用注漿凍結(jié)管加固凍結(jié)聯(lián)絡(luò)通道抑制凍脹融沉的施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用注漿凍結(jié)管加固凍結(jié)聯(lián)絡(luò)通道抑制凍脹融沉的施工方法。本工法通過將凍結(jié)管兼做注漿管，在土體內(nèi)摻入一定量的水泥漿從而改善土體的物理力學(xué)性質(zhì)，可以抑制聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)加固時(shí)凍脹融沉對(duì)周圍地層及建(構(gòu))筑物的影響。
【背景技術(shù)】
[0002]寧波、上海、南京等近江、海地區(qū)存在大范圍軟弱土層，土質(zhì)強(qiáng)度較低，含水量較高。在地下工程施工過程中，需要顧及塌陷、涌水等多方面的問題，其中聯(lián)絡(luò)通道的加固工作是關(guān)鍵。人工凍結(jié)法和水泥土加固法在工程中都很常用，各有利弊。
[0003]凍結(jié)法利用人工凍結(jié)制冷技術(shù)，使地層中的水結(jié)成冰，把天然巖土變成凍土，增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，隔絕地下水與地下工程的聯(lián)系，以便在凍結(jié)壁的保護(hù)下，進(jìn)行地下工程掘砌施工。它具有能在極其復(fù)雜的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下形成凍土墻、不受支護(hù)范圍和支護(hù)深度的限制、具有嚴(yán)格的防水性和無污染性等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]但人工凍結(jié)法施工后，使周圍地層產(chǎn)生凍脹、融沉現(xiàn)象，對(duì)周圍環(huán)境來說，使得土的工程性質(zhì)和相鄰建筑物受到不良影響，如造成地基失穩(wěn)，使鄰近建筑物產(chǎn)生傾斜、裂縫、嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致建筑物坍塌等事故，或使地下管線發(fā)生破壞等不良后果。
[0005]聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)施工結(jié)束后，一般采用解凍期跟蹤注漿充填土體的方式來控制地層沉降，注漿部位的選定大多依靠工程經(jīng)驗(yàn)，注漿量?jī)H僅依據(jù)每日地面沉降監(jiān)測(cè)，工程的可控性較差，難于完全控制軟土地層的工后融沉；由于融沉影響周期較長(zhǎng)，前期注漿的不到位往往導(dǎo)致地鐵運(yùn)營期間，上下行線產(chǎn)生不均勻沉降，造成嚴(yán)重的安全隱患。
[0006]目前在土中形成水泥土固結(jié)體的方式使用注漿法、深層攪拌粧以及高壓旋噴法。本工法采用其中的注漿法。
[0007]注漿法是將膠結(jié)材料配制成漿液并注入松散含砂或含水地層、含裂隙的巖層、溶洞、破碎帶使其固化的施工方法。漿液凝結(jié)硬化后，起到膠結(jié)、堵塞作用，使地層穩(wěn)固并隔斷水源，以保證順利施工。
[0008]實(shí)際地下工程中，為提高地基加固的有效性，有時(shí)綜合人工凍結(jié)法和水泥土加固法同時(shí)進(jìn)行。如地鐵隧道開挖過程中，盾構(gòu)端頭始發(fā)與接收、聯(lián)絡(luò)通道的施工往往因水泥土加固失效出現(xiàn)問題，這時(shí)可再采取凍結(jié)法進(jìn)行一次補(bǔ)充加固；或在遇到風(fēng)險(xiǎn)較大、地層情況復(fù)雜或周圍建(構(gòu))筑物要求沉降很小時(shí)，先用水泥土加固法進(jìn)行地基處理，之后在已形成的水泥土基礎(chǔ)上再進(jìn)行人工凍結(jié)法施工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]同時(shí)使用人工凍結(jié)法和水泥土加固法進(jìn)行地基加強(qiáng)有不可忽視的優(yōu)點(diǎn):水泥土提高了地基的物理力學(xué)性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行人工凍結(jié)法施工時(shí)，產(chǎn)生的凍融破壞被抑制等。避免了后期因條件不允許導(dǎo)致注漿不到位、不及時(shí)，引起軟土地層聯(lián)通道與隧道結(jié)構(gòu)在運(yùn)營期間產(chǎn)生不均勻沉降，開裂等問題。
[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種用注漿凍結(jié)管加固凍結(jié)聯(lián)絡(luò)通道抑制凍脹融沉的施工方法。通過使用本工法，可將地層沉降量控制在5_，融沉影響范圍控制在24m左右。
[0011]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0012]一種注漿凍結(jié)管，其特征在于該注漿凍結(jié)管由注漿管I和供液管II組成，其中注漿管I有3?6節(jié)組成，第I節(jié)管端裝有鉆頭III，管身兩側(cè)各布置一個(gè)單向閥IV ;供液管II由兩個(gè)鋼管交叉焊接制成。
[0013]所述的一種注漿凍結(jié)管，其特征在于所述的注漿管I為φ89 X 8mm，20#低碳無縫鋼管，第I節(jié)長(zhǎng)度為lm，后續(xù)各節(jié)長(zhǎng)度為1.5m。
[0014]所述的一種注漿凍結(jié)管，其特征在于所述的供液管II為φ45 X 3mm，20#低碳無縫鋼管，其中一個(gè)鋼管長(zhǎng)度2?8m，另一個(gè)鋼管長(zhǎng)度0.5m，焊接在2?8m鋼管前端的一側(cè)面上。
[0015]使用所述的注漿凍結(jié)管加固凍結(jié)聯(lián)絡(luò)通道抑制凍脹融沉的施工方法，其特征在于施工步驟如下:
[0016]a、施工準(zhǔn)備，清理隧道內(nèi)障礙物，搭建施工作業(yè)平臺(tái)；連接供電線路，以滿足鉆孔施工、隧道內(nèi)凍結(jié)系統(tǒng)及開挖構(gòu)筑供電；鋪設(shè)管路至聯(lián)絡(luò)通道施工工作面，用于孔位打鉆及凍結(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)供水和排污；檢查水泥質(zhì)量，鉆機(jī)工作性能及計(jì)量設(shè)備完好程度；
[0017]b、定位開孔，采取二次開孔工藝，根據(jù)孔位位置、偏斜、深度；鉆機(jī)就位，選用MD-60鉆機(jī)，控制扭矩2KN/m，推力17KN進(jìn)行孔位鉆設(shè)；
[0018]C、開孔完畢后，對(duì)預(yù)注漿孔位鉆入注漿管進(jìn)行注漿，注漿管選用?89X8mm，20#低碳無縫鋼管，第I節(jié)注漿管長(zhǎng)度為lm，后續(xù)注漿管以1.5m為一節(jié)，首節(jié)注漿管管端和管身安裝單向閥注漿，單向閥打開壓力介于0.3?0.5MPa，根據(jù)設(shè)計(jì)深度逐節(jié)注漿；
[0019]d、注漿參數(shù)，對(duì)于軟土地層，水泥漿液配比選用10%，對(duì)于正常埋深的聯(lián)絡(luò)通道(埋深< 20m)，注漿過程中控制注漿壓力0.4?0.5MPa，若聯(lián)絡(luò)通道埋深較深(20m <埋深< 40m)時(shí)，加大注漿壓力至0.8?1.0Mpa，確保漿液擴(kuò)散均勻，控制注漿半徑在1.8m?2.0m ;注漿量控制依據(jù)原狀土空隙比及鉆孔過程水土流失量，漿液最終填充原狀土 50%?60%空隙較適宜；
[0020]e、旋轉(zhuǎn)注漿管，確保水泥漿與土充分混合均勻，注漿完畢后對(duì)注漿管進(jìn)行打壓，排除多余漿液，而后在注漿管中安置供液管作為后續(xù)凍結(jié)管用，并用海綿或發(fā)泡塑膠封堵孔口，以防漿液外漏；
[0021]f、移動(dòng)鉆機(jī)至下個(gè)孔位，孔位鉆設(shè)采用間隔打鉆法，并重復(fù)步驟2-5，直至所有注漿孔注漿完畢；
[0022]g、鉆孔順序，優(yōu)先對(duì)聯(lián)絡(luò)通道底部孔位進(jìn)行鉆設(shè)，然后至聯(lián)絡(luò)通道頂部孔位，最后為聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)孔位，聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)孔位鉆設(shè)可同時(shí)進(jìn)行；
[0023]h、不作注漿用孔直接布置凍結(jié)管，施工順序?yàn)?定位開孔及孔口管安裝一孔口密封裝置安裝一鉆孔一測(cè)量一封閉孔底部一打壓試驗(yàn)。
[0024]1、安裝凍結(jié)制冷系統(tǒng)，布置測(cè)溫孔、泄壓孔，連接管路，安裝保溫設(shè)備，測(cè)試儀表，溶解氯化鈣及對(duì)機(jī)組充氟加油；
[0025]j、待最后一個(gè)孔注漿完成后養(yǎng)護(hù)14天，開始凍結(jié)施工，保持最低鹽水溫度-28?-30°C，直至設(shè)計(jì)凍結(jié)區(qū)域加固完成。
[0026]有益效果
[0027]這種用注漿凍結(jié)管加固凍結(jié)聯(lián)絡(luò)通道抑制凍脹融沉的施工方法，相比現(xiàn)有的工法，有如下有益效果:
[0028]1、全部運(yùn)用目前已有的工程機(jī)械，可操作性強(qiáng)；
[0029]2、人工凍結(jié)法在水泥土加固法基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)了土體的強(qiáng)度，使土體得到加固，抗?jié)B和自穩(wěn)性能力增強(qiáng)；
[0030]3、聯(lián)絡(luò)通道地層止水性增強(qiáng)，可有效控制地下水滲流，減小高水頭壓力影響，增加后期開挖構(gòu)筑的安全性；
[0031 ] 4、水泥土地層加固可有效抑制周圍凍結(jié)地層的融沉及其對(duì)周邊建筑物、構(gòu)筑物的影響；
[0032]5、預(yù)先進(jìn)行水泥土改良，避免了后期因條件不允許導(dǎo)致注漿不到位、不及時(shí)，引起軟土地層聯(lián)通道與隧道結(jié)構(gòu)在運(yùn)營期間產(chǎn)生不均勻沉降，開裂等問題，并且增強(qiáng)后期補(bǔ)充注漿可控性和減少后期注漿周期，可節(jié)省水泥使用量，減少施工時(shí)間和人力、機(jī)械成本。
【附圖說明】
[0033]圖1為注漿凍結(jié)管示意圖，
[0034]圖2為聯(lián)絡(luò)通道水泥土加固順序及加固區(qū)示意圖，
[0035]附圖標(biāo)記:I 一注漿管II 一供液管III一鉆頭IV—單向閥V—聯(lián)絡(luò)通道外邊界VI—凍結(jié)孔位(43?54) VE—注漿凍結(jié)孔位(I?42) VID—鉆孔順序號(hào)(I?54)。
【具體實(shí)施方式】
[0036]實(shí)施例1:一種注漿凍結(jié)管
[0037]寧波某地鐵聯(lián)絡(luò)通道，其所在地質(zhì)在地面起從上而下為素填土，粉砂層，粉質(zhì)黏土層，盾構(gòu)穿越的地層主要為粉質(zhì)黏土層。聯(lián)絡(luò)通道埋深27.6m，加固工程采用水泥土加固+水平凍結(jié)法聯(lián)合加固。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，聯(lián)絡(luò)通道加固深度為8.5m。
[0038]1、一種注漿凍結(jié)管，長(zhǎng)度為8.5m，其特征在于該注漿凍結(jié)管由注漿管I和供液管II組成，其中注漿管I有6節(jié)組成，第I節(jié)管端裝有鉆頭III，管身兩側(cè)各布置一個(gè)單向閥IV ;供液管II由兩個(gè)鋼管交叉焊接制成。
[0039]2、所述的一種注漿凍結(jié)管，其特征在于所述的注漿管I為Φ 89 X 8mm，20#低碳無縫鋼管，第I節(jié)長(zhǎng)度為lm，后續(xù)各節(jié)長(zhǎng)度為1.5m。
[0040]3、所述的一種注漿凍結(jié)管，其特征在于所述的供液管II為Φ45X 3mm，20#低碳無縫鋼管，其中一個(gè)鋼管長(zhǎng)度8.0m，另一個(gè)鋼管長(zhǎng)度0.5m，焊接在8m鋼管前端的一側(cè)面上。
[0041]實(shí)施例2:—種注漿凍結(jié)管
[0042]蘇州地鐵3號(hào)線某聯(lián)絡(luò)通道，其所在地質(zhì)在地面起從上而下為素填土，粉質(zhì)黏土層，粉砂交互層、粉細(xì)砂。盾構(gòu)穿越的地層主要為粉細(xì)砂層。聯(lián)絡(luò)通道埋深15.2m，加固工程采用水泥土加固+水平凍結(jié)法聯(lián)合加固。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，聯(lián)絡(luò)通道加固深度為4m。
[0043]一種注漿凍結(jié)管，長(zhǎng)度分別為4m，其特征在于該注漿凍結(jié)管由注漿管I和供液管II