一种下穿隧道导洞施工方法与流程

本申请涉及隧道施工技术的领域，尤其是涉及一种下穿隧道导洞施工方法。

背景技术：

城市地下交通已经成为主要的交通工具和区域化枢纽工具，越来越多的城市为了缓解交通的拥挤压力，都开始建设地下交通，隧道施工的安全性不言而喻。但在城市中心进行隧道施工仍旧存在困难，例如城市中心土层松散，在开挖时，隧道的结构安全性难以得到保障。

相关技术中，通过对土层进行改良，提高隧道的结构安全性。首先在隧道开挖前会进行掌子面的测量布孔，然后施做止浆墙，在止浆墙制作过程中按之前测绘好的点位安装孔口管，在止浆墙达到设计强度后，孔口管与止浆墙连结成一体，然后使用钻杆机通过孔口管进行钻孔，钻孔后的形状成扇形辐射状，而后向钻好的孔内进行注浆，浆液渗透扩散到洞内土层及洞身周边的地层中并快速凝结，与土体及砂层固结成具有一定强度的结石体，以此达到提高隧道的结构安全性、增强施工安全的目的。

针对上述中的相关技术，发明人认为为了提高隧道的结构安全性，需使相邻孔位浆液的渗透半径相互重叠，而为了使相邻孔位的渗透半径相互重叠，就需要在钻孔时，让钻杆在角度允许误差范围内进行钻进，但在钻杆机钻杆的过程中，土质的变化有可能会导致钻杆偏离角度的风险。

技术实现要素：

为了改善土质的变化导致钻杆偏离角度的问题，本申请提供一种下穿隧道导洞施工方法。

本申请提供的一种下穿隧道导洞施工方法采用如下的技术方案：

一种下穿隧道导洞施工方法，包括如下步骤：

s1，测量布孔：根据施工方案，在掌子面进行测量布孔；

s2，施做止浆墙：将孔口管对准预先测量好的孔位并固定，在掌子面喷涂设定厚度的混凝土，以封闭掌子面；

s3，安装角度矫正装置：将所述角度矫正装置与孔口管外露出止浆墙的部分螺栓固定；

s4，钻孔注浆作业：将钻杆注浆机的钻杆，穿过角度矫正装置，并插入需要钻孔的孔口管内进行钻孔注浆作业；所述角度矫正装置具有可视钻杆插入孔口管内角度的功能、具有调整并固定钻杆插入孔口管内角度的功能。

通过采用上述技术方案，在钻杆进行钻孔前，施工人员调整角度矫正装置，将钻杆插入孔口管内的角度固定至设定角度，而后再启动钻杆注浆机，进行钻杆注浆作业。通过角度矫正装置，一方面固定钻杆的钻进角度，降低钻杆钻进过程中钻杆角度偏离的风险，提高钻孔精度，改善土质的变化导致钻杆偏离角度的问题，另一方面在钻杆钻进过程中，施工人员可通过角度矫正装置观察钻杆的钻进角度，减少施工过程中使用测斜仪等测量工具测量钻杆钻进角度的步骤，提高施工效率。

可选的，所述角度矫正装置包括连接筒、多个固定连接于所述连接筒外周侧的固定筒、沿所述固定筒轴向滑移连接于固定筒内腔的位移板以及设置于所述连接筒周侧的第一数字角度测量仪；所述连接筒与孔口管相连通；多个所述固定筒沿所述连接筒的周向排布设置；所述位移板的侧壁与所述固定筒的内壁转动连接；所述位移板一侧的板面设置有延伸杆，所述延伸杆穿过所述固定筒端部伸入所述连接筒的内腔；所述延伸杆远离所述位移板的端部设置用于抵接钻杆周侧的抵接轮；所述位移板背离所述抵接轮的板面设置有用于固定所述位移板滑移位置的限位组件；所述连接筒的周侧铰接有连接杆；所述连接杆远离自身铰接位置的一端固定连接有角度杆，所述连接杆与所述角度杆之间留有夹角；所述角度杆远离所述连接杆的一端设置有用于抵接钻杆周侧的滚动球；所述第一数字角度测量仪位于所述连接杆和所述角度杆之间的夹角内；所述第一数字角度测量仪的侧壁固定连接于所述角度杆的侧壁。

通过采用上述技术方案，施工人员先调整钻杆注浆机的钻进角度并校准第一数字角度测量仪的水平，再将钻杆穿过连接筒，而后翻转连接杆，使滚动球抵接于钻杆的周侧，抵接轮抵接于钻杆的周侧，并观察第一数字角度测量仪的角度显示，微调钻杆插入孔口管内的角度，使钻杆的钻进角度位于允许的角度误差范围内，而后施工人员通过限位组件限制位移板的滑移位置，使抵接轮抵紧与钻杆的周侧，从而固定钻杆插入孔口管内的插入角度，进而降低土质变化使钻杆钻进角度偏离的风险，同时第一数字角度测量仪还能为施工人员提供实时的钻进角度的变化，便于施工人员观察和记录钻杆钻进角度是否符合施工要求。

可选的，所述限位组件包括固定连接于所述位移板板面的锁定杆、固定连接于所述固定筒端部的固定环以及多颗螺纹连接于所述固定环周侧的螺栓；所述锁定杆远离所述位移板的一端穿过所述固定筒远离所述抵接轮的一端；所述锁定杆穿过所述固定环；所述螺栓的端部供所述锁定杆的周侧抵接。

通过采用上述技术方案，在位移板沿连接筒的轴向滑动时，锁定杆穿过固定环的距离也发生变化，在抵接轮抵接于钻杆的周侧后，施工人员转动螺栓，使螺栓的端部抵紧于锁定杆的周侧，限制锁定杆的滑动，从而限制位于连接筒内位移板的滑动，便于施工人员对位移板进行滑移位置的固定。

可选的，所述固定环的内侧壁开设有内螺纹；所述锁定杆的周侧设置有与所述内螺纹螺纹连接的外螺纹；所述固定环的内侧壁沿所述锁定杆的轴向开设有供所述外螺纹通过的避让槽，所述避让槽贯穿所述内螺纹；所述锁定杆的周侧沿所述锁定杆的轴向开设有限位槽；所述限位槽供所述螺栓的端部穿过。

通过采用上述技术方案，施工人员先旋动至少一颗螺栓至限位槽内，限制锁定杆的转动，从而使外螺纹通过避让槽，在钻杆的角度确定后，将端部位于限位槽内的螺栓旋出限位槽外，转动锁定杆，使外螺纹螺纹连接于内螺纹，而后再将螺栓的端部旋入限位槽内，通过内螺纹螺纹连接于外螺纹，一方面降低锁定杆沿自身轴向移动的风险，同时降低钻杆钻动过程中的震动使锁定杆自转动的风险，从而提高抵接轮抵紧于钻杆周侧的效果，另一方面提高限位组件限制位移板滑移的效果，进一步降低钻杆钻进角度偏离的风险。

可选的，所述螺栓插入所述限位槽的端部转动套设有旋转套；所述旋转套的侧壁供所述限位槽的内壁抵接。

通过采用上述技术方案，旋转套的引入，降低螺栓周侧的螺纹干涉锁定杆滑动的风险，同时降低螺纹周侧螺纹被锁定杆磨损的风险。

可选的，所述限位组件包括固定连接于所述位移板板面的限位杆、固定连接于所述固定筒端部的螺纹环和同轴套设于所述限位杆周侧的螺纹套；所述限位杆位于所述位移板背离所述延伸杆的板面；所述螺纹环位于所述固定筒远离所述抵接轮的一端；所述限位杆远离所述位移板的一端穿过所述螺纹环；所述限位杆的周侧和所述螺纹环的外侧壁均开设有第一螺纹；所述螺纹套的内侧壁开设有与所述第一螺纹螺纹连接的第二螺纹。

通过采用上述技术方案，在位移板沿固定筒的轴向移动时，限位杆穿过螺纹环的距离也发生变化，在抵接轮抵接于钻杆的周侧后，施工人员转动螺纹套，使螺纹套的第二螺纹螺纹连接于限位杆和螺纹环的第一螺纹，限制限位杆的滑动，从而限制位于连接筒内位移板的滑动，便于施工人员对位移板进行滑移位置的固定。

可选的，所述螺纹环的侧壁固定连接有迫使所述限位杆位于所述螺纹环中心的弹性片；所述弹性片抵接于所述限位杆的周侧；所述限位杆的周侧与所述螺纹环的内侧壁之间留有间隙。

通过采用上述技术方案，弹性片的引入，改善限位杆周侧的第一螺纹与螺纹环内壁接触磨损的问题，提高限位杆的使用寿命。

可选的，所述角度矫正装置包括与孔口管螺栓连接的连接块、铰接于所述连接块侧壁的角杆以及固定于所述角杆侧壁的第二数字角度测量仪；所述角杆远离所述连接块的一端固定连接有供钻杆穿过的限位环；所述连接块的侧壁螺纹连接有用于调整所述角杆摆动角度的调整杆；所述角杆的周侧开设有供所述调整杆螺纹连接的螺纹孔。

通过采用上述技术方案，在钻杆穿过孔口管前，施工人员先将连接块螺栓连接于孔口管，而后将钻杆穿过限位环和孔口管，转动调整杆，使调整杆螺纹连接于螺纹孔，在调整杆转动的过程中，观察第二数字角度测量仪的数字变化，角杆摆动，限位环带动钻杆移动，微调钻杆插入孔口管内的角度，使钻杆的钻进角度位于允许的角度误差范围内。一方面调整杆螺纹连接于角杆，降低钻杆钻进过程中角杆随意摆动的风险，改善土质的变化导致钻杆偏离角度的问题，另一方面第二数字角度测量仪还能为施工人员提供实时的钻进角度的变化，便于施工人员观察和记录钻杆钻进角度是否符合施工要求。

可选的，所述限位环的内侧壁转动连接有多颗滚珠，多颗所述滚珠沿所述限位环的周向排布设置，多颗所述滚珠的周侧供钻杆的周侧抵接。

通过采用上述技术方案，降低钻杆钻进过程中磨损限位环的风险，提高限位环的使用寿命。

可选的，所述限位环的表面沿所述限位环的周侧设置有荧光条。

通过采用上述技术方案，荧光条的设置，便于施工人员在灰暗的施工环境寻找到限位环的所在位置，从而提高钻杆穿过限位环的效率和准确率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过角度矫正装置，一方面固定钻杆的钻进角度，降低钻杆钻进过程中钻杆角度偏离的风险，提高钻孔精度，改善土质的变化导致钻杆偏离角度的问题，另一方面在钻杆钻进过程中，施工人员可通过角度矫正装置观察钻杆的钻进角度，减少施工过程中使用测斜仪等测量工具测量钻杆钻进角度的步骤，提高施工效率；

2.通过避让槽，即实现锁定杆和固定环的相对滑动，又实现内螺纹和外螺纹螺纹连接的效果，降低锁定杆沿自身轴向移动的风险，同时又降低钻杆钻动过程中的震动使锁定杆自转动的风险，从而提高抵接轮抵紧于钻杆周侧的效果，提高限位组件限制位移板滑移的效果，进一步降低钻杆钻进角度偏离的风险；

3.一方面，调整杆螺纹连接于螺纹孔，降低钻杆钻进过程中角杆随意摆动的风险，改善土质的变化导致钻杆偏离角度的问题，另一方面，第二数字角度测量仪还能为施工人员提供实时的钻进角度的变化，便于施工人员观察和记录钻杆钻进角度是否符合施工要求。

附图说明

图1是实施例1的一种下穿隧道导洞施工方法的流程图。

图2是实施例1的一种下穿隧道导洞施工结构示意图。

图3是实施例1的角度矫正装置的结构示意图。

图4是用于展示实施例1的固定筒的内部结构示意图。

图5是图4在a部的放大图。

图6是实施例2的限位组件的结构示意图。

图7是实施例3的角度矫正装置的结构示意图。

附图标记说明：1、孔口管；2、角度矫正装置；21、连接筒；22、固定筒；23、位移板；231、延伸杆；24、第一数字角度测量仪；25、连接杆；251、角度杆；252、滚动球；26、连接块；27、角杆；271、螺纹孔；28、第二数字角度测量仪；29、限位环；3、钻杆；4、抵接轮；5、限位组件；51、锁定杆；511、外螺纹；512、限位槽；52、固定环；521、内螺纹；522、避让槽；53、螺栓；531、旋转套；532、挡板；54、限位杆；55、螺纹环；56、螺纹套；57、弹性片；58、第一螺纹；59、第二螺纹；6、滚珠；7、调整杆；8、荧光条。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种下穿隧道导洞施工方法。

实施例1

参照图1，一种下穿隧道导洞施工方法，包括如下步骤：

s1，测量布孔：根据施工方案，在掌子面进行测量布孔，采用挂牌等方式对孔位进行编号。

s2，参照图2，施做止浆墙：a.将孔口管1对准预先测量好的孔位，并插入掌子面进行固定。b.在掌子面喷涂设定厚度的混凝土，以封闭掌子面，孔口管1与凝固后的止浆墙连结成一体。

s3，参照图2，安装角度矫正装置2：将角度矫正装置2与孔口管1外露出止浆墙的部分螺栓固定。

s4，参照图2，钻孔注浆作业：a.将钻杆注浆机的钻杆3，穿过角度矫正装置2，并插入需要钻孔的孔口管1内。角度矫正装置2具有可视钻杆3插入孔口管1内角度的功能、具有调整并固定钻杆3插入孔口管1内角度的功能。b.启动钻杆注浆机，进行钻孔作业。c.钻孔完成后，将钻杆注浆机的进浆管放入储浆池内，启动钻杆3注浆机的注浆泵进行注浆作业，注浆可采用前进式注浆，也可采用后退式注浆。

s5，注浆效果检查：a.在止浆墙施转注浆检查孔。b.注浆检查孔全孔取芯，观察芯样完整率、浆液包裹效果以及孔渗水量。c.若芯样未符合标准，重复步骤s4进行补浆作业。

s6，循环断面开挖：注浆段符合设计标准后，对注浆段进行循环断面挖掘，预留止浆墙的厚度不开挖，以此作为下一段注浆段的止浆墙。

参照图2、图3，上述方法中的角度矫正装置2包括连接筒21、三个焊接于连接筒21外周侧的固定筒22、沿固定筒22轴向滑移连接于固定筒22内腔的位移板23以及设置于连接筒21周侧的第一数字角度测量仪24，其中连接筒21和孔口管1的端部螺纹连接，连接筒21的轴线与孔口管1的轴线位于同一直线上，连接筒21和孔口管1相连通。三个固定筒22沿连接筒21的周向等间距排布设置。

参照图2、图3，位移板23的侧壁与固定筒22的内壁转动连接，固定筒22的内壁涂抹有润滑油，以此改善位移板23与固定筒22内壁之间移动干涩的问题。位移板23一侧的板面焊接有延伸杆231，延伸杆231穿过固定筒22的端部伸入连接筒21的内腔，延伸杆231位于固定筒22内的端部转动连接有用于抵接钻杆3周侧的抵接轮4。位移板23背离延伸杆231的板面设置有用于固定位移板23滑移位置的限位组件5。

参照图2、图4，连接筒21的周侧铰接有连接杆25，连接杆25远离自身铰接位置的一端固定连接有角度杆251，连接杆25与角度杆251之间留有夹角。角度杆251远离连接杆25的一端转动连接有用于抵接钻杆3周侧的滚动球252。第一数字角度测量仪24位于连接杆25和角度杆251之间的夹角内，第一数字角度测量仪24的侧壁固定连接于角度杆251的侧壁。在校准第一数字角度测量仪24的水平后，将钻杆3穿过连接筒21和孔口管1，而后摆动连接杆25，使滚动球252抵接于钻杆3的周侧，抵接轮4抵接于钻杆3的周侧，并观察第一数字角度测量仪24的角度显示，微调钻杆3插入孔口管1内的角度，使钻杆3的钻进角度位于允许的角度误差范围内，通过限位组件5固定位移板23的滑动位置，实现钻杆3穿过连接筒21的角度固定，从而实现调整并固定钻杆3插入孔口管1内角度的效果，第一数字角度测量仪24提供钻杆3实时的钻进角度变化，实现可视钻杆3插入孔口管1内角度的功能。

参照图3、图4，限位组件5包括焊接于位移板23板面的锁定杆51、焊接于固定筒22端部的固定环52以及四颗螺纹连接于固定环52周侧的螺栓53，锁定杆51远离位移板23的一端穿过固定筒22远离抵接轮4的一端，锁定杆51穿过固定环52。

参照图5，固定环52的内侧壁开设有内螺纹521，锁定杆51的周侧开设有与内螺纹521螺纹连接的外螺纹511，固定环52的内侧壁沿锁定杆51的轴向开设有供外螺纹511通过的避让槽522，避让槽522贯穿内螺纹521，借此设计，在外螺纹511穿过避让槽522时，实现锁定杆51和固定环52的相对滑动，旋动锁定杆51后，实现内螺纹521和外螺纹511的螺纹连接。

参照图4、图5，锁定杆51的周侧沿锁定杆51的轴向开设有两个限位槽512，两个限位槽512以锁定杆51的轴心对称设置。四颗螺栓53沿固定环52的周向等间距设置，限位槽512供螺栓53的端部穿过。其中两颗以固定环52轴心对称的螺栓53的端部转动套设有旋转套531，旋转套531的侧壁供限位槽512的内壁抵接，借此设计，以降低螺栓53周侧的螺纹干涉锁定杆51滑动的风险，同时降低螺栓53周侧螺纹被锁定杆51磨损的风险。剩余两颗以固定环52轴心对称的螺栓53，在内螺纹521和外螺纹511螺纹连接后，旋动这两颗螺栓53穿过限位槽512内，以限制锁定杆51的转动，提高锁定杆51和固定环52的连接稳定性。

参照图4、图5，套设有旋转套531的螺栓53周侧固定连接有挡板532，挡板532供固定环52的外侧壁抵接，当挡板532抵接于固定环52的外侧壁时，以固定环52轴心对称的螺栓53的端部均位于限位槽512内，此时外螺纹511与固定环52的内侧壁之间留有间隙，借此设计，降低外螺纹511与固定环52摩擦磨损的风险，提高外螺纹511的使用寿命。

实施例1的实施原理为：施工人员先调整钻杆注浆机的钻进角度并校准第一数字角度测量仪24的水平，旋动螺栓53使挡板532抵接于固定环52的外侧壁，使外螺纹511位于避让槽522内，再将钻杆3穿过连接筒21和孔口管1，而后翻转连接杆25，使滚动球252抵接于钻杆3的周侧，抵接轮4抵接于钻杆3的周侧，并观察第一数字角度测量仪24的角度显示。而后施工人员将带有挡板532的螺栓53的端部旋出限位槽512外，然后旋动锁定杆51微调钻杆3插入孔口管1内的角度，使钻杆3的钻进角度位于允许的角度误差范围内，再将没有挡板532的螺栓53的端部旋入限位槽512内，限制锁定杆51的转动，固定锁定杆51的状态，从而固定钻杆3插入孔口管1内的插入角度。在施工过程中，施工人员通过第一数字角度测量仪24实时了解钻杆3钻进角度的变化，便于施工人员观察和记录钻杆3钻进角度是否符合施工要求。

实施例2

参照图4、图6，本实施例与实施例1的不同之处在于，限位组件5包括焊接于位移板23板面的限位杆54、焊接于固定筒22端部的螺纹环55和同轴套设于限位杆54周侧的螺纹套56，其中限位杆54位于位移板23背离延伸杆231的板面。螺纹环55位于固定筒22远离连接筒21的一端，限位杆54远离位移板23的一端穿过螺纹环55。螺纹环55的侧壁固定连接有迫使限位杆54位于螺纹环55中心的弹性片57，弹性片57抵接于限位杆54的周侧，限位杆54的周侧与螺纹环55的内侧壁之间留有间隙。限位杆54的周侧和螺纹环55的外侧壁均开设有第一螺纹58，螺纹套56的内侧壁开设有与第一螺纹58螺纹连接的第二螺纹59。

实施例2的实施原理为：在位移板23沿固定筒22的轴向移动时，限位杆54穿过螺纹环55的距离也发生变化，在抵接轮4抵接于钻杆3的周侧后，施工人员转动螺纹套56，使螺纹套56的第二螺纹59螺纹连接于限位杆54和螺纹环55的第一螺纹58，限制限位杆54的滑动，从而限制位于连接筒21内位移板23的滑动。当需要向连接筒21的轴心方向移动限位杆54时，施工人员转动限位杆54或按压限位杆54，便可使限位杆54向连接筒21的轴心移动，方便快捷，同时该限位组件5易于加工，成本低，便于施工人员对位移板23进行滑移位置的固定。

实施例3

参照图7，本实施例与实施例1的不同之处在于，角度矫正装置2包括与孔口管1螺栓连接的连接块26、铰接于连接块26侧壁的角杆27以及固定于角杆27侧壁的第二数字角度测量仪28，角杆27远离连接块26的一端固定连接有供钻杆3穿过的限位环29，限位环29的内侧壁转动连接有多颗滚珠6，多颗滚珠6沿限位环29的周向等间距排布设置，多颗滚珠6的周侧供钻杆3的周侧抵接，以此降低钻杆3钻进过程中磨损限位环29内壁的风险。连接块26面向孔口管1轴心的侧壁螺纹连接有用于调整角杆27摆动角度的调整杆7，调整杆7倾斜设置，调整杆7远离角杆27的一端朝向孔口管1的轴心，角杆27的周侧开设有供调整杆7螺纹连接的螺纹孔271。限位环29的表面沿限位环29的周侧设置有荧光条8，借此设计，便于施工人员在灰暗的施工环境下寻找到限位环29的所在位置，提高钻杆3穿过限位环29的效率和准确率。

实施例3的实施原理为：在钻杆3穿过孔口管1前，施工人员先将连接块26螺栓53连接于孔口管1，而后将钻杆3穿过限位环29和孔口管1，转动调整杆7，使调整杆7螺纹连接于螺纹孔271，在调整杆7转动的过程中，观察第二数字角度测量仪28的数字变化，角杆27摆动，限位环29带动钻杆3移动，微调钻杆3插入孔口管1内的角度，使钻杆3的钻进角度位于允许的角度误差范围内，降低钻杆3钻进过程中角杆27随意摆动的风险。调整杆7和限位环29的配合，实现调整并固定钻杆3钻进角度的功能，同时调整杆7与角杆27的螺纹连接，结构简单，便于制造，钻杆3钻进角度的固定状态稳定。第二数字角度测量仪28，实现可视钻杆3插入孔口管1内角度的功能。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。