專利名稱：散粒體圍巖隧道導(dǎo)向水平旋噴樁預(yù)支護(hù)施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散粒體圍巖隧道工程的施工方法，特別涉及一種適用于沙層、風(fēng)積沙層等松散軟弱不穩(wěn)定地質(zhì)中隧道開挖前的超前預(yù)支護(hù)施工方法。
背景技術(shù)：
對于長距離、超淺埋、大斷面、散粒體圍巖隧道，由于隧道洞身穿越處風(fēng)積沙粒徑屬特細(xì)沙的散粒體，具有粒徑均勻、透水性強(qiáng)、幾無粘聚性、堆放致密、注漿滲透性差等特征。對于這類不良地質(zhì)規(guī)模的隧道，國內(nèi)外尚無系統(tǒng)、完整和規(guī)范的超前預(yù)支護(hù)施工方法可以借鑒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供了一種散粒體圍巖隧道導(dǎo)向水平旋噴樁預(yù)支護(hù)施工方法，在風(fēng)積沙地層中施工方便，有效解決了傳統(tǒng)超前預(yù)支護(hù)存在的漏沙引起坍塌的技術(shù)問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種散粒體圍巖隧道導(dǎo)向水平旋噴樁預(yù)支護(hù)施工方法，包括如下步驟
第一步、施工準(zhǔn)備檢查鉆機(jī)、注漿泵運(yùn)行是否正常，鉆具、工具是否齊全；設(shè)置工作室；測量放線定樁位；平整工作平臺，鋪設(shè)軌道、安裝機(jī)架，鉆機(jī)就位，調(diào)整鉆機(jī)角度、方位， 安裝鉆頭；
第二步、打設(shè)導(dǎo)孔采用0130mm鉆頭鉆進(jìn)，鉆進(jìn)深度為1. 60m，初始開孔角度為0. 5% ； 退出鉆具，將一根直徑為0l27mm、長0. 8m的孔口管埋入已開好的孔內(nèi)，孔口管外露0. 30m ； 在掌子面植0l2mm鋼筋4根，鋼筋用錨固劑固結(jié)，將鋼筋與孔口管焊接牢固；安裝法蘭盤和球閥；預(yù)導(dǎo)孔施工采用水平定向鉆進(jìn)打設(shè)，利用導(dǎo)向定位系統(tǒng)跟蹤監(jiān)測預(yù)導(dǎo)孔打設(shè)角度和方位變化，發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)角度偏差需及時進(jìn)行糾偏；打設(shè)導(dǎo)孔；檢查確定孔口管安裝牢固后，調(diào)整鉆機(jī)，對好孔位；將旋噴鉆頭及第一根鉆桿送入孔口管內(nèi)；安裝密封裝置；打開循環(huán)液排出口 ；開始鉆進(jìn)，每鉆進(jìn)細(xì)使用水平導(dǎo)向儀測量一次，并做好測量記錄，一旦發(fā)現(xiàn)偏斜需及時進(jìn)行糾偏，直到鉆至設(shè)計(jì)深度；鉆進(jìn)過程中保持循環(huán)液壓力為1. 0 2. OMpa ；
第三步、噴漿按1 :1的重量比將水和水泥配制成水泥漿；在制漿過程中隨時測量漿液比重，漿液用攪拌機(jī)攪制，攪拌漿液需連續(xù)均勻，攪拌時間大于等于5min，一次攪拌用量的使用時間控制在4h以內(nèi)；當(dāng)鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度時開始旋噴，噴漿至孔口掌子面0. 50m時停止噴漿；卸下孔口管最外端的密封裝置，關(guān)閉循環(huán)液排出口 ；拔出鉆桿和鉆頭，關(guān)閉大球閥；旋噴注漿完成后在循環(huán)液排出口處安裝壓力表，然后用注漿泵補(bǔ)注漿，注漿壓力控制在 0. 8-1. OMPa ；補(bǔ)注漿完成4 后卸下大球閥。所述工作室的長度為Sm、高度為鉆機(jī)高度加二分之一樁徑進(jìn)行設(shè)置。所述測量放線定樁位包括在掌子面測量標(biāo)出隧道開挖輪廓線，測量定出樁位，用鋼筋作好樁位標(biāo)志，并編好每個樁號。
在所述鋪設(shè)軌道、安裝機(jī)架時，需滿足H型鋼軌找平誤差< 3mm ；底盤對角線誤差 (3mm ；斜拉筋需繃緊，交叉拉力相等；四柱對角誤差< 5mm。在旋噴時，先旋噴30min后再開始后退，旋噴前5m時，后退速度保持在15 18cm / min,以后升到20cm / min ；噴漿壓力控制在；35 40MPa之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是通過采用水平定向鉆機(jī)先打設(shè)精度高于 5%。的導(dǎo)孔，導(dǎo)孔打設(shè)到設(shè)計(jì)長度后旋轉(zhuǎn)回撤鉆桿，在回撤鉆桿的同時，用35 40MPa的壓力，將配制好的水泥漿液通過鉆桿噴射到土體中。噴射流以巨大的沖擊力切削土體，強(qiáng)制土體顆粒與水泥漿液攪拌混合，在膠結(jié)硬化后，形成水平圓柱狀水泥土固結(jié)體，即水平旋噴樁。當(dāng)旋噴樁相互咬合后，便以同心圓形式在隧道拱部外側(cè)形成封閉的水平旋噴帷幕體形成超預(yù)支護(hù)，有效防止了漏沙引起坍塌問題，提供了一種在風(fēng)積沙地層中施工方便、結(jié)構(gòu)合理的水平旋噴樁全新預(yù)支護(hù)體系，成本低，在保證安全的同時大大加快施工速度。
具體實(shí)施例方式一種散粒體圍巖隧道導(dǎo)向水平旋噴樁預(yù)支護(hù)施工方法，包括如下步驟 第一步、施工準(zhǔn)備
1、檢查鉆機(jī)、高壓注漿泵運(yùn)行是否正常，鉆具、工具是否齊全。2、設(shè)置工作室工作室的長度和高度根據(jù)水平旋噴樁樁機(jī)的長度和高度進(jìn)行確定?，F(xiàn)場水平旋噴樁鉆機(jī)長度是7. 5m，工作室的長度采用8m ；鉆機(jī)高度是0. 5m，工作室的高度為鉆機(jī)高度加二分之一樁徑進(jìn)行設(shè)置。其作用是為水平旋噴樁鉆機(jī)提供作業(yè)空間。3、測量放線定樁位在掌子面測量標(biāo)出隧道開挖輪廓線，測量定出樁位，用鋼筋作好樁位標(biāo)志，并編好每個樁號。4、設(shè)備安裝A、平整工作平臺；B、鋪設(shè)軌道、安裝機(jī)架；C、鉆機(jī)就位；D、調(diào)整鉆機(jī)角度、方位；E、安裝鉆頭。在鋪設(shè)軌道和安裝立柱時，需滿足H型鋼軌找平誤差< 3mm ；底盤對角線誤差< 3mm ；斜拉筋需繃緊，交叉拉力相等；四柱對角誤差< 5mm。第二步、打設(shè)導(dǎo)孔 1、開孔器開孔
采用0130mm鉆頭鉆進(jìn)，鉆進(jìn)深度為1. 60m ；初始開孔角度為0. 5% ；
退出鉆具，準(zhǔn)備安裝孔口管；
將一根直徑為0l27mm、長0. 8m的孔口管埋入已開好的孔內(nèi)，作為孔口管，孔口管外露 0. 30m ；
在掌子面植0l2mm鋼筋4根，鋼筋用錨固劑固結(jié)，將鋼筋與孔口管焊接牢固，以加固孔口管；
安裝法蘭盤和球閥。2、預(yù)導(dǎo)孔的導(dǎo)向定位
預(yù)導(dǎo)孔施工采用水平定向鉆進(jìn)打設(shè)，利用導(dǎo)向定位系統(tǒng)跟蹤監(jiān)測預(yù)導(dǎo)孔打設(shè)角度和方位變化，發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)角度偏差應(yīng)及時進(jìn)行糾偏。導(dǎo)向定位系統(tǒng)包括導(dǎo)向鉆頭及導(dǎo)向定位探棒。鉆頭內(nèi)裝有傳感器，傳感器由15V直流供電。導(dǎo)向定位系統(tǒng)的顯示屏顯示鉆頭的傾角(水平角度)、面向角(導(dǎo)向板的方向?qū)虬宄霞礊?2點(diǎn)，如同鐘面)。打設(shè)角度如果偏下，可以把鉆頭調(diào)到12點(diǎn)，即導(dǎo)向板朝上，直接頂進(jìn)，此時由于導(dǎo)向板底板斜面面積大。受到一個向上的力，鉆頭軌跡就會朝上運(yùn)動。同理在6點(diǎn)糾偏可以使鉆頭軌跡朝下，9 點(diǎn)、3點(diǎn)分別是為左、右糾偏方向。如果角度合適，鉆機(jī)會勻速旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，此時鉆桿軌跡一般是平直的。3、打設(shè)導(dǎo)孔
打設(shè)導(dǎo)孔的目的一是根據(jù)地質(zhì)條件，調(diào)整鉆機(jī)鉆進(jìn)、回撤動力及速度；二是掌握成孔精度，為后續(xù)旋噴樁施工提供技術(shù)依據(jù)。4、鉆進(jìn)
檢查確定孔口管安裝牢固后，調(diào)整鉆機(jī)，對好孔位；將旋噴鉆頭及第一根鉆桿送入孔口管內(nèi)；安裝密封裝置(即在預(yù)埋孔口管外端埋設(shè)密封裝置，目的是將孔口管與鉆桿間的間隙進(jìn)行密封；其作用是穩(wěn)定鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中的循環(huán)液壓力)；打開循環(huán)液排出口 ；
開始鉆進(jìn)，每鉆進(jìn)細(xì)要使用水平導(dǎo)向儀測量一次，并做好測量記錄，一旦發(fā)現(xiàn)偏斜要及時進(jìn)行糾偏，直到鉆至設(shè)計(jì)深度。鉆進(jìn)過程中要保持循環(huán)液壓力1. 0 2. OMPa,但不得超過2. OMPa0第三步、噴漿 (1)配制漿液
根據(jù)配比配制水泥漿，要求水水泥為1:1，在制漿過程中應(yīng)隨時測量漿液比重，漿液用高速攪拌機(jī)攪制，攪拌漿液必須連續(xù)均勻，攪拌時間大于等于5min，一次攪拌用量的使用時間亦控制在4h以內(nèi)，并要求對漿液進(jìn)行試塊試驗(yàn)。在制漿過程中應(yīng)隨時測量漿液比重，每孔高壓噴漿結(jié)束后要統(tǒng)計(jì)該孔的材料用量。(2)拔桿噴漿
當(dāng)鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度時開始旋噴，為了保證端頭旋噴質(zhì)量，先旋噴30min后再開始后退， 旋噴前5m時，后退速度保持在15 18cm / min,以后可升到20cm / min ；噴漿壓力控制在 35 40MPa之間。(3)封孔
噴漿至孔口掌子面0. 50m時，應(yīng)停止噴漿；卸下孔口管最外端的密封裝置，關(guān)閉循環(huán)液排出口 ；快速拔出鉆桿和鉆頭，關(guān)閉大球閥；高壓旋噴注漿完成后應(yīng)在循環(huán)液排出口處安裝壓力表，然后用注漿泵補(bǔ)注漿，注漿壓力控制在0. 8-1. OMPa ；補(bǔ)注漿完成4 后方能卸下大球閥結(jié)束封孔。
權(quán)利要求
1.一種散粒體圍巖隧道導(dǎo)向水平旋噴樁預(yù)支護(hù)施工方法，其特征在于包括如下步驟第一步、施工準(zhǔn)備檢查鉆機(jī)、注漿泵運(yùn)行是否正常，鉆具、工具是否齊全；設(shè)置工作室；測量放線定樁位；平整工作平臺，鋪設(shè)軌道、安裝機(jī)架，鉆機(jī)就位，調(diào)整鉆機(jī)角度、方位， 安裝鉆頭；第二步、打設(shè)導(dǎo)孔采用0130mm鉆頭鉆進(jìn)，鉆進(jìn)深度為1. 60m，初始開孔角度為0. 5% ； 退出鉆具，將一根直徑為0l27mm、長0. 8m的孔口管埋入已開好的孔內(nèi)，孔口管外露0. 30m ； 在掌子面植0l2mm鋼筋4根，鋼筋用錨固劑固結(jié)，將鋼筋與孔口管焊接牢固；安裝法蘭盤和球閥；預(yù)導(dǎo)孔施工采用水平定向鉆進(jìn)打設(shè)，利用導(dǎo)向定位系統(tǒng)跟蹤監(jiān)測預(yù)導(dǎo)孔打設(shè)角度和方位變化，發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)角度偏差需及時進(jìn)行糾偏；打設(shè)導(dǎo)孔；檢查確定孔口管安裝牢固后，調(diào)整鉆機(jī)，對好孔位；將旋噴鉆頭及第一根鉆桿送入孔口管內(nèi)；安裝密封裝置；打開循環(huán)液排出口 ；開始鉆進(jìn)，每鉆進(jìn)細(xì)使用水平導(dǎo)向儀測量一次，并做好測量記錄，一旦發(fā)現(xiàn)偏斜需及時進(jìn)行糾偏，直到鉆至設(shè)計(jì)深度；鉆進(jìn)過程中保持循環(huán)液壓力為1. 0 2. OMpa ；第三步、噴漿按1 :1的重量比將水和水泥配制成水泥漿；在制漿過程中隨時測量漿液比重，漿液用攪拌機(jī)攪制，攪拌漿液需連續(xù)均勻，攪拌時間大于等于5min，一次攪拌用量的使用時間控制在4h以內(nèi)；當(dāng)鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度時開始旋噴，噴漿至孔口掌子面0. 50m時停止噴漿；卸下孔口管最外端的密封裝置，關(guān)閉循環(huán)液排出口 ；拔出鉆桿和鉆頭，關(guān)閉大球閥；旋噴注漿完成后在循環(huán)液排出口處安裝壓力表，然后用注漿泵補(bǔ)注漿，注漿壓力控制在 0. 8-1. OMPa ；補(bǔ)注漿完成4 后卸下大球閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散粒體圍巖隧道導(dǎo)向水平旋噴樁預(yù)支護(hù)施工方法，其特征在于所述工作室的長度為8m、高度為鉆機(jī)高度加二分之一樁徑進(jìn)行設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散粒體圍巖隧道導(dǎo)向水平旋噴樁預(yù)支護(hù)施工方法，其特征在于所述測量放線定樁位包括在掌子面測量標(biāo)出隧道開挖輪廓線，測量定出樁位，用鋼筋作好樁位標(biāo)志，并編好每個樁號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散粒體圍巖隧道導(dǎo)向水平旋噴樁預(yù)支護(hù)施工方法，其特征在于在所述鋪設(shè)軌道、安裝機(jī)架時，需滿足H型鋼軌找平誤差< 3mm ；底盤對角線誤差 (3mm ；斜拉筋需繃緊，交叉拉力相等；四柱對角誤差< 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散粒體圍巖隧道導(dǎo)向水平旋噴樁預(yù)支護(hù)施工方法，其特征在于在第三步所述旋噴時，先旋噴30min后再開始后退，旋噴前5m時，后退速度保持在15 18cm / min,以后升到20cm / min ；噴漿壓力控制在35 40MPa之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種散粒體圍巖隧道導(dǎo)向水平旋噴樁預(yù)支護(hù)施工方法，通過采用水平定向鉆機(jī)先打設(shè)精度高于5‰的導(dǎo)孔，導(dǎo)孔打設(shè)到設(shè)計(jì)長度后旋轉(zhuǎn)回撤鉆桿，在回撤鉆桿的同時，用35～40MPa的壓力，將配制好的水泥漿液通過鉆桿噴射到土體中。噴射流以巨大的沖擊力切削土體,強(qiáng)制土體顆粒與水泥漿液攪拌混合，在膠結(jié)硬化后,形成水平圓柱狀水泥土固結(jié)體,即水平旋噴樁。當(dāng)旋噴樁相互咬合后,便以同心圓形式在隧道拱部外側(cè)形成封閉的水平旋噴帷幕體形成超預(yù)支護(hù),有效防止了漏沙引起坍塌問題；而且成本低，在保證安全的同時大大加快施工速度。
文檔編號E21B7/02GK102251781SQ201110106059
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者何復(fù)生, 吳文彪, 張琳, 朱家穩(wěn), 楊全勇, 楊興林, 楊勇, 王國煒, 王聲揚(yáng), 石偉, 羅飚, 胡光全, 蔡爽, 陳艷林 申請人:中鐵二局第一工程有限公司, 中鐵二局股份有限公司