一种富水砂层多排顶管地表变形控制方法技术

本发明专利技术公开一种富水砂层多排顶管地表变形控制方法，包括步骤：施工准备；收集地质资料；平整场地、测量放线；钻孔、选取套管；布置地表监测点；顶进直至接受井；在顶进前采用地面钻孔加固注浆，在顶进时通过减阻泥浆系统减阻，控制顶推力和土仓压力降低地表变形，并进行多排顶管地表变形施工监测；本发明专利技术通过地面钻孔加固注浆、减阻泥浆系统减阻、控制顶推力和土仓压力降低地表形变，同时通过多排顶管地表变形施工监测对地表情况进行实时监测，从而降低对顶管施工区域内的生态环境的影响，对土地和地面上构筑物进行保护，大大的提高了施工的安全性和结构的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种富水砂层多排顶管地表变形控制方法
本专利技术涉及多排顶管施工
，具体涉及一种富水砂层多排顶管地表变形控制方法。
技术介绍
隧道工程具有占用面积小，施工周期短、环境影响小等优点，已成为合理开发利用地下空间一条非常有效的解决途径。城市隧道工程主要包括为解决城市交通拥挤问题的地下铁道、公路隧道、或穿越障碍物的各种地下通道和各种污水隧道、电缆隧道等市政地下工程。因此，在考虑隧道施工特性的基础上，准确的认识地表变形规律可为隧道施工参数优选提供更为科学的依据。由于城市隧道受到地形、城市规划和既有建筑设施的限制，使得城市隧道工程呈现出大直径、近间距和平行多排的趋势。复杂构筑物环境给隧道工程尤其是多排隧道工程提出了更高的地表变形控制要求。国外的研究主要是针对近距离单排顶管的施工进行了研究；国内的研究则相对较复杂，一方面由于我国土地辽阔，地形复杂，各地的地质环境情况不相同，且存在较大的差异性，另一方面，不同的土质有着不同的特性，即便是同一种土在不同的地区，由于水质、环境、气候等导致的性质往往不同。国内大部分的学者，针对在黏性土中顶管施工、地表沉降和变形的影响因素等进行研究，对富水砂层顶管施工技术研究相对较少，并且存在较多问题值得反复推敲之处；有的研究是借助数值模拟和模型试验对顶管施工引起的地表变形进行动态分析，但是在实际施工过程中，顶管施工参数在不断变化，且试验条件存在较大的局限性及模拟的结果存在较大的误差；还有的研究在假定的条件下进行理论性的推导和可行性的分析，不具有工程实践性。鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷，本专利技术采用的技术方案在于，提供一种富水砂层多排顶管地表变形控制方法，包括步骤：S1，施工准备；S2，收集地质资料；S3，平整场地、测量放线；S4，钻孔、选取套管；S5，布置地表监测点；S6，顶进直至接受井；在步骤S6中，在顶进前采用地面钻孔加固注浆，在顶进时通过减阻泥浆系统减阻，控制顶推力和土仓压力降低地表变形，并进行多排顶管地表变形施工监测。较佳的，在所述步骤S6中进行分段顶进，在一段顶进完成后需通过所述多排顶管地表变形施工监测确定地表变形是否满足条件，满足条件后才可继续进行下一段顶进。较佳的，所述地面钻孔加固注浆在步骤S2中通过收集现场富水砂层工作面的地质资料，对顶管工作面区域内的地层岩性、构造以及水文地质做分析；在步骤S4中，根据步骤S2中的分析结果设计钻孔结构，若干所述钻孔沿顶管顶进方向等距设置，且相邻所述钻孔下端错开分布，各所述钻孔内均选取直径相同的所述套管。较佳的，在顶管开始掘进时，当所述钻孔在与顶管机头水平距离为100m～150m时开始注浆；且所述顶管机头在所述钻孔垂直下方通过后所述钻孔继续注浆，直至完成注浆区域范围内所有所述钻孔的注浆。较佳的，所述多排顶管地表变形施工监测为：对顶管通过路线上的路面以及建筑进行检测，包括顶管通过路线的路面水平位移监测、顶管通过路线的路面沉降监测和周边建筑物沉降监测，监测范围为以顶管为中心35米范围内的区域，顶管本身及其35米范围内的建筑物作为监测对象。较佳的，所述地表监测点为所述路面水平位移监测的路面位移监测点、所述路面沉降监测的路面沉降监测点和所述周边建筑物沉降监测的建筑沉降监测点，并在所述步骤S5中布置，所述路面位移监测点、所述路面沉降监测点和所述建筑沉降监测点可设置在相同位置。较佳的，在所述多排顶管地表变形施工监测中，设置监测频率及报警值；所述地表监测点的监测频率为：施工前至少测两次初值，顶管施工时每天两次；路面水平位移、沉降监测报警指标的路面日变化量为±5mm，路面累计变化量为±30mm，建筑物沉降监测报警指标的建筑物日变化量为±3mm，建筑物累计变化量为±20mm，将所述路面日变化量、所述路面累计变化量、所述建筑物日变化量和所述建筑物累计变化量的80％作为所述预警值。较佳的，在步骤S6中的顶进过程中，施工顶力小于混凝土管允许顶力的80％，当施工顶力达到中继间允许顶力的70％时，安放第一个所述中继间，当所述施工顶力达到所述中继间允许顶力的80％时继续添加所述中继间。较佳的，在顶进过程中，土仓的压力P小于顶管机头所处土层的主动土压力Pa时，增加顶进速度；土仓的压力P大于顶管机头所处土层的被动土压力Pp时，减慢顶进速度。较佳的，在步骤S6中采用所述减阻泥浆系统进行压减阻泥浆工作，所述减阻泥浆系统包括注浆泵和输送管，所述注浆泵制造拌浆并通过所述输送管输送到注浆孔上，在管道顶进过程中，所述拌浆采用减阻泥浆；在顶管完成后所述拌浆采用水泥加粉煤灰浆。与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：1，本专利技术通过地面钻孔加固注浆、减阻泥浆系统减阻、控制顶推力和土仓压力降低地表形变，同时通过多排顶管地表变形施工监测对地表情况进行实时监测，从而降低对顶管施工区域内的生态环境的影响，对土地和地面上构筑物进行保护，大大的提高了施工的安全性和结构的稳定性；2，本专利技术从注浆钻孔工艺做出了改变，与其他专利技术不同的是不仅在顶管掘进通过钻孔位置，观测系统发现地表变形后进行塌陷区补浆处理，还在顶管顶进前以及顶进同时进行钻孔注浆充填，在多排顶管施工全过程钻孔注浆极大的优化改良富水砂层地层，提高了土体的强度，保证了隧道开挖的稳定和安全以及地表不会因多排顶管连续顶进扰动造成变形；3，本专利技术针对多排顶管施工顺序优先施工较远的管道原则，根据监测点反馈情况不断调整顶进速率和刀盘开口率，以达到严格计算和控制顶力、土仓压力的目的，以及通过设置中继间降低总顶推力，保证开挖面始终处于平衡状态，大大降低顶管在顶进过程中对地表的扰动。例如通过此方法解决最后顶进中间管节施工难题，极大的降低了施工风险；4，本专利技术提供的触变泥浆减阻技术是在管道顶进过程中，通过向管外壁压注触变泥浆，来降低管外壁与土体之间的摩擦阻力；以及在顶管完成后及时对管道外壁进行充填加固，把原注入的膨润土浆置换成水泥加粉煤灰浆，进一步使管道外壁与土体的空隙处加快填满浆料，确保了隧道围岩结构的稳定；5，本专利技术提供的方法对顶管施工区域内的生态环境不产生影响，对土地和地面上构筑物进行保护，大大的提高了施工的安全性和结构的稳定性，尤其适用于在富水砂层中多排顶管连续顶进对地表变形的影响。附图说明图1为所述富水砂层多排顶管地表变形控制方法的流程图；图2为所述地面钻孔加固注浆的示意图；图3为所述多排顶管地表变形施工监测的布置图。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。实施例一如图1所示，图1为所述富水砂层多排顶管地表变形控制方法的流程图；本专利技术所述富水砂层多排顶管地表变形控制方法，包括以下步骤：S1，施工准备；S2，收集地质资料；S3，平整场地、测量放线；S4，钻孔、选取套管；S5，布置地表监测点；S6，顶进直至接受井本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富水砂层多排顶管地表变形控制方法，其特征在于，包括步骤：/nS1，施工准备；/nS2，收集地质资料；/nS3，平整场地、测量放线；/nS4，钻孔、选取套管；/nS5，布置地表监测点；/nS6，顶进直至接受井；/n在步骤S6中，在顶进前采用地面钻孔加固注浆，在顶进时通过减阻泥浆系统减阻，控制顶推力和土仓压力降低地表变形，并进行多排顶管地表变形施工监测。/n

【技术特征摘要】
1.一种富水砂层多排顶管地表变形控制方法，其特征在于，包括步骤：
S1，施工准备；
S2，收集地质资料；
S3，平整场地、测量放线；
S4，钻孔、选取套管；
S5，布置地表监测点；
S6，顶进直至接受井；
在步骤S6中，在顶进前采用地面钻孔加固注浆，在顶进时通过减阻泥浆系统减阻，控制顶推力和土仓压力降低地表变形，并进行多排顶管地表变形施工监测。


2.如权利要求1所述的富水砂层多排顶管地表变形控制方法，其特征在于，在所述步骤S6中进行分段顶进，在一段顶进完成后需通过所述多排顶管地表变形施工监测确定地表变形是否满足条件，满足条件后才可继续进行下一段顶进。


3.如权利要求2所述的富水砂层多排顶管地表变形控制方法，其特征在于，所述地面钻孔加固注浆在步骤S2中通过收集现场富水砂层工作面的地质资料，对顶管工作面区域内的地层岩性、构造以及水文地质做分析；在步骤S4中，根据步骤S2中的分析结果设计钻孔结构，若干所述钻孔沿顶管顶进方向等距设置，且相邻所述钻孔下端错开分布，各所述钻孔内均选取直径相同的所述套管。


4.如权利要求3所述的富水砂层多排顶管地表变形控制方法，其特征在于，在顶管开始掘进时，当所述钻孔在与顶管机头水平距离为100m～150m时开始注浆；且所述顶管机头在所述钻孔垂直下方通过后所述钻孔继续注浆，直至完成注浆区域范围内所有所述钻孔的注浆。


5.如权利要求2所述的富水砂层多排顶管地表变形控制方法，其特征在于，所述多排顶管地表变形施工监测为：对顶管通过路线上的路面以及建筑进行检测，包括顶管通过路线的路面水平位移监测、顶管通过路线的路面沉降监测和周边建筑物沉降监测，监测范围为以顶管为中心35米范围内的区域，顶管本身及其35米范围内的建筑物作为监测对象。

【专利技术属性】
技术研发人员：余松，林键，杨俊峰，曹广勇，余世祥，杨祖兵，袁正璞，林青龙，杜美，邓文杰，
申请(专利权)人：中铁四局集团第四工程有限公司，安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34