一种解冻时同步融沉注浆的设备及方法与流程

本发明涉及运动隧道施工领域，尤其涉及一种解冻时同步融沉注浆的设备及方法。
背景技术：
：随着中国经济的飞速发展和城市化进程的加速,各种形式隧道不断地在建设，修建超大断面、浅埋暗挖的隧道是不可避免的,也是现代施工技术面临的巨大挑战。例如港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道是珠海连接线的控制性工程，暗挖段为双向六车道上下层叠层隧道，下穿拱北口岸限定区域，共设置2个工作井，其地质条件复杂，周边环境敏感，隧道采用三次复合衬砌支护，在施工完成后，管幕的解冻时易发生地面不均匀的沉降、隧道的变形及本体的沉降，施工风险高。技术实现要素：本发明的目的是提供一种解冻时同步融沉注浆的设备及方法，解决管幕的解冻时易发生地面不均匀的沉降、隧道的变形及本体的沉降，施工风险高的问题。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：本发明一种解冻时同步融沉注浆的设备及方法，利用管幕对冻土进行预支护，管幕由36根从1号-36号的编号钢管组成，其中奇数管为填充混凝土的实管，偶数管为空管，偶数为后期注浆的主要施工区域；36根所述编号钢管将冻土区域分割成a冻结区、b冻结区和c冻结区，所述a冻结区内的所述编号钢管为1-6号和32-36号，所述b冻结区内的所述编号钢管为7-12号和26-31号，所述c冻结区内的所述编号钢管为13-25号；冻土内部设有对称的顶管，两侧的工作井各布设两套注浆机，所述注浆机内的注浆泵为液压双液注浆泵，并能实时显示注浆压力，所述注浆机与注浆总管的一端相连接，所述注浆机与注浆总管相连接处设有第一压力表，所述注浆总管的另一端延伸至所述顶管的内部，所述注浆总管在所述顶管内部的部分上每隔1米连接有注浆支管，所述注浆支管上设有阀门和第二压力表，所述注浆支管远离所述注浆总管的一端连接有注浆管。进一步的，所述第一压力表和所述第二压力表的大小均为为1.2mpa。进一步的，所述注浆管为注浆软管。本发明还提供一种解冻时同步融沉注浆的方法，其具体步骤如下：(1)在隧道三衬结构施工完成前，先对a冻结区顶管进行清理，拆除洞口保温，冲水以及检查闷盖；(2)三衬结构施工完成后开始强制解冻所述a冻结区，在所述a冻结区顶管两端洞口各安装有风机，关闭所述a冻结区的冻结机组，开启循环热盐水进行解冻，热盐水去路温度控制在20～30℃，并开启风机强制通风，解冻时及时监测冻结管内测温管的温度及地表的沉降，根据监测的数据进行注浆，实现三个“同步”，两侧工作井的所述注浆机同步开通，对称的两根所述顶管同步注浆，所述顶管迎土侧的注浆区域同步实现注浆；在注浆过程中要严格控住注浆的压力，实时查看所述注浆机和所述注浆管口处的所述第一压力表和所述第二压力表的数据，以达到实时监测的目的，并根据监测的解冻速度及沉降量确定注浆频率；(3)对c冻结区顶管进行清理，拆除洞口保温，冲水以及检查闷盖；(4)解冻所述c冻结区以控制结构体的沉降，在所述c冻结区顶管两端洞口各安装有风机，所述c冻结区停止冻结，开启循环热盐水，控制温度并强制通风，解冻时及时监测冻结管内测温管的温度及地表的沉降，根据监测的数据进行注浆，实现三个“同步”，两侧工作井的所述注浆机同步开通，对称的两根所述顶管同步注浆，所述顶管迎土侧的注浆区域同步实现注浆；在注浆过程中要严格控住注浆的压力，实时查看所述注浆机和所述注浆管口处的所述第一压力表和所述第二压力表的数据，以达到实时监测的目的，并根据监测的解冻速度及沉降量确定注浆频率；(5)对b冻结区顶管进行清理，拆除洞口保温，冲水以及检查更换注浆法门和闷盖；(6)进行所述b冻结区的自然解冻，在所述b冻结区顶管两端洞口各安装有风机，所述b冻结区停冻，开启风机强制通风，解冻时及时监测冻结管内测温管的温度及地表的沉降，根据监测的数据进行注浆，实现三个“同步”，两侧工作井的所述注浆机同步开通，对称的两根所述顶管同步注浆，所述顶管迎土侧的注浆区域同步实现注浆；在注浆过程中要严格控住注浆的压力，实时查看所述注浆机和所述注浆管口处的所述第一压力表和所述第二压力表的数据，以达到实时监测的目的，并根据监测的解冻速度及沉降量确定注浆频率。进一步的，根据地表沉降数据，对冻胀较为敏感的底层和对地面沉降要求严格的区域优先注浆，要保证注浆跟上解冻需求，否则进行间歇局部解冻模式。进一步的，注浆材料常规选用微膨胀单液水泥浆，水灰比选取为0.75～1.25，水泥选用p.o42.5水泥。与现有技术相比，本发明的有益技术效果：本发明能同时同步进行注浆，从常规的注浆点变为注浆面进行填充，可大范围多点多次同时注浆，很好的填补解冻时的空隙，可以结合融沉监测温度数据，调节开关控制阀，达到精准注浆控制融沉的效果，而且解冻时同步融沉注浆施工周期短，并且能满足隧道稳定的条件；还利用监控量测有效监测地面及隧道沉降，同时对解冻和注浆的施工实现动态控制；本方法安全、可靠，能有效的减少解冻过程中地面及隧道本体沉降的风险。附图说明下面结合附图说明对本发明作进一步说明。图1为本发明解冻时同步融沉注浆的设备及方法注浆结构示意图；图2为顶管内部结构示意图；图3为本发明解冻时同步融沉注浆的设备及方法解冻结构示意图；附图标记说明：1、编号钢管；2、a冻结区；3、b冻结区；4、c冻结区；5、注浆机；6、注浆总管；7、顶管；8、注浆支管；9、第一压力表；10、阀门；11、第二压力表；12、注浆管。具体实施方式如图1-3所示，一种解冻时同步融沉注浆的设备及方法，利用管幕对冻土进行预支护，管幕由36根从1号-36号的编号钢管1组成，其中奇数管为填充混凝土的实管，偶数管为空管，偶数为后期注浆的主要施工区域；36根所述编号钢管1将冻土区域分割成a冻结区2、b冻结区3和c冻结区4，所述a冻结区2内的所述编号钢管1为1-6号和32-36号，所述b冻结区3内的所述编号钢管1为7-12号和26-31号，所述c冻结区4内的所述编号钢管1为13-25号。冻土内部设有对称的顶管7，两侧的工作井各布设两套注浆机5，所述注浆机5内的注浆泵为液压双液注浆泵，液压双液注浆泵具有机内浆液独立，机外混合器合成，浆液配比可调，可以通过液压泵站机载压力阀控制液压最高压力，注浆机体弹簧式安全阀超压示警，安全膜爆破全量溢出功能，并能实时显示注浆压力，所述注浆机5与注浆总管6的一端相连接，所述注浆机5与注浆总管6相连接处设有第一压力表9，所述注浆总管6的另一端延伸至所述顶管7的内部，所述注浆总管6在所述顶管7内部的部分上每隔1米连接有注浆支管8，所述注浆支管8上设有阀门10和第二压力表11，所述注浆支管8远离所述注浆总管6的一端连接有注浆管12，所述注浆管12为注浆软管，具体步骤如下：先对所述a冻结区2顶管进行清理，拆除洞口保温，冲水以及检查闷盖，然后进行a冻结区2的停冻(制冷管停止循环)，开启顶管循环热盐水解冻，热盐水温度控制20～30℃，并开启顶管风机加强通风。与此同时及时监测冻结管内测温管的温度及地表的沉降，根据监测的数据进行注浆，实现三个“同步”，两侧工作井的所述注浆机5同步开通，对称的两根所述顶管7同步注浆，所述顶管7迎土侧的注浆区域同步实现注浆；在注浆过程中要严格控住注浆的压力，实时查看所述注浆机5和所述注浆管12口处的所述第一压力表9和所述第二压力表11的数据，以达到实时监测的目的，并根据监测的解冻速度及沉降量确定注浆频率。然后再进行所述c冻结区4和所述b冻结区3的解冻，同步注浆与所述a冻结区2相同。在注浆完成后对顶管进行混凝土的填充。注浆材料选用微膨胀单液水泥浆，水灰比选取0.75～1.25。水泥选用p.o42.5水泥(普通硅酸盐水泥)，注浆过程中可以先用浓度小的水泥浆，依次在变大。根据现场实际情况，在浆液中可适量放入一些膨胀剂，保证浆液在凝固后体积缩小不会太多，造成沉降的不均匀。融沉注浆前首先对地表、顶管内部、隧道内进行监测点布设，采集原始数据，由监测队提供变形监测，加强地表及隧道的监测，布置深层测点，跟踪监测，根据监测数据分析对注浆压力及注浆量进行合理调整。当地表变形大于2mm，隧道变形大于3mm时应暂停注浆，待沉降回落后继续补注浆。监测要求，一般采取报警值如表1所示。序号监测项目累计报警值日报警值1地表沉降+10mm～-30mm±3mm2隧道沉降±10mm±3mm3隧道收敛±20mm±3mm4建筑物沉降±20mm±3mm5管线沉降±10mm±3mm表1同步解冻融沉注浆法注意事项：(1)注浆时间：三衬完成后，融沉补偿注浆应在所处地层温度达到冰点以上后进行，根据监测的强制解冻速度及隧道沉降量确定注浆频率及量。(2)注浆压力：为防止隧道结构受到影响，拟选用小压力、多注次的方式；注浆压力控制在0.75mpa以内(注浆点部位，未考虑延程压力损失)。(3)注浆顺序：根据地表沉降数据，对冻胀较为敏感的底层和对地面沉降要求严格的区域优先注浆，目前考虑顶部-底部-中部的解冻注浆顺序，要保证注浆跟上解冻需求，否则进行间歇局部解冻模式。(4)注浆结束标准：根据温度及地表监测数据反馈的信息，在冻结壁已完全融化，土层温度大于4℃或恢复到地层原始地温时停止融沉补偿注浆；同时综合考虑地表监测反馈信息确定结束标准。注浆结束后，需要再注入双液浆封堵注浆管。(5)防止注浆管破裂、脱落：由于地压较大，低温环境材料的易脆性，顶管内狭长，注浆管引入较长，极易产生注浆压力瞬间升高导致管路及阀门爆裂，防止注浆伤人。注浆管接头处应连接牢固，并在使用前认真检查。(6)注浆设备及管路冲洗：每次注浆完成后，必需立即进行注浆设备及管路清洗系统内浆液，防止浆液破坏设备及堵塞管路。以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。当前第1页12