一种富水盾构区间测量投点打孔施工方法与流程

本发明涉及盾构施工领域，具体涉及一种富水盾构区间测量投点打孔施工方法。

背景技术：

随着城市地下工程建设的高速发展，受城市地表建构筑物的限制，城市地下隧道工程越来越多且绝大多数采用盾构法施工。在盾构机施工推进过程中，由于盾构隧道埋入深度较深，如果该深度下地下水丰富，往往造成安装管片后的隧道出现变形。当盾构隧道区间较长时，随着变形后造成偏差的累积，可能会造成盾构过程中环片横向偏差过大造成线路调线。

对于这种盾构隧道路线调线的问题，可以采用投点的方式进行校核，及时发现盾构隧道路线是否存在偏差，尽早处理。而在部分盾构区间，地下水丰富，在挖掘用于测量的孔位时候，造成地下水渗漏，不仅会对测量结果造成影响，还会对盾构隧道上面的泥土强度造成影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：设计一种新的施工方法，能够在避免地下水影响的前提下，对盾构隧道的走向进行测量，以免盾构过程中偏差过大造成线路偏移。本发明提供了解决上述问题的一种富水盾构区间测量投点打孔施工方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种富水盾构区间测量投点打孔施工方法，具体包括以下步骤：

s1：在地面确定投点孔位：所述投点孔位位于拱顶顶部管片的顶部注浆孔正上方，所述拱顶管片的顶部注浆孔为投点注浆孔；

s2：设置加固层：以穿过投点孔位的垂线方向设置能够用于隔绝地下水的加固层，所述加固层深度为地面到拱顶顶部管片顶面，所述加固层底面贴合拱顶顶部管片。

所述加固层可采用深孔注浆进行浇筑，所述深孔注浆是用水泥-水玻璃浆液从注浆孔道均匀的注入土体内，以填充、渗透和挤压等方式，驱走砂土和黏土颗粒间的水分，并硬化形成强度大、压缩小和抗渗性高、稳定性良好的土体。通过在地面到拱顶顶部管片顶面之间设置所述加固层，能够起到隔绝地下水的作用，避免地下水的影响；

s3：钻机钻孔：使用钻机以投点孔位为中心对所述加固层垂直施钻形成投点孔，所述投点孔底端与所述投点注浆孔接触，利用钻机的合金钻头对所述投点注浆孔所处的管片进行钻磨，扩宽所述投点注浆孔形成管片通孔。通过钻机在所述加固层设置垂直的投点孔，并将所述投点注浆孔扩宽形成管片通孔，此时所述投点孔与所述管片通孔形成连通地面与盾构隧道的通孔；

s4：安装套管：在钻杆内腔中穿设连接地面与所述管片通孔的套管，所述套管垂直放置，所述套管底端覆盖在所述管片通孔上且与拱顶顶部管片顶面接触；

s5：管片通孔止水处理：安装好套管后明确是否可进行测量投点，确定可操作后将所述套管进行固定，对所述套管与拱顶顶部管片顶面的接触位置进行临时封堵，将所述套管与所述注浆孔的孔壁之间进行灌浆加固；

在设置好所述套管后，通过锤线或激光束确定所述套管与管片通孔是否具有能够进行测量投点的垂直空间后，如果可进行测量投点，为避免套管在测量结果，将所述套管与所述注浆孔的孔壁之间进行灌浆加固，同时，为了防止灌浆的时候从所述套管与拱顶顶部管片顶面的接触位置漏出，预先将该位置进行临时封堵。

s6：管片修复及封孔处理：通过贯通的套管与管片通孔进行测量投点，完成该项工作后对所述套管进行封孔处理。

所述测量投点，是指用锤线或激光束等方式将地面点的位置通过立井传递至定向水平的测量工序，能够确定盾构隧道在地下的相应位置，以此与设计文件比较明确盾构路线是否存在偏差，如果确实有误差，尽早对偏移的盾构隧道进行修正，如果没有问题，则将所述套管进行封孔处理，避免在之后的地面上的水顺着套管流入盾构隧道内。

通过这种方式，能够有效保证在避免地下水影响的前提下，对盾构隧道的走向进行测量，以免盾构过程中偏差过大造成线路偏移。

优选的，在步骤s2中，所述加固层的设置方法包括以下步骤：

s21：设置一次加固层：在投点孔位周边采用深孔注浆进行一次注浆形成一次加固层：所述一次加固层加固深度为地面至拱顶顶部管片上方1-3m；

s22：设置二次加固层：将所述投点注浆孔开孔，在所述投点注浆孔下方安装注浆球阀，对所述投点注浆孔通过双液注浆进行二次注浆形成二次加固层，所述二次加固层顶面贴合所述一次加固层，底面贴合拱顶顶部管片顶面。

在s21中，结合地质情况在钻孔位置一定范围内提前做好加固止水处理，通过深孔注浆形成一次加固层，但是为了避免所述一次加固层在硬化的过程中膨胀，对拱顶顶部管片产生压迫，因此在所述一次加固层与拱顶顶部管片之间先预留一定间隙；在所述投点注浆孔下安装注浆球阀，检查是否有明水流出，之后通过所述注浆球阀对所述一次加固层与拱顶顶部管片之间的间隙进行二次注浆形成所述二次加固层，所述二次加固层分别贴合所述一次加固层与拱顶顶部管片顶面，确保钻孔部位达到注浆加固和隔水的效果；

进一步优选的，在步骤s21中，所述投点孔位注浆范围内均匀设有注浆孔位，所述注浆孔位以投点孔位为中心呈梅花型分布，注浆加固顺序为：从投点孔位开始，由内向外，逐次进行注浆，直至填满所述投点孔位注浆范围形成所述一次加固层。

由于深孔注浆时注浆距离越远，注浆的效率越差，为了提高效率，采用在注浆范围内设置以投点孔位为中心的梅花型分布注浆孔位，从所述投点孔位开始注浆，在依次向外以顺时针或逆时针的顺序进行注浆，直至填满所述投点孔位注浆范围形成所述一次加固层，这样既保证了注浆的效果和速度，也能确保将水从内侧往外侧挤压然后进行加固。

进一步优选的，在步骤s22中，为了保证二次加固层的注浆效率，将所述投点注浆孔周边的注浆孔开孔并安装注浆球阀，所述注浆孔与所述投点注浆孔同时注浆形成所述二次加固层。

进一步优选的，在步骤s22中，进行注浆补强：当二次注浆后所述二次加固层与一次加固层和/或拱顶顶部管片顶面之间存在间隙，所述间隙形成地下水通道时，采用钢花管注浆进行补强，所述钢化管从所述投点注浆孔及周边的注浆孔扎入至一次加固层。

由于在二次加固层的注浆过程中，所述二次加固层可能会产生膨胀或收缩，虽然说膨胀量或收缩量相对一次加固层较小，但是依旧可能造成所述二次加固层与一次加固层和/或拱顶顶部管片顶面之间存在间隙，形成地下水通道，因此，在这个时候，将钢花管插入所述二次加固层直至一次加固层，通过钢花管往间隙进行补强注浆。

优选的，在步骤s3中，对投点孔进行修正：当所述投点孔底端靠近所述投点注浆孔时，通过投点注浆孔确认所述投点孔的角度和位置，如果投点孔的角度和位置不合适，采用同一钻机扩孔方式扩大孔身直径，调整所述投点孔的角度和位置，确保投点孔底端接触所述投点注浆孔，所述投点孔垂直度允许偏差≤2‰。

由于在进行投点孔的钻设过程中，可能存在钻孔角度倾斜的问题，当所述投点孔底端靠近所述投点注浆孔时，需停止施钻，打开所述投点注浆孔，进行开孔放水与孔身的泥浆，并对钻杆钻孔进行观察，确认投点孔是否到位，钻杆是否上下对齐，如果钻杆存在倾斜，可采用同一钻机扩孔方式扩大孔身直径的方法，给予调整所述钻杆的空间，调整所述投点孔的角度和位置，确保投点孔底端接触所述投点注浆孔，所述投点孔垂直度允许偏差≤2‰。

优选的，在步骤s6中，在进行完成测量投点后，为了避免地面上的水顺着套管流入盾构隧道内，对套管进行封孔，处理的方法为：

s61：在所述管片通孔内壁安装遇水膨胀止水条，能够在吸水并进行膨胀阻碍水的流动，采用钢支模封堵所述管片通孔；

s62：采用混凝土将整个套管内腔浇筑成整体，在管片通孔位置往上1-2m范围的混凝土采用微膨胀纤维混凝土，以此避免混凝土收缩与套管内壁构成间隙。

进一步优选的，在步骤s61中，为了避免在在所述套管内壁上仍然与混凝土构成间隙，在所述管片通孔内壁上安装有注浆管，所述注浆管整体呈倒置的“l”型，所述注浆管顶端开口位于拱顶顶部管片顶面上并贴近所述套管内壁，能够避免在进行混凝土浇筑时将所述注浆管的顶端开口封闭，所述注浆管底端开口穿过所述钢支模位于盾构隧道内，如果在套管内的混凝土在硬化后仍与套管内壁之间存在间隙，可以通过所述注浆管对间隙注超细水泥或环氧树脂封堵。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明能够在避免地下水影响的前提下，对盾构隧道的走向进行测量，以免盾构过程中偏差过大造成线路偏移；

2、本发明能够避免在进行钻孔后发生涌水涌砂的风险；

3、本发明能够避免在挖孔、测量过程中水流入到盾构隧道内部。

3、本发明能够保证用于进行测量投点的通孔的垂直度，确保测量投点的准确性；

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例的施工工序图；

图2为本发明实施例测量投点前的整体结构图；

图3为本发明实施例测量投点后的整体结构图；

图4为本发明实施例一次加固层注浆顺序。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-一次加固层、2-二次加固层、3-投点孔、4-套管、5-管片通孔、6-投点孔位。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

一种富水盾构区间测量投点打孔施工方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

s1：根据现场工况，确定可以进行打孔的地点，在相应地点的地面确定投点孔位6：所述投点孔位6位于拱顶顶部管片的顶部注浆孔正上方，所述拱顶管片的顶部注浆孔为投点注浆孔；

s2：设置加固层：以穿过投点孔位6的垂线方向设置能够用于隔绝地下水的加固层，所述加固层可布设于投点孔位6半径2m范围内，所述加固层深度为地面到拱顶顶部管片顶面，所述加固层底面贴合拱顶顶部管片；为了避免所述加固层在硬化的过程中膨胀而对拱顶顶部管片进行挤压，所述加固层的设置方式可以为：

s21：设置一次加固层1：在投点孔位6周边采用比如wss工法的深孔注浆进行一次注浆形成一次加固层1：所述一次加固层1加固深度为地面至拱顶顶部管片上方1-3m；所述一次加固层1的注浆方式可采用在注浆范围内均匀布设注浆孔位，如图4所示，所述注浆孔位以投点孔位6为中心呈梅花型分布，从投点孔位6开始注浆，由内向外，逐次进行注浆，直至填满所述投点孔位6注浆范围形成所述一次加固层1。对于部分实施例而言，一次加固层1覆盖范围为投点孔位6半径2m范围，覆盖范围中注浆孔位按500mm梅花型布置，浆液扩山半径为500mm，深度为地面至拱顶顶部管片上方2m；

s22：设置二次加固层2：将所述投点注浆孔开孔，在所述投点注浆孔下方安装注浆球阀，对所述投点注浆孔通过双液注浆进行二次注浆形成二次加固层2，所述二次加固层2顶面贴合所述一次加固层1，底面贴合拱顶顶部管片顶面。为了提高二次加固层2的注浆效率，也可将所述投点注浆孔周边的注浆孔，比如投点注浆孔前后2环管片3个注浆孔打开并安装注浆球阀，与所述投点注浆孔同时注浆形成所述二次加固层2。当二次注浆后所述二次加固层2与一次加固层1和/或拱顶顶部管片顶面之间没能完全贴合存在间隙时，采用钢花管注浆进行补强，所述钢化管从所述投点注浆孔及周边的注浆孔扎入至一次加固层1，对于部分实施例而言，补强间隙注浆的措施：采用ф32*3.25mm钢花管注浆，注浆深度1～2m，扩散半径0.5m。

s3：钻机钻孔：使用钻机以投点孔位6为中心对所述加固层垂直施钻形成投点孔3，所述投点孔3底端与所述投点注浆孔接触，此时可通过投点注浆孔确认所述投点孔3的角度和位置，如果投点孔3的角度和位置不合适，则可通过同一钻机扩孔方式扩大孔身直径，调整所述投点孔3的角度和位置，确保投点孔3底端接触所述投点注浆孔，所述投点孔3垂直度允许偏差≤2‰；如果投点孔3的角度和位置合适，便可以利用钻机的合金钻头对所述投点注浆孔所处的管片进行钻磨，扩宽所述投点注浆孔形成管片通孔5，可在开孔前在孔位下放提前放好渣土兜接孔身中的泥浆。

s4：安装套管4：在钻杆内腔中穿设连接地面与所述管片通孔5的套管4，所述套管4垂直放置，所述套管4底端覆盖在所述管片通孔5上且与拱顶顶部管片顶面接触；

s5：管片通孔5止水处理：安装好套管4后明确是否可进行测量投点，确定可操作后将所述套管4进行固定，对所述套管4与拱顶顶部管片顶面的接触位置进行临时封堵，临时封堵的材料可采用堵漏剂配合环氧树脂将所述套管4与所述注浆孔的孔壁之间进行灌浆加固；

s6：管片修复及封孔处理：通过贯通的套管4与管片通孔5进行测量投点，完成该项工作后对所述套管4进行封孔处理，所述封孔处理的方式可为：

s61：在所述管片通孔5内壁安装遇水膨胀止水条，采用钢支模封堵所述管片通孔5；

s62：采用混凝土将整个套管4内腔浇筑成整体，在管片通孔5位置往上1-2m范围的混凝土采用微膨胀纤维混凝土。

对于部分实施例中，在步骤s61中，为了避免在套管4内的混凝土在硬化后仍与套管4内壁之间存在间隙，在所述管片通孔5内壁上还安装注浆管，所述注浆管整体呈倒置的“l”型，所述注浆管顶端开口位于拱顶顶部管片顶面上并贴近所述套管4内壁，所述注浆管底端开口穿过所述钢支模位于盾构隧道内，以此通过所述注浆管对间隙注超细水泥或环氧树脂封堵。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。