本發(fā)明屬于土木工程，具體地，涉及一種矩形頂管巖層預處理方法。

背景技術(shù)：

1、隨著地上空間容量供需矛盾日益突出,使得對地下通道、綜合管廊、地下停車場和地下商場等地下空間開發(fā)的需求日趨加大。國家大力發(fā)展交通和市政公用設施地下化和集約化并將一部分公共建筑布置在地下空間這對有效擴大空間供給、提高城市效率、減少地面占用、保護地面景觀和環(huán)境具有重要意義以往地下構(gòu)筑物的建造大多采用明挖施工的方式。這種方式存在諸多弊病:施工不僅會中斷交通影響環(huán)境還有可能對臨近建筑物造成破壞；對于埋深較大的地下空間開發(fā)項目,不僅施工成本會急劇增加,而且施工作業(yè)的風險也會增大。

2、中風化巖層是指巖石經(jīng)歷中等程度風化作用后的地質(zhì)層，其物理特性介于未風化巖石和深風化巖石之間，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、沉降和變形及穩(wěn)定性等問題均會對施工造成影響。

3、采用矩形頂管施工可有效規(guī)避上述問題,除了以局部開挖方式構(gòu)筑工作井和接收井以外可在不封閉交通、不搬遷管線、小噪聲和少塵土等條件下施工相比圓形盾構(gòu)其空間利用率可提高20％，從而大大降低施工成本，為城市地下空間開發(fā)帶來了新機遇。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出了一種矩形頂管巖層預處理方法，適用于大斷面矩形頂管穿中風化巖層，周邊環(huán)境復雜，施工影響范圍內(nèi)需要嚴格控制沉降量的地下頂管工程施工。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種矩形頂管巖層預處理方法：所述方法具體包括以下步驟：

4、步驟1，進行施工前的準備，并進行施工現(xiàn)場的勘察和評估，制定詳細的施工方案和應急預案，同時建立監(jiān)測系統(tǒng)以全過程監(jiān)控施工進度和安全風險；

5、步驟2，錨桿鉆機組裝與調(diào)試，錨桿鉆機進場吊裝入井后，立即進行組裝并空載調(diào)試，確認錨桿鉆機各操作性能指標符合施工要求后才能正式開始鉆孔施工；

6、步驟3，鉆孔定位放線：根據(jù)設計要求，使用測量設備進行鉆孔點位的精確放線，確保鉆孔位置的準確性和穩(wěn)固性；

7、步驟4，鉆孔破碎：使用φ100錨桿鉆機對中風化巖體進行水平鉆孔破碎，采用梅花形布置，中心間距為300mm×300mm，從底部兩排孔位開始鉆孔，然后進行盲區(qū)孔位打設，最后對刀盤位置進行鉆孔；

8、步驟5，施工成孔，根據(jù)步驟4的破碎的效果進行成孔作業(yè)，確保頂管通道的設計坡度符合要求；

9、步驟6，孔內(nèi)高壓吹砂填充：在施工成孔后，使用高壓吹砂技術(shù)將中粗砂吹入孔內(nèi)，填充鉆孔空隙，防止沉降，根據(jù)地表沉降情況和巖層強度，調(diào)整吹砂量和壓力，確保孔內(nèi)填充均勻密實；

10、步驟7，頂管頂進前孔內(nèi)注水：在頂管頂進前，對孔內(nèi)進行注水，提前軟化中風化沙巖，降低頂管推進時的阻力和扭矩，控制注水量和時間，確保巖石充分軟化，同時避免過度軟化導致的不穩(wěn)定；

11、步驟8，頂管頂進施工：在完成上述步驟后，開始頂管頂進施工，

12、根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和施工經(jīng)驗，調(diào)整頂管機的推進速度和力度，確保頂管安全高效地施工；

13、步驟9，施工監(jiān)測與調(diào)整：

14、增加監(jiān)測點及監(jiān)測頻率，對施工過程中的關(guān)鍵參數(shù)進行實時監(jiān)控，

15、根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時調(diào)整施工方案，確保施工安全和質(zhì)量；

16、步驟10，施工后評估與維護

17、施工完成后，進行工程質(zhì)量評估，確保達到預期的施工效果，

18、制定長期的維護計劃，對頂管通道進行定期檢查和維護，確保其長期穩(wěn)定性和功能性。

19、進一步的，在步驟1中，

20、在錨桿鉆機鉆孔清障施工前，施工作業(yè)的人、機、料各項必須到位；

21、施工前需對孔位上的灌注樁進行水鉆開孔，長度至穿透圍護樁即可，在施工完成后及時進行洞門整體破除，保證頂管機順利始發(fā)。

22、進一步的，在步驟2中，

23、所述空載調(diào)試具體操作如下：

24、步驟2.1，啟動泵站電機：主機上各操作手柄放在非工作位置，此時泵站上壓力表的指示壓力應不大于2mpa，油箱的油溫在200以上，液面在油標的中上部；

25、步驟2.2，支腿空運行：將支腿控制手柄緩慢轉(zhuǎn)到升的位置，支腿各級油缸應順利伸出，轉(zhuǎn)到降的位置，各級油缸應順利縮回；

26、步驟2.3，馬達空運行：壓下回轉(zhuǎn)馬達控制扳機，鉆機主軸應具備由慢到快的受控運轉(zhuǎn)，同時轉(zhuǎn)動支腿控制手柄，兩者的復合動作應互不干涉且運行靈活。

27、進一步的，在步驟3中，

28、錨桿施工擬采用軌道式錨桿鉆機，為使錨孔在施工過程中及成孔后其軸線的俯角、方位角符合設計要求，必須保證鉆機就位的準確性和穩(wěn)固性，并嚴格檢測開孔鉆具的軸線與設計錨孔軸線方位是否保持一致；

29、所述準確性具體包括：

30、①調(diào)整鉆機立軸軸線和邊坡面的接觸點的高程與標定孔位一致；

31、②調(diào)整鉆孔立軸的軸線，使其與錨孔設計中心軸線的俯角及方位角保持-致；

32、③由技術(shù)人員測校開孔鉆具軸線，使其與錨孔中心軸線方向一致，然后才能開孔；

33、所述穩(wěn)固性具體包括：

34、①用卡固管件使鉆機牢固卡牢緊穩(wěn)；

35、②試運轉(zhuǎn)鉆機，再次校測開孔鉆具軸線與錨孔中心軸線，使其保持一致，擰緊緊固螺桿；

36、③必須隨時保證施鉆過程中鉆機的穩(wěn)固性；

37、④施工過程中設置護正器保證鉆孔方向。

38、進一步的，在步驟4中，按要求位置及標高嚴格測量放點，并做好標記，注明鉆孔編號；

39、空載試驗正常后，將六方鉆桿插入鉆桿接頭的六方孔內(nèi)，馬達控制扳機緩慢壓下，讓鉆桿慢速轉(zhuǎn)動，推進機構(gòu)控制手柄轉(zhuǎn)動一個較小的角度，支腿慢速上升，讓鉆頭與頂板接觸，將馬達扳機壓下，鉆進約20mm后開孔完成；

40、孔位偏差水平方向為±10mm，垂直方向為±5mm，鉆孔允許傾斜角＜1％，洞門鋼環(huán)底邊及底r角、盲區(qū)密排兩排，孔徑大小為100mm；預處理其他部位，孔徑大小為100mm，點位采用梅花形布置，中心間距為300mm*300mm；

41、頂管通道設計坡度為0.5％，鉆桿破碎坡度為1％，底部兩排破碎坡度按5％控制，增大破碎面；

42、坡度的控制采用水準儀進行測量，并每節(jié)錨桿進行復核，確保處理范圍的準確性，保證頂管范圍內(nèi)巖石全面破碎。

43、進一步的，在步驟5中，

44、所述施工成孔包括水鉆成孔和風動潛孔沖擊跟管鉆進兩種成孔方法，

45、其中水鉆成孔使用水流作為切割介質(zhì)，適用于在硬巖或其他難以鉆透的材料中鉆孔；

46、采用風動潛孔沖擊跟管鉆進使用壓縮空氣作為動力源，通過沖擊器的沖擊力來破碎巖石，同時使用跟管技術(shù)來保持鉆孔的穩(wěn)定性和直線度；

47、同時鉆孔應勻速鉆進，嚴格控制鉆孔速度，保證鉆孔鉛直和孔徑一致；錨孔采用跟管沖擊成孔工藝，錨桿下入鉆孔后方可拔出套管。

48、本發(fā)明有益效果

49、本發(fā)明相較于傳統(tǒng)的鉆孔爆破法、機械破碎法、化學破碎法等，至少具備以下技術(shù)效果：

50、(1)提高施工效率：

51、通過使用φ100錨桿鉆機進行水平鉆孔破碎，可以更快速地對巖層進行預處理，相比于傳統(tǒng)的豎向鉆孔方法，這種方法可以減少無用的工程量，提高施工效率。

52、(2)減少對環(huán)境的影響：

53、高壓吹砂技術(shù)對破碎孔洞進行吹砂填充，可以有效減少地表沉降和其他環(huán)境影響，這對于城市中心區(qū)域的施工尤為重要，因為它減少了對周邊建筑物和交通的干擾。

54、(3)增強施工安全性：

55、頂管頂進前孔內(nèi)注水軟化中風化沙巖，可以降低頂管推進時的阻力和扭矩，減少施工風險，確保施工過程的安全可控。

56、(4)施工質(zhì)量更好：

57、增加監(jiān)測點和監(jiān)測頻率的全過程監(jiān)控，可以確保施工過程中的各個環(huán)節(jié)都得到有效控制，從而提高整體施工質(zhì)量。

58、(5)降低施工成本：

59、通過減少不必要的工程量和提高施工效率，本發(fā)明的方法有助于降低整體施工成本，同時，通過減少環(huán)境影響和提高安全性，也降低了潛在的風險成本。

60、(6)適應性強：

61、本發(fā)明的方法適用于大斷面矩形頂管穿越中風化巖層的地下頂管工程施工，尤其是在周邊環(huán)境復雜且需要嚴格控制沉降量的場合，顯示出較強的適應性和實用性。

62、綜上所述，本發(fā)明適用于大斷面矩形頂管穿中風化巖層，周邊環(huán)境復雜，施工影響范圍內(nèi)需要嚴格控制沉降量的地下頂管工程施工；在提高施工效率、減少環(huán)境影響、增強施工安全性、優(yōu)化施工質(zhì)量、降低施工成本以及適應性強等方面具有明顯的優(yōu)點。