專利名稱：Tgrm分段前進式超前深孔注漿施工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是指一種TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工藝。它作為施工 防塌陷沉的必要有效手段，適用于暗挖隧道開始施工需對土體進行預(yù)先加 固的工程。尤其是對穿越建筑物底部、穿越沉降要求嚴格的構(gòu)筑物(如鐵 路、軌道交通、橋梁、公路等)，隧道結(jié)構(gòu)處于無粘結(jié)、自穩(wěn)力差的砂層及 砂礫(卵)石層、含水砂層及松散地質(zhì)土層。
技術(shù)背景目前常見的注漿工藝有雙重管注漿工藝，雙重管注漿技術(shù)是釆用雙重 管鉆機鉆孔至預(yù)定深度后從中空的鉆桿內(nèi)進行后退式注漿，注漿材料釆用 水泥-水玻璃雙液漿。其缺點是該工法釆用鉆桿注漿，鉆桿與注漿孔之間必 然會存在間隙，注漿時極易造成漿液回流，既浪費材料也不能保證注漿效 果，因此雙重管注漿工藝采用的注漿材料為速凝的水泥-水玻璃雙液漿(凝 結(jié)時間在1分鐘內(nèi))以防止?jié){液回流，但雙液漿固結(jié)體的有效強度只能維 持在一周左右的時間，所以雙重管注漿只適合于對注漿加固效果要求時間 不長的臨時性注漿加固，不適用于對沉降要求較高的構(gòu)筑物底部穿越注漿 加固項目。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對目前超前注漿加固效果不理想的現(xiàn)狀，進行科學(xué) 的理論分析、摸索，并通過工程的具體實踐，提供一種針對隧道暗挖結(jié)構(gòu) 處于無粘結(jié)、自穩(wěn)力差的砂層及砂礫(卵)石、含水砂層及松散地質(zhì)土層， 尤其是隧道穿越建筑物底部或穿越鐵路、軌道交通、橋梁、路面等沉降要 求較高的構(gòu)筑物底部時，作為超前預(yù)加固土體用的TGRM分段前進式超前深 孔注漿施工工藝，能有效地加固土體，從而達到防止坍塌、控制沉降、保證施工安全的目的。本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工藝，包括以下步驟① 隧道開挖至需要進行加固范圍時停止開挖，封閉掌子面，施做止?jié){墻；② 按照需預(yù)加固范圍設(shè)定好鉆孔角度、長度、位置和數(shù)量，其中角 度為4° -10° ，總長度為12-14m、注漿孔間距為0.6-lm,數(shù)量和位置依據(jù)隧道尺寸和需要加固范圍確定，并按設(shè)定要求在止?jié){墻上進行鉆孔位置放 線；③ 根據(jù)現(xiàn)場地層狀況將總鉆孔注漿長度分為若干段，每段控制在 1. 0-2. 0m;使用分體式水平地質(zhì)鉆機按照設(shè)定好的角度在鉆孔位置進行鉆 孔，鉆頭釆用沖擊鉆頭，鉆進深度0.5-lm;④ 達到鉆進深度后，退出鉆具，在鉆孔內(nèi)安裝預(yù)先加工好的孔口管， 孔口管外端焊有法蘭盤，用快凝水泥封填孔口管與周圍地層的空隙；⑤ 待封填的快凝水泥達到一定強度后，更換小于孔口管直徑的鉆頭， 通過孔口管進行第一段鉆進，鉆進深度為1. 0-2. Om，達到鉆進深度后停止 鉆進，退出鉆具；⑥ 在孔口管上安裝注漿配套設(shè)備；拌制TGRM水泥基特種注漿材料，通 過注漿泵將攪拌均勻的注漿材料注入地層中；⑦ 待注漿土體達到一定強度后，拆除注漿法蘭盤配套設(shè)備，通過孔口 管再進行第二段鉆進，鉆進深度為1.0-2.0m，達到鉆進深度后，停止鉆進, 退出鉆具；⑧ 再按照步驟⑥、步驟G)重復(fù)進行；如此循環(huán)，直到達到設(shè)定孔深， 完成最后一段注漿，則該注漿孔施工完成；⑨ 換另外一個孔位，均按照步驟③-⑧進行，直到完成設(shè)定要求的所有 注漿孔⑩所有注漿孔注漿完成后，即完成范圍要求內(nèi)的地層加固，然后進行 止?jié){墻破除，按照規(guī)范要求進行開挖，隨挖隨著安裝隧道預(yù)開挖結(jié)構(gòu)，直 至開挖到設(shè)定的地層加固開挖長度?？卓诠芘c注漿配套設(shè)備之間是通過各自的法蘭盤，用螺栓連接，可隨 時拆除或安裝。每孔注漿施工時在孔口位置安裝的孔口管直徑為90-150mm,注漿鉆孔 直徑為70-130腿。TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工藝通過鉆機分段鉆孔和注漿相結(jié) 合的方式，每一次地層加固均要通過施做多個分段前進式超前深孔注漿施 工來達到整體注漿加固效果。根據(jù)地層狀況，將每個鉆孔注漿預(yù)加固孔長度分為若干段，每段長度 為1. 0-2. Om。每孔注漿施工時在孔口位置安裝孔口管，并通過法蘭盤配套注漿裝置 與孔口管連接進行注漿。TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工藝注漿材料使用系列TGRM水泥 基特種材料，包括TGRM加固型、TGRM超細型、TGRM防水型等，可根據(jù)不同地層使用相應(yīng)的注漿材料。TGRM水泥基特種材料的水、灰比為0.6-1.2: 1。 注漿壓力控制在0. 3-1. 5Mpa，注漿擴散半徑為0. 6-lm。 分體式水平地質(zhì)鉆機的鉆桿可接長至12-14m，達到深鉆孔需要。 本發(fā)明的優(yōu)點針對暗挖隧道，特別是隧道拱部處于惡劣地層(包括 無粘結(jié)、自穩(wěn)能力差的砂層及砂卵石等)，尤其是穿越建筑(構(gòu)筑)物底部 時，對地層進行分段前進式超前深孔注漿，可有效地對地層進行全面加固， 從而進一步減緩或避免地層破壞的沉降及建筑(構(gòu)筑)物的損壞，保證施 工安全。


圖1為TGRM分段前進式超前深孔注漿橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為TGRM分段前進式超前深孔注漿縱斷面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi).TGRM分段前進式超前注漿孔，2.預(yù)超前加固土體，3.隧道預(yù) 開挖結(jié)構(gòu)，4.止?jié){墻，5.孔口管。圖2中的水平箭頭為鉆頭行進方向，彎曲箭頭為注漿材料向四周滲透方向。
具體實施方式
實施例北京地鐵四號線西直門 動物園區(qū)間雙洞隧道里程K14 + 0. 0 向東共105米段正處位于高粱橋下方，暗挖隧道埋深約14米，施工時需穿越西直門高梁橋橋樁，隧道結(jié)構(gòu)所處地層拱部為砂卵石、拱腰以下為砂地層，為確保區(qū)間隧道開挖過程中高粱橋的安全，釆用了本發(fā)明"TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工藝"。本實施例所述的TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工藝用于暗挖隧道施工，它包括以下步驟① 隧道開挖至需要進行加固范圍時停止開挖，封閉掌子面，施做止?jié){墻；② 按照需預(yù)加固范圍設(shè)定好鉆孔角度、長度、位置和數(shù)量，其中角 度為4° -10° ，總長度為12m、注漿孔間距為lm,數(shù)量和位置依據(jù)隧道尺寸和需要加固范圍確定，并按設(shè)定要求在止?jié){墻上進行鉆孔位置放線；③ 根據(jù)現(xiàn)場地層狀況將總鉆孔注漿長度分為六段，每段控制在2. Om;使用分體式水平地質(zhì)鉆機按照設(shè)定好的角度在鉆孔位置進行鉆孔，鉆頭釆 用cf)130mm沖擊鉆頭，鉆進深度Q. 5-lm;④ 達到鉆進深度后，退出鉆具，在鉆孔內(nèi)安裝預(yù)先加工好的4)108mm 孔口管(外端焊有(J)127mm法蘭盤)，并用快凝水泥封填孔口管與周圍地層 的空隙；⑤ 待封填的快凝水泥達到 一定強度后，更換小于孔口管直徑的cj) 90mm 鉆頭，通過孔口管進行第一段鉆進，鉆進深度為2.0m,達到鉆進深度后停 止鉆進，退出鉆具；⑥ 在孔口管上安裝注漿配套設(shè)備；拌制TGRM水泥基特種注漿材料，通 過注漿泵將攪拌均勻的注漿材料注入地層中；⑦ 待注漿土體達到一定強度后，拆除注漿法蘭盤配套設(shè)備，通過孔口 管再進行第二段鉆進，鉆進深度為2.0m,達到鉆進深度后，停止鉆進，退出鉆具；⑧ 再按照步驟⑥、步驟⑦重復(fù)進行；如此循環(huán)，直到達到設(shè)定孔深， 完成最后一段注漿，則該注漿孔施工完成；⑨ 換另外一個孔位，均按照步驟③-⑧進行，直到完成設(shè)定要求的所有 注漿孔；⑩ 所有注漿孔注漿完成后，即完成范圍要求內(nèi)的地層加固，然后進行 止?jié){墻破除，按照規(guī)范要求進行開挖，隨挖隨著安裝隧道預(yù)開挖結(jié)構(gòu)，直 至開挖到設(shè)定的地層加固開挖長度。孔口管與注漿配套設(shè)備之間是通過各自的法蘭盤，用螺栓連接，可隨 時拆除或安裝。TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工藝通過分段鉆孔和注漿相結(jié)合， 每一次地層加固均要通過施做多個TGRM分段前進式超前深孔注漿施工來達 到整體注漿加固效果。TGRM分段前進式超前深孔注漿工藝注漿材料的選擇，主要依據(jù)暗挖隧 道結(jié)構(gòu)所處的地層狀況選擇適合的注漿材料， 一般為TGRM加固型和TGRM 超細型。本實施例中在拱部位置注漿材料釆用TGRM加固型特種材料，在拱 腰以下部位注漿材料釆用TGRM超細型特種材料。如圖1、圖2所示，在預(yù)開挖隧道上方布設(shè)兩排分段前進式超前注漿孔， 間距為l.Om，呈梅花型布設(shè)。本實施例中每次施工加固拱部土體長度為12米，開挖io米。本實施例釆用分體式水平地質(zhì)鉆機成孔，成孔直徑為(t)90mm，分段長 度為2. Om,共分六段進行，鉆桿可分六段接長至12m,即每鉆進2. Om,便 停鉆進行注漿，注漿材料釆用TGRM水泥基特種材料。本實施例使用TGRM水泥基特種材料的水、灰比為1: 1,注漿壓力控制 在0. 3—0. 5Mpa。每次超前加固土體需要工期4天，保證區(qū)間隧道正常開挖。區(qū)間隧道 開挖施工結(jié)東后，測量顯示橋墩下沉僅0.8mm,滿足了橋梁產(chǎn)權(quán)單位和設(shè)計 提出的沉降不超過2mm的要求。通過釆用TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工藝進行超前土體加固， 從而保證了隧道的安全開挖，并且未對西直門高梁橋的正常通行造成任何 不良影響，取得了良好的社會和經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求
1、一種TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工藝，其特征在于它包括以下步驟①隧道開挖至需要進行加固范圍時停止開挖，封閉掌子面，施做止?jié){墻；②按照需預(yù)加固范圍設(shè)定好鉆孔角度、長度、位置和數(shù)量角度為4°-10°，總長度為12-14m、注漿孔間距為0.6-1m，數(shù)量和位置依據(jù)隧道尺寸和需要加固范圍確定，并按設(shè)定要求在止?jié){墻上進行鉆孔位置放線；③根據(jù)現(xiàn)場地層狀況將總鉆孔注漿長度分為若干段，每段控制在1.0-2.0m；使用分體式水平地質(zhì)鉆機按照設(shè)定好的角度在鉆孔位置進行鉆孔，鉆頭采用沖擊鉆頭，鉆進深度0.5-1m；④達到鉆進深度后，退出鉆具，在鉆孔內(nèi)安裝預(yù)先加工好的裝有法蘭盤的孔口管，并用快凝水泥封填孔口管與周圍地層的空隙；⑤待封填的快凝水泥達到一定強度后，更換小于孔口管直徑的鉆頭，通過孔口管進行第一段鉆進，鉆進深度為1.0-2.0m，達到鉆進深度后停止鉆進，退出鉆具；⑥在孔口管上安裝注漿配套設(shè)備；拌制TGRM水泥基特種注漿材料，通過注漿泵將攪拌均勻的注漿材料注入地層中；⑦待注漿土體達到一定強度后，拆除注漿法蘭盤配套設(shè)備，通過孔口管再進行第二段鉆進，鉆進深度為1.0-2.0m，達到鉆進深度后，停止鉆進，退出鉆具；⑧再按照步驟⑥、步驟⑦重復(fù)進行；如此循環(huán)，直到達到設(shè)定孔深，完成最后一段注漿，則該注漿孔施工完成；⑨換另外一個孔位，均按照步驟③-⑧進行，直到完成設(shè)定要求的所有注漿孔；⑩所有注漿孔注漿完成后，即完成范圍要求內(nèi)的地層加固，然后進行止?jié){墻破除，按照規(guī)范要求進行開挖，隨挖隨著安裝隧道預(yù)開挖結(jié)構(gòu)，直至開挖到設(shè)定的地層加固開挖長度。
2、 如權(quán)利要求1所述的TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工 藝，其特征在于孔口管與注漿配套設(shè)備之間是通過各自的法蘭盤， 用螺栓連接。
3、 如權(quán)利要求1所述的TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工 藝，其特征在于每孔注漿施工時在孔口位置安裝的孔口管直徑為 90-150mm,注漿鉆孔直徑為70-130mm。
4、 如權(quán)利要求1所述的TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工 藝，其特征在于釆取鉆機分段鉆孔和注漿相結(jié)合的方式。
5、 如權(quán)利要求1所述的TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工 藝，其特征在于注漿材料使用系列TGRM水泥基特種材料，包括TGRM 加固型、TGRM超細型、TGRM防水型。
6、 如權(quán)利要求1所述的TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工藝， 其特征在于TGRM水泥基特種材料的水、灰比為0.6-1.2: 1。
7、 如權(quán)利要求1所述的TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工藝， 其特征在于注漿壓力控制在O. 3-1.5Mpa,注漿擴散半徑為0. 6-lm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種TGRM分段前進式超前深孔注漿施工工藝，其步驟為先施做止?jié){墻，在設(shè)定孔位進行鉆孔，在鉆孔內(nèi)裝孔口管，更換鉆頭，通過孔口管進行第一段鉆進，達到深度后，停止鉆進，退出鉆具，在孔口管上安裝注漿配套設(shè)備，將TGRM水泥基特種注漿材料注入地層中；待注漿土體達到強度后，拆除注漿設(shè)備，通過孔口管再進行第二段鉆進；如此循環(huán)達到設(shè)定孔深；換另外一個孔位，直到完成所有注漿孔。本發(fā)明的優(yōu)點針對暗挖隧道，特別是隧道拱部處于無粘結(jié)、自穩(wěn)能力差的砂層及砂卵石等地層，以及穿越建筑物底部時，對地層進行分段前進式超前深孔注漿，可對地層進行全面加固，從而進一步減緩或避免地層破壞后的沉降及建(構(gòu))筑物的損壞。
文檔編號E21D9/04GK101328811SQ20081011721
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者恒 孔, 張繼明, 峰 彭, 卓 王 申請人:北京市政建設(shè)集團有限責(zé)任公司;北京中鐵瑞威基礎(chǔ)工程有限公司