清除地下障碍物的方法与流程

本发明涉及地下工程施工技术领域，尤其是涉及一种清除地下障碍物的方法。

背景技术

对于地下工程，如探测到有大体积且坚硬的地下障碍物，有时需改变设计方案，甚至规划，一般很难做到，各方面也都希望通过先进的施工技术手段解决；其中雷达探测，预先处理，工作量大，不能直接清除障碍物；直接开挖，适合远郊，周围环境要求不高，对于现在市政地下工程项目大多地处繁华闹市中心不相适应；一般也会考虑地面钻机垂直清障，但若地面垂直清障不具备条件，比如地面空间狭小，周围环境复杂，障碍物上方具有其他不可移动的构筑物等；采用地下爆破方向不易控制，障碍物内钢筋仍滞留，临近运营构筑物时安全问题不能保证；采用冻结法是一个比较成熟的工艺，但冷冻时间长、耗费巨大能源，冻结时易有薄弱环节，开挖时有涌水风险，冻涨融沉，难以控制，障碍物清除时也需要人员到达开挖面，环境恶劣，十分危险。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种清除地下障碍物的方法，以解决在清除障碍物时遇到地面空间狭小，周围环境复杂，障碍物上方具有其他不可移动的构筑物时不易清理的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种清除地下障碍物的方法，包括以下步骤：

形成工作井，待清除障碍物的区域位于所述工作井侧壁处；

在所述工作井内沿第一方向切割障碍物并清除废渣以形成钻孔，所述第一方向与所述工作井高度方向存在一夹角；

在所述钻孔中注入填充物；

重复上述形成钻孔和在钻孔中注入填充物的过程，直至障碍物清除至设定标准；以及

切削所有钻孔所围绕出的空间的区域，形成隧道。

可选的，所述第一方向为水平方向，所述工作井高度方向为竖直方向。

可选的，在所述待清除障碍物的区域的一侧形成一个工作井。

可选的，重复形成所述钻孔时,在待清除障碍物的范围内从下往上钻孔。

可选的，每次形成的钻孔之间搭接。

可选的，所述障碍物包括地墙钢筋笼、型钢柱、c50钢筋混凝土管片和管片间的高强度螺栓的至少一种。

可选的，采用第一清障设备进行钻孔，所述第一清障设备包括钻杆和刀头，所述钻杆的直径范围为0.8～1.2m，所述刀头包括普通刀头和特殊刀头，所述特殊刀头用于破除所述障碍物。

可选的，形成钻孔的步骤包括：

所述第一清障设备先使用普通刀头进行钻孔；

当所述普通刀头遇到所述障碍物时，将所述普通刀头更换为所述特殊刀头；

利用所述特殊刀头破除所述障碍物；

将所述特殊刀头更换为所述普通刀头，继续进行钻孔。

可选的，当所述普通刀头遇到所述障碍物时，所述第一清障设备退回工作井内将所述普通刀头更换为所述特殊刀头。

可选的，所述特殊刀头破除完所述障碍物后，所述第一清障设备退回工作井内将所述特殊刀头更换为所述普通刀头。

可选的，利用第二清障设备切削所有钻孔所围绕出的空间的区域，形成隧道。

可选的，所述第二清障设备为盾构机。

可选的，所述第二清障设备从所述工作井出发切削所有钻孔所围绕出的空间的区域，形成隧道。

可选的，所述填充物为速凝物。

综上所述，在本发明提供的清除地下障碍物的方法中，包括：形成工作井，待清除障碍物的区域位于所述工作井侧壁处；在所述工作井内沿第一方向切割障碍物并清除废渣以形成钻孔，所述第一方向与所述工作井高度方向存在一夹角；在所述钻孔中注入填充物；重复上述形成钻孔和在钻孔中注入填充物的过程，直至障碍物清除至设定标准；以及切削所有钻孔所围绕出的空间的区域，形成隧道。本发明所提供方法可以在地面下水平方向进行钻孔，面对地面空间狭小，周围环境复杂，障碍物上方具有其他不可移动的构筑物的情况也可以有效的清除地下障碍物，环境影响小、工作效率高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的清除地下障碍物的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中清障范围满堂打孔的示意图；

图3为本发明实施例中一清除地下障碍物施工的剖视图；

图4为本发明实施例中在工作井内做管幕支撑的剖视图；

图5为本发明实施例中在工作井内架设第一清障设备的剖视图；

图6为本发明实施例中第一清障设备使用普通刀头清障的剖视图；

图7为本发明实施例中普通刀头碰到第一道地连墙后退回工作井内更换特

殊刀头的剖视图；

图8为本发明实施例中第一清障设备使用特殊刀头破除第一道地连墙的剖视图；

图9为本发明实施例中特殊刀头破除完第一道连墙后退回工作井内更换普通刀头的剖视图；

图10为本发明实施例中第一清障设备使用普通刀头继续清障的剖视图；

图11为本发明实施例中普通刀头碰到第二道地连墙后退回工作井内更换特殊刀头的剖视图；

图12为本发明实施例中第一清障设备从下往上，逐孔清除地连墙的剖视图；

图13为本发明实施例中第二清障设备清除填充物的剖视图；

其中，11-待清除障碍物的区域，12-管幕支撑，21-不可移动建筑物，22-土体，23-第一清障设备，231-普通刀头，232-特殊刀头，24-填充物，25-管幕支撑，26-地连墙，261-第一道地连墙，262-第二道地连墙，263-第三道地连墙，27-工作井，28-第二清障设备，29-隧道。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如背景技术中所述的，地下工程施工过程中以含有钢筋和钢材的障碍物为最难清除对象之一，此时若地面垂直清障不具备条件，比如地面空间狭小，周围环境复杂，障碍物上方具有其他不可移动的构筑物，使得障碍物的清除存在困难。

因此，在地下工程施工时，为了解决上述问题，本发明提供了一种清除地下障碍物的方法。

参阅图1，其为本发明实施例提供的清除地下障碍物的方法的流程示意图，如图1所示，所述清除地下障碍物的方法包括以下步骤:

步骤s1：形成工作井，待清除障碍物的区域位于所述工作井侧壁处；

步骤s2：在所述工作井内沿第一方向切割障碍物并清除废渣以形成钻孔，所述第一方向与所述工作井高度方向存在一夹角；

步骤s3：在所述钻孔中注入填充物；

步骤s4：重复上述形成钻孔和在钻孔中注入填充物的过程，直至障碍物清除至设定标准；以及

步骤s5：切削所有钻孔所围绕出的空间的区域，形成隧道。

在步骤s1中，如图3所示，图3为本发明实施例提供的一清除地下障碍物施工的剖视图，所述工作井27可以采用现有技术完成，例如，所述工作井的底部可以低于所述待清除障碍物的区域，以便于施工。进一步的，只需在所述待清除障碍物的区域的一侧形成一个工作井。

具体的，在步骤s1之前，还包括在所述待清除障碍物的区域周围设置管幕支撑，具体的，参阅图2和图4，工作井内，在所述待清除障碍物的区域11周围1m至3m范围内做管幕支撑12，优选的，在所述障碍物2m外一周做管幕支12，进一步的，管幕支撑是一种独特的地下空间建设方法，它利用较大直径的钢管在地下密排并相互咬合预先形成钢管帷幕，然后在此钢管帷幕的保护下进行开挖，从而建造大断面的地下空间，防止在施工过程中，施工区域的塌陷。

具体的，在步骤s2中包括：在所述工作井内架设第一清障设备，第一清障设备沿第一方向切割障碍物并清除废渣以形成钻孔，所述第一方向与所述工作井高度方向存在一夹角，进一步的，所述第一方向为水平方向，所述工作井高度方向为竖直方向；所述障碍物包括但不仅仅限于地墙钢筋笼、型钢柱、c50钢筋混凝土管片和管片间的高强度螺栓。进一步的，所述第一清障设备包括钻杆和刀头，具体的，所述钻杆的直径为0.8～1.2m，由于钻杆的直径比较小，则在进行钻孔时不需要对周围土体加固，施工后土体内不增加或残余任何新障碍物，更进一步的，所述刀头包括普通刀头和特殊刀头，所述普通刀头切割能力常规，可切削混凝土，石头及短时间切削一般岩层，所述特殊刀头切割能力很强，可切割含钢筋类的障碍物，如钢管柱，地下连续墙，螺栓型钢，所述第一清障设备还包括动力设备，所述动力设备驱动所述第一清障设备进行长距离水平钻孔。

参阅图3，为本发明实施例提供的一清除地下障碍物施工的剖视图。如图3所示，在地下工程中遇到不可移动构筑物21和地下障碍物地连墙26，在一个实施例中，清除三道地连墙26，墙与墙之间存在土体22，需要清除的墙所在区域即为所述待清除障碍物的区域，例如，所述障碍物(在一个实施例中为墙21)包括但不仅仅限于地墙钢筋笼、型钢柱、c50钢筋混凝土管片和管片间的高强度螺栓。当无法垂直清障时，可在工作井27内，先环除障范围2m外一周做管幕支撑25(如图2)，同时，进行除障前，需在待清除障碍物的区域对应的工作井侧壁处设置第一清障设备23，第一清障设备23的动力设备水平夹紧首节带刀头的钻杆驱动第一清障设备进行360°回旋钻进，在破除障碍物的同时并清除废渣。具体的，所述第一清障设备先使用普通刀头进行钻孔，当所述普通刀头遇到所述含钢筋类的障碍物时，所述第一清障设备退回工作井内，将普通刀头更换为特殊刀头，使用特殊刀头破除完含钢筋类的建筑物后，所述第一清障设备退回工作井内，将特殊刀头更换为普通刀头。

具体的，请继续参阅图5至图12，钻孔过程包括：

所述第一清障设备先使用普通刀头231进行钻孔，普通刀头231主要清除的土体这一类硬度比较小的障碍物。当第一清障设备的普通刀头231暗挖至第一道地连墙261时，第一清障设备退回工作井内，将普通刀头231更换为特殊刀头232，然后第一清障设备在动力设备的驱动下，使用特殊刀头232切割第一道地连墙261。

第一道地连墙261破除完成后，所述第一清障设备退回工作井内，将特殊刀头232更换为普通刀头231，所述第一清障设备使用普通刀头231继续进行钻孔。

当第一清障设备的普通刀头231暗挖至第二道地连墙262时，所述第一清障设备退回工作井内，将普通刀头231更换为特殊刀头232。第一清障设备在动力设备的驱动下，使用特殊刀头232切割第二道地连墙262，第二道地连墙262破除完成后，所述第一清障设备退回工作井内，将特殊刀头232更换为普通刀头231。

以此类推，直至第三道地连墙263都破除后形成钻孔，进行步骤s3，在钻孔中注入填充物24，具体的填充特殊速凝材料，一般为加入速凝剂的混凝土。

接着，进行进行步骤s4，重复上述形成钻孔和在钻孔中注入填充物的过程，直至障碍物清除至设定标准。进一步的，重复形成所述钻孔时,在待清除障碍物的范围内从下往上钻孔，逐孔清除含钢筋类的建筑物，所述第一清障设备每次形成的钻孔之间搭接。

具体的，钻孔个数依据所述待清除障碍物的形状和大小而定，在所有钻孔中填充特殊速凝物，以防止施工区域坍塌。

对于步骤s5，请参阅图13，利用第二清障设备切削所有钻孔所围绕出的空间的区域，形成隧道29。

进一步的，第二清障设备为盾构机，所述第二清障设备包括钻杆、刀头及动力设备，所述钻杆的直径范围为3-16m，大于所述第一清障设备的直径，第二清障设备28从图示中的工作井27出发，破除所有钻孔所围绕出的空间的区域24，障碍物清除，形成隧道。在形成隧道后还包括移除管幕支撑。

综上所述，在本发明提供的清除地下障碍物的方法中，包括：在工作井内沿第一方向切割障碍物并清除废渣以形成钻孔，所述第一方向与所述工作井高度方向存在一夹角；在所述钻孔中注入填充物；重复上述形成钻孔和在钻孔中注入填充物的过程，直至障碍物清除至设定标准；以及切削所有钻孔所围绕出的空间的区域，形成隧道。本发明所提供方法可以在地面下水平方向进行钻孔，面对地面空间狭小，周围环境复杂，障碍物上方具有其他不可移动的构筑物的情况也可以有效的清除地下障碍物，环境影响小、工作效率高。

进一步的，本发明中，所述第一清障设备的钻孔个数依据所述待清除障碍物的形状和大小而定，可多孔搭接，清障范围大小灵活，在破除障碍物的同时清除废渣，同时由于第一清障设备的尺寸较小，所以在进行工作的时候，不需要对周围土体加固，施工后土体内不增加或残余任何新障碍物。更进一步的，使用所述第一清障设备，只需要一个始发工作井，较一般需要两个工作井的方案，节约一个工作井，可节约造价上百万。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。