一种富水回填区跟进管棚施工方法与流程

1.本发明属于富水回填区浅埋隧道施工领域，尤其涉及一种富水回填区跟进管棚施工方法。


背景技术：

2.近年来，随着社会经济的快速发展，为更好的满足人民对美好生活的向往，道路交通事业也迎来了高速发展时期。在蓬勃发展的道路建设过程中难免会涉及到遇水架桥，逢山凿隧等重大工程的施作。由于我国地质条件的复杂多样性，山岭隧道的建设容易受到一系列不良地质因素的制约，同时隧道施工的安全性也是备受社会关注的焦点。
3.目前国内长大隧道长度频频刷新记录，因此采用增加斜井、竖井等增加工作面的方法已较多，但由于斜井与正洞交叉口位置断面大，受力情况复杂，一般都选择在围岩地质条件好的地段完成斜井与正洞施工转换，在地质条件复杂段设置斜井与正洞交叉转换一般极为少见，由于周边环境限制，斜井转正洞一般设置在市政道路路基回填区，填筑高度19m～24m,为素填土，同时处于低洼地段，地下水位高，填土含水饱和。斜井转正洞设计采用φ108*6mm管棚，单根长度30m，每环47根，环向间距0.4m，斜井转正洞受力情况复杂，管棚施工质量将是后续隧道开挖安全保证。同时交叉口空间狭窄，只能采用管棚跟进的施工方法，跟进管棚工艺必须一次成型，如果施工过程中出现上述现象，将无法完成根据管棚施工，回填富水区跟进施工过程中存在以下几个难点：
4.(1)在富水回填地段跟进管棚施工，管棚钻孔跟进过程中股状水从涌出，长度无法满足设计要求。
5.(2)管棚施工过早容易卡钻，塌孔，强制钻进导致管靴与钻头卡片损坏，无法完成跟进施工。
6.(3)由于回填土层含水饱和，隧道交叉口位置水体已经形成流水通道，即使采用双液注浆，注浆效果已无法满足设计要求。
7.因而，浅埋隧道穿越富水回填区采用单一管棚跟进技术很难以满足施工现场需求，急需一种安全可靠，成效显著的支护技术。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种富水回填区跟进管棚施工方法，通过本发明方法有效解决回填富水区复杂地质情况下管棚施工过程涌水、塌孔、卡钻及注浆固结效果差等问题。
9.本发明目的通过下述技术方案来实现：
10.一种富水回填区跟进管棚施工方法，所述富水回填区跟进管棚施工方法包括：
11.s1：超前排水步骤，于施工隧道区域的洞内和地表设置超前排水系统，完成施工区域地下水排出；
12.s2：地表注浆固结步骤，对施工区域的地表进行注浆加固，使得的施工区域回填土
层得到固结，改善回填土体力学性能；
13.s3：管棚安装步骤，管棚安装采用与钻进同步跟进的方法完成，管棚跟进的全过程中，钢管与孔之间由钻机上的高压泥浆泵加压，通过钻杆从钻头喷出泥浆起到润滑护壁的作用，最终完成管棚安装。
14.根据一个优选的实施方式，步骤s1中，于施工隧道区域的洞内和地表设置超前排水系统具体包括：洞内排水通过潜孔钻钻设泄水孔，排出管棚施工区域回填土饱和水；洞外降水通过在正洞左右开挖轮廓线外侧及中夹岩位置设置降水井，降低地下水位。
15.根据一个优选的实施方式，洞内超前排水为：在将施工管棚位置下方0.5m 位置采用管棚钻机打入φ120mm钻孔，长度35m，共设置5个，排出饱和土体含水。
16.根据一个优选的实施方式，洞外降水的降水井采用旋挖钻成孔，各降水井的降水管均采用300mm透水钢管，孔底以上2m范围及透水管与孔径之间回填碎石透水层，透水钢管包裹一层透水土工布，降水设备采用1台1lkw深水泵搭配水位传感器探头全天候自动抽水，采用dn80pe管接至斜井沉淀池位置进行沉淀排放。
17.根据一个优选的实施方式，进行地表注浆之前，还先采用人工挖探沟探明注浆区域管网位置，以便钻孔注浆避开地下管网。
18.根据一个优选的实施方式，步骤s2中，施工区域采用中89/108钢花管和/ 或110pvc水泥水玻璃进行注浆，注浆压力0.2～1mpa。
19.根据一个优选的实施方式，步骤s2中，注入的水泥水玻璃浆体具体为：42.5 级硅酸盐水泥浆，水灰比1:1～1.5：1；水泥浆与水玻璃体积比1:0.5,；水玻璃模数2.4～3.4，浓度30～45波美度。
20.根据一个优选的实施方式，步骤s2中，注浆钻孔孔位间距1.2m，采用梅花型布置，采用gps或全站仪放点，钻孔位置偏离设计位置小于等于0.2m
21.根据一个优选的实施方式，步骤s3管棚跟进的全过程中，当第一根钢管推进孔内，孔外剩余40cm时，人工持链钳进行后续钢管连接，使两节钢管在联接套处联成一体，然后再低速推进钢管。
22.根据一个优选的实施方式，步骤s3还包括在管棚顶进过程中进行跟踪注浆。
23.前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
24.本发明的有益效果：本发明方法相关工序施工可操作性强，用于富水回填区支护，超前排水、超前注浆加固与管棚施工结合支护能很好的减弱地表沉降，减弱涌水突泥、围岩坍塌等事件的发生。本专利具有以下几点突出有优点：
25.(1)本技术方案是一种针对富水回填区的实用管棚施工技术；
26.(2)本技术方案采用超前排水，降低管棚区域地下水位，确保管棚施工安全机施工质量；
27.(3)本技术方案结合了地表超前注浆与管棚注浆施工的支护技术起到了很好的作用，有效加固土层，使沉降保持在可控范围内，保证隧道施工安全。
28.(4)本技术方案的提出，保证了回填富水区跟进管棚施工的效率及质量，为隧道开挖支护提供安全保证。
附图说明
29.图1是本发明富水回填区跟进管棚施工方法的流程示意图；
30.图2是本发明实施例的泄水孔布置图；
31.图3是本发明实施例的降水井深度与隧道埋深关系图；
32.图4是本发明实施例的注浆区域分布图；
33.图5是本发明迪拜哦注浆加固步序图。
具体实施方式
34.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
36.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
37.为避免或减弱浅埋隧道穿越富水回填区时可能诱发的安全事故，促进施工工序顺利开展、保障隧道质量安全而提出的一种富水回填区跟进管棚施工方法。本发明结合超前降排水、地表注浆固结等技术提出一种富水回填区跟进管棚施工技术。该技术分为超前降排水、地表注浆固结和管棚施工三部分，有效解决回填富水区复杂地质情况下管棚施工过程涌水、塌孔、卡钻及注浆固结效果差等问题。
38.实施例1：
39.参考图1所示，本实施例公开了一种富水回填区跟进管棚施工方法，所述富水回填区跟进管棚施工方法包括：s1：超前排水步骤；s2：地表注浆固结步骤；s3：管棚安装步骤。
40.本实施例以某具体施工工地为例进行说明。
41.s1：超前排水步骤，于施工隧道区域的洞内和地表设置超前排水系统，完成施工区域地下水排出。
42.优选地，步骤s1中，于施工隧道区域的洞内和地表设置超前排水系统具体包括：洞内排水通过潜孔钻钻设泄水孔，排出管棚施工区域回填土饱和水；洞外降水通过在正洞左右开挖轮廓线外侧及中夹岩位置设置降水井，降低地下水位。
43.具体地，洞内超前排水为：在将施工管棚位置下方0.5m位置采用管棚钻机打入φ120mm钻孔作为排水孔或泄水孔，长度35m，共设置5个，排出饱和土体含水。各孔体布置如图2所示。
44.洞外降水系统设置于正洞左右开挖轮廓线外侧及中夹岩位置。降水井5座，配水位传感器探头全天候自动抽水。通过降水验证，效果明显，阻断周围的水不在涌入斜井内，能很好的将水降到地下水位以下，给施工环境提供干爽的工作面。降水井布置图见图3。
45.洞外降水的降水井采用旋挖钻成孔，孔径回填区域1.5m，原状土区域1m考虑降水进位置处于回填区，回填区域位置采用1.5m孔径钢护筒跟进，钻至原状土位置改为lm钻头钻进，钻孔深度为37m，深入隧道仰拱以下5m。每个降水井的降水管均采用300mm透水钢管，孔底以上2m范围及透水管与孔径之间回填碎石透水层，透水钢管包裹一层透水土工布，降水设备采用1台1lkw深水泵搭配水位传感器探头全天候自动抽水，采用dn80pe管接至斜井沉淀池位置进行沉淀排放。
46.s2：地表注浆固结步骤，对施工区域的地表进行注浆加固，使得的施工区域回填土层得到固结，改善回填土体力学性能。
47.进行地表注浆之前，还先采用人工挖探沟探明注浆区域管网位置，以便钻孔注浆避开地下管网。
48.本实施例施工区域分3块区域施工，分别为a、b、c区域，由外圈向内圈进行施工顺序进行注浆，即先施工a、c区域，再施工b区域。
49.a区域采用中108钢花管水泥水玻璃进行注浆，c区域采用中110pvc水泥水玻璃进行注浆，钻孔孔底标高低于正洞仰拱底开挖标高1m,b区域采用φ89mm 钢花管注水泥浆，正洞边墙轮廓线外3m范围及中夹岩位置钻孔孔底标高底与正洞仰拱底开挖标高1m，先对四周进行注浆封闭，施工过程中跳孔注浆，布孔间距1.2m，采用梅花型布置，注浆区域施工顺序为a-c-b，每个区域钻孔注浆外侧向内侧开始施工。如图4和图5所示。
50.采用履带式行走钻机gxy-2c型钻机一次成孔，钻孔采用干式钻孔，开孔孔径130mm，成孔后，安装中110pvc管、108钢花管及中89钢花管，然后在孔口管上安装注浆用的三通管既可注浆。钻孔孔位间距1.2m，采用梅花型布置，采用gps或全站仪放点，钻孔位置不应偏离设计位置0.2m,确应地形或地下管网影响钻孔不能在设计位置时，应先施工其周围可以就位的钻孔。
51.通过对三个区域的地表注浆加固，浆液的有效扩散使得本就松散的土层颗粒连接的更加紧密，土层得到有效固结，改善回填土体力学性能，解决管棚跟进过程中塌孔、卡钻等问题。
52.s3：管棚安装步骤，管棚安装采用与钻进同步跟进的方法完成，管棚跟进的全过程中，钢管与孔之间由钻机上的高压泥浆泵加压，通过钻杆从钻头喷出泥浆起到润滑护壁的
作用，最终完成管棚安装。
53.步骤s3管棚跟进的全过程中，当第一根钢管推进孔内，孔外剩余40cm时，人工持链钳进行后续钢管连接，使两节钢管在联接套处联成一体，然后再低速推进钢管。
54.步骤s3还包括在管棚顶进过程中进行跟踪注浆。具体地，在管棚顶进过程中，为了避免管棚全部到位后引起地层扰动范围的扩大而引起地层的较大沉降，在管棚施工过程中适时进行跟踪注浆，补偿地层的松散变形，能够更加有效地控制地层的扰动变形。管外跟踪注浆采用袖阀式注浆管，袖阀管分花管和实管两部分，每根袖管长度为4m，管上每隔330mm钻一组8个5mm的射浆孔，每组射浆孔外部包裹一层橡胶套，每节管2m。浆液采用水泥浆注浆管通过钢箍焊接固定在管棚钢管上。管头伸入焊接固定在钢管上的一段封闭钢套内，与管棚钢管同步到位。为增加管棚自身的刚度，更好地起到承载作用，管内注浆用微膨胀水泥砂浆填充管棚。
55.本发明方法相关工序施工可操作性强，用于富水回填区支护，超前排水、超前注浆加固与管棚施工结合支护能很好的减弱地表沉降，减弱涌水突泥、围岩坍塌等事件的发生。本专利具有以下几点突出有优点：
56.(1)本技术方案是一种针对富水回填区的实用管棚施工技术；
57.(2)本技术方案采用超前排水，降低管棚区域地下水位，确保管棚施工安全机施工质量；
58.(3)本技术方案结合了地表超前注浆与管棚注浆施工的支护技术起到了很好的作用，有效加固土层，使沉降保持在可控范围内，保证隧道施工安全。
59.(4)本技术方案的提出，保证了回填富水区跟进管棚施工的效率及质量，为隧道开挖支护提供安全保证。
60.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。