超大管棚施工方法技术

本发明专利技术公开了一种超大管棚施工方法，涉及浅埋暗挖等复杂地质条件下及具有特殊加固要求的地基加固技术领域，包括以下步骤：第一步：开挖；第二步：钻孔；第三步：钢管顶进；第四步：布线；第五步：安装注浆管；第六步：注浆；第七步：重复第二步至第六步直至布满设计断面；第八步：通过预留注浆管注入浆液使待加固区域形成连续结构，待浆液达到24小时凝固强度时，完成管棚施工；在保证下部结构正常施工的情况下，可以随时根据现场监测的反馈信息，通过预留注浆孔注浆及其注浆压力进行时时跟踪调整，以便预防、抵制下部施工所带来的沉降影响，不会对既有地表结构物产生异常影响，不影响其正常使用功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种浅埋暗挖等复杂地质条件下及具有特殊加固要求的地基加固
，尤其是一种。
技术介绍
管棚法也被称作伞拱法，是在地下工程某断面的一部分或全部断面上进行的以超前支护为目的的施工工艺，其实质是在未进行开挖的地下隧道或结构工程的衬砌拱圈外弧线以上钻孔，并安置注浆钢管注浆以起到临时超前支护作用。目的是为了防止土层坍塌和地表沉降变形，以保证后续工序安全正常施工，在浅埋暗挖时的超前支护结构是按环向布设以形成钢管棚护结构。总言之，管棚是为了在特殊地质等条件下安全开挖，进而预先提供增强地层承载力的临时支护结构，采用管棚技术可以加固和支护围岩，以确保安全进洞和顺利施工。下面对管棚施工原理及其在软弱围岩的隧道施工中起到的作用进行阐述，实际管棚在工程中起到的是简支梁作用，两端的支撑梁是简支梁的弹性支撑。在软弱地层隧道拱部的小管棚，要形成棚须具备的条件:(I)是管间的软弱围岩能形成拱微段；(2)是杆件结构的承载力能够消散上部传递的围岩压力。因此管棚能有效抑制围岩松动和垮塌，并将浆液注入围岩使松散岩体胶结凝固，从而改善了软弱破碎围岩的物理力学性能，增强了围岩的自承受能力，从而达到了加固管棚周边围岩的目的。管棚亦能耗散因掌子面爆破所产生的冲击波，从而降低了因反向波的拉伸所造成的岩体破坏和扰动，并能缓冲塌方时间确保工人施工安全。地表及其上部构筑物的变形主要包括管棚和地表之间的土体变形、管棚的挠曲变形和其端头支撑梁的变形，之前的变形控制主要通过提高管棚和端头支撑梁的刚度来实现。随着基础设施使用功能精确性的提高和人们对环境保护要求的动态发展，传统的加固措施在一定程度内已不能满足现实需求，加固效果不能承担施工所带来的不利影响，造成了巨大的经济负担，本专利技术有效提高了变形精度，开挖引起的变形量非常小，得以使工程顺利施工。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种，使用所述施工工法进行施工能最大程度的保证结构原有的使用功能要求，使沉降等变形最小化，而且超大管棚施工工法操作简单稳定，具有可靠的安全性和整体稳定性。相对传统的大管棚支护，该法具有加固方式更加灵活、更能高效明显地实现特殊工况下的加固效果，并取得良好的经济社会效益等特点。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是:，包括以下步骤:第一步:开挖，在待加固区域两端开挖工作坑，工作坑的深度大于等于管棚设计高度，宽度大于管棚设计宽度； 第二步:钻孔，遵循从两侧向中心的顺序钻孔，每次只钻一个顶进孔，顶进孔的直径大于等于待顶进钢管的外径； 第三步:钢管顶进，将待顶进钢管插入顶进孔内，并使用顶进设备将钢管逐步顶进，在钢管插入至顶进孔孔底时，人工进入钢管内开挖掌子面，遵循开挖、出土和顶进的顺序进行，直至钢管贯穿待加固区域； 第四步:布线，在顶进就位的钢管内布设照明线路和注浆管线； 第五步:安装注浆管，人工进入顶进就位的钢管内，在钢管侧壁上沿其长度方向依次开设注浆孔，注浆孔的轴线正对待加固区域，并利用千斤顶将注浆管穿过注浆孔后顶入待加固区域； 第六步:注浆，保证浆液泵对待加固区域注浆管的注浆数量不少于单根钢管内注浆孔总数的70% ； 第七步:重复第二步至第六步直至布满设计断面； 第八步:通过预留注浆管注入浆液使待加固区域形成连续结构，待浆液达到24小时凝固强度时，完成管棚施工。所述钢管的直径大于700mm，所述注浆管侧壁上绕其轴线均布至少两列通孔，其一端螺纹连接球阀，另外一端设有顶尖。所述第三步顶进过程中，每次开挖深度控制在2 m以内。所述第五步安装注浆管时，相邻注浆管的间距为4.5 mo所述第六步注浆过程中，浆液的注浆压力为0.3Mpa。所述第八步施工过程中，在后钢管顶进前，必须确保与其相邻的在前钢管对应注浆区域的浆液达到24小时凝固强度，同时，在后钢管顶进后，通过在前钢管预留的注浆管为待加固区域重复注浆，弥补在后钢管顶进过程中引起的沉降。本专利技术的有益效果如下:使用大直径钢管作为主要构件，并设置穿过钢管侧壁的注浆管进行注浆，待超大管棚施工完毕后，在保证下部结构正常施工的情况下，可以随时根据现场监测的反馈信息，通过预留注浆孔注浆及其注浆压力进行时时跟踪调整，以便预防抵制下部施工所带来的沉降影响，充分地保证了管棚上部原状土的原位受力状态，因此，不会对既有地表结构物产生异常影响，通过现场实测数据可以得出，使用该施工工法的实际工程结构的位移变化量非常小，从而充分保证了原有结构的稳定性，以至于不影响其正常使用功能。【附图说明】图1是本专利技术的施工断面示意图； 图2是本专利技术大直径钢管内布设详图； 图3是本专利技术实施例1的待加固区域横向沉降趋势线； 图4是本专利技术实施例1的待加固区域纵向沉降趋势线； 图5是本专利技术实施例1的待加固区域横向沉降叠加曲线叠加前状态； 图6是本专利技术实施例1的待加固区域横向沉降叠加曲线叠加后状态； 图7是本专利技术实施例1的注浆管位置示意图； 图8是本专利技术实施例1的两端注浆管注浆示意图； 图9是本专利技术实施例1注浆叠加后待加固区域示意图； 在附图中:1、钢管；2、照明线路；3、注浆管线；5、千斤顶；6、注浆管；7、球阀；8、作业小车。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。综上所述，本专利技术公开了，包括以下步骤: 第一步:开挖，在待加固区域两端开挖工作坑，工作坑的深度大于等于管棚设计高度，宽度大于管棚设计宽度； 第二步:钻孔，遵循从两侧向中心的顺序钻孔，每次只钻一个顶进孔，顶进孔的直径大于等于待顶进钢管的外径； 第三步:钢管顶进，将待顶进钢管插入顶进孔内，并使用顶进设备将钢管逐步顶进，在钢管插入至顶进孔孔底时，人工进入钢管内开挖掌子面，遵循开挖、出土和顶进的顺序进行，直至钢管贯穿待加固区域，顶进过程中，每次开挖深度控制在2 m以内； 第四步:布线，在顶进就位的钢管内布设照明线路和注浆管线； 第五步:安装注浆管，人工进入顶进就位的钢管内，在钢管侧壁上沿其长度方向依次开设注浆孔，注浆孔的轴线正对待加固区域，并利用千斤顶将注浆管穿过注浆孔后顶入待加固区域，安装注浆管时，相邻注浆管的间距为4.5 m ; 第六步:注浆，保证浆液泵对待加固区域注浆管的注浆数量不少于单根钢管内注浆孔总数的70%，注浆过程中，浆液的注浆压力为0.3Mpa ； 第七步:重复第二步至第六步直至布满当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超大管棚施工方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：开挖，在待加固区域两端开挖工作坑，工作坑的深度大于等于管棚设计高度，宽度大于管棚设计宽度；第二步：钻孔，遵循从两侧向中心的顺序钻孔，每次只钻一个顶进孔，顶进孔的直径大于等于待顶进钢管的外径；第三步：钢管顶进，将待顶进钢管插入顶进孔内，并使用顶进设备将钢管逐步顶进，在钢管插入至顶进孔孔底时，人工进入钢管内开挖掌子面，遵循开挖、出土和顶进的顺序进行，直至钢管贯穿待加固区域；第四步：布线，在顶进就位的钢管内布设照明线路和注浆管线；第五步：安装注浆管，人工进入顶进就位的钢管内，在钢管侧壁上沿其长度方向依次开设注浆孔，注浆孔的轴线正对待加固区域，并利用千斤顶将注浆管穿过注浆孔后顶入待加固区域；第六步：注浆，保证浆液泵对待加固区域注浆管的注浆数量不少于单根钢管内注浆孔总数的70%；第七步：重复第二步至第六步直至布满设计断面；第八步：通过预留注浆管注入浆液使待加固区域形成连续结构，待浆液达到24小时凝固强度时，完成管棚施工。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李佰林，岳祖润，龚宝兴，宋宏芳，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北;13