一种矩形顶管通道之间开洞的施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种顶管通道施工技术，特别涉及一种矩形顶管通道之间开洞的施工方法。
【背景技术】
[0002]顶管施工是一种非开挖施工方法，它是指一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管道完成顶入土层之后，再下第二节管道继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。
[0003]顶管通道对于城市土地资源不足、交通严重拥堵，道路通行能力不能满足城市发展需求时，可以作为一种城市地下通道来使用。而城市地下工程所处地层主要为粉砂层，地层水量丰富，透水性好，且属于严重液化的砂性地层，使得顶管通道间相互连接的施工变得极为困难，许多顶管通道都只能独立存在，顶管通道间没有相互连接，只是作为单一的“隧道”存在，不能起到较好的行车、行人的功能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服城市地下顶管通道所在地层主要为粉砂层，地层水量丰富、透水性好，且属于严重液化的砂性地层，使得顶管通道间相互连接的施工变得极为困难，不能起到较好的行车、行人的功能的问题，提供一种矩形顶管通道之间开洞的施工方法，用于解决含水丰富且透水性好的粉砂层地层矩形顶管通道之间的开洞施工，该方法施工过程安全、开出的通道结构稳定可靠，且施工效率高。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案:
一种矩形顶管通道之间开洞的施工方法，包括以下步骤:
(1)施工准备:对准备施工的矩形顶管附近的岩土条件、水文地质条件和周边管线情况做相应的了解，做好矩形顶管通道之间开联络通道的位置规划；
(2)冻结孔施工:在矩形顶管内壁上用金刚石取芯钻开冻结孔，用跟管钻进法下冻结管，根据联络通道施工的孔位，采用由下向上的顺序进行施工；在每个钻孔孔口处都设有孔口管，并安装钻孔密封装置；施工冻结孔过程中产生冒泥涌水现象时，采用强力水平钻机，尽量实现无泥浆钻进；若钻孔时出现泥水流失，及时进行补浆充填；
(3)冻结站安装:将冻结站设置在地面端头井位置，冻结站设备包括冷冻机组、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控制柜，用管路将各个设备连接，采用冷冻机组将冷冻液打入冻结管中进行土体冻结施工；积极冻结期冷冻液温度为_28°C?_30°C，维护冻结期温度为_25°C?-28°C ;需冷量计算和冷冻机选型:冻结需冷量计算:Q=1.3.π.d.H.K，其中H—冻结孔总长度，d—冻结管直径，K一冻结管散热系数，根据需冷量对冷冻机选型； (5)开挖和构筑施工:具备开挖条件后，对预留联络通道进行精确放样，做好线位标记，采用单侧人工分层、分块凿除的方式开挖土方；即首先开挖上层的一半区域，开挖完成后及时安装临时支架和喷射混凝土；再依次开挖上层剩余区域和下层区域，并及时安装临时支架和喷射混凝土 ；最后一次性整体浇注二次衬砌永久结构；
(6)冻结孔封堵:冻结孔封堵在二次永久结构拆模后进行，冻结管均不拔出，采用割除处理，并用钢板焊接封闭管口，每个冻结管割除后马上封堵冻结孔；
(7)融沉注浆:利用顶管通道开洞两侧及顶底板预留的注浆孔进行融沉注浆，融沉注浆以单液的水泥浆液为主，双液浆为辅的方式，进行地层的融沉注浆。
[0006]作为优选，步骤(2)施工过程中严格监测冻结孔偏斜情况，发现偏斜要及时纠偏，下好冻结管后，进行冻结管长度的复测，然后再用灯光测斜仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。
[0007]作为优选，冻结管选用Φ89*5ι?πι和Φ 45*3.5mm低碳无缝钢管，冻结管耐压不低于0.8Mpa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍，冻结管接头抗拉强度不低于母管的75%。
[0008]作为优选，根据联络通道施工的孔位，采用由下向上的顺序进行施工，冻结孔开孔位置误差不大于100mm，应避开管节接缝、暗梁和暗柱。这样可防止因下层冻结孔的施工引起上部地层扰动，减小钻孔施工时的事故发生率。
[0009]作为优选，打孔过程中土体流失体积不得大于冻结孔体积，每个冻结孔钻孔完成后，及时通过注浆孔对地层进行补偿注浆(按2~3倍体积进行压注)，确保地面沉降可控；冻结管长度和偏斜合格后再进行打压试漏，压力控制在0.8MPa，要求在前15分钟压力损失小于0.05MPa，之后30分钟内压力稳定无变化时为试压合格。若试压不合格，可拔出冻结管进行重新钻孔，或者下套管进行处理。
[0010]作为优选，步骤(3)中在盐水管路和冷却水循环管路上设置阀门、测温仪、压力表等测试组件；盐水管路经试漏、清洗后用保温板或棉絮保温，保温厚度为20_，保温层的外面用塑料薄膜包扎。集配液圈与冻结管的连接用高压胶管，每组冻结管的进出口各装阀门一个，以便控制流量。管节外面采用PEF板隔热保温，以减少冷量损失。
[0011]作为优选，步骤(4)中设备安装完毕后进行调试和试运转。在试运转时，要随时调节压力、温度等各状态参数，使机组在冻结工艺规程和设备要求的技术参数条件下运行。冻结系统运转正常后进入积极冻结。
[0012]在积极冻结过程中，要根据实测温度资料判断冻结帷幕是否交圈和达到设计厚度，同时要监测冻结帷幕与通道的胶结情况，测温判断冻结帷幕交圈并达到设计厚度且与通道完全胶结后，可进入维护冻结阶段，维护冻结期温度为_25°C?-28°C，冻结时间贯穿旁通道开挖和主体结构施工始终。
[0013]作为优选，步骤(5)中联络通道纵向深度0.5m采取一次性开挖完成，开挖断面超挖不大于30_，要求每个开挖分区开挖完成后，冻结帷幕暴露时间不大于12个小时。
[0014]作为优选，步骤(5)中土体两侧进行人工风镐开挖，中间没有冻结的土体采用手镐和铁锹开挖；开挖过程中底部将有部分冻结管被暴露，首先需关闭该组冻结管的去、回路阀门，将内部的盐水放空再进行割除。为了提高掘进效率，加快施工进度，缩短冻土暴露时间，风镐尖需做淬火处理。而且掘进环境温度在o°c以下，输风管路及风镐中的冷凝水容易结冰，需进行除湿处理，一方面把风管悬吊起来，另外每隔I?2小时向风管内注入酒精，防止冰肩的出现。并要求每个掘进班配备5?6把风镐，以避免不正常工作而影响施工进度。在掘进施工中根据揭露土体的加固效果，以及监控监测信息，及时调整开挖步距和支护强度，确保安全施工。在开挖过程中，还要及时对暴露的冻结帷幕进行保温。保证了施工过程的安全和联络通道的施工效果，提高了施工效率。
[0015]作为优选，步骤(6)中割除一个冻结管就及时封堵一个冻结孔，严禁将数个冻结管一起割