(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110185453 A(43)申请公布日 2019.08.30
(21)申请号 201910483998.8(22)申请日 2019.06.04
(71)申请人 中建八局轨道交通建设有限公司
地址 210046 江苏省南京市栖霞区仙林街
道仙林大学城文澜路6号(72)发明人 汪澄 常峰 郭洪志
(74)专利代理机构 上海唯源专利代理有限公司
31229
代理人 曾耀先(51)Int.Cl.
E21D 9/00(2006.01)C04B 28/26(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图3页
(54)发明名称
一种盾构区间端头水平加固的施工方法(57)摘要
本发明公开了一种盾构区间端头水平加固的施工方法，包括以下步骤：步骤1：定位钻孔位置，并通过钻机对准孔位进行钻孔操作；钻机由外环向内环依次钻孔。步骤2：配比浆液，并进行注浆加固。注浆时由内向外、由上至下依次注浆。本发明端头加固效果较好，可减少施工时间，有效加快工期，降低成本。
CN 110185453 ACN 110185453 A
权 利 要 求 书
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1.一种盾构区间端头水平加固的施工方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1：定位钻孔位置，并通过钻机对准孔位进行钻孔操作；步骤2：配比浆液，并进行注浆加固。
2.根据权利要求1所述的盾构区间端头水平加固的施工方法，其特征是：所述的步骤1还包括如下分步骤：
步骤1.1：沿端头的轴向布置若干环孔位，若干环孔位由外环向内环依次同心设置；步骤1.2：钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度，对准孔位后钻机不得移位或起降，钻孔；
步骤1.3：已完成钻孔的孔位安装球阀密封；步骤1.4：钻机由外环向内环依次钻孔，且同一环上的孔位间隔钻孔施工。3.根据权利要求2所述的盾构区间端头水平加固的施工方法，其特征是：所述的若干环孔位包括水平孔和斜孔，斜孔位于水平孔的外圈，且斜孔与水平孔的夹角为25°。
4.根据权利要求2所述的盾构区间端头水平加固的施工方法，其特征是：在布置孔位时，孔位偏差范围为±20mm，且入射角度偏差不大于1°。
5.根据权利要求1所述的盾构区间端头水平加固的施工方法，其特征是：所述的浆液包括水玻璃、磷酸和水泥浆。
6.根据权利要求1所述的盾构区间端头水平加固的施工方法，其特征是：所述的步骤2还包括如下分步骤：
步骤2.1：将水玻璃与磷酸的混合溶液进行注浆，使土层颗粒中的水被强迫排出；步骤2.2：将水玻璃与水泥浆的混合溶液进行注浆，使土层粘结力、内摩擦角增大；步骤2.3：在注浆的过程中匀速回抽钻杆，并控制注浆压力和注浆总量；步骤2.4：移至新孔位，继续注浆，直至所有孔位注浆完成。7.根据权利要求6所述的盾构区间端头水平加固的施工方法，其特征是：在所述的步骤2.3中，钻杆回抽的提升幅度每步不大于15-20cm。
8.根据权利要求6所述的盾构区间端头水平加固的施工方法，其特征是：在所述的步骤2.3中，注浆压力p的范围为：p′＜p＜(3-5)p′，其中，p′为注浆处静水压力。
9.根据权利要求6所述的盾构区间端头水平加固的施工方法，其特征是：在所述的步骤2.3中，注浆总量的计算公式如下：Q＝Anα(1+β)，其中，A为注浆范围体积，nα(1+β)为填充率。
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CN 110185453 A
说 明 书
一种盾构区间端头水平加固的施工方法
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技术领域
[0001]本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种盾构区间端头水平加固的施工方法。
背景技术
[0002]目前，在盾构进出洞时，一般采用的施工方法是先完成盾构井主体结构，再对盾构隧道灯端头土体进行改良加固，然后凿除洞门处钢筋混凝土围护结构，进而完成盾构机始发或到达。其中，洞门破除要求的时间非常紧，施工难度大。洞门破除后对加固体强度及密封性要求很高，加固效果不佳时，在洞门破除时极易出现盾构与洞门间隙涌泥涌沙及地表沉降现象，进而危及附近地下管线和建筑物的安全。为防止此类现象发生，以满足强度和抗渗性的要求，如何选择合理的盾构隧道端头加固处理方案，或者是选择合理的盾构进出洞施工方法，是目前需要解决的关键技术问题。[0003]目前，端头加固最常用的方法是采用三轴搅拌桩与高压旋喷桩相结合进行地面垂直注浆加固，即在端头一定范围内打设三轴搅拌桩，再采用高压旋喷桩补强，以达到端头加固的效果。但该方法需用到大型设备三轴搅拌机，机械设备投入大，占用作业面大，影响施工，施工成本高，工期长。发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种盾构区间端头水平加固的施工方法，端头加固效果较好，可减少施工时间，有效加快工期，降低成本。[0005]本发明是这样实现的：
[0006]一种盾构区间端头水平加固的施工方法，包括以下步骤：[0007]步骤1：定位钻孔位置，并通过钻机对准孔位进行钻孔操作；[0008]步骤2：配比浆液，并进行注浆加固。[0009]所述的步骤1还包括如下分步骤：[0010]步骤1.1：沿端头的轴向布置若干环孔位，若干环孔位由外环向内环依次同心设置；
[0011]步骤1.2：钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度，对准孔位后钻机不得移位或起降，钻孔；
[0012]步骤1.3：已完成钻孔的孔位安装球阀密封；[0013]步骤1.4：钻机由外环向内环依次钻孔，且同一环上的孔位间隔钻孔施工。[0014]所述的若干环孔位包括水平孔和斜孔，斜孔位于水平孔的外圈，且斜孔与水平孔的夹角为25°。
[0015]在布置孔位时，孔位偏差范围为±20mm，且入射角度偏差不大于1°。[0016]所述的浆液包括水玻璃、磷酸和水泥浆。[0017]所述的步骤2还包括如下分步骤：
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CN 110185453 A[0018]
说 明 书
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步骤2.1：将水玻璃与磷酸的混合溶液进行注浆，使土层颗粒中的水被强迫排出；
[0019]步骤2.2：将水玻璃与水泥浆的混合溶液进行注浆，使土层粘结力、内摩擦角增大；[0020]步骤2.3：在注浆的过程中匀速回抽钻杆，并控制注浆压力和注浆总量；[0021]步骤2.4：移至新孔位，继续注浆，直至所有孔位注浆完成。[0022]在所述的步骤2.3中，钻杆回抽的提升幅度每步不大于15-20cm。[0023]在所述的步骤2.3中，注浆压力p的范围为：p′＜p＜(3-5)p′，其中，p′为注浆处静水压力。
[0024]在所述的步骤2.3中，注浆总量的计算公式如下：Q＝Anα(1+β)，其中，A为注浆范围体积，nα(1+β)为填充率。[0025]本发明步骤简单、设计合理，可减少施工时间，有效加快工期，减少大型设备投入，降低成本，端头加固效果较好。附图说明
[0026]图1是本发明盾构区间端头水平加固的施工方法的流程图；
[0027]图2是本发明盾构区间端头水平加固的施工方法的实施例的注浆顺序图；[0028]图3是本发明盾构区间端头水平加固的施工方法的实施例的注浆孔布置图。[0029]图中，100 水平孔，200 斜孔。具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。[0031]请参见附图1，一种盾构区间端头水平加固的施工方法，包括以下步骤：[0032]步骤1：定位钻孔位置，并通过钻机对准孔位进行钻孔操作。[0033]步骤1.1：沿端头的轴向布置若干环孔位，若干环孔位由外环向内环依次同心设置。在布置孔位时，孔位偏差范围控制在±20mm内，且入射角度偏差不大于1°。[0034]所述的若干环孔位包括水平孔和斜孔，斜孔位于水平孔的外圈，且斜孔与水平孔的夹角为25°。
[0035]步骤1.2：钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度，对准孔位后钻机不得移位或起降，钻孔。
[0036]步骤1.3：已完成钻孔的孔位安装球阀密封。[0037]步骤1.4：钻机由外环向内环依次钻孔，且同一环上的孔位间隔钻孔施工。在钻孔时，第一个孔洞施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数，同时密切观察溢水出水情况，出现大量溢水出水时，应立即停钻，分析原因后再进行施工。每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置应小于30cm。[0038]步骤2：配比浆液，并进行注浆加固。[0039]步骤2.1：所述的浆液包括水玻璃、磷酸和水泥浆，将水玻璃与磷酸的混合溶液进行注浆，使土层颗粒中的水被强迫排出。水玻璃、磷酸和水泥浆的用量可根据现场施工需要调整。
[0040]步骤2.2：将水玻璃与水泥浆的混合溶液进行注浆，使土层粘结力、内摩擦角增大，起到加固、隔水的作用。步骤2.1和步骤2.2可采用同步双液注浆机同步注浆。
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CN 110185453 A[0041]
说 明 书
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步骤2.3：在注浆的过程中匀速回抽钻杆，且钻杆回抽的提升幅度每步不大于15-20cm，并注意注浆参数的变化。
[0042]步骤2.4：移至新孔位，继续注浆，直至所有孔位注浆完成。[0043]注浆的操作要求是：注浆孔开孔直径不小于45mm，严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升或从孔壁、断面砂层溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆。由专人负责每道工序的操作记录，注浆全过程应加强施工检查和监测，监测施工地段的地面沉降，注浆加固前先进行端头区域内管线探明施工，保证紧急情况出现时能够及时进行处理，降低社会影响。
[0044]由于浆液的扩散半径与围岩孔隙很难精密确定，按施工经验及隧道工程地质、水文条件、注浆压力进行注浆量的计算及浆液注入量控制，总注浆量的计算公式如下：[0045]Q＝Anα(1+β)[0046]式中：A为注浆范围体积，单位m3；nα(1+β)为填充率，不同地质条件的填充率不同，如表1所示：[0047]表1 填充率选用表
[0048]
地质条件填充率％杂填土25-45粉质黏土、砂土30-45粉细砂、砂层40-50中砂、中粗砂50-60[0049]注浆压力是注浆施工中的重要参数，它关系到注浆施工的质量及经济性。因此，正确确定注浆压力和合理运用注浆压力有着重要的意义。注浆压力与围岩孔隙发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间长短等有关，可按经验确定。[0050](1)按已知的地下水静水压力计算。设计的注浆压力(终压值)为静水压力的2-3倍，最大可达到3-5倍，即p′＜p＜(3-5)p′。[0051]其中，p为设计注浆压力(终压值)，单位MPa；p′为注浆处静水压力，单位MPa。[0052](2)根据注浆处地层深度计算设计注浆压力(终压值)，计算公式如下：[0053]p＝KH[0054]其中，H为注浆处深度，单位m；K为由注浆深度确定的压力系数，K的取值如表2所示：
[0055]表2 压力系数K取值表
[0056]
步骤3：由内环向外环依次进行注浆，同一环上的孔位由上至下依次进行注浆，完成注浆操作。
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CN 110185453 A[0058]
说 明 书
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实施例：
[0059]请参见附图2和附图3，施工隧道的直径为6.8m，钻孔采用同心4环环形布置，共布置66个孔位，相邻两环的间距为0.8m，孔位中心与孔位中心的间距为0.8m。其中，内圈两环为水平孔100，外圈两环为斜孔200，斜孔200与水平孔100之间的夹角为25°，且水平孔100加固长度为8m，斜孔200加固长度为8.83m，加固宽度为隧道外3m，即斜孔200沿隧道径向向外倾斜的距离为3m。[0060]在钻孔时，由外环向内环依次钻孔，且同一环上的孔位间隔施工。在注浆时，由内环向外环依次进行，且同一环上的孔位由上至下依次注浆，如附图2中孔位处标注1-66的顺序进行注浆。
[0061]浆液采用水玻璃、磷酸和水泥浆混合而成，其中，水玻璃的密度为1.37g/cm3，体积为250L，质量为243.5kg；磷酸为多种化学物质的混合剂，体积为500L；水泥浆的质量为200kg。采用同步双液注浆机先将水玻璃与磷酸的混合溶液进行注浆，使土层颗粒中的水被强迫排出，再将水玻璃与水泥浆的混合溶液进行注浆，使土层粘结力、内摩擦角增大，起到加固、隔水的作用。注浆凝结时间为20-30min。[0062]根据总注浆量的计算公式：Q＝Ana(1+β)，式中：A为注浆范围体积，单位m3；n为孔隙率，单位％；α为浆液填充系数，取值0.7-0.9；β为注浆材料损耗系数，取值1.2。在本实施例中，填充率nα(1+β)取粉质粘土40％，即0.4，得到总注浆量Q＝12.2*12.2*8*0.4＝476.288m3。
[0063]注浆深度H约为7.1-19.3m，压力系数K取值为0.023-0.016，注浆压力为p＝KH≈0.4-1.5Mpa。因此，注浆压力p的取值范围为0.4-1.5MPa。现场施工过程中注浆前在同等地质条件下，试注浆并记录注浆数据，根据试注浆施工记录及注浆效果确定最终确定注浆压力及配合比。
[0064]以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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说 明 书 附 图
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说 明 书 附 图
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图2
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说 明 书 附 图
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