專利名稱：水鉆跟進(jìn)管棚施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水鉆跟進(jìn)管棚施工方法，該施工方法特別適用于下穿超淺埋土質(zhì)及松散軟弱不穩(wěn)定地質(zhì)并保護(hù)特殊構(gòu)筑物施工。
背景技術(shù)：
某些高速公路會(huì)下穿埋藏有國(guó)家文物的地區(qū)，如榆神高速公路會(huì)下穿秦長(zhǎng)城遺址，為保護(hù)國(guó)家文物，不能明挖以路塹形式通過(guò)，必須采用隧道暗挖方法通過(guò)。在保護(hù)國(guó)家文物的情況下進(jìn)行跟進(jìn)管棚施工，國(guó)內(nèi)、外目前尚無(wú)類似隧道的施工技術(shù)，無(wú)可供借鑒的施工方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述情況，提供一種在土層及松散軟弱不穩(wěn)定地質(zhì)中施工方便、利于控制地面沉降、利于保護(hù)國(guó)家文物的水鉆跟進(jìn)管棚施工方法。本發(fā)明目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種水鉆跟進(jìn)管棚施工方法，在施工掌子面處，垂直于隧道軸線的工作場(chǎng)地上鋪設(shè)兩根導(dǎo)軌，用于鉆機(jī)平臺(tái)行走和管棚定位，施工中，通過(guò)鉆機(jī)平臺(tái)，在框架外沿按一定間距從隧道進(jìn)出口采用水鉆形成泥漿護(hù)壁滿眼鉆進(jìn)，一邊鉆進(jìn)、一邊跟管施工，最后形成超前預(yù)支護(hù)，達(dá)到提高地層的剛度及承載能力，均布荷載的不均勻正態(tài)分布目的，減小在后續(xù)框架開(kāi)挖過(guò)程中地面沉降，確保文物遺址安全。作為優(yōu)選，該方法進(jìn)一步包括如下步驟 1)定位
1.1施工準(zhǔn)備臨建、人員、機(jī)具、試驗(yàn)及測(cè)量工作就位，達(dá)到開(kāi)工條件； 1. 2平整場(chǎng)地主要指平整鉆機(jī)施工場(chǎng)地，為下步工序提供工作場(chǎng)地；
1.3鋪設(shè)軌道在施工掌子面處，垂直于隧道軸線的工作場(chǎng)地上鋪設(shè)兩根導(dǎo)軌，用于鉆機(jī)塔架行走，給后期管棚鉆機(jī)定位、行走及施工創(chuàng)造條件；
1.4鉆機(jī)移動(dòng)平臺(tái)安裝在導(dǎo)軌上安裝移動(dòng)平臺(tái)，平臺(tái)供設(shè)備安裝及人員操作； 1.5鉆機(jī)安裝與定位將管棚專用水平鉆機(jī)固定在平臺(tái)上，利用鉆機(jī)井架下方的微調(diào)設(shè)備進(jìn)行豎直定位，直至符合設(shè)計(jì)要求。2)鉆進(jìn)
2.1鉆頭選擇與連接根據(jù)地層選擇鉆頭，并將鉆頭與棚管、鉆機(jī)連接，即鉆頭與棚管、 棚管與鉆機(jī)動(dòng)力頭形成密封管；
2. 2開(kāi)孔啟動(dòng)鉆機(jī)，慢速開(kāi)孔，勻速鉆進(jìn)，確保其首管位置滿足設(shè)計(jì)要求； 2. 3泥漿護(hù)壁沖洗液即水，通過(guò)泥漿泵泵入至鉆機(jī)動(dòng)力頭，至棚管鋼管，至鉆頭，最后從鉆頭處射出，沖擊土層，棚管在鉆機(jī)的動(dòng)力作用下旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆頭不斷切割土體，被切割成的粉狀土體與鉆頭處的沖洗液即水通過(guò)鉆機(jī)動(dòng)力不斷攪拌，一部分形成泥漿護(hù)壁，防止孔壁坍塌，減少地表不均勻沉降，最終實(shí)現(xiàn)棚管均布荷載的目的；另一部分泥漿通過(guò)高壓
3水連續(xù)不斷的補(bǔ)充與稀釋，則通過(guò)棚管與孔壁周邊間隙返回，從孔口處流出，返回沉淀池沉淀回收重復(fù)利用；這部分泥漿的作用是確保鉆進(jìn)過(guò)程始終處于柔性過(guò)程，從而減少了在鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中整個(gè)孔道的摩阻力，使鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中影響周邊土體應(yīng)力分布的機(jī)率減少，確保了鉆孔精度；
2. 4鉆進(jìn)、回位加管及終孔棚管在鉆機(jī)動(dòng)力的帶動(dòng)下一邊旋轉(zhuǎn)一邊跟進(jìn)，一節(jié)棚管打設(shè)完畢，回位加管，直到跟進(jìn)至設(shè)計(jì)位置即終孔為止； 3注漿
漿液通過(guò)注漿泵、注漿管、將水泥漿壓入棚管內(nèi)，棚管漿液注滿后水泥漿通過(guò)鉆頭流出，再經(jīng)過(guò)環(huán)狀間隙返回，從孔口處流出，封住孔口，然后再加壓補(bǔ)注1 一 3次，濃漿流出排氣管為準(zhǔn)，保證間隙充填飽滿。本發(fā)明針對(duì)特殊地質(zhì)條件，為保護(hù)特殊構(gòu)筑物，在施工掌子面處，垂直于隧道軸線的平地上鋪設(shè)兩根軌道，用于鉆機(jī)平臺(tái)行走和管棚定位，使跟管鉆機(jī)不依靠導(dǎo)向墻進(jìn)行管棚施工成為現(xiàn)實(shí)。
本發(fā)明的有益效果如下
1采用水鉆技術(shù)形成泥漿護(hù)壁不但防止孔壁坍塌，同時(shí)減少了在鉆進(jìn)過(guò)程中孔道的摩阻力，使鉆進(jìn)過(guò)程始終處于柔性過(guò)程，致使鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中影響周邊土體應(yīng)力分布的機(jī)率減少，泥漿護(hù)壁的效果可以保證孔道周邊的土體不會(huì)大范圍濕陷。2采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)，不但防止了孔道坍塌引起沉降，而且打設(shè)效率也大大提高 (先成孔再插管工法，有可能引起塌孔，給插管造成影響，甚至造成嚴(yán)重的沉降)。由于棚管既是管棚，又是鉆桿，形成滿眼鉆進(jìn)，有效的約束鉆頭，減小或防止鉆具偏斜，保證了棚管的同軸度，確保了管棚的鉆進(jìn)精度。3在施工掌子面處，垂直于隧道軸線的平地上鋪設(shè)兩根導(dǎo)軌，用于鉆機(jī)可移動(dòng)平臺(tái)行走，鉆機(jī)安放在移動(dòng)平臺(tái)上，通過(guò)移動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)豎直和水平定位，使跟管鉆機(jī)不依靠導(dǎo)向墻進(jìn)行管棚施工成為現(xiàn)實(shí)。4減少了施工操作人員、設(shè)備，提高了功效，縮短管棚循環(huán)周期，確保了工期，降低了工程造價(jià)。5、本方法針對(duì)超淺埋、大斷面的隧道，提供了一種全新的管棚施工方法，該方法在土層及松散軟弱不穩(wěn)定地質(zhì)中不但施工方便，而且更利于控制地面沉降，安全可控。通過(guò)該工程的成功應(yīng)用，對(duì)類似地質(zhì)條件的隧道施工具有重要的指導(dǎo)意義。
具體實(shí)施例方式下列非限制性實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明。 實(shí)施例一種水鉆跟進(jìn)管棚施工方法，在施工掌子面處，垂直于隧道軸線的工作場(chǎng)地上鋪設(shè)兩根導(dǎo)軌，用于鉆機(jī)平臺(tái)行走和管棚定位，施工中，通過(guò)鉆機(jī)平臺(tái)，在框架外沿按一定間距從隧道進(jìn)出口采用水鉆形成泥漿護(hù)壁滿眼鉆進(jìn)，一邊鉆進(jìn)、一邊跟管施工，最后形成超前預(yù)支護(hù)，達(dá)到提高地層的剛度及承載能力，均布荷載的不均勻正態(tài)分布目的，減小在后續(xù)框架開(kāi)挖過(guò)程中地面沉降，確保文物遺址安全。
具體包括如下步驟
1)定位
1.1施工準(zhǔn)備臨建、人員、機(jī)具、試驗(yàn)及測(cè)量工作就位，達(dá)到開(kāi)工條件； 1. 2平整場(chǎng)地主要指平整鉆機(jī)施工場(chǎng)地，為下步工序提供工作場(chǎng)地；
1.3鋪設(shè)軌道在施工掌子面處，垂直于隧道軸線的工作場(chǎng)地上鋪設(shè)兩根導(dǎo)軌，用于鉆機(jī)塔架行走，給后期管棚鉆機(jī)定位、行走及施工創(chuàng)造條件；
1.4鉆機(jī)移動(dòng)平臺(tái)安裝在導(dǎo)軌上安裝移動(dòng)平臺(tái)，平臺(tái)供設(shè)備安裝及人員操作； 1.5鉆機(jī)安裝與定位將管棚專用水平鉆機(jī)固定在平臺(tái)上，利用鉆機(jī)井架下方的微調(diào)設(shè)備進(jìn)行豎直定位，直至符合設(shè)計(jì)要求；
2)鉆進(jìn)
2.1鉆頭選擇與連接根據(jù)地層選擇鉆頭，并將鉆頭與棚管、鉆機(jī)連接，即鉆頭與棚管、 棚管與鉆機(jī)動(dòng)力頭形成密封管；
2. 2開(kāi)孔啟動(dòng)鉆機(jī)，慢速開(kāi)孔，勻速鉆進(jìn)，確保其首管位置滿足設(shè)計(jì)要求； 2. 3泥漿護(hù)壁沖洗液(即水)通過(guò)泥漿泵泵入至鉆機(jī)動(dòng)力頭，至棚管鋼管，至鉆頭，最后從鉆頭處射出，沖擊土層，棚管在鉆機(jī)的動(dòng)力作用下旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆頭不斷切割土體，被切割成粉狀土體與鉆頭處的沖洗液(即水)通過(guò)鉆機(jī)動(dòng)力不斷攪拌，一部分形成泥漿護(hù)壁，防止孔壁坍塌，減少地表不均勻沉降，最終實(shí)現(xiàn)棚管均布荷載的目的；另一部分泥漿通過(guò)高壓水連續(xù)不斷的補(bǔ)充與稀釋，則通過(guò)棚管與孔壁周邊間隙返回，從孔口處流出，返回沉淀池沉淀回收重復(fù)利用；這部分泥漿的作用是確保鉆進(jìn)過(guò)程始終處于柔性過(guò)程，從而減少了在鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中整個(gè)孔道的摩阻力，使鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中影響周邊土體應(yīng)力分布的機(jī)率減少，確保了鉆孔精度。2. 4鉆進(jìn)、回位加管及終孔棚管在鉆機(jī)動(dòng)力的帶動(dòng)下一邊旋轉(zhuǎn)一邊跟進(jìn)，一節(jié)棚管打設(shè)完畢，回位加管，直到跟進(jìn)至設(shè)計(jì)位置即終孔為止；
3注漿
漿液通過(guò)注漿泵、注漿管、將水泥漿壓入棚管內(nèi)，棚管漿液注滿后水泥漿通過(guò)鉆頭流出，再經(jīng)過(guò)環(huán)狀間隙返回，從孔口處流出，封住孔口，然后再加壓補(bǔ)注1 一 3次，濃漿流出排氣管為準(zhǔn)，保證間隙充填飽滿。采用水鉆技術(shù)形成泥漿護(hù)壁不但防止孔壁坍塌，同時(shí)減少了在鉆進(jìn)過(guò)程中孔道的摩阻力，使鉆進(jìn)過(guò)程始終處于柔性過(guò)程，致使鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中影響周邊土體應(yīng)力分布的機(jī)率減少，泥漿護(hù)壁的效果可以保證孔道周邊的土體不會(huì)大范圍濕陷。采用水鉆跟管鉆進(jìn)技術(shù)，不但防止了孔道坍塌引起沉降，而且打設(shè)效率也大大提高(先成孔再插管工法，有可能引起塌孔，給插管造成影響，甚至造成嚴(yán)重的沉降)。由于棚管既是管棚，又是鉆桿，形成滿眼鉆進(jìn)，有效的約束鉆頭，減小或防止鉆具偏斜，保證了棚管的同軸度，確保了管棚的鉆進(jìn)精度。在施工掌子面處，垂直于隧道軸線的平地上鋪設(shè)兩根導(dǎo)軌，用于鉆機(jī)可移動(dòng)平臺(tái)行走，鉆機(jī)安放在移動(dòng)平臺(tái)上，通過(guò)移動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)豎直和水平定位，使跟管鉆機(jī)不依靠導(dǎo)向墻進(jìn)行管棚施工成為現(xiàn)實(shí)。本方法減少了施工操作人員、設(shè)備，提高了功效，縮短管棚循環(huán)周期，確保了工期， 降低了工程造價(jià)，本方法針對(duì)超淺埋、大斷面的隧道，提供了一種全新的管棚施工方法，該方法在土層及松散軟弱不穩(wěn)定地質(zhì)中不但施工方便，而且更利于控制地面沉降，安全可控。 通過(guò)該工程的成功應(yīng)用，對(duì)類似地質(zhì)條件的隧道施工具有重要的指導(dǎo)意義。
權(quán)利要求
1.一種水鉆跟進(jìn)管棚施工方法，其特征在于在施工掌子面處，垂直于隧道軸線的工作場(chǎng)地上鋪設(shè)兩根導(dǎo)軌，用于鉆機(jī)平臺(tái)行走和管棚定位，施工中，通過(guò)鉆機(jī)平臺(tái)，在框架外沿按一定間距從隧道進(jìn)出口采用水鉆形成泥漿護(hù)壁滿眼鉆進(jìn)，一邊鉆進(jìn)、一邊跟管施工，最后形成超前預(yù)支護(hù)。
2.如權(quán)利要求1所述的水鉆跟進(jìn)管棚施工方法，其特征在于包括如下步驟1)定位1.1施工準(zhǔn)備臨建、人員、機(jī)具、試驗(yàn)及測(cè)量工作就位，達(dá)到開(kāi)工條件；1. 2平整場(chǎng)地主要指平整鉆機(jī)施工場(chǎng)地，為下步工序提供工作場(chǎng)地；1.3鋪設(shè)軌道在施工掌子面處，垂直于隧道軸線的工作場(chǎng)地上鋪設(shè)兩根導(dǎo)軌，用于鉆機(jī)塔架行走，給后期管棚鉆機(jī)定位、行走及施工創(chuàng)造條件；1.4鉆機(jī)移動(dòng)平臺(tái)安裝在導(dǎo)軌上安裝移動(dòng)平臺(tái)，平臺(tái)供設(shè)備安裝及人員操作；1.5鉆機(jī)安裝與定位將管棚專用水平鉆機(jī)固定在平臺(tái)上，利用鉆機(jī)井架下方的微調(diào)設(shè)備進(jìn)行豎直定位，直至符合設(shè)計(jì)要求；2)鉆進(jìn)2.1鉆頭選擇與連接根據(jù)地層選擇鉆頭，并將鉆頭與棚管、鉆機(jī)連接，即鉆頭與棚管、 棚管與鉆機(jī)動(dòng)力頭形成密封管；2. 2開(kāi)孔啟動(dòng)鉆機(jī)，慢速開(kāi)孔，勻速鉆進(jìn)，確保其首管位置滿足設(shè)計(jì)要求；2. 3泥漿護(hù)壁沖洗液即水，通過(guò)泥漿泵泵入至鉆機(jī)動(dòng)力頭，至棚管鋼管，至鉆頭，最后從鉆頭處射出，沖擊土層，棚管在鉆機(jī)的動(dòng)力作用下旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆頭不斷切割土體，被切割成的粉狀土體與鉆頭處的沖洗液即水通過(guò)鉆機(jī)動(dòng)力不斷攪拌，一部分形成泥漿護(hù)壁，另一部分泥漿通過(guò)高壓水連續(xù)不斷的補(bǔ)充與稀釋，則通過(guò)棚管與孔壁周邊間隙返回，從孔口處流出，返回沉淀池沉淀回收重復(fù)利用；2. 4鉆進(jìn)、回位加管及終孔棚管在鉆機(jī)動(dòng)力的帶動(dòng)下一邊旋轉(zhuǎn)一邊跟進(jìn)，一節(jié)棚管打設(shè)完畢，回位加管，直到跟進(jìn)至設(shè)計(jì)位置即終孔為止；3)注漿漿液通過(guò)注漿泵、注漿管、將水泥漿壓入棚管內(nèi)，棚管漿液注滿后水泥漿通過(guò)鉆頭流出，再經(jīng)過(guò)環(huán)狀間隙返回，從孔口處流出，封住孔口，然后再加壓補(bǔ)注1 一 3次，濃漿流出排氣管為準(zhǔn)，保證間隙充填飽滿。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水鉆跟進(jìn)管棚施工方法,在施工掌子面處，垂直于隧道軸線的工作場(chǎng)地上鋪設(shè)兩根導(dǎo)軌，用于鉆機(jī)平臺(tái)行走和管棚定位，施工中，通過(guò)鉆機(jī)平臺(tái)，在框架外沿按一定間距從隧道進(jìn)出口采用水鉆形成泥漿護(hù)壁滿眼鉆進(jìn)，一邊鉆進(jìn)、一邊跟管施工，最后形成超前預(yù)支護(hù)，達(dá)到提高地層的剛度及承載能力，均布荷載的不均勻正態(tài)分布目的，減小在后續(xù)框架開(kāi)挖過(guò)程中地面沉降，確保文物遺址安全，本方法減少了施工操作人員、設(shè)備，提高了功效，縮短管棚循環(huán)周期，確保了工期，降低了工程造價(jià)，本方法針對(duì)超淺埋、大斷面的隧道提供了一種全新的管棚施工方法，該方法在土層及松散軟弱不穩(wěn)定地質(zhì)中不但施工方便，而且更利于控制地面沉降，安全可控。
文檔編號(hào)E21D9/10GK102562087SQ20111041062
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者何復(fù)生, 周忠林, 唐開(kāi)富, 張智, 朱家穩(wěn), 李永豐, 楊全勇, 楊興林, 楊勇, 楊戈, 王國(guó)煒, 王聲揚(yáng), 羅飚, 胡光全, 陳艷林 申請(qǐng)人:中鐵二局第一工程有限公司, 中鐵二局股份有限公司