复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井结构及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井结构及其施工方法，包括步骤：测量放样，进行环向轨道和换填加固施工；进行高压旋喷桩、洞口加固的高压旋喷桩和底部加固的高压旋喷桩施作；在高压旋喷桩和沉井间施工降水井；沉井结构利用自重下沉，采用大深沉井开挖技术辅助下沉；施工素混凝土封底，浇筑沉井底板；经地面向用于洞口加固的高压旋喷桩内施工竖直排水注浆管；经顶管洞口向用于洞口加固的高压旋喷桩内施工倾斜排水注浆管。本发明专利技术的有益效果是：确保了复杂地质条件下大深沉井周边加固防渗效果，降低施工风险，保证工程安全性；高压旋喷桩顶部设置带有预埋件的装配式盖梁，实现与高压旋喷桩上部结构快速连接。实现与高压旋喷桩上部结构快速连接。实现与高压旋喷桩上部结构快速连接。

【技术实现步骤摘要】
复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井结构及其施工方法


[0001]本专利技术属于沉井工程
，尤其涉及一种复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]随着国家重点水力工程的不断推进，引水工程解决了群众的饮水难题，缓解了城乡生活生产用水压力。引水工程的工作井和接收井结构多采用沉井结构，如何保证复杂水文地质环境中的大深沉井安全施工，关乎引水工程能否顺利竣工以及长期可靠运营，是亟需解决的关键工程问题。
[0003]引水工程中沉井通常为钢筋混凝土沉井结构形式，具有断面尺寸大、结构自重大、埋深大、耐久性强、稳定性好以及环境适应性强的特点。但在复杂富水软土地层中，此类大深沉井下沉施工时，可能存在沉井结构整体倾斜、地表土体坍塌或沉降、沉井内发生渗漏等问题，不仅会对周边管线或建筑物安全造成威胁，还可能影响整个引水工程施工进度。为解决上述工程问题，常采用高压旋喷桩进行沉井周围的地层加固，由于土层的复杂性和施工工艺受限，在沉井施工过程中周围土层仍不能完全避免发生渗漏问题。与此同时，高压旋喷桩施工机械重量大、高度高，在沉井结构外侧施工平面为圆形布置的高压旋喷桩时，存在搬运困难、安全风险高等问题。
[0004]因此，为预防和治理沉井工程渗漏事故，针对复杂地质中的沉井工程，急需开发施工便捷、经济安全且全面有效的高压旋喷桩加固大深沉井结构及施工方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井结构及其施工方法。
[0006]这种复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井结构，包括沉井结构、砖砌挡墙、排水注浆管、高压旋喷桩、装配式盖梁、预埋件和环向轨道；大深沉井结构由内向外依次设有的沉井结构、排水注浆管、高压旋喷桩和环向轨道；所述沉井结构的井壁和刃脚内预埋有注浆管，沉井结构的底部自上而下设有沉井顶管洞口和刃脚，顶部设有砖砌挡墙；沉井结构底部的沉井底板下方填充有素混凝土封底；所述顶管洞口横向分布于沉井结构的井壁两侧；所述沉井刃脚呈一体两侧倾斜地设置于沉井结构的下端口；所述沉井底板和素混凝土封底的标高高于沉井刃脚底端；
[0007]所述顶管洞口设有用于洞口加固的高压旋喷桩，高压旋喷桩区域设有排水注浆管，排水注浆管包括竖直排水注浆管和倾斜排水注浆管；
[0008]所述高压旋喷桩上端设有装配式盖梁和预埋件；所述顶管洞口外侧土体中设有用于洞口加固的高压旋喷桩；所述沉井结构的下方设有用于底部加固的高压旋喷桩；所述环向轨道上设有高压旋喷桩施工机械，环向轨道下部设有换填加固。
[0009]作为优选：所述顶管洞口设有止水套管；所述止水套管与沉井结构密封连接，止水
套管插入用于洞口加固的高压旋喷桩中；所述砖砌挡墙与沉井结构刚性连接。
[0010]作为优选：所述排水注浆管经过地面或顶管洞口；所述倾斜排水注浆管从顶管洞口伸入用于洞口加固的高压旋喷桩内；所述倾斜排水注浆管和顶管洞口连接处密封；所述竖直排水注浆管从地面伸入顶管洞口外侧用于洞口加固的高压旋喷桩内。
[0011]作为优选：所述用于洞口加固的高压旋喷桩加固范围大于沉井顶管洞口的尺寸，高压旋喷桩与沉井顶管洞口相接；所述用于底部加固的高压旋喷桩的加固半径大于沉井结构的外径；所述用于洞口加固的高压旋喷桩和用于底部加固的高压旋喷桩均与高压旋喷桩相接；所述沉井刃脚底端插入用于底部加固的高压旋喷桩中，沉井刃脚与素混凝土封底之间密封连接。
[0012]作为优选：所述装配式盖梁下方通过套筒包裹高压旋喷桩桩身，装配式盖梁和高压旋喷桩还通过钢筋笼连接；根据高压旋喷桩上部安装结构需要，装配式盖梁顶部设有预埋件；
[0013]所述环向轨道的定位和尺寸由高压旋喷桩施工机械型号和高压旋喷桩设计参数确定。
[0014]这种复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井的施工方法，该方法包括以下步骤：
[0015]S1、测量放样，进行环向轨道和换填加固施工；
[0016]S2、通过试验确定用于洞口加固的高压旋喷桩和用于底部加固的高压旋喷桩浆液水浆比并掺入水玻璃；安装高压旋喷桩施工机械；进行高压旋喷桩、洞口加固的高压旋喷桩和底部加固的高压旋喷桩施作；
[0017]S3、安装带有预埋件的装配式盖梁；根据设计要求在高压旋喷桩和沉井间施工降水井，观测降水井内地下水位变化判断是否有渗漏水风险；
[0018]S4、进行沉井刃脚、沉井井壁处顶管洞口和沉井结构施工，井壁和沉井刃脚内预埋注浆管；沉井结构利用自重下沉，采用大深沉井开挖技术辅助下沉；
[0019]S5、沉井结构下沉到设计标高后，施工素混凝土封底，浇筑沉井底板；
[0020]S6、经地面向用于洞口加固的高压旋喷桩内施工竖直排水注浆管；经顶管洞口向用于洞口加固的高压旋喷桩内施工倾斜排水注浆管，并将倾斜排水注浆管和顶管洞口连接处做密封处理；完成大深沉井施工。
[0021]作为优选，步骤S2中，用于洞口加固的高压旋喷桩和用于底部加固的高压旋喷桩浆液为纯水泥浆或硅酸盐水泥，浆液密度大于等于1.8g/cm3；水灰比为1.0，浆液中还包括速凝剂和早强剂；水胶比为1.0，掺入量大于等于25％，还掺入有水玻璃；
[0022]进行施作时，喷浆压力为，喷嘴处大于等于20MPa，流量大于30L/min；注浆管的提升速度为25
‑
28cm/min；旋转速度为20
‑
28r/min；在顶部1m范围时提升速度为20
‑
23cm/min，旋转速度为20r/min；扩散半径大于等于0.4m；
[0023]采用三重管注浆，孔径根据工程设计确定，浆液压力为0.2～0.8MPa，浆液比重为1.60～1.80，压缩空气压力为0.5～0.8MPa，高压水压力为30～50MPa；工作井及接收井的四周加固后土体的无侧限抗压强度大于等于1MPa，井壁进出洞口及沉井刃脚底部加固后土体的无侧限抗压强度大于等于1.2MPa，渗透系数均小于等于1
×
10
‑7cm/s。
[0024]作为优选，所述步骤S3和S4按序分步进行或同步进行；
[0025]所述步骤S4中，所述沉井井壁处顶管洞口施工包括在沉井进出洞口处预留顶管穿
墙套管、钢环板、环封板、内封板和环状法兰盘；
[0026]所述沉井结构采用分节支模浇筑；所述大深沉井开挖技术，通过多种开挖机械组合的方式进行大深沉井内土方开挖，前期吊机配合小型挖机开挖，中后期长臂挖机开挖，水下部分采用绞吸式吸泥泵开挖，实现沉井的开挖作业。
[0027]作为优选，所述步骤S5中，所述素混凝土封底采用水下封底技术；如遇沉井底板和素混凝土封底处渗漏事故，通过注浆管加压注浆治理。
[0028]作为优选，所述步骤S6中，所述竖直排水注浆管和倾斜排水注浆管的位置根据设计确定；如遇顶管洞口渗漏，先通过倾斜排水注浆管注浆加固；再根据严重程度采用竖直排水注浆管扩大注浆加固。
[0029]本专利技术的有益效果是：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井结构，其特征在于；包括沉井结构(1)、砖砌挡墙(2)、排水注浆管(3)、高压旋喷桩(4)、装配式盖梁(5)、预埋件(6)和环向轨道(7)；大深沉井结构由内向外依次设有的沉井结构(1)、排水注浆管(3)、高压旋喷桩(4)和环向轨道(7)；所述沉井结构(1)的井壁和刃脚(1
‑
3)内预埋有注浆管(1
‑
1)，沉井结构(1)的底部自上而下设有沉井顶管洞口(1
‑
2)和刃脚(1
‑
3)，顶部设有砖砌挡墙(2)；沉井结构(1)底部的沉井底板(1
‑
4)下方填充有素混凝土封底(1
‑
5)；所述顶管洞口(1
‑
2)横向分布于沉井结构(1)的井壁两侧；所述沉井刃脚(1
‑
3)呈一体两侧倾斜地设置于沉井结构(1)的下端口；所述沉井底板(1
‑
4)和素混凝土封底(1
‑
5)的标高高于沉井刃脚(1
‑
3)底端；所述顶管洞口(1
‑
2)设有用于洞口加固的高压旋喷桩(4
‑
1)，高压旋喷桩(4
‑
1)区域设有排水注浆管(3)，排水注浆管(3)包括竖直排水注浆管(3
‑
1)和倾斜排水注浆管(3
‑
2)；所述高压旋喷桩(4)上端设有装配式盖梁(5)和预埋件(6)；所述顶管洞口(1
‑
2)外侧土体中设有用于洞口加固的高压旋喷桩(4
‑
1)；所述沉井结构(1)的下方设有用于底部加固的高压旋喷桩(4
‑
2)；所述环向轨道(7)上设有高压旋喷桩施工机械，环向轨道(7)下部设有换填加固(8)。2.根据权利要求1所述的复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井结构，其特征在于，所述顶管洞口(1
‑
2)设有止水套管；所述止水套管与沉井结构(1)密封连接，止水套管插入用于洞口加固的高压旋喷桩(4
‑
1)中；所述砖砌挡墙(2)与沉井结构(1)刚性连接。3.根据权利要求1所述的复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井结构，其特征在于，所述排水注浆管(3)经过地面或顶管洞口(1
‑
2)；所述倾斜排水注浆管(3
‑
2)从顶管洞口(1
‑
2)伸入用于洞口加固的高压旋喷桩(4
‑
1)内；所述倾斜排水注浆管(3
‑
2)和顶管洞口(1
‑
2)连接处密封；所述竖直排水注浆管(3
‑
1)从地面伸入顶管洞口(1
‑
2)外侧用于洞口加固的高压旋喷桩(4
‑
1)内。4.根据权利要求1所述的复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井结构，其特征在于，所述用于洞口加固的高压旋喷桩(4
‑
1)加固范围大于沉井顶管洞口(1
‑
2)的尺寸，高压旋喷桩(4
‑
1)与沉井顶管洞口(1
‑
2)相接；所述用于底部加固的高压旋喷桩(4
‑
2)的加固半径大于沉井结构(1)的外径；所述用于洞口加固的高压旋喷桩(4
‑
1)和用于底部加固的高压旋喷桩(4
‑
2)均与高压旋喷桩(4)相接；所述沉井刃脚(1
‑
3)底端插入用于底部加固的高压旋喷桩(4
‑
2)中，沉井刃脚(1
‑
3)与素混凝土封底(1
‑
5)之间密封连接。5.根据权利要求1所述的复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井结构，其特征在于，所述装配式盖梁(5)下方通过套筒包裹高压旋喷桩(4)桩身，装配式盖梁(5)和高压旋喷桩(4)还通过钢筋笼(5
‑
1)连接；根据高压旋喷桩(4)上部安装结构需要，装配式盖梁(5)顶部设有预埋件(6)；所述环向轨道(7)的定位和尺寸由高压旋喷桩施工机械型号和高压旋喷桩(4)设计参数确定。6.如权利要求1至5中任一所述的复杂地质高压旋喷桩加固大深沉井的施工方法，其特征在于，该方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新泉，周煌，章丽莎，颜肃，刁红国，李枭，
申请(专利权)人：核工业井巷建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：