一种水平搅喷内插管棚桩施工工法制造技术

本发明专利技术公开了一种水平搅喷内插管棚桩施工工法。本发明专利技术首先用水平定向钻机将带有导向装置的引孔钻头钻进土层，贯穿加固土层后，换上搅拌钻头并连接管棚，启动水平定向钻机开始回拉，设置泄压孔并封堵洞口，接着开始回拉搅喷过程，在出洞段一定范围内停止搅喷，卸掉搅拌钻头，安置回灌孔，封堵洞口并回灌浆液，将管棚留在桩体内，形成水平搅喷内插管棚桩。本发明专利技术中施工工法能够在隧道外轮廓施作相互咬合的水平搅喷内插管棚桩形成连续墙，一次性贯穿加固土层成桩，具有地层适应性强、施工效率高、使用范围广、环境扰动小和加固止水效果好等优点。

A Construction Method of Horizontal Stirring and Spraying Inserted Pile in Shed Pile

The invention discloses a construction method of horizontal stirring and spraying inserted pipe shed pile. The horizontal directional drill is used to drill the pilot hole bit with the guide device into the soil layer. After penetrating the reinforced soil layer, the mixing drill bit is replaced and connected with the pipe shed. The horizontal directional drill is started to pull back, the pressure relief hole is set up and the hole opening is sealed. Then the pullback mixing spraying process is started. The mixing spraying is stopped within a certain range of the outlet section, the mixing drill bit is removed, the recirculation hole is set up, the hole is sealed and the hole is sealed. The pipe shed is retained in the pile body by the recirculation grouting fluid to form the horizontal agitated spraying and inserted pipe shed pile. The construction method in the present invention can form a continuous wall by applying interlocking horizontal stirring and spraying interpolation pipe shed piles on the outer contour of the tunnel, and reinforce the soil layer at one time. It has the advantages of strong stratum adaptability, high construction efficiency, wide application range, small environmental disturbance and good water stop effect.

【技术实现步骤摘要】
一种水平搅喷内插管棚桩施工工法
本专利技术属于隧道施工工艺
，具体涉及一种水平搅喷内插管棚桩施工工法。
技术介绍
城市轨道交通工程修建过程中，经常穿越软弱、松散砂土地层，而软弱砂土层具有胶结能力差、粘聚力低和振动易液化等特点。在工程扰动和地下水作用下，直接开挖隧道，极易发生地表塌陷和隧道渗漏水问题。现有技术一般是采用帷幕注浆在隧道周围形成加固止水圈或者在隧道周围轮廓施作水平旋喷桩连续墙来承载上覆土体并形成止水帷幕。但隧道穿越超浅埋软弱砂土层时，传统的土层加固工法除了设备占地大，施工周期长等问题外，帷幕注浆自身过大的注浆量和水平旋喷桩自身过大的注浆压力等都会导致地表开裂隆起和管线变形破坏。注浆过程中浆液易在软弱砂土层内发生跑浆，也使得浆液无法有效注入治理区域地层或者有效成桩。上述问题导致目标地层加固效果差，在隧道穿越超浅埋砂土层时更是无法适用。随着施工技术的不断改进，管棚工法得到了普遍的利用。管棚工法是采用专用钻机将钢管沿隧道开挖轮廓线外一节一节地打入需支护的地层中的预定位置，然后进行注浆，通过浆液在围岩中的扩散，形成一个类似钢筋混凝土的拱形帷幕，从而达到支护开挖线外侧围岩的作用。但是传统管棚工法中采用的是成管后进行注浆加固，管棚与水泥、土的粘接性难以保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水平搅喷内插管棚桩施工工法，本专利技术开始用水平定向钻机贯穿加固土层，设置泄压孔并封堵端口，回拉搅喷的同时安装管棚，使桩体一次性回拉成型，大幅度提高了桩体外侧地层密实度及抗剪强度、抗渗性，而且还具有地层适应性强、施工效率高、使用范围广等优点。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种水平搅喷内插管棚桩施工工法，其特征在于它包括以下步骤：（1）启动水平定向钻机，引孔钻头旋转钻进，同时引孔钻头上的出水口喷射高压水，直至贯穿加固土层；（2）引孔钻头贯穿土层后，拆下引孔钻头，换上搅拌钻头，将搅拌钻头一端连接钻杆，另一端连接管棚；（3）启动水平定向钻机开始回拉，同时搅拌土体并喷射注浆，在出洞段1-2m范围内停止喷射注浆，设置泄压孔并用速凝混凝土封堵洞口；（4）回拉搅喷并内插管棚：先拌泥浆，然后开启喷射泥浆，孔口冒浆正常后开始回拉钻杆，搅拌钻头打碎土体，土体与泥浆混合填充，管棚随钻杆回拉内插入桩体，边回拉钻杆边连接管棚；（5）在出洞段1-2m范围内停止喷射注浆，卸下搅拌钻头，安置回灌孔，封堵洞口并回灌浆液；（6）一根桩施作完成后，根据预先设计的钻孔位置重复上述施作过程。进一步的：所述步骤（1）中引孔钻头包括圆柱形钢管和钢管上焊接的呈长方体的旋转叶片，引孔钻头内安装有信号发射器。进一步的：所述步骤（2）中搅拌钻头由呈风扇状排列的三片搅拌叶片组成，搅拌叶片上有浆液出浆口。进一步的：所述步骤（3）中设置泄压孔的方法为：停止喷射注浆，待管棚到位后，人工清除出洞段1-2m范围内松动土体，将一根直径为5-15cm的L形管一端插入洞内的长度0.5-1m，另一端垂直向上，在洞外的垂直向上的部分长度为0.5-1m。进一步的：所述步骤（3）中速凝混凝土的水泥：砂：碎石比为1:1:1，水玻璃质量比为30%。进一步的：所述步骤（4）中钻杆回拉速度不大于0.3m/min，搅拌钻头的钻速应达到90-120r/min，水泥浆液流压力不大于2MPa。进一步的：所述步骤（4）中相邻的管棚用连接钢管连接，连接钢管两端的直径与管棚的内径相同，两端口处设有100-200mm突出丝扣。进一步的：所述步骤（5）中回灌浆液的方法为：卸下搅拌钻头后，迅速加入一个如步骤（3）中所述的L形管，一端插入出洞口0.5-1m，另一端垂直向上在洞外，用速凝混凝土封堵洞口后，从垂直向上的端口向内灌注浆液。进一步的：钻孔间距小于桩体的直径。与现有技术相比，本专利技术的优点和技术效果是：（1）本专利技术通过搅拌打碎原有土体并喷射浆液，使浆液与打碎土体充分混合填充，形成安全稳定的加固止水桩体，成桩效果好；（2）通过在搅喷回拉钻头处连接并拖曳管棚，将管棚插入桩内，支护结构的强度高，刚度大；（3）本专利技术涉及的水平搅喷桩内插管棚施工工法是一次性贯穿加固土层成桩，施工效率高；（4）本专利技术能够在隧道外轮廓施作相互咬合的水平搅喷内插管棚桩形成连续墙，加固隧道周围土层，同时挤密周围地层，大幅度提高桩体外侧地层密实度及抗剪强度、抗渗性，桩墙本身也起到止水帷幕的作用。附图说明图1是本专利技术所述的引孔钻头的结构图；图中：1、钢管，2、信号发射器，3、出水口，4、旋转叶片。具体实施方式以下结合实施例将对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。实施例1在本实施例中，施工地区的主要地质条件为素填土、粉质黏土，局部地层换填砂土层，属于软弱地层，地层长度50m。该地质条件无法使用传统的方法一次完成加固，且常规的帷幕注浆和水平旋喷桩都不能控制地层变形，浆液在地层中的扩散也得不到有效控制，加固效果难以起到超前支护止水的作用。为了解决此技术问题，本专利技术采用了水平搅喷内插管棚桩施工工具及其施工工法。所述水平搅喷内插管棚桩施工工具的施工工法流程如下：1、引孔钻头钻进正式施工前，需要清除施工场内障碍物，不能清除的需要做好保护措施，然后整平、压实；合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”；另外还包括人员上场和材料购置及储备等工作。钻机就位后，对钻机进行调平、对中，调整钻机的垂直度，保证钻杆与孔位一致，偏差应在10mm以内，高度误差小于10mm。钻孔前还应调试空压机、泥浆泵，确保设备运转正常。开钻前，把钻机移至钻孔位置，对准孔位，用水平尺掌握机台及钻杆水平，垫牢机架，经技术人员验测合格后方可开钻。如发现钻机倾斜，则停机找平后再开钻。本专利技术中所述引孔钻头，包括圆柱形钢管1和钢管1上焊接的呈长方体的旋转叶片4，所述圆柱形钢管1和旋转叶片4为一体式结构，旋转叶片4焊接在圆柱形钢管1的一侧，圆柱形钢管1与旋转叶片4连接一侧设有出水口3，具体见图1。钻进采用水冲法作业，钻机内配置高压泵，将引孔钻头连接到钻杆上进行钻进，引孔钻头上设有的信号发射器2配合地表的移动式信号接收器组成雷达定位系统，可以随时纠偏，土壤在高压水冲击及钻头推进力的作用下冲散成孔。钻杆直径为89mm，即引孔孔径89mm，引孔的钻孔垂直度允许偏差≤3.0%，钻孔位置允许偏差≤50mm。钻杆长度为4.5m，通过内外交错的连接方式一节一节钻进土层，钻进速度控制在50cm/min。钻进过程中，遇到异常情况及时查明原因，采取相应措施，对地层变化、颗粒大小、硬度等要详细记录。钻孔结束后，由技术人员进行质量检查，合格后方可进行下道工序施工。2、更换搅拌钻头并连接管棚引孔钻头贯穿土层后，将引孔钻头拆下，换上搅拌钻头，将搅拌钻头一端连接钻杆，另一端连接管棚，钻杆与水平定向钻机连接。搅拌钻头的搅拌直径为600mm，搅拌钻头通过分动器丝扣与管棚连接，保证搅拌钻头转动的同时，管棚无需转动。所述管棚为钢结构，直径为114mm，壁厚为6mm，内径为102mm，每根管棚长3m，管棚两端设有长度为150mm内丝扣。所述相邻管棚间用连接钢管连接，所述连接钢管两端的直径与管棚的内径相同，连接钢管中间部分直径为108mm。连接钢管的两端口处各有一个突出的丝扣，利用此丝扣与管棚内嵌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平搅喷内插管棚桩施工工法，其特征在于它包括以下步骤：（1）启动水平定向钻机，引孔钻头旋转钻进，同时引孔钻头上的出水口喷射高压水，直至贯穿加固土层；（2）引孔钻头贯穿土层后，拆下引孔钻头，换上搅拌钻头，将搅拌钻头一端连接钻杆，另一端连接管棚；（3）启动水平定向钻机开始回拉，同时搅拌土体并喷射注浆，在出洞段1‑2m范围内停止喷射注浆，设置泄压孔并用速凝混凝土封堵洞口；（4）回拉搅喷并内插管棚：先拌泥浆，然后开启喷射泥浆，孔口冒浆正常后开始回拉钻杆，搅拌钻头打碎土体，土体与泥浆混合填充，管棚随钻杆回拉内插入桩体，边回拉钻杆边连接管棚；（5）在出洞段1‑2m范围内停止喷射注浆，卸下搅拌钻头，安置回灌孔，封堵洞口并回灌浆液；（6）一根桩施作完成后，根据预先设计的钻孔位置重复上述施作过程。

【技术特征摘要】
1.一种水平搅喷内插管棚桩施工工法，其特征在于它包括以下步骤：（1）启动水平定向钻机，引孔钻头旋转钻进，同时引孔钻头上的出水口喷射高压水，直至贯穿加固土层；（2）引孔钻头贯穿土层后，拆下引孔钻头，换上搅拌钻头，将搅拌钻头一端连接钻杆，另一端连接管棚；（3）启动水平定向钻机开始回拉，同时搅拌土体并喷射注浆，在出洞段1-2m范围内停止喷射注浆，设置泄压孔并用速凝混凝土封堵洞口；（4）回拉搅喷并内插管棚：先拌泥浆，然后开启喷射泥浆，孔口冒浆正常后开始回拉钻杆，搅拌钻头打碎土体，土体与泥浆混合填充，管棚随钻杆回拉内插入桩体，边回拉钻杆边连接管棚；（5）在出洞段1-2m范围内停止喷射注浆，卸下搅拌钻头，安置回灌孔，封堵洞口并回灌浆液；（6）一根桩施作完成后，根据预先设计的钻孔位置重复上述施作过程。2.根据权利要求1所述的水平搅喷内插管棚桩施工工法，其特征在于：所述步骤（1）中引孔钻头包括圆柱形钢管和钢管上焊接的呈长方体的旋转叶片，引孔钻头内安装有信号发射器。3.根据权利要求1所述的水平搅喷内插管棚桩施工工法，其特征在于：所述步骤（2）中搅拌钻头由呈风扇状排列的三片搅拌叶片组成，搅拌叶片上有浆液出浆口。4.根据权利要求1所述的水平搅喷内插管棚桩施工工法，其特征在于：所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王守慧，殷险峰，万勇，贾俊峰，张建伟，周桂银，宋鹏杰，周恒，栗全旺，宋永娜，田宁，
申请(专利权)人：青岛市地铁一号线有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37