管中注水泥浆液,达到先支后挖的超前支护目的。 管内注浆从而有效地降低杆体的变形,防止围岩的崩塌和松弛,确保隧道掌 子面及其周边的稳定,并且能控制地表沉降。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明旨在提出一种暗挖车站超长管棚拉管法,以解决普通 法管棚施工一次性打设长度较短且精度难以控制的问题。

为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:

一种暗挖车站超长管棚拉管法,包括如下步骤:

步骤A、钻机就位;

步骤B、配置钻液;

步骤C、导向钻进:

步骤C1:造斜段钻进:钻机的钻杆前端安装导向钻头,控制钻杆的入射 角度和导向钻头斜面的方向,缓慢给进导向钻头但不旋转,使导向钻头按设 计的造斜段钻进;

步骤C2:水平段钻进:旋转导向钻头,并提供给进力,导向钻头沿水平 直线钻进;

步骤C3:导向钻头到达出口工作坑,钻进任务完成;

步骤D、回拉扩孔:

卸下钻杆上的导向钻头,换上回扩头,在已经钻好的孔洞中进行反向回 拉扩孔,一次扩孔到管径的1.5倍;

步骤E、回拉敷设管道:

步骤E1:钢管表面均布钻孔;

步骤E2:在入口工作坑处将钢管管段连接成需要长度;

步骤E3:将钢管两端封闭,钻机的钻杆前端到达入口工作坑处,卸下钻 杆上的回扩头后,换上反向牵引钻头,通过反向牵引钻头上的牵引勾连接钢 管,启动钻机,将钢管拉入已成形的孔洞中,将钢管回拉到出口工作坑后, 卸下反向牵引钻头、取下剩余钻杆;

步骤F、压水试验:

对钢管进行压水检查,检查管路是否连接正常,是否耐压,有无漏水现 场,测定注浆压力损失情况,确定注浆终压;

步骤G、注浆:

用注浆泵对钢管内进行注浆,注浆压力逐步升高至设计终压,并继续注 浆5~10min结束注浆,注浆结束时的进浆量小于5L/min。

进一步的,所述的暗挖车站超长管棚拉管法,所述步骤B中:

钻液配置采用:膨胀土:37.2%~48%,烧碱:0.5%~0.8%,水:51.2%~ 62%,在整个钻进过程中,根据地质情况的变化及时调整钻液的配比。

进一步的,所述的暗挖车站超长管棚拉管法,所述步骤C1和步骤C2中:

采用导向雷达控制钻进标高,导向标高控制在管中心线位置,在导向钻 头的位置安装探测仪器,使钻进按照流水线标高路线进行。

进一步的,所述的暗挖车站超长管棚拉管法,所述步骤步骤C1和步骤 C2中:

钻进时,通过手提式地表导航仪确定导向钻头在地底的位置,监测导向 钻头是否偏离设计轨迹,在造斜段,导向钻头每次钻进10cm,测一次导向钻 头的位置,在水平段每隔20cm,测一次导向钻头的位置,如果偏离轨道,通 过调整导向钻头斜面的方向,进行纠偏。

进一步的,所述的暗挖车站超长管棚拉管法,所述步骤C2中:

钻进速度应根据土层类别来确定,在松砂层不超过3m/min,在硬土层中, 钻进速度以钻机不发生跳动为宜。

进一步的,所述的暗挖车站超长管棚拉管法,所述步骤E1中:

钢管上按梅花形钻孔,间隔5-10cm均布排列;

进一步的,所述的暗挖车站超长管棚拉管法,所述步骤E2中:

连接钢管时,当场地有限,钢管无法一次连接到所需长度时,需分段连 接拉入,每段长度以现场可提供的最大长度为宜,两段钢管之间通过连接管 套固定连接,拉完一段,及时连接下一段,然后继续进行拉管。

进一步的,所述的暗挖车站超长管棚拉管法,所述步骤G中:

注浆前,先用水灰比0.70的浆液试注,当注浆正常后采用1:1水灰比 浆液注浆,注浆时要随时观察泵压及注浆数量,分析注浆是否正常,如单孔 注浆量过大,仍达不到终压的要求,可暂停该孔注浆,过4~6h用钻机清孔 后再继续注浆。

进一步的,所述的暗挖车站超长管棚拉管法,所述步骤G中:

注浆时,可将钢管后端密封,从钢管前端进行注浆,或者将钢管前端密 封,从钢管后端进行注浆或者从钢管两端同时进行注浆。

相对于现有技术,本发明具有以下优势:

(1)本发明所述的超长管棚拉管法一次成型管棚的长度大,而且管棚 位置精确,达到先支后挖的超前支护目的,且施工方便,应用于穿越地面建 筑物及交通要塞施工,可缩短工期,并节省地下结构层临时支护费用;

(2)本发明中,配置钻液时,加入了适量的化学处理剂烧碱(或纯碱), 可改善泥浆的性能,可增粘、增静切力、调节泥浆的PH值,保证了在导向 钻进的过程中有一定的返浆,可冷却钻头、润滑钻具、更重要的是可以悬浮 和携带钻屑,使混合的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外;

(3)本发明中,在钻进过程中根据地质情况的变化及时调整钻液的配 比,可以产生的不同泥浆,保证了在整个钻进过程中有返浆,残留在孔中的 泥浆可以起到护壁的作用,为回拉管线提供了足够的环形空间,同时,可降 低钻感及管线与孔壁间的摩擦力,可减少回拉管线的重量和阻力;

(3)本发明中,钢管上按梅花形均布钻孔,可以使得注浆后浆液更加均 匀地流出,形成更加坚固的防护层;

(4)本发明中,在导向钻进过程中,导向钻头安装探测仪器并随机配 有一台手提式地表导航仪,可以准确实时检测钻孔过程,精准定位导向钻头 在地底的位置,监测导向钻头是否偏离设计轨迹,使得钻孔更加精准;

(5)本发明中,拉管过程中采用反向牵引导向钻头回拉牵引管道,此 方法机械结构简单,连接更加稳固,可有效防止拉管过程中钢管脱离,同时 通过导向钻头反向旋转回拉,可有效降低拉管过程中的前进阻力,导向钻头 旋转过程中对孔洞做了进一步扩孔整理,便于管段更好的拉进;

(6)本发明中,注浆方式更加灵活,可以根据现场施工以及注浆压力 分布情况灵活选择注浆口位置,使得注浆效果更好,注浆后浆液分布更加均 匀,支护管棚更加坚固。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”等仅用于 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”等的特征可以明示或者隐含 地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个” 的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中,需要说明的是,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。 对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明 中的具体含义。

下面将结合实施例来详细说明本发明。

一种暗挖车站超长管棚拉管法,包括如下步骤:

步骤A、钻机就位:

钻机运到现场必须先锚固稳定,钻机如果锚固不稳,将会发生功率损失 或者功率作用在机器身上,造成机器和人的伤害。钻机依靠地锚座和后支撑 与地基固定,安放钻机前应先平整场地,根据预先设计的钻机倾斜角度进行 调整,依靠钻机动力将锚杆打入土中,使后支撑和前底座锚与地层固结稳定。

步骤B、配置钻液:

钻液配置采用:膨胀土:40%,烧碱:0.6%,水:59.4%,在整个钻进过程 中,根据地质情况的变化及时调整钻液的配比。

步骤C、导向钻进:

为了保证导向头能严格按照操作人员发出的指令前进,需要在管道线路 初步布点后加密加细,间隔2m设中线、高程控制点,用木桩或钉子做出明 显标志,并在桩点周围用混凝土砌出护墩加以保护,控制人员严格按照点位, 操纵仪器;

钻机就位后,调整钻机导向杆到设计管位中心高程的位置,以使钻机水 平钻入土中,采用导向雷达控制钻进标高,导向标高控制在管中心线位置, 在导向钻头的位置安装探测仪器,使钻进按照流水线标高路线进行;

步骤C1:造斜段钻进:

钻机的钻杆前端安装导向钻头,控制钻杆的入射角度和导向钻头斜面的 方向,缓慢给进导向钻头但不旋转,使导向钻头按设计的造斜段钻进;

步骤C2:水平段钻进:

旋转导向钻头,并提供给进力,导向钻头沿水平直线钻进;

钻进速度应根据土层类别来确定,在松砂层不超过3m/min,在硬土层中, 钻进速度以钻机不发生跳动为宜;

钻进时,通过手提式地表导航仪确定钻头在地底的位置,监测导向钻头 是否偏离设计轨迹。在导向钻头安装有探测仪器,通过地面接收器,测出导 向钻头的深度,鸭板嘴的面向角,导向钻头顶角,导向钻头温度和电池状况 等参数,将测出的参数与钻孔轨迹进行对比,以便及时纠正,地表导航仪具 有显示与发射功能,将接收到的空底信息无限传送至钻机的接收器并显示, 操作手根据信号反馈操纵导向钻头按正确的轨迹钻进,在导向钻孔过程中技 术人员根据探测器所发回的信号,判断导向位置与钻进路线图的偏差,随时 调整,并把调整数值进行记录。在造斜段,导向钻头每次钻进10cm,测一次 导向钻头的位置,在水平段每隔20cm,测一次导向钻头的位置,如果偏离轨 道,通过调整导向钻头斜面的方向,进行纠偏,纠偏应该在几根钻杆内完成 纠偏,不能在一根钻杆内完成纠偏,同时要注意不要纠偏过度。

步骤C3:导向钻头到达出口工作坑,钻进任务完成。

步骤D、回拉扩孔:

卸下钻杆上的导向钻头,换上回扩头,进行反向回拉扩孔,一次扩孔到 管径的1.5倍。

步骤E、回拉敷设管道:

步骤E1:钢管上按梅花形钻孔,间隔5-10cm均布排列;

步骤E2:在入口工作坑处将钢管管段连接成需要长度;

连接钢管时,当场地有限,钢管无法一次连接到所需长度时,需分段连 接拉入,每段长度以现场可提供的最大长度为宜,两段钢管之间通过连接管 套固定连接,拉完一段,及时连接下一段,然后继续进行拉管,施工时,拉 管机操作人员要根据设备数据均匀平稳的牵引管道,不可生拉硬拽;

步骤E3:将钢管两端封闭,钻机的钻杆前端到达入口工作坑处,卸下钻 杆上的回扩头后,换上反向牵引钻头,通过反向牵引钻头上的牵引勾连接管 道,启动钻机,将钢管拉入已成形的孔洞中,将钢管回拉到出口工作坑后, 卸下牵引钻头、取下剩余钻杆,拉管过程中,操作手严格按照地面预布控制 点的平面位置和高程控制钻头走向,每隔水平距离2米校核一次;

管道拉通后,应对管道内底高程进行复合测量,用钻机将装有探测器的 钻头在管道内拉动,试验人员根据探测器发出的信号来确定钻头的深度,经 过换算后即计算出管内底高程,得出的结果和原控制轨迹高程进行比较,就 得到各桩位高程偏差数值。

步骤F、压水试验:

对钢管进行压水检查,检查管路是否连接正常,是否耐压,有无漏水现 场,测定注浆压力损失情况,确定注浆终压。

G、注浆:

注浆前,先用水灰比0.70的浆液试注,当注浆正常后采用1:1水灰比 浆液注浆,注浆时要随时观察泵压及注浆数量,分析注浆是否正常,如单孔 注浆量过大,仍达不到终压的要求,可暂停该孔注浆,过4~6h用钻机清孔 后再继续注浆;

根据压水试验情况土层空隙估算单孔注浆数量,然后开始用两台 ZYB70/80D注浆泵联合对钢管内进行注浆,注浆时,可以根据现场施工以及 注浆压力分布情况灵活选择注浆口位置,可将钢管后端密封,从钢管前端进 行注浆,也可将钢管前端密封,从钢管后端进行注浆,或者可从钢管两端同 时进行注浆;

注浆压力逐步升高至设计终压,并继续注浆5~10min结束注浆,注浆结 束时的进浆量小于5L/min;

隧道开挖前可根据预设检查孔的涌水情况,判定注浆效果,注浆效果好 的地段,检查孔涌水量很小,经开挖后可观察到裂隙及空隙充填效果,几乎 空隙都充填浆液,开挖后掌子面比较干燥,开挖时有渗水现象,堵水效果达 不到要求时,采用局部径向注浆处理,使其达到堵水、凝固土层的目的。

为了充分发挥大管棚的梁体效应,拉管完成后,对洞口进行套拱加固, 加固采用3榀格栅钢架并列接成一个整体,拱圈采用喷射C25混凝土,形成 洞门套拱。

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

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