一种隧道仰拱地基加固组件及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道仰拱地基加固组件及施工方法，该加固组件包括：多节钢花管以及钢盖，多节钢花管沿竖直方向依次固定连接，多节钢花管的管壁上分别设有多个注浆孔，钢盖设置在位于竖直方向最上方的钢花管的顶端，钢盖上设有第一通孔和第二通孔，第一通孔和第二通孔的上端分别设有可拆卸的注浆钢管和排气溢浆软管。该施工方法包括钻孔、逐节连接并下放就位钢花管、安装钢帽和注浆管和排气管、注浆加固、拆除注浆钢管、开挖仰拱并施作支护结构。本发明专利技术提供了在仰拱开挖前对地基进行加固的加固组件及施工方法，避免了仰拱开挖后再钻孔所带来的钻机安放于弧形仰拱轮廓线的弊端，极大方便了钻孔操作，提升了钻孔效率和钻孔质量。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道仰拱地基加固组件及施工方法
本专利技术涉及隧道施工
，具体涉及一种隧道仰拱地基加固组件及施工方法。
技术介绍
在软弱地层中修建隧道工程，由于地基承载力不足，或受长期效应影响，可能出现沉降超限的问题，因此需要对仰拱地基进行加固。现有加固方法通常是先开挖仰拱至基底，再测量放线钻孔施作各类桩基。由于仰拱是弧线形态，当将仰拱挖开后，再对仰拱地基进行加固时，弧形的仰拱地面不易架设打孔设备，打孔质量较差，且打孔施作桩基作业占用仰拱初支时间，造成隧道支护结构封闭成环时间晚，造成安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种隧道仰拱地基加固组件及施工方法，该组件及施工方法在仰拱开挖前即可对地基进行加固从而增强仰拱开挖以及后续仰拱的稳定性。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种隧道仰拱地基加固组件，包括：多节钢花管以及钢盖，多节钢花管沿竖直方向依次固定连接，多节钢花管的管壁上分别设有多个注浆孔，钢盖设置在位于竖直方向最上方的钢花管的顶端，钢盖上设有第一通孔和第二通孔，第一通孔和第二通孔的上端分别设有可拆卸的注浆钢管和排气溢浆软管。该加固组件用于对仰拱开挖地基进行注浆加固，钢花管的顶端设有缸盖，缸盖上通过第一通孔以及第二通孔连接注浆钢管和排气溢浆软管，注浆钢管用于引导水泥浆液进入钢花管中，多节钢花管相互连接用于灌注水泥浆液，水泥浆液从出浆孔中流出，因此钢花管内外都浸入水泥浆液中，与水泥浆一起对地基进行加固。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，钢花管的上端开口、下端封闭，且钢花管的下端设有底部注浆孔，钢花管的长度不大于隧道顶壁到地面的高度。钢花管的底部还设有底部注浆孔供水泥浆液流出；为方便后续钢花管吊装作业，钢花管的长度不能大于隧道顶壁距地面的高度。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，位于竖直方向最下端的钢花管的底部设有支架。位于竖直方向最下端的钢花管上固定一个支架，当钢花管竖直放置时，支架使钢花管的底部远离地面，从而不会堵塞钢花管底部的底部注浆孔。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，钢花管的外壁上设有多个开口斜向下且沿钢花管周向均匀分布的固定孔，固定孔距钢花管顶端0.8-1.2m，并且固定孔的轴线与钢花管的外壁的夹角为45°-60°。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，第一通孔和第二通孔的上端分别设有第一凸口和第二凸口，第一凸口，第一凸口与注浆细管螺纹连接，第二凸口与排气溢浆软管插接。一种隧道仰拱地基加固施工方法，采用以上隧道仰拱地基加固组件进行加固施工，包括以下步骤：S1、钻孔：在隧道仰拱开挖前的平整的地表上架设打孔设备，钻出孔径大于钢花管外径的多个桩孔，多个桩孔在待挖仰拱的范围内以梅花形布置，并且在钻孔时，控制桩孔位于仰拱开挖线下方注浆段深度相同。在待挖仰拱的地基中钻桩孔，桩孔布满待挖仰拱的地面并且桩孔按照梅花形均匀布置，其布置可以仰拱钢架为参考，桩孔的上部分位于待挖仰拱中，下部分位于仰拱开挖线以下的地基中，位于仰拱开挖线以下地基中的部分为注浆段，为保证各位置加固程度相同，因此各位置注浆段深度相同，因为仰拱为下凹的弧形，且各个位置的注浆段深度相等，因此各个位置的桩孔深度不同，越向仰拱中心靠近，对应的桩孔的深度越深，桩孔中放置钢花管，为保证钢花管顺利放置到桩孔中，且钢花管中的浆液能进入桩孔，桩孔的内径应大于钢花管的外径。S2、放置钢花管：将上述多节钢花管依次吊装、连接并放入桩孔中，并且吊装时满足：位于竖直方向最下端的钢花管通过设置在其底部的支架以使其与桩孔的底部隔开，以及位于竖直方向最上端钢花管的顶部低于仰拱开挖线；最下端的钢花管的底部设置了支架，因此最下端的钢花管的底面远离桩孔的孔底，钢花管底部的底部注浆孔不会被堵塞，使钢花管的底部也可被水泥浆液固定；最上端钢花管的顶部低于仰拱开挖线可为挖仰拱留有一定的余量，避免钢花管顶端损伤挖掘设备。S3、安装钢帽：将钢帽固定安装在位于竖直方向最上端的钢花管的顶部，并且将注浆细管和排气溢浆软管从桩孔中伸出；注浆细管和排气溢浆软管均设置在高于地面的位置，方便向注浆细管中注浆，方便观察到浆液从排气溢浆软管中溢出。S4、注浆：将注浆细管与注浆设备连接并注入水泥浆液，待水泥浆液溢出排气溢浆软管时停止注浆，注浆完毕后拔出注浆钢管和排气溢浆软管。当注浆高度达到设置位置时，即注浆高度到达最上端的钢花管的顶端时，浆液会从钢花管顶部的排气溢浆软管中溢出，以排气溢浆软管中溢出浆液作为注浆完成指标即可完成注浆操作。注浆完毕后，待水泥浆液还未凝固时及时拔出注浆钢管和排气溢浆软管，从而使注浆钢管和排气溢浆软管可重复使用，由于注浆钢管与缸盖螺纹连接，则拔出时需旋转拔出，排气溢浆软管直接拔出即可。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，步骤S2中将多节钢花管依次吊装放入桩孔中的步骤为：a将位于竖直方向最下端的钢花管吊起来并向桩孔中放置，待固定孔与地面齐平时停止向下放置钢花管，将与固定孔尺寸相匹配的钢筋插入固定孔中，钢筋的一端抵触在钢花管的内壁上，钢筋的另一端搭放在地面上；由于受到隧道高度的限制，为方便吊起钢花管，每一根钢花管的长度不能太长，应小于隧道顶壁到地面的高度，因此当注浆段较深深，需连接多根钢花管进行注浆；向桩孔中放置第一根钢花管直至钢花管上的固定孔与地面齐平时，停止下放，将与固定孔孔径匹配的钢筋插入固定孔中，钢筋的一段你抵触在钢花管内壁上，另一端搭放在地面上，从而将钢花管暂时固定住以便连接下一根钢花管。b将第二根钢花管吊起，使第二根钢花管的底端与第一根钢花管的顶端靠近，将第一根钢花管与第二根钢花管固定连接；两根钢花管固定连接，其固定连接方式不做具体限制，可根据实际施工需求进行选择，如焊接或者无缝钢管套接等。c将钢筋从固定孔中取出，将第一根花钢管和第二根花钢管作为整体向桩孔中继续放置；d根据注浆段的长度按照步骤S2的方法依次连接多根花钢管直至桩长达到注浆深度要求，并在最上端的钢花管的顶端设置钢盖。多根钢花管以及钢盖均采用上述方法进行连接从而组成注浆段钢管。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，位于竖直方向最上端的钢花管的顶部与待挖仰拱的底部之间的距离为10-50cm。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，注浆细管和排气溢浆软管的顶部与地面的距离为10-30cm。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，步骤S4中注入水泥浆液过程包括：一次注浆、二次注浆，一次注浆压力为0.5-1MPa，水灰比为0.5：1，水泥浆液溢出排气溢浆软管后停止注浆；二次注浆压力为1.5MPa，水灰比为0.7：1，注浆压力达到0.8-1.0MPa，停止注浆；浆液凝固收缩回落到孔口以下，进行补浆，直至孔口注满，待排气溢浆软管涌出泥浆时，注浆完毕。为保证加固水泥柱的强度，本方案采用两次注浆以及补浆操作，通过两次注浆以及补浆可保证浆液的密实从而保证注浆段的加固强度。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种隧道仰拱开挖前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道仰拱地基加固组件，其特征在于，包括：多节钢花管(1)以及钢盖(2)，多节所述钢花管(1)沿竖直方向依次固定连接，多节所述钢花管(1)的管壁上分别设有多个注浆孔(11)，所述钢盖(2)设置在位于竖直方向最上方的钢花管(1)的顶端，所述钢盖(2)上设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔的上端分别设有可拆卸的注浆钢管(21)和排气溢浆软管(22)。/n

【技术特征摘要】
1.一种隧道仰拱地基加固组件，其特征在于，包括：多节钢花管(1)以及钢盖(2)，多节所述钢花管(1)沿竖直方向依次固定连接，多节所述钢花管(1)的管壁上分别设有多个注浆孔(11)，所述钢盖(2)设置在位于竖直方向最上方的钢花管(1)的顶端，所述钢盖(2)上设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔的上端分别设有可拆卸的注浆钢管(21)和排气溢浆软管(22)。


2.根据权利要求1所述的隧道仰拱地基加固组件，其特征在于，所述钢花管(1)的上端开口、下端封闭，且所述钢花管(1)的下端设有底部注浆孔(12)，所述钢花管(1)的长度不大于所述隧道顶壁到地面的高度。


3.根据权利要求2所述的隧道仰拱地基加固组件，其特征在于，位于竖直方向最下端的钢花管(1)的底部设有支架(13)。


4.根据权利要求3所述的隧道仰拱地基加固组件，其特征在于，所述钢花管(1)的外壁上设有多个开口斜向下且沿所述钢花管(1)周向均匀分布的固定孔(14)，所述固定孔(14)距所述钢花管(1)顶端的距离为0.8-1.2m，并且所述固定孔(14)的轴线与所述钢花管(1)的外壁的夹角为45°-60°。


5.根据权利要求4所述的隧道仰拱地基加固组件，其特征在于，所述第一通孔和所述第二通孔的上端分别设有第一凸口(211)和第二凸口(221)，所述第一凸口(211)与所述注浆细管螺纹连接，所述第二凸口(221)与排气溢浆软管(22)插接。


6.一种隧道仰拱地基加固施工方法，其特征在于，采用权利要求5所述的隧道仰拱地基加固组件进行加固施工，其包括以下步骤：
S1、钻孔：在隧道仰拱开挖前的平整的地表上架设打孔设备，钻出孔径大于所述钢花管(1)外径的多个桩孔(3)，多个所述桩孔(3)在待挖仰拱的地基上以梅花形式布置，并且在钻孔时，控制所述桩孔(3)位于仰拱开挖线(5)下方的注浆段(4)的深度相同；
S2、放置钢花管：将多个所述钢花管(1)依次吊装、连接并放入所述桩孔(3)中，并且吊装时需满足：位于竖直方向最下端的所述钢花管(1)通过设置在其底部的所述支架(13)使其与所述桩孔(3)的底部隔开；以及位于竖直方向最上端的所述钢花管(1)的顶部低于所述仰拱开挖线(5)；
S3、安装钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：白鸿国，苏伟，侯军红，李岩，章慧健，高树峰，郑余朝，曾青，夏勇，翁东郁，吴强，方伟，冯天炜，孙长升，苏哿，王成，孙杰，刘海达，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，西南交通大学，
类型：发明
国别省市：天津;12