用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法技术

本发明专利技术公开了一种用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，包括：在远离房屋的位置钻设开孔，该开孔包括倾斜段和水平段，各开孔的水平段均位于房屋地基下方，然后向开孔内放置钢管，钢管位于水平段的部分的表面多个注浆孔；在钻机的钻杆上绑扎若干环形水力止浆塞，相邻两个环形水力止浆塞位于钻杆的一个出浆口的两侧，并将钻杆放入钢管；当水平段上某位置需要注浆时，向钻杆上对应位置两侧的两个环形水力止浆塞泵水，使得钢管内壁与两个止浆塞及钻杆外壁形成一两端封闭的环形腔室，然后通过钻杆向环形腔室注浆。本发明专利技术可以远距离施工，钢管留在地层中，可在盾构推进过程中及时进行定点、定量地跟踪注浆。

Pre grouting method for reinforcing foundation by shield tunneling in side of water rich sand layer

The invention discloses a method for shield in water rich sand in the side wear housing pre grouting foundation reinforcement method, including: a hole drilled in the housing away from the opening position, including inclined section and horizontal section of the horizontal section, open holes are located in the housing foundation below, and then placed in the open hole to the tube located in the horizontal section of the steel tube, part of the surface of a plurality of grouting holes in the drilling rod of a drilling machine; a plurality of annular binding hydraulic packer, a slurry outlet is on both sides of the two adjacent annular hydraulic stop grouting plug located in the drill pipe, drill pipe and a steel pipe; when the position of horizontal section needs during grouting to the drill pipe the corresponding positions on both sides of the two circular hydraulic pump water stop grouting plug, the steel pipe wall and the two stop grouting plug and pipe wall formation at both ends of a closed annular chamber, and the chamber to ring through the drill pipe grouting. The invention can be used for long-distance construction, and the steel pipe is left in the stratum, so that the grouting can be tracked in a timely and quantitative manner in the process of shield driving.

【技术实现步骤摘要】
用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法
本专利技术涉及盾构隧道施工领域。更具体地说，本专利技术涉及利用定向钻孔技术和地面注浆技术，在富水砂层中长距离、高精度定向钻进，精确注浆加固浅基础房屋地基的施工工艺。
技术介绍
随着城市地铁建设的发展，地铁线路日趋密集，采用盾构法施工地铁隧道将不可避免的遇到在各种不良地质中长距离穿越房屋施工的情况，采用土压平衡盾构机在富水砂层中掘进施工更容易引起地层扰动；同时，盾构机在复合地层中，掘进参数往往难以精确控制进而超挖和喷涌现象，引起地面塌陷，进而导致侧穿房屋地基不均匀沉降，引起房屋开裂。对地层进行注浆加固是解决该问题的常用方法，现有注浆方式多种多样包括地面袖阀管注浆、盾构同步注浆及隧道内注浆等方式，然而这些注浆方法往往着重于优化浆液配比、单双液组合等参数，目的是解决地面已经发生沉降后的补充注浆方式，在房屋地基基础已发生沉降变形的情况下通过向地层内注入浆液抬升地基；现有预注浆加固的方法通常应用于小范围、短距离注浆加固，且注浆精度和注浆效果难以控制。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，其适用于土压平衡盾构侧穿房屋施工，能够远距离开孔、长距离钻进(最长1km)、高精度(注浆位置偏差±0.5m)、低扰动(施工中加固区范围内土体隆沉±5mm)的水平定向注浆加固富水砂层的施工方法，采用合理配比的复合型浆液和不同注浆组合能够使无凝聚力的松散砂层固结硬化，提高土层密实度和整体性。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，包括：在远离房屋的位置钻设开孔，该开孔包括倾斜段和水平段，各开孔的水平段均位于房屋地基下方，然后向开孔内放置钢管，钢管位于水平段的部分的表面多个注浆孔；在钻机的钻杆上绑扎若干环形水力止浆塞，相邻两个环形水力止浆塞位于钻杆的一个出浆口的两侧，并将钻杆放入钢管；当水平段上某位置需要注浆时，向钻杆上对应位置两侧的两个环形水力止浆塞泵水，使得钢管内壁与两个止浆塞及钻杆外壁形成一两端封闭的环形腔室，然后通过钻杆向环形腔室注浆。优选的是，所述的用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，钢管伸入开孔的一端封闭；将钻杆放入钢管后，向钻杆内压注充填材料至将钻杆与钢管间的环形空间充满，然后在地面封闭环形空间；其中，所述充填材料的制备方法包括：在1:1黏土-水玻璃复合双液浆中添加浆液体积6％的CMC和浆液体积1.5％的缓凝剂。优选的是，所述的用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，使用黏土水泥浆和复合型水泥浆交替注浆；其中，所述黏土水泥浆的原料包括水泥、黏土和水玻璃，黏土水泥浆的比重为1.26，水泥加入量600kg/m3，水玻璃加入量为30L/m3；所述复合型水泥浆中水泥、三乙醇胺、食盐和水泥的质量比为1000:0.56:5.6:1250。优选的是，所述的用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，钻设开孔过程中，在填土和黏土层中使用钙基膨润土浆液作为钻井液；其中，钙基膨润土浆液中钙基膨润土与水的比例为1:5～6，重质碳酸钙的加入量为浆液总量的1％，纯碱的加入量为膨润土重量的5％，光谱护壁剂的加入量为浆液总量的3％，磺化褐煤树脂的加入量为浆液总量的1％～2％；其中，钻设开孔过程中，使用的护壁泥浆的比重为1.15～1.3，含沙量小于0.6％，失水量为6～10ml/30min；其中，在粘土层，使用粘度为35～45s的护壁泥浆，在富水砂层，使用粘度大于45s的护壁泥浆。优选的是，所述的用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，钢管由多节拼接而成，各节之间环槽丝扣式连接；其中，位于为水平段的钢管节上间隔0.5米设置有一圈注浆孔。优选的是，所述的用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，开孔的直径为153毫米，钢管的直径为108毫米，注浆孔的直径为10毫米。优选的是，所述的用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，倾斜段与水平段的夹角为87～92度，水平段距离隧道拱顶不小于2米。优选的是，所述的用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，在远离房屋的位置间隔钻设多个开孔，且使得相邻开孔的注浆范围相交，注浆完成后，钢管不取出。本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术提出的注浆方法将地面注浆技术与定向钻孔技术结合，形成适用于盾构施工领域的地面长距离定向钻进水平注浆加固技术，可以降低地面建筑物、市政管线沉降风险，实现在软弱、易塌陷地层中进行超前预加固和盾构推进过程中的补充注浆加固，采用的复合型浆液能够提高富水砂层密实度(标贯击数提高一倍以上)。2、本专利技术能够解决土压平衡盾在富水砂粘土地层中侧穿地面浅基础房屋时引起地基沉降问题，克服了常规地面注浆加固工艺加固范围小、需要在加固对象附近施工的缺陷，不同于常规地面加固方式，水平钻孔中采用预制钢管，成孔结束后留在地层中可以起到管棚支护的效果，同时还可根据盾构推进时地面沉降监测反馈，进行后续多次、定点、定量跟踪注浆。3、本专利技术的施工作业区可避开人员密集的街区，进行远距离地下施工，在合理确定加固区范围的定向开孔角度、造斜段长度和注浆区后不需要进行管线搬移、房屋拆迁等工作，不影响交通和居民的正常生活。跟传统直孔注浆方式相比，水平定向钻孔预注浆可形成长距离管棚式注浆加固体，提高松散砂层自稳定能力，施工周期短，不影响盾构施工进度；预埋钢管留在地层中，可在盾构推进过程中根据地表变形监测情况，及时进行定点、定量地跟踪注浆。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的施工流程图；图2为本专利技术的施工示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1、2所示，本专利技术提供一种用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，包括：在远离房屋的位置钻设开孔，该开孔包括倾斜段和水平段，各开孔的水平段均位于房屋地基下方，然后向开孔内放置钢管，钢管位于水平段的部分的表面多个注浆孔；在钻机的钻杆上绑扎若干环形水力止浆塞，相邻两个环形水力止浆塞位于钻杆的一个出浆口的两侧，并将钻杆放入钢管；当水平段上某位置需要注浆时，向钻杆上对应位置两侧的两个环形水力止浆塞泵水，使得钢管内壁与两个止浆塞及钻杆外壁形成一两端封闭的环形腔室，然后通过钻杆向环形腔室注浆。在上述技术方案中，可以在远离房屋的位置钻设开孔，开孔的水平段延伸到房屋地基下方，然后放置钢管，钢管的水平部分上有多个注浆孔，然后将钻杆放入钢管进行注浆，在隧道上方形成加固区。隧道施工过程中，当地面某位置沉降或倾斜，即可找到该位置对应的注浆孔，钻杆可以跟随钻机在钢管内移动至该注浆孔附近，并在该注浆孔附近形成环形腔室，然后注浆。本方案只描述了单个开孔的注浆方法，为了提高加固效果，可以在远离房屋的位置处间隔设置多个开孔，多个开孔同时注浆，在隧道上方形成较大的加固区。可见，本专利技术可以远离房屋，定点、定量的注浆。在另一种技术方案中，所述的用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，钢管伸入开孔的一端封闭；将钻杆放入钢管后，向钻杆内压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，其特征在于，包括：在远离房屋的位置钻设开孔，该开孔包括倾斜段和水平段，各开孔的水平段均位于房屋地基下方，然后向开孔内放置钢管，钢管位于水平段的部分的表面多个注浆孔；在钻机的钻杆上绑扎若干环形水力止浆塞，相邻两个环形水力止浆塞位于钻杆的一个出浆口的两侧，并将钻杆放入钢管；当水平段上某位置需要注浆时，向钻杆上对应位置两侧的两个环形水力止浆塞泵水，使得钢管内壁与两个止浆塞及钻杆外壁形成一两端封闭的环形腔室，然后通过钻杆向环形腔室注浆。

【技术特征摘要】
1.一种用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，其特征在于，包括：在远离房屋的位置钻设开孔，该开孔包括倾斜段和水平段，各开孔的水平段均位于房屋地基下方，然后向开孔内放置钢管，钢管位于水平段的部分的表面多个注浆孔；在钻机的钻杆上绑扎若干环形水力止浆塞，相邻两个环形水力止浆塞位于钻杆的一个出浆口的两侧，并将钻杆放入钢管；当水平段上某位置需要注浆时，向钻杆上对应位置两侧的两个环形水力止浆塞泵水，使得钢管内壁与两个止浆塞及钻杆外壁形成一两端封闭的环形腔室，然后通过钻杆向环形腔室注浆。2.如权利要求1所述的用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，其特征在于，钢管伸入开孔的一端封闭；将钻杆放入钢管后，向钻杆内压注充填材料至将钻杆与钢管间的环形空间充满，然后在地面封闭环形空间；其中，所述充填材料的制备方法包括：在1:1黏土-水玻璃复合双液浆中添加浆液体积6％的CMC和浆液体积1.5％的缓凝剂。3.如权利要求1所述的用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法，其特征在于，使用黏土水泥浆和复合型水泥浆交替注浆；其中，所述黏土水泥浆的原料包括水泥、黏土和水玻璃，黏土水泥浆的比重为1.26，水泥加入量600kg/m3，水玻璃加入量为30L/m3；所述复合型水泥浆中水泥、三乙醇胺、食盐和水泥的质量比为1000:0.56:5.6:1250。4.如权利要求1所述的用于盾构在...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟世鸿，谭啸峰，许超，李计金，陶义怀，刘国栋，陈培帅，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42