强富水上软下硬地层的深大竖井围护结构施工方法
【专利摘要】本发明涉及铁路、公路和地铁等竖井工程围护结构施工领域，具体是一种适用于强富水上软下硬地层的深大竖井围护结构施工方法。解决了单一钻孔机械无法一次连续成孔施工实现钻孔桩咬合的问题，1、先施工预成孔导向墙，2、采用全套管钻机先预成孔上部的软土地层；3、采用配套的旋挖钻机预成孔下部岩石地层；4、预成孔完成后，回填采用适用全套管钻机能够一次成孔的细颗粒土层，回填工程中，边回填边提升套管，直至回填完成；5、回填完成后，重新施作终孔导向墙。本发明解决强富水上软下硬的深大竖井围护结构无法实现咬合的施工难题，针对性较强。
【专利说明】
强富水上软下硬地层的深大竖井围护结构施工方法
技术领域
[0001]本发明涉及铁路、公路和地铁等竖井工程围护结构施工领域，具体是一种适用于强富水上软下硬地层的深大竖井围护结构施工方法。
【背景技术】
[0002]公知，随着我国目前高速铁路、公路和地铁的迅猛发展，为了满足隧道施工进度和隧道营运过程中的通风和排水需求，竖井的修建日益增多。在竖井的修建过程中，特别是在富水地区修建竖井，对围护结构的施作质量和防水提出了更高的要求。如我公司承建的宝(鸡)兰(州)铁路客运专线渭河隧道全长10016m，因线路较长，安全和工期风险较大，共设三座深大竖井，深度均在54m以上，三座竖井采用直径为Φ 100cm，长度为32?35m钻孔咬合粧围护结构。
[0003]钻孔咬合粧围护结构的施工工艺原理通过粧间咬合来保证其整体连续性、密闭性，咬合粧直径1.0m，粧中心距离0.70m，相邻两粧最大咬合部分为0.30m。钻孔咬合粧的混凝土结构有两种类型，其中一种粧设计为C20超缓凝素混凝土灌注粧，缓凝时间大于60小时；另一种粧设计为C40钢筋混凝土灌注粧。咬合粧主要利用超缓凝砼的缓凝特性，在超缓凝粧灌注C20超缓凝砼后，在砼凝固前完成切割缓凝粧并成孔灌注钢筋砼粧，使缓凝粧和钢筋砼粧咬合，形成连续墙，在竖井开挖时起到围护封水的作用。
[0004]钻孔咬合粧围护结构在此类上软下硬地层中，同时受钻孔粧超缓凝砼缓凝时间的限制，采用传统方法的单一钻孔机械无法一次连续成孔施工实现钻孔粧咬合，不能达到围闭质量和止水的目的。因此如何在强富水的上软下硬地层中施工钻孔咬合粧围护结构，同时实现围闭质量和止水成为施工难题。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决钻孔咬合粧围护结构在上软下硬地层中，同时受钻孔粧超缓凝砼缓凝时间的限制，采用传统方法的单一钻孔机械无法一次连续成孔施工实现钻孔粧咬合，不能达到围闭质量和止水的问题，提供一种适用于强富水上软下硬地层的深大竖井围护结构施工方法。
[0006]本发明采取以下技术方案:一种适用于强富水上软下硬地层的深大竖井围护结构施工方法，具体施工步骤如下:
1、先施工预成孔导向墙，
2、采用全套管钻机先预成孔上部的软土地层；
3、采用配套的旋挖钻机预成孔下部岩石地层；
4、预成孔完成后，回填采用适用全套管钻机能够一次成孔的细颗粒土层，回填工程中，边回填边提升套管，直至回填完成；
5、回填完成后，重新施作终孔导向墙，采用全套管钻机先施工钢筋混凝土相邻的超缓凝混凝土粧，再切割超缓凝混凝土粧施工钢筋混凝土粧，实现竖井围护结构的连续施工，如此类推，形成工作循环。
[0007]所述第一步中，孔导向墙的具体施工方法如下:导向墙施工时必须保证其基底密实，测量放线进行导向墙轮廓开挖，开挖完成后安装自制的导向墙整体钢模，模板预留定位孔模板直径127cm，每节长度为5.5m，高度为40cm，模板逐块拼装；导向墙模板安装完毕后，绑扎导墙钢筋，钢筋采用单层双向布置，钢筋不应小于Φ12ΗΙ?Β335，钢筋间距宜按200mmX200mm排列，层间距为26cm;钢筋绑扎完毕后架立外模，确保导向墙最小厚度为40cm，模板采用钢管支撑，支撑间距不大于I米，确保加固牢固，最后采用C40钢筋混凝土浇筑，完成导向墙施工。
[0008]所述第二步中，具体施工过程如下:待导向墙达到设计强度后，套管钻机移动就位，吊装套管在粧机钳口中，采用两台测斜仪附贴在套管外壁两垂直方向进行校核，并在相互垂直的方向上布置两台经玮仪复核垂直度，当套管切压入深度2.5—5m时，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土、一边继续下压套管，始终保持套管底口超前于开挖面的深度不小于
2.5m，如此循环，直至达到弱风化岩层时，完成上部软土地层的预成孔施工。
[0009]所述第三步中，具体施工过程如下:上部软土地层预成孔施工完成后，旋挖钻机就位，按旋挖钻机操作流程施工，每施工2m左右，提升旋挖钻机成孔，同时下压套管钻机，如此循环，直至达到设计深度，完成咬合粧预成孔施工。
[0010]所述第四步中，具体施工过程如下:预成孔完毕后，开始回填粗颗粒土层，粗颗粒土层为粗粒组分粒径含量大于60mm的砂砾土，回填工程中，采用挖机将细颗粒土回填至已完的预成孔内，边回填边提升套管，直至回填完成。
[0011]所述第五步中，具体施工过程如下:回填完成后，重新施作终孔导向墙，终孔导向墙中预留孔的孔径为100cm，其具体施工流程同第一步所述;终孔导向墙完成后，套管再次就位取土成孔，其具体施工流程同第二步所述;采用全套管钻机先施工钢筋混凝土相邻的超缓凝混凝土粧，首先将混凝土倒入集料斗中，然后采用吊机将集料斗中的混凝土经导管灌入孔内进行超缓凝混凝土的灌注，施工时一边浇注砼一边拔管，应注意始终保持套管底低于砼面2.5m以上，直至将混凝土灌至粧顶标高，完成间隔两根缓凝混凝土粧的灌注，再采用套管钻机再切割超缓凝混凝土粧施工钢筋混凝土，成孔后安装钢筋笼，浇筑钢筋混凝土，实现竖井围护结构的连续施工，如此类推，形成工作循环。
[0012]本发明与现有技术相比，具有以下优点:
1、着力解决强富水上软下硬的深大竖井围护结构无法实现咬合的施工难题，针对性较强；
2、针对传统的施工方法(如旋挖钻机、套管钻机等)在此种地层中无法单一一次成孔的特点，依靠其技术优势，实现一次成孔，保证咬合粧咬合效果；
3、施工工艺简单，所需施工设备配件材料易于购买。
[0013]4、解决了因传统施工方法无效的情况下造成的人力、材料、时间上的浪费，工效大巾畐提尚；
5、施工质量与安全性易于保证。
【附图说明】
[0014]图1为咬合粧咬合平面图； 图2为咬合粧咬合原理图；
图3为导向墙平面图；
图4为导向墙剖面图；
图中1-钢筋混凝土粧，2-超缓凝混凝土粧，3-竖井内衬，4-导向墙。
【具体实施方式】
[0015]以我公司承建的宝(鸡)兰(州)铁路客运专线渭河隧道为例，围护结构穿过地层有以下特点:(I)上部约15m为黏质黄土和强富水的细圆烁土的软土地层；(2)下部为弱风化第三系泥岩地层。(3)上部细圆砾土层地下水位浅，且与藉河水位相通。
[0016]1、先施工预成孔导向墙:导向墙施工时必须保证其基底密实，测量放线进行导向墙轮廓开挖，开挖完成后安装自制的导向墙整体钢模，模板预留定位孔模板直径127cm，每节长度为5.5m，高度为40cm，模板逐块拼装;导向墙模板安装完毕后，绑扎导墙钢筋，钢筋采用单层双向布置，钢筋不应小于012(HRB335)，钢筋间距宜按200mmX200mm排列，层间距为26cm;钢筋绑扎完毕后架立外模，确保导向墙最小厚度为40cm，模板采用钢管支撑，支撑间距不大于I米，确保加固牢固，最后采用C40钢筋混凝土浇筑，完成导向墙施工。
[0017]2、采用全套管钻机先预成孔上部的黏质黄土、强富水的细圆砾土和淤泥质的软土地层，具体施工步骤如下:待导向墙达到设计强度后，套管钻机移动就位，吊装套管在粧机钳口中，采用两台测斜仪附贴在套管外壁两垂直方向进行校核，并在相互垂直的方向上布置两台经玮仪复核垂直度，当套管切压入深度2.5—5m(视地层情况决定)时，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土、一边继续下压套管，始终保持套管底口超前于开挖面的深度不小于
2.5m，如此循环，直至达到弱风化岩层时，完成上部软土地层的预成孔施工。
[0018]3、采用配套的旋挖钻机预成孔下部弱风化第三系的泥岩等旋套管钻机不能施工而旋挖钻机可施工的地层，具体施工过程如下:上部软土地层预成孔施工完成后，旋挖钻机就位，按旋挖钻机操作流程施工，每施工2m左右，提升旋挖钻机成孔，同时下压套管钻机，如此循环，直至达到设计深度，完成咬合粧预成孔施工。
[0019]4、预成孔完成后，回填采用适用全套管钻机能够一次成孔的细颗粒土层，具体步骤如下:预成孔完毕后，开始回填粗颗粒土层，粗颗粒土层为粗粒组分粒径含量大于60mm的砂砾土。回填工程中，采用挖机将细颗粒土回填至已完的预成孔内，边回填边提升套管，直至回填完成。
[0020]5、回填完成后，重新施作终孔导向墙，终孔导向墙中预留孔的孔径为100cm，其具体施工流程同步骤I所述;终孔导向墙完成后，套管再次就位取土成孔，步骤如2所述;采用全套管钻机先施工钢筋混凝土相邻的超缓凝混凝土粧，首先将混凝土倒入集料斗中，然后采用吊机将集料斗中的混凝土经导管灌入孔内进行超缓凝混凝土的灌注，施工时一边浇注砼一边拔管，应注意始终保持套管底低于砼面2.5m以上，直至将混凝土灌至粧顶标高，完成间隔两根缓凝混凝土粧的灌注。再采用套管钻机再切割超缓凝混凝土粧施工钢筋混凝土，其步骤如步骤相同，成孔后安装钢筋笼，浇筑钢筋混凝土，实现竖井围护结构的连续施工，如此类推，形成工作循环。
【主权项】
1.一种适用于强富水上软下硬地层的深大竖井围护结构施工方法，其特征在于:具体施工步骤如下: 1、先施工预成孔导向墙， 2、采用全套管钻机先预成孔上部的软土地层； 3、采用配套的旋挖钻机预成孔下部的岩石地层； 4、预成孔完成后，回填采用适用全套管钻机能够一次成孔的细颗粒土层，回填工程中，边回填边提升套管，直至回填完成； 5、回填完成后，重新施作终孔导向墙，采用全套管钻机先施工钢筋混凝土相邻的超缓凝混凝土粧，再切割超缓凝混凝土粧施工钢筋混凝土粧，实现竖井围护结构的连续施工，如此类推，形成工作循环。2.根据权利要求1所述的适用于强富水上软下硬地层的深大竖井围护结构施工方法，其特征在于:所述第一步中，孔导向墙的具体施工方法如下:导向墙施工时必须保证其基底密实，测量放线进行导向墙轮廓开挖，开挖完成后安装自制的导向墙整体钢模，模板预留定位孔模板直径127cm，每节长度为5.5m，高度为40cm，模板逐块拼装；导向墙模板安装完毕后，绑扎导墙钢筋，钢筋采用单层双向布置，钢筋不应小于Φ 12HRB335，钢筋间距宜按200mmX 200mm排列，层间距为26cm;钢筋绑扎完毕后架立外模，确保导向墙最小厚度为40cm，模板采用钢管支撑，支撑间距不大于I米，确保加固牢固，最后采用C40钢筋混凝土浇筑，完成导向墙施工。3.根据权利要求2所述的适用于强富水上软下硬地层的深大竖井围护结构施工方法，其特征在于:所述第二步中，具体施工过程如下:待导向墙达到设计强度后，套管钻机移动就位，吊装套管在粧机钳口中，采用两台测斜仪附贴在套管外壁两垂直方向进行校核，并在相互垂直的方向上布置两台经玮仪复核垂直度，当套管切压入深度2.5—5m时，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土、一边继续下压套管，始终保持套管底口超前于开挖面的深度不小于2.5m，如此循环，直至达到弱风化岩层时，完成上部软土地层的预成孔施工。4.根据权利要求3所述的适用于强富水上软下硬地层的深大竖井围护结构施工方法，其特征在于:所述第三步中，具体施工过程如下:上部软土地层预成孔施工完成后，旋挖钻机就位，按旋挖钻机操作流程施工，每施工2m左右，提升旋挖钻机成孔，同时下压套管钻机，如此循环，直至达到设计深度，完成咬合粧预成孔施工。5.根据权利要求4所述的适用于强富水上软下硬地层的深大竖井围护结构施工方法，其特征在于:所述第四步中，具体施工过程如下:预成孔完毕后，开始回填粗颗粒土层，粗颗粒土层为粗粒组分粒径含量大于60mm的砂砾土，回填工程中，采用挖机将细颗粒土回填至已完的预成孔内，边回填边提升套管，直至回填完成。6.根据权利要求5所述的适用于强富水上软下硬地层的深大竖井围护结构施工方法，其特征在于:所述第五步中，具体施工过程如下:回填完成后，重新施作终孔导向墙，终孔导向墙中预留孔的孔径为100cm，其具体施工流程同第一步所述;终孔导向墙完成后，套管再次就位取土成孔，其具体施工流程同第二步所述;采用全套管钻机先施工钢筋混凝土相邻的超缓凝混凝土粧，首先将混凝土倒入集料斗中，然后采用吊机将集料斗中的混凝土经导管灌入孔内进行超缓凝混凝土的灌注，施工时一边浇注砼一边拔管，应注意始终保持套管底低于砼面2.5m以上，直至将混凝土灌至粧顶标高，完成间隔两根缓凝混凝土粧的灌注，再采用套管钻机再切割超缓凝混凝土粧施工钢筋混凝土，成孔后安装钢筋笼，浇筑钢筋混凝土，实现竖井围护结构的连续施工，如此类推，形成工作循环。
【文档编号】E21D5/11GK106050239SQ201610419360
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】姜文涛, 宋振军, 李建军, 李兴春, 梁胜国
【申请人】中铁十二局集团有限公司, 中铁十二局集团第三工程有限公司