一種小直徑豎井高聚物注漿開挖支護結構的設計施工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于土木、水利、礦山、市政等基礎設施中的小直徑豎井開挖支護技術領域，具體涉上述領域局部需要進行小直徑豎井施工項目的小直徑豎井高聚物注漿開挖支護結構的設計施工方法。
【背景技術】
[0002]新中國成立以來，我國土木、水利、礦山、市政等基礎設施建設取得了舉世矚目的成就。在地下空間利用、礦產資源開采過程中，尤其是市政管網(wǎng)施工和檢修過程中，往往需要進行小直徑豎井開挖支護，其特點是開挖直徑小，深度不定，可能承受滲漏或地下水困擾，使用時間短。伴隨著巖土工程領域的技術、機械及土木工程材料等的發(fā)展，邊坡支護技術得到了有效發(fā)展，相應地出現(xiàn)了土釘墻、復合土釘墻、地下連續(xù)墻、排粧支護、粧錨支護等支護結構體系形式。與此同時，為控制地下水或者滲漏對豎井邊坡支護及地下施工的影響，還需在支護體系中考慮設置止水帷幕或者輔以降水措施。特別是在地下水位較高、放坡空間有限的情況下，基坑支護必須同時考慮采取降水或止水等地下水處理措施，才能滿足施工需要。相比而言，豎井開挖空間小，采用傳統(tǒng)的支護結構，施工停頓多以致于施工工期長，造價高，對周邊環(huán)境的影響加大，此外，為更好的控制因滲漏和地下水引起的豎井側壁蠕變，需要進一步完善支護結構的止水與控水功能，使得豎井支護結構的成本進一步增加。但從技術經(jīng)濟成本的角度出發(fā)，豎井支護作為一種地下基礎施工所必須的臨時措施，使用壽命一般不超過I個月，在地下基礎施工完畢后被廢棄或者拆除，采用傳統(tǒng)的支護結構，施工工期也接近I個月，豎井支護工程的造價就非常的昂貴了。
[0003]在當前的建筑工程材料中，鋼材的加工性能較好，力學性能優(yōu)越，在土木工程中得到了廣泛的應用。與此同時，高聚物注漿技術是20世紀70年代發(fā)展起來的地基基礎快速加固技術。該技術通過向地基中注射高聚物材料，利用高聚物材料發(fā)生化學反應后的體積迅速膨脹并快速膠結固化的特性，達到加固地基、填充脫空或提升結構沉降區(qū)的目的。本專利基于剛才的力學及可加工特性與高聚物注漿技術的特性研究，發(fā)明了一種小直徑豎井高聚物注漿開挖支護結構的設計施工方法，為土木、水利、礦山、市政等行業(yè)的小直徑豎井開挖提供了全新的支護技術，工期短，造價低，回收價值高，且可重復利用。目前國內還未見關于豎井高聚物注漿開挖支護結構的相關報道。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明針對土木、水利、礦山、市政工程中的小直徑豎井開挖支護的發(fā)展需求和目前支護技術存在的不足，發(fā)明了一種小直徑豎井高聚物注漿開挖支護結構的設計施工方法。本發(fā)明首次在小直徑豎井支護結構體系中引入微型支護粧外側土工布纏繞后高聚物注漿技術，借助高聚物注漿技術提供的膨脹力、快速膠結硬化和止水特性，對豎井側壁土體的蠕變和滲漏進行有效控制，并基于土壓力理論研發(fā)而來的；在施工工藝上，通過充分發(fā)揮剛才優(yōu)異的力學及加工性能、高聚物技術的材料特性及優(yōu)秀的操作工藝，實現(xiàn)本發(fā)明的設計目的。利用該發(fā)明可快速完成對土木、水利、礦山、市政工程中的小直徑豎井的開挖支護工作，真正意義上實現(xiàn)并完成了作為一個臨時性工程的使命，并通過對小直徑豎井支護結構的回收，大大的降低了支護成本，為上述各類工程中等的小直徑豎井的開挖支護提供了技術先進、安全可靠、經(jīng)濟指標優(yōu)越的新方法。
[0005]本發(fā)明采取的技術方案為:
一種小直徑豎井高聚物注漿開挖支護結構的設計施工方法，其特征在于，在小直徑豎井開挖支護設計中，首次引入高聚物注漿技術，借助高聚物材料的快速膨脹、快速膠結固化及止水特性，完成對側壁土體的蠕變進行控制，更適合軟土地區(qū)的豎井開挖需要。根據(jù)相關資料完成設計與驗算工作后，再進行支護結構的施工。施工過程具體包括如下步驟:
(一)微型支護粧施工，其具體步驟如下:
(I)微型支護粧加工:根據(jù)設計要求，選用合適的鋼材進行微型支護粧加工，包括焊接或鉆孔拼接加工，用于微型支護粧加工的材料可以是管材或者型材。
[0006](2)微型支護粧施工:在指定地面位置，利用鉆孔機械完成微型支護粧的施工，施工過程中嚴格控制成孔精度，包括平面定位精度和垂直度兩個方面。
[0007](二)小直徑豎井開挖，側壁高聚物注漿封閉施工，其具體步驟如下:
(I)小直徑豎井分層開挖0.5m左右，開挖深度范圍內的微型支護粧外側纏繞土工布。
[0008](2) 土工布后高聚物注漿，注漿量以土工布形成顯著張力為準。
[0009](三)微型支護粧粧間內襯結構施工，根據(jù)開挖深度和計算結果，微型支護粧間進行內襯結構施工。其具體施工步驟如下:
(I)采用水準儀對內襯安裝標高進行控制，以便將內襯結構的安裝精度控制在誤差允許的范圍內。
[0010](2)采用螺栓或者其它工藝手段，將內襯結構與微型支護粧可靠連接。
[0011](四)依次豎向分層分段開挖，重復步驟(二)、(三)，施工至設計豎井底標高，即完成小直徑豎井注漿開挖支護結構的施工，必要時，根據(jù)計算結果，在體系的對應位置設置對撐鋼梁，以增強結構體系的剛度和穩(wěn)定性。
[0012](五)支護結構完成使用功能后，隨著回填的工作的開始，即可進行支護結構的回收工作，具體回收步驟如下:
(I)隨回填工作的進展，分層逐步回收內襯結構。
[0013](2)回填至地表部位時，開始回收微型支護粧。
[0014]與現(xiàn)行的小直徑豎井開挖支護技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
(I)本專利技術提出的小直徑豎井開挖支護結構的使用功能很好的體現(xiàn)了臨時支護工程的特點:安全可靠、技術先進、經(jīng)濟指標優(yōu)越。保證地下結構施工期間安全的臨時措施，安全可靠是首要因素，技術先進、經(jīng)濟指標優(yōu)越是評價小直徑豎井開挖支護結構的優(yōu)劣的可靠標準。
[0015](2)材料特性發(fā)揮完美，充分將鋼材的力學及加工性能、高聚物材料的快速膨脹、快速膠結固化及止水特性有機的結合起來，結構傳力受力方式明確、結構安全可靠。
[0016](3)施工快捷，不需養(yǎng)生。各項工作均可無間歇地連續(xù)作業(yè)，施工快捷。尤其是高聚物材料在反應后15分鐘內即形成90%左右的強度，不需養(yǎng)生，與傳統(tǒng)的支護結構體系相比，可節(jié)省40%以上的施工工期。
[0017](4)綜合經(jīng)濟效益更具優(yōu)勢。與傳統(tǒng)支護技術相比，小直徑豎井高聚物注漿開挖支護結構的最大特點是基坑使用階段安全可靠，同時后續(xù)的回收價值高，且可重復使用，并節(jié)省了大量的施工工期。
[0018]因此，本發(fā)明研發(fā)的小直徑豎井高聚物注漿開挖支護結構的設計施工方法，在土木、水利、礦山、市政工程中的小直徑豎井的開挖支護技術中具有明顯優(yōu)勢。與現(xiàn)行的小直徑豎井的支護技術相比，小直徑豎井高聚物注漿開挖支護結構的設計施工方法又是一整套全新的技術，主要表現(xiàn)在:
(I)全新的開挖支護結構設計理念:在豎井開挖支護結構中，首次引入高聚物注漿技術，借助高聚物材料的快速膨脹、快速膠結固化及止水特性，完成對側壁的土體蠕變進行控制，更適合軟土地區(qū)的豎井開挖需要。
[0019](2)結構體系受力分工明確:小直徑豎井高聚物注漿開挖支護結構體系中結構受力分工明確。高聚物材料形成的聚合體很好的彌合了支護結構與土體的結構剛度的差異，使得支護結構與側壁土體的變