清障施工方法
【专利摘要】本发明提供了一种清障施工方法，包括以下步骤：(1)施工前探测障碍物信息和位置，以供确认包含障碍物的冻结加固区域；(2)在所述冻结加固区域采用水平冻结法进行施工，使得所述冻结加固区域冻结以至冻结加固区域中的土体形成冻土帷幕；(3)待所述冻结加固区域中冻土帷幕的厚度达到暗挖要求，采用矿山暗挖构筑法挖掘通道，挖至障碍物位置处将所述障碍物通过所述通道清除。与现有技术相比，该方法有益效果为无需占用地面空间的情况下进行清障，且对环境影响较小，对原有结构的完整性及使用性不会构成破坏，工期也不会受外界因素影响。
【专利说明】清障施工方法【技术领域】
[0001]本发明属于隧道工程【技术领域】，具体涉及一种清障施工方法。
【背景技术】
[0002]随着城市地下空间不断的开发和利用，在轨道交通建设中，隧道施工遭遇障碍物的情况越来越多，该障碍物一般为管线、桩基等，清除这些障碍物往往成为制约工程工期、增大施工风险及周边环境影响的主要因素，因此如何快速、安全、有效地处理这些障碍物就成为了工程界广为关注的问题。
[0003]目前，障碍物清除普遍采用地面拔除的形式，地面清障施工常用全回转钻机进行拔桩清障，需占用较大地面空间，对于城市地区的交通、社会环境影响较大；制造地面施工粉尘、噪音对周围居住环境影响较大；地面清障对原有地下结构的完整性及使用性造成一定的破坏；施工工期受外界环境影响较大，如雨天等。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种清障施工方法，抛弃了原有的地面拔除方法，采用水平冻结法将该区域土地加固后，结合矿山法暗挖构筑的方式将障碍物清除，从而解决了采用地面拔除方法对原有地下结构的完整性及使用性造成的破坏，减少了对周围环境的影响，且加快了施工进度。
[0005]本发明提供了一种清障施工方法，包括以下步骤:(I)施工前探测障碍物信息和位置，以供确认包含障碍物的冻结加固区域；(2)在所述冻结加固区域采用水平冻结法进行施工，使得所述冻结加固区域冻结以至冻结加固区域中的土体形成冻土帷幕；(3)待所述冻结加固区域中冻土帷幕的厚度达到暗挖要求，采用矿山暗挖构筑法挖掘通道，挖至障碍物位置处将所述障碍物通过所述通道清除。
[0006]优选地，在步骤(1)中，探测障碍物采用电磁感应法、地质雷达法、高密度电法以及浅层地震映像法中的任意一种或几种方法。
[0007]优选地，在步骤(2)中，所述水平冻结法包括:先对冻结加固区域打设钻孔，在孔内布设冻结管，安装冷冻站，待安装就位后，再通过冻结管输送低温盐水进行热交换，吸收所述冻结管周围的热量，使所述冻结加固区域温度降低，以至所述冻结加固区域中的土体冻结形成冻土帷幕。
[0008]优选地，通过所述冻结管输送的所述低温盐水的温度范围在-28至_30°C之间。
[0009]优选地，在步骤(3)中，矿山暗挖构筑法包括:凿一洞门，开挖通道，在所述通道内搭设临时支护，并将挖出的土体外运，直至挖掘到障碍物位置，清除障碍物，并由通道运出。
[0010]优选地，在开挖通道前，需安装一安全防护门，然后开挖样洞，以供确认样洞冻结效果，确认合格后才可开挖通道。
[0011]优选地，在步骤(3)中，障碍物清除后，需对通道土体的结构进行还原，将挖出的土体回填入所述通道，同时拆除临时支护，并预埋注浆管，回填至洞口时，封堵洞口并拔除冻结管、通过预埋注浆管填充注浆。
[0012]优选地，待填充注浆基本完成后，再对冻结加固区域进行强制解冻及融沉注浆。
[0013]本发明提供的一种清障施工方法，抛弃了现有的地面清障施工方式，转为地下清障施工，先采用水平冻结法对需挖掘至障碍物处的规划通道进行冻结，确认冻结加固效果后，再采用矿山暗挖构筑法，开挖通道，并清除障碍物，结合两种方法可以无需占用地面空间的情况下进行清障，且对环境影响较小，对原有结构的完整性及使用性不会构成破坏，工期也不会受外界因素影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明清障施工方法的流程框架图。
【具体实施方式】
[0015]为利于对本发明的结构的了解，以下结合附图及实施例进行说明。
[0016]图1为本发明清障施工方法的流程框架图。
[0017]结合图1所示，本发明提供的清障施工方法，包括如下步骤:
[0018]步骤S1:施工前探测障碍物信息和位置，以供确认包含障碍物的冻结加固区域。探测障碍物通常采用电磁感应法、地质雷达法、高密度电法、以及浅层地震映像法中的任意一种方法，由于电磁感应法的运用限制较小，比较灵活，所以本实施例中优选为电磁感应法。
[0019]步骤S2:在所述冻结加固区域采用水平冻结法进行施工，使得所述冻结加固区域结冰以至冻结加固区域中的土体形成冻土帷幕。
[0020]水平冻结法的具体操作为:先对冻结加固区域进行打设钻孔，按钻孔施工图布置钻孔，钻孔的孔位偏差不应大于50mm，钻孔的孔径为127mm。冻结孔实际钻进深度应壁设计深度大0.5m。钻孔的偏斜应控制在8%。以内，成孔最大间距不大于2m。在钻孔内布设有冻结管，进一步地，该冻结管选用壁厚不小于7mm的Φ 108低碳无缝钢管，单根管材长度2m至4m,冻结管之间的连接采用丝扣连接，再辅以手工焊、补焊。然后在冻结加固区域附近地面上安装冷冻站，冷冻站内设备主要包括配电柜、冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及清水池等，设备安装按设备使用说明书的要求进行。待安装就位后，再通过冻结管输送低温盐水进行热交换，吸收冻结管周围的热量，使冻结加固区域温度降低，以至冻结加固区域中土体冻结形成冻结帷幕。通常冻结管输送的所述低温盐水温度范围控制在-28?-30摄氏度之间，一般七天后，冻结加固区域温度降低至-20摄氏度左右。采用水平冻结法的有益效果在于冻结的土体强度高，在冻结土体内开挖通道，可以做到不漏水，为洞内施工创造良好环境，且施工安全，不受地表场地及深度限制，对周围环境影响较小，特别适合城市市区地下施工。
[0021]步骤S3:待所述冻结加固区域中冻土帷幕的厚度达到暗挖要求，采用矿山暗挖构筑法挖掘通道，挖至障碍物位置处将所述障碍物清除。
[0022]矿山暗挖构筑法的具体步骤为:安装一安全防护门，在积极冻结过程中，要根据实测温度数据判断冻结壁是否交圈和达到设计厚度，测温判断冻结壁交圈并达到设计厚度再进行开挖样洞，确认冻结壁内土层基本无孔隙水压后再进行正式开挖。正式开挖时，先凿除洞门，开挖通道，根据冻结壁的稳定性，进入维护冻结状态，维护冻结温度为-28° C。在通道内搭设临时支护，并将挖出的土体外运，直至挖掘到障碍物位置，清除障碍物，并由通道运出。
[0023]步骤S4:障碍物清理彻底后，将通道开挖出的土体回填，一边回填通道土体，一边拆除临时支护，同时在回填通道中预埋注浆管，回填至洞口时，采用钢筋混凝土封堵洞门，拔除冻结管停止冻结加固，通过预埋注浆管填充注浆，用以减小土体损失，待填充注浆基本完成后，再对冻结加固区域进行解冻及融沉注浆，以供防止冻结加固区域中的冰水融化时，造成土体融沉，破坏原有土体结构。
[0024]本发明的基本原理是:在隧道周围布置水平冻结孔，并在冻结孔中循环低温盐水，使冻结孔附近的含水地层结冰，形成强度高，封闭性好的冻结壁，然后在冻结壁的保护下运用矿山法进行隧道开挖与构筑施工。本发明的主要施工顺序为:施工准备，冻结孔施工，同时安装冻结制冷系统，安装冻结盐水系统和监测系统，积极冻结，试挖，隧道掘进与临时支护，清除障碍物，回填土体,填充注浆,融沉注浆。
[0025]本发明提供的一种清障施工方法，抛弃了现有的地面清障施工方式，转为地下清障施工，先采用水平冻结法对需挖掘至障碍物处的规划通道进行积极冻结，确认冻结加固效果后，再采用矿山暗挖构筑法，开挖通道，并清除障碍物，结合两种方法可以无需占用地面空间的情况下进行清障，且对环境影响较小，对原有结构的完整性及使用性不会构成破坏，工期也不会受外界因素影响。
[0026]以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。
【权利要求】
1.一种清障施工方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)施工前探测障碍物信息和位置，以供确认包含障碍物的冻结加固区域； (2)在所述冻结加固区域采用水平冻结法进行施工，使得所述冻结加固区域冻结以至冻结加固区域中的土体形成冻土帷幕； (3)待所述冻结加固区域中冻土帷幕的厚度达到暗挖要求，采用矿山暗挖构筑法挖掘通道，挖至障碍物位置处将所述障碍物通过所述通道清除。
2.根据权利要求1所述的清障施工方法，其特征在于，在步骤(I)中，探测障碍物采用电磁感应法、地质雷达法、高密度电法、以及浅层地震映像法或采用电磁感应法、地质雷达法、高密度电法、以及浅层地震映像法中的任意结合。
3.根据权利要求1所述的清障施工方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述水平冻结法包括:先对冻结加固区域打设钻孔，在孔内布设冻结管，安装冷冻站，待安装就位后，再通过冻结管输送低温盐水进行热交换，吸收所述冻结管周围的热量，使所述冻结加固区域温度降低，以至所述冻结加固区域中的土体冻结形成冻土帷幕。
4.根据权利要求3所述的清障施工方法，其特征在于，通过所述冻结管输送的所述低温盐水的温度范围在-28至-30°C之间。
5.根据权利要求1所述的清障施工方法，其特征在于，在步骤(3)中，矿山暗挖构筑法包括:凿洞门，开挖通道，在所述通道内搭设临时支护，并将挖出的土体外运，直至挖掘到障碍物位置，清除障碍物，并由通道运出。
6.根据权利要求5所述的清障施工方法，其特征在于，在开挖通道前，需安装一安全防护门，然后开挖样洞，以供确认样洞冻结效果，确认合格后才可开挖通道。
7.根据权利要求6所述的清障施工方法，其特征在于，在步骤(3)中，障碍物清除后，需对通道土体的结构进行还原，将挖出的土体回填入所述通道，同时拆除临时支护，并预埋注浆管，回填至洞口时，封堵洞口并拔除冻结管、通过预埋注浆管填充注浆。
8.根据权利要求7所述的清障施工方法，其特征在于，还包括:待填充注浆基本完成后，再对冻结加固区域进行解冻及融沉注浆。
【文档编号】E21D9/00GK103924980SQ201410168225
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】王永佳, 宁寅, 李凌航, 黄德中, 李刚, 唐卫, 娄根达, 黄 俊, 吴列成 申请人:上海隧道工程股份有限公司, 上海隧道盾构工程有限公司