淺埋暗挖鬆散漂卵石層中超前支護快速施工方法
2023-05-26 05:46:56
專利名稱：淺埋暗挖鬆散漂卵石層中超前支護快速施工方法
技術領域：
本發明涉及一種軌道交通地下工程的施工方法，特別涉及一種淺埋暗挖鬆散漂卵石層中超前支護的施工方法。
背景技術：
淺埋暗挖遇鬆散漂卵石層一觸即坍，施工十分困難，採用傳統超前支護，成孔非常 困難，極難以掌握方向，且成孔後插入杆體也很困難，即便插入杆體，注漿孔眼多數被堵塞， 注漿也困難；地表鑽孔壓漿，難以控制壓漿範圍，耗費大量水泥，同樣成孔較困難，況且地表 未必有條件，且效果很不確定；採用全斷面封閉注漿，壓漿範圍相對容易控制，同樣成孔較 困難，能實現開挖通過，但全斷面封閉注漿佔用掌子面，不利於快速施工。所以，許多軌道交 通地下工程遇鬆散漂卵石層都只好放棄極有優勢的淺埋暗挖方案，被迫採用其它方案。目 前國內還沒有一種「淺埋暗挖遇鬆散漂卵石層，超前支護快速施工」的成熟工藝。
發明內容
本發明的發明目的在於針對現有技術中存在的上述問題，提供了一種鬆散漂卵 石地層中超前支護的快速施工方法，確保了開挖時不坍塌，不危及施工和地面交通安全。為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案如下一種淺埋暗挖鬆散漂卵 石層中超前支護快速施工方法，包括如下步驟
A、在隧道上臺階環形開挖留核心土，架設鋼架；
B、選擇鑽機採用導軌式獨立迴轉鑿巖機；
C、配套鑽機支架的選擇選用三角式鑽架；
D、安裝鑽機支架和鑽機；
E、將鑽機套自進式中空錨杆；
F、鑽機定位；
G、鑽進、成孔對於砂卵石含量低及粒徑小的地層，衝擊功 220r/ min，推力不宜過大；對於漂卵石地層，衝擊功取240J 360J，轉釺速度彡120r/min，推力應 大些；轉釺扭矩彡120Nm ；
H、成孔後退出中空錨杆，安裝普通小導管，進入孔口封堵工序；如果無法退出鑽杆及鑽 頭，則將其留在孔中，直接進入孔口封堵工序；
I、孔口封堵； J、噴砼
K、注漿選用具有兩個獨立的柱塞容腔、兩個吸排漿口的雙液注漿泵，採用多孔間隔 注漿順序；漿液配比為選擇水泥一水玻璃雙液漿，水泥漿水灰比為1 1，水玻璃漿液由 40Be'稀釋到28Be'，水泥、水玻璃漿液灌注體積比為1 1，注出去擴散範圍< 1.0m。所述三角式鑽架由兩個鋼製可升降的三腳架組成，每個支腿都可升降，並可圍繞三腳架頂部進行旋轉，在所述支腿下部安裝有地託，在所述三角架頂部設置有定位卡。所述自進式中空錨杆為帶螺紋的自進式中空錨杆；在所述自進式中空錨杆上每隔20cm鑽Φ 8mm，梅花形布設出漿孔；所述鑽機的鑽頭為鎢鈷合金硬質鑽頭。在所述鑽進、成孔工序中，如果卡鑽則要減小衝擊功，加大轉釺速度，甚至可停止 衝擊，完全依靠迴轉通過卡鑽區域。在所述孔口封堵工序中，如果前面成孔工藝中不拔中空錨杆，則採用棉紗摻加水 泥水玻璃雙液漿來封堵超前支護孔口。與現有技術相比，本發明的有益效果是由於採用導軌式獨立迴轉鑿巖機，其衝擊 力和扭矩大，不笨重，可衝碎部分卵石或擠偏部分卵石成孔，再配合靈活的三角式鑽架，有 效地解決了重型鑽機在狹窄坑道內的移動和對位問題；由於採用自進式中空注漿錨杆打設 超前支護杆體，剛度大，有螺紋方便出碴，當無法拔出杆體時，將杆體留入圍巖中，可直接注 漿，解決下杆難的問題；由於採用多孔間隔注漿，既加快了注漿速度，又能較好地控制漿液 擴散；採用本發明的漿液配比，可很好地適應鬆散漂卵石地層，既能讓注漿達到較理想的 擴散效果，又能控制單孔長距離擴散，加固到不該加固的範圍，可控制單孔漿液最大擴散到 1. Om0採用棉紗摻加水泥水玻璃雙液漿來封堵超前支護孔口，以利於縮短循環時間，而 且操作簡單，封堵嚴密，凝結時間快，可連續作業，強度較高，也比較經濟，注漿孔口較少出 現溢漿、漏漿和跑漿現象，效果較好。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖
)中公開的任一特徵，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非特別敘述，每個特徵只 是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。一種淺埋暗挖鬆散漂卵石層中超前支護快速施工方法，包括如下步驟
A、在隧道上臺階環形開挖留核心土，架設鋼架；
B、選擇鑽機採用導軌式獨立迴轉鑿巖機，主要技術參數應滿足 外形尺寸(長X寬X高)800 X 230 X 210 mm
機重70 kg 氣缸直徑IlOmm 活塞行程45 mm 活塞重量3. 7 kg 驗收氣壓在0. 63Mpa時 衝擊能≥ 112J 鑿巖衝擊頻率43 ≥ Hz 空轉轉速≥ 300r/min 扭矩≥ 85Nm
耗氣量≤159L/S氣管內徑 衝擊部分32 mm 轉釺部分19 mm 水管內徑13 mm 鑽孔直徑38 55 mm 有效鑽孔深度8m 釺尾規格六角25X 159 mm
導軌式獨立迴轉鑿巖機為重型風鑽，多用於礦山硬及堅硬巖石中成孔，適用於鑽上向 孔位，衝擊和轉釺扭矩大，可分別調節衝擊能、轉釺速度和扭矩，在鬆散漂卵石地層中打孔 速度快，安裝就位後平均2分鐘就能成一個2. 5m深的孔，且在地層中不卡釺，重量相對較 輕，安裝、就位、移位快；外形尺寸合理，佔用空間小，適用於隧道內狹窄的作業空間，且價格 低。C、配套鑽機支架的選擇選用三角式鑽架，由兩個鋼製可升降的機械三腳架組成， 鑽架體積小，重量輕(約70kg)，安裝簡單方便，每個支腿都可升降和圍繞三腳架頂部進行旋 轉，可方便調整支架高度和傾斜度，支腿下部安裝有地託，保證在軟土中穩定，三角架頂部 設置了定位卡，便於和重型風鑽導軌固定連接。與鑽機一併移位只用三個工人幾分鐘可輕 松完成，比較適宜在隧道狹窄空間環境中作業。D、安裝鑽機支架和鑽機；
E、將鑽機套自進式中空錨杆針對鬆散漂卵石地層極難成孔，且成孔後插入杆體困難， 選用帶螺紋的自進式中空錨杆作為支護杆體，鑽頭選擇鎢鈷合金硬質鑽頭；針對鬆散漂卵 石地層，用中空錨杆代替傳統的超前小導管，且成孔後不拔出，為提高出漿效果，可在中空 錨杆上每隔20cm鑽Φ 8mm，梅花形布設出漿孔；
F、鑽機定位；
G、鑽進、成孔對於砂卵石含量低及粒徑小的地層，衝擊功 220r/ min，推力不宜過大；對於漂卵石地層，衝擊功取240J 360J，轉釺速度≥120r/min，推力應 大些。轉釺扭矩> 120Nm，這樣不易卡鑽，如果卡鑽則要減小衝擊功，加大轉釺速度，甚至可 停止衝擊，完全依靠迴轉通過卡鑽區域。H、安裝合金鑽頭的螺紋自進式中空錨杆成孔後，退出中空錨杆，安裝普通小導管， 進入孔口封堵工序；如果無法退出鑽杆及鑽頭，則將其留在孔中，直接進入孔口封堵工序；
I、孔口封堵如果前面成孔工藝中不拔中空錨杆，則杆體周圍孔隙形狀極不規則，不宜 用止漿塞，且考慮到注漿要承受較大壓力，可採用棉紗摻加水泥水玻璃雙液漿來封堵超前 支護孔口。J、噴砼 K、注漿
選用具有兩個獨立的柱塞容腔、兩個吸排漿口，能進行雙液注漿的雙液注漿泵，注漿參 數為
1)注漿壓力1.OMpa 1. 5Mpa ；
2)漿液擴散半徑25cm 35cm；
3)注漿速度小於等於45L/min；4)漿液注入量按公式Q=JiXR2XLXnXaXii計算。其中，R為漿液擴散半徑，單位 m ；L為超前支護杆體，單位m ；η為地層孔隙率；α為地層填充係數，一般取0. 8 ； β為漿液 消耗係數，一般取1.1 1.2。採用多孔間隔注漿順序，通常採用四孔間隔注漿最為合適；
漿液配比選擇水泥 水玻璃雙液漿，水泥漿水灰比為1 1(質量比)，水玻璃漿液由 40Be'稀釋到28Be'，兩種漿液灌注體積比為1 1，注出去擴散範圍不超過1. 0m。本發明並不局限於前述的具體實施方式
。本發明擴展到任何在本說明書中披露的 新特徵或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
一種淺埋暗挖鬆散漂卵石層中超前支護快速施工方法，其特徵在於包括如下步驟A、在隧道上臺階環形開挖留核心土，架設鋼架；B、選擇鑽機採用導軌式獨立迴轉鑿巖機；C、配套鑽機支架的選擇選用三角式鑽架；D、安裝鑽機支架和鑽機；E、將鑽機套自進式中空錨杆；F、鑽機定位；G、鑽進、成孔對於砂卵石含量低及粒徑小的地層，衝擊功≤150J，轉釺速度≥220r/min，推力不宜過大；對於漂卵石地層，衝擊功取240J～360J，轉釺速度≤120r/min，推力應大些；轉釺扭矩≥120Nm；H、成孔後退出中空錨杆，安裝普通小導管，進入孔口封堵工序；如果無法退出鑽杆及鑽頭，則將其留在孔中，直接進入孔口封堵工序；I、孔口封堵；J、噴砼K、注漿選用具有兩個獨立的柱塞容腔、兩個吸排漿口的雙液注漿泵，採用多孔間隔注漿順序；漿液配比為選擇水泥－水玻璃雙液漿，水泥漿水灰比為1∶1，水玻璃漿液由40Be′稀釋到28Be′，水泥、水玻璃漿液灌注體積比為1∶1，注出去擴散範圍≤1.0m。
2.根據權利要求1所述的淺埋暗挖鬆散漂卵石層中超前支護快速施工方法，其特徵在 於所述三角式鑽架由兩個鋼製可升降的三腳架組成，每個支腿都可升降，並可圍繞三腳架 頂部進行旋轉，在所述支腿下部安裝有地託，在所述三角架頂部設置有定位卡。
3.根據權利要求1所述的淺埋暗挖鬆散漂卵石層中超前支護快速施工方法，其特徵在 於所述自進式中空錨杆為帶螺紋的自進式中空錨杆。
4.根據權利要求1或3所述的淺埋暗挖鬆散漂卵石層中超前支護快速施工方法，其特 徵在於在所述自進式中空錨杆上每隔20cm鑽Φ 8mm，梅花形布設出漿孔。
5.根據權利要求1所述的淺埋暗挖鬆散漂卵石層中超前支護快速施工方法，其特徵在 於所述鑽機的鑽頭為鎢鈷合金硬質鑽頭。
6.根據權利要求1所述的淺埋暗挖鬆散漂卵石層中超前支護快速施工方法，其特徵在 於在所述鑽進、成孔工序中，如果卡鑽則要減小衝擊功，加大轉釺速度，甚至可停止衝擊， 完全依靠迴轉通過卡鑽區域。
7.根據權利要求1所述的淺埋暗挖鬆散漂卵石層中超前支護快速施工方法，其特徵在 於在所述孔口封堵工序中，如果前面成孔工藝中不拔中空錨杆，則採用棉紗摻加水泥水玻 璃雙液漿來封堵超前支護孔口。
全文摘要
本發明公開了一種淺埋暗挖鬆散漂卵石層中超前支護快速施工方法，採用導軌式獨立迴轉鑿巖機和三角鑽架，並採用自進式中空注漿錨杆打設超前支護杆體；採用多孔間隔注漿，並選擇適宜的雙液漿配比。本發明的有益效果是可衝碎部分卵石或擠偏部分卵石成孔，有效地解決了重型鑽機在狹窄坑道內的移動和對位問題；既加快了注漿速度，又能較好地控制漿液擴散；能很好地適應鬆散漂卵石地層，既能讓注漿達到較理想的擴散效果，又能控制單孔長距離擴散，加固到不該加固的範圍。
文檔編號E21D20/00GK101818647SQ201010138298
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月2日 優先權日2010年4月2日
發明者卿三惠, 羅興財, 羅飈, 耿開亮 申請人:中鐵二局股份有限公司;中鐵二局第一工程有限公司