CN110939449A - 一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，该方法包括打爆破孔、在爆破孔中装入乳化炸药、对爆破孔进行防护及压盖、起爆、在爆破孔位置注浆这几个步骤；其中注浆步骤包括布孔‑钻孔作业‑封闭泥浆置换‑袖阀管安设‑置换套壳料‑注浆施工‑注浆顺序等步骤，在袖阀管插入过程中要边插入边灌入清水，保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管；采用特定配比的套壳料，在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔，取得更好的封闭效果。减少基岩爆破对施工带来的影响，确保盾构机作业时不发生冒浆、坍塌，提高施工过程的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构施工中特殊地层处理方法，具体涉及一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法。
背景技术
隧道盾构施工过程中，经常会遇到坚硬的基岩凸起侵入盾构掘进路线，如果直接进行盾构掘进，极易造成盾构刀盘损坏，产生危险且延误工期，所以往往需要预先对基岩凸起地层进行处理，以确保在该地层盾构作业安全高效。
在对基岩凸起地层进行预处理的方法中，对基岩凸起进行爆破处理是常用的施工方法，在基岩爆破之后，原状地层被破坏，受爆破影响，地层中将产生大量的缝隙、碎屑，可能会导致盾构机通过此段时发生冒浆、坍塌，严重影响施工的进度和安全性。因此，如何减少基岩爆破对施工带来的影响，已成为设计与施工过程中亟待解决的重要问题。
发明内容
为了保证基岩凸起地层中盾构施工的安全高效，并且减少基岩爆破对施工带来的影响，确保盾构机作业时不发生冒浆、坍塌，提高施工过程的安全性，本发明提供了一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，及基岩爆破后袖阀管注浆工艺。具体技术方案如下：
该方法包括如下步骤：（1）根据前期的地质勘测资料，从地面采用百米钻竖直向下打爆破孔，至基岩凸起顶面停止；（2）利用履带锚固机对盾构线路中的基岩进行取孔，并在爆破孔中布设PVC护管；（3）爆破孔验收后，在爆破孔中装入乳化炸药，然后对爆破孔进行架空防护及重物压盖；（4）起爆，爆破后在基岩凸起处取芯检测爆破效果；（5）采用袖阀管后退式分段注浆工艺在爆破孔位置注浆。
其中注浆工艺具体包括以下步骤：
（a）布孔作业：爆破完成后下钻破坏爆破孔；
（b）钻孔作业：基岩凸起段采取钻机直接成孔，基岩凸起段爆破完成后，根据施工方案对爆破处理段进行重新布孔以备后续进行注浆加固处理；
（c）封闭泥浆置换：钻孔完成后，立即通过钻杆用新鲜的封闭泥浆置换钻孔护壁泥浆，封闭泥浆采用钻杆从钻孔孔底压入，充填钻孔空间，直到封闭泥浆完全代替护壁泥浆；
（d）袖阀管安设：在孔内压入封闭泥浆完成后，立即在钻孔内插入袖阀管，相邻两节用连接套管连接，采用胶合剂将袖阀管和连接套管密封粘牢；第一节袖阀管底部加闷盖封闭底口，管口加上闷盖；袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时保证袖阀管的中心与钻孔中心重合；至封闭浆液基本凝胶后，用水泥砂浆进行补充封闭；安设袖阀管的同时安设PVC管，并将PVC管与袖阀管用胶带绑在一起后进行安设；
（e）置换套壳料：将PVC管接到注浆机上，在注浆压力的作用下，通过PVC管将钻孔内的封闭泥浆置换成套壳料；随着套壳料的进入，封闭泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池；在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换；
（f）注浆施工：采用注浆泵进行注浆作业；注浆方式采用后退式分段注浆，即在注浆管内由孔底向上分段进行注浆，每次注浆段长为0.4～0.5m，注完此段后，再后退注另一段，直至全孔注浆完毕；注浆过程中要做好详细的注浆记录；
（g）注浆顺序：采取间隔跳孔钻孔和注浆，将注浆段落分成若干区域进行，注浆段间距根据现场时间情况，以利于平行作业，加快进度。
进一步地，步骤（b）钻孔作业具体包括以下步骤：b1回填层采用钻机引孔，下部地层利用地质钻机按设计要求钻孔；钻孔水平孔位误差≤5cm，钻孔垂直度≤±1°，钻孔深度超过设计深度0.5～1m，以满足下管深度；b2使用稀泥浆护壁或干钻成孔；b3钻孔内不得有杂物，以便有利于注浆管的安设。
进一步地，在步骤（d）袖阀管插入过程中要边插入边灌入清水，保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管；步骤（e）套壳料的重量配比为水泥：膨润土：水=1：1.5-2.5：1，为取得更好的封闭效果，在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔。
进一步地，步骤（f）注浆施工时，每段注浆由止浆塞控制，浆液在止浆塞控制下，只能在该段向地层扩散，当全孔注浆结束后，立即取出芯管清洗，以防止浆液在芯管中凝固。
进一步地，为确保注浆质量，防止串浆的发生，在工程中采取钻一孔注一孔的注浆施工原则，当采取钻孔、注浆施工平行作业时，钻孔和注浆孔间隔距离应在6m以上；对注浆压力进行预设，具体压力设置如下：洞身碎石段注浆压力1.5～2.0MPa；隧洞洞顶1m区域内注浆压力1.5～2.0 MPa；预设注浆压力为注浆管口压力，考虑注浆压力传输层过程中衰减及损失，注浆泵泵击压力为注浆管口压力的2.0倍。
本发明采用钻一孔注一孔的注浆施工原则，确保注浆质量，防止串浆的发生；采用布孔-钻孔作业-封闭泥浆置换-袖阀管安设-置换套壳料-注浆施工-注浆顺序的基岩爆破后袖阀管注浆工艺，在袖阀管插入过程中要边插入边灌入清水，保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管；采用特定配比的套壳料，在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔，取得更好的封闭效果。减少基岩爆破对施工带来的影响，确保盾构机作业时不发生冒浆、坍塌，提高施工过程的安全性。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
该方法包括如下步骤：（1）根据前期的地质勘测资料，从地面采用百米钻竖直向下打爆破孔，至基岩凸起顶面停止；（2）利用履带锚固机对盾构线路中的基岩进行取孔，并在爆破孔中布设PVC护管；（3）爆破孔验收后，在爆破孔中装入乳化炸药，然后对爆破孔进行架空防护及重物压盖；（4）起爆，爆破后在基岩凸起处取芯检测爆破效果；（5）采用袖阀管后退式分段注浆工艺在爆破孔位置注浆。
其中注浆工艺具体包括以下步骤：
（a）布孔作业：爆破完成后下钻破坏爆破孔；
（b）钻孔作业：基岩凸起段采取钻机直接成孔，基岩凸起段爆破完成后，根据施工方案对爆破处理段进行重新布孔以备后续进行注浆加固处理；
（c）封闭泥浆置换：钻孔完成后，孔底存在部分钻孔期间塌落、掉落的渣土，立即通过钻杆用新鲜的封闭泥浆置换钻孔护壁泥浆，封闭泥浆配比按膨润土：水＝4:1配比，封闭泥浆采用钻杆从钻孔孔底压入，充填钻孔空间，直到封闭泥浆完全代替护壁泥浆；
（d）袖阀管安设：在孔内压入封闭泥浆完成后，立即在钻孔内插入袖阀管，袖阀管长度每节长4m，相邻两节用长度为20cm的PVC连接套管连接，采用U—PVC胶合剂将袖阀管和连接套管密封粘牢；第一节袖阀管底部必须加闷盖封闭底口，管口加上闷盖；袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时尽量保证袖阀管的中心与钻孔中心重合；在下管的同时预先压入的封闭泥浆会从孔口溢出，管下到位后封闭泥浆会自动下陷，至浆液基本凝胶后，下陷深度一般会达到2m，此时用水泥砂浆进行补充封闭；安设袖阀管的同时安设φ20mmPVC管，并将φ20mmPVC管与袖阀管用胶带绑在一起后进行安设；
（e）置换套壳料：套壳料置换孔内封闭泥浆，方法是将φ20mmPVC管接到注浆机上，在注浆压力的作用下，通过φ20mmPVC管将钻孔内的封闭泥浆置换成套壳料；套壳料在0.5MPa压力的作用下，通过φ20mmPVC管进入钻孔底部，随着套壳料的进入，封闭泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池；在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换；
（f）注浆施工：采用KBY-50/70注浆泵或SYB-60/160型注浆泵进行注浆作业；注浆方式采用后退式分段注浆，即在注浆管内由孔底向上分段进行注浆，每次注浆段长为0.4～0.5m，注完此段后，再后退注另一段，直至全孔注浆完毕；注浆过程中要做好详细的注浆记录；
（g）注浆顺序：采取间隔跳孔钻孔和注浆，将注浆段落分成若干区域进行，注浆段间距根据现场时间情况，以利于平行作业，加快进度。
进一步地，步骤（b）钻孔作业具体包括以下步骤：b1回填层采用钻机引孔，下部地层利用地质钻机采用Φ89的钻头按设计要求钻孔；钻孔水平孔位误差≤5cm，钻孔垂直度≤±1°，钻孔深度超过设计深度0.5～1m，以满足下管深度；b2使用稀泥浆护壁或干钻成孔，成孔孔径不少于89mm；b3钻孔内不得有杂物，以便有利于注浆管的安设；b4司钻员要求经验丰富，能根据钻孔过程大致判断基岩爆破效果，便于确定钻孔深度。施工中要做好钻孔记录，以确定注浆管的下管情况；b5完成钻孔，安设好注浆管后，将套管拔出。
进一步地，在步骤（d）袖阀管插入过程中要边插入边灌入清水，保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管；步骤（e）套壳料的重量配比为水泥：膨润土：水=1：1.5-2.5：1，为取得更好的封闭效果，在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔。
进一步地，步骤（f）注浆施工时，每段注浆由止浆塞控制，浆液在止浆塞控制下，只能在该段向地层扩散，当全孔注浆结束后，立即取出芯管清洗，以防止浆液在芯管中凝固。
进一步地，为确保注浆质量，防止串浆的发生，在工程中采取钻一孔注一孔的注浆施工原则，当采取钻孔、注浆施工平行作业时，钻孔和注浆孔间隔距离应在6m以上；注浆技术要求：水泥单液浆浆液比重为1.6；注浆压力控制：根据带压进仓保压要求及注浆施工经验，对注浆压力进行预设，具体压力设置如下：洞身碎石段注浆压力1.5～2.0MPa；隧洞洞顶1m区域内注浆压力1.5～2.0 MPa；预设注浆压力为注浆管口压力，考虑注浆压力传输层过程中衰减及损失，注浆泵泵击压力为注浆管口压力的2.0倍。注浆量控制：根据相似工程注浆施工经验，基岩爆破段在预设注浆压力每延米吸浆量约0.8m³。
进一步地，每段注浆完成后，立即进行孔内冲洗，将冲洗管插入袖阀管的底部，压入清水，直至孔口返回的水基本干净，在冲洗过程中要反复上下移动水管，将管内的水泥浆冲洗干净，便于后续注浆进行；每孔注浆完成后应立即封堵注浆管处孔口，并及时封孔。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：（1）从地面采用百米钻竖直向下打爆破孔，至基岩凸起顶面停止；（2）利用履带锚固机对盾构线路中的基岩进行取孔，并在爆破孔中布设PVC护管；（3）爆破孔验收后，在爆破孔中装入乳化炸药，然后对爆破孔进行架空防护及重物压盖；（4）起爆，爆破后在基岩凸起处取芯检测爆破效果；（5）采用袖阀管后退式分段注浆工艺在爆破孔位置注浆。
2.根据权利要求1所述的一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，其特征在于，其中第（5）步注浆工艺具体包括以下步骤：
（a）布孔作业：爆破完成后下钻破坏爆破孔；
（b）钻孔作业：基岩凸起段采取钻机直接成孔，基岩凸起段爆破完成后，根据施工方案对爆破处理段进行重新布孔以备后续进行注浆加固处理；
（c）封闭泥浆置换：钻孔完成后，立即通过钻杆用新鲜的封闭泥浆置换钻孔护壁泥浆，封闭泥浆采用钻杆从钻孔孔底压入，充填钻孔空间，直到封闭泥浆完全代替护壁泥浆；
（d）袖阀管安设：在孔内压入封闭泥浆完成后，立即在钻孔内插入袖阀管，相邻两节用连接套管连接，采用胶合剂将袖阀管和连接套管密封粘牢；第一节袖阀管底部加闷盖封闭底口，管口加上闷盖；袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时保证袖阀管的中心与钻孔中心重合；至封闭浆液基本凝胶后，用水泥砂浆进行补充封闭；安设袖阀管的同时安设PVC管，并将PVC管与袖阀管用胶带绑在一起后进行安设；
（e）置换套壳料：将PVC管接到注浆机上，在注浆压力的作用下，通过PVC管将钻孔内的封闭泥浆置换成套壳料；随着套壳料的进入，封闭泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池；在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换；
（f）注浆施工：采用注浆泵进行注浆作业；注浆方式采用后退式分段注浆，即在注浆管内由孔底向上分段进行注浆，每次注浆段长为0.4～0.5m，注完此段后，再后退注另一段，直至全孔注浆完毕；注浆过程中要做好详细的注浆记录；
（g）注浆顺序：采取间隔跳孔钻孔和注浆，将注浆段落分成若干区域进行，注浆段间距根据现场时间情况，以利于平行作业，加快进度。
3.如权利要求2所述的一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，其特征在于，步骤（b）钻孔作业具体包括以下步骤：b1回填层采用钻机引孔，下部地层利用地质钻机按设计要求钻孔；钻孔水平孔位误差≤5cm，钻孔垂直度≤±1°，钻孔深度超过设计深度0.5～1m，以满足下管深度；b2使用稀泥浆护壁或干钻成孔；b3钻孔内不得有杂物，以便有利于注浆管的安设。
4.如权利要求2或3任一项所述的一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，其特征在于，在步骤（d）袖阀管插入过程中要边插入边灌入清水，保持管内外的压力平衡，减少管的浮力，利于下管；步骤（e）套壳料的重量配比为水泥：膨润土：水=1：1.5-2.5：1，为取得更好的封闭效果，在孔口部位2～3m范围采用水泥砂浆封孔。
5.如权利要求1所述的一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，其特征在于，步骤（f）注浆施工时，每段注浆由止浆塞控制，浆液在止浆塞控制下，只能在该段向地层扩散，当全孔注浆结束后，立即取出芯管清洗，以防止浆液在芯管中凝固。
6.如权利要求5所述的一种盾构施工中基岩凸起地层处理方法，其特征在于，为确保注浆质量，防止串浆的发生，在工程中采取钻一孔注一孔的注浆施工原则，当采取钻孔、注浆施工平行作业时，钻孔和注浆孔间隔距离应在6m以上；对注浆压力进行预设，具体压力设置如下：洞身碎石段注浆压力1.5～2.0MPa；隧洞洞顶1m区域内注浆压力1.5～2.0 MPa；预设注浆压力为注浆管口压力，考虑注浆压力传输层过程中衰减及损失，注浆泵泵击压力为注浆管口压力的2.0倍。
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| CN113738383A (zh) * | 2021-10-18 | 2021-12-03 | 中铁隆工程集团有限公司 | 一种盾构端头加固方法 |
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