一種抑制杯型水平凍結凍脹融沉的施工方法
2023-07-24 12:28:21
一種抑制杯型水平凍結凍脹融沉的施工方法
【專利摘要】本發明公開了一種抑制杯型水平凍結凍脹融沉的施工方法，其具體施工步驟：第一步、卸壓孔兼注漿孔的布設；第二步、凍脹控制；第三步、融沉控制；本發明的有益效果：本發明是一種抑制杯型水平凍結凍脹融沉的施工方法。通過在杯型水平凍結壁上方設置二排卸壓孔兼注漿孔，可有效抑制杯型水平凍結時凍脹融沉對周圍地層及建築物、交通和地下管線的影響，將地層沉降量控制在-8mm，隆起控制在5mm之內，在保證地層承載力和防水性能的基礎上可不用事先進行水泥土加固，有效減小水泥的使用量，可大大節省時間、人工和材料的成本。
【專利說明】一種抑制杯型水平凍結凍脹融沉的施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種抑制凍結凍脹融沉的施工方法，特別涉及一種抑制杯型水平凍結凍脹融沉的施工方法。
【背景技術】
[0002]盾構進出洞時，受地面環境限制無法進行攪拌粧和旋噴粧施工，或在化學加固後探孔時發現有嚴重漏水漏砂現象，為提高盾構隧道端頭土體強度和充分止水，保證盾構進出洞安全，通常採用杯型水平凍結工法進行盾構隧道端頭土體加固。當採用該工法作為端頭地層加固方式時，地層溫度場發生變化，使周圍地層產生凍脹融沉，過量的凍脹融沉會對地表建築物、交通和地下管線產生破壞作用。杯型水平凍結工程一般都位於繁華地段，周圍往往存在許多重要的建築物、設施及管網，如電力電纜、通訊電纜、給排水管、煤氣管道等，一旦發生大的地層變形和應力變化，極有可能中斷交通，影響城市的正常運行甚至造成災難性破壞。因此，控制凍脹融沉對周圍環境的影響及找出凍脹融沉的有效控制方法是杯型水平凍結工法需要解決的技術問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為了解決現有的杯型水平凍結工法中控制凍脹融沉對周圍環境帶來較大影響的問題而提供的一種抑制杯型水平凍結凍脹融沉的施工方法。
[0004]本發明提供的一種抑制杯型水平凍結凍脹融沉的施工方法，其具體施工步驟如下:
[0005]第一步、卸壓孔兼注漿孔的布設:
[0006]一、在距杯型凍結壁外圈管上部2.0m和2.5m處分別水平布置八個和九個卸壓孔兼注漿孔，間距1.5m，長度與杯身凍結管長度一致，呈梅花狀分布，鑽孔的施工工序為:定位開孔及孔口管安裝一孔口密封裝置安裝一鑽孔一測量一封閉孔底部一打壓試驗，鑽孔深度與杯身凍結管長度一致；
[0007]二、安裝卸壓管兼注漿管，採用Φ32Χ3πιπι或Φ45Χ3πιπι無縫鋼管；
[0008]三、在卸壓管兼注漿管上安裝壓力表，通過每日觀測，及時判斷杯型凍結壁的形成，並可直接釋放凍脹壓力；
[0009]四、卸壓管兼注漿管前端開口，進入土體段管壁上鑽數個孔，呈梅花狀分布；
[0010]五、在最外圈凍結孔上部與卸壓孔兼注漿孔之間水平布置熱水循環孔，熱水循環孔採用Φ89Χ8πιπι無縫鋼管，長度與杯身凍結管長度一致；
[0011]第二步、凍脹控制:
[0012]一、在凍結站運轉前，檢測地層初始水壓，並與卸壓孔兼注漿孔附近地層水文勘察資料比較，發現異常查明原因並及時進行處理，確保卸壓孔兼注漿孔暢通；
[0013]二、在凍結站運轉期間，每隔12?24h觀測一次地層水壓；水壓開始上漲後，應每隔6?12h測量一次以上；卸壓孔兼注漿孔內的水壓上漲、地層隆起量較大時打開卸壓閥進行卸壓；
[0014]三、在每個卸壓孔兼注漿孔的端部均安裝一個量程為1.2Mpa的壓力表，凍結期間根據壓力表顯示的讀數，定時釋放凍脹壓力，當壓力表顯示的讀數達到0.25Mpa時打開卸壓孔閥門釋放壓力，直至壓力表讀數與原始地壓相等；
[0015]四、凍脹力過大時，要及時通過卸壓孔兼注漿孔卸壓；在凍結期間對隧道及地面進行沉降、變形測量；
[0016]第三步、融沉控制:
[0017]一、無論是自然解凍還是採用強制解凍，都要根據地層監測情況進行凍結壁融沉補償注漿，融沉補償注漿遵循多次、定量、均勻的原則；
[0018]二、融沉補償注漿通過預埋的注漿管、隧道內的管片注漿管以及杯型水平凍結時的卸壓孔兼注漿孔進行；
[0019]三、融沉補償注漿配合強制解凍進行，融沉補償注漿漿液以水泥-水玻璃雙液漿為主，單液水泥漿為輔；水泥-水玻璃雙液漿配比為:水泥漿和水玻璃溶液體積比為1:1，其中水泥漿水灰比為1:1，水玻璃溶液採用B35?B40水玻璃和加I?2倍體積的水稀釋；注漿壓力控制在0.2-0.5Mpa，注漿量控制在10_15L/min ；
[0020]四、當一天內盾構隧道端頭沉降大於0.5mm，或端頭累計沉降大於3.0mm時，進行融沉補償注楽；當端頭隆起3.0mm時停止注楽；
[0021]五、當連續兩個月每半個月地面沉降量保持在0.5mm以內，累計沉降量小於1mm，結束融沉注漿；
[0022]六、注漿安全可採用以下措施:
[0023]I)嚴格控制注漿壓力和注漿量不超過設計範圍，結合監測數據，按照定量、數次和均勻的原則，逐步控制地層沉降趨於穩定；
[0024]2)漿管端部的接頭絲扣檢查完好無損，閥門密封可靠，在出現孔口噴泥水時及時關閉，並準備木楔，在絲扣失靈或閥門關閉不嚴時堵塞孔口 ；
[0025]3)注漿時監測地表變形，保證在注漿壓力作用下變形量在設計允許範圍內，防止注漿壓力對地面建築物的影響。
[0026]本發明的施工原理:
[0027]本發明通過在杯型水平凍結壁上方設置二排卸壓孔兼注漿孔，可有效抑制杯型水平凍結時凍脹融沉對周圍地層及建築物、交通和地下管線的影響。
[0028]在距杯型凍結壁外圈管上部2.0m和2.5m處分別水平布置八個和九個卸壓孔兼注漿孔，間距1.5m，長度與杯身凍結管長度一致，呈梅花狀分布，以確保凍結壁內壓力的有效傳遞。卸壓孔兼注漿孔可採用Φ32Χ3πιπι或Φ45Χ3πιπι無縫鋼管。具體如附圖1和附圖2所示。
[0029]本發明的有益效果:
[0030]本發明是一種抑制杯型水平凍結凍脹融沉的施工方法。通過在杯型水平凍結壁上方設置二排卸壓孔兼注漿孔，可有效抑制杯型水平凍結時凍脹融沉對周圍地層及建築物、交通和地下管線的影響。將地層沉降量控制在_8mm，隆起控制在5mm之內。在凍脹控制方面，可通過每個卸壓孔兼注漿孔端部壓力表的讀數來量測凍脹壓力，當壓力表的讀數達到0.25MPa時打開卸壓孔閥門釋放壓力，直至壓力表讀數與原始地壓相等。在融沉控制方面，可利用卸壓孔兼注漿孔進行跟蹤補償注漿以減少融沉，當一天內盾構隧道端頭沉降大於0.5mm，或端頭累計沉降大於3.0mm時，進行融沉補償注楽；當端頭隆起3.0mm時應停止注漿。比起水泥土加固法抑制杯型水平凍結凍脹融沉的施工方法，在保證地層承載力和防水性能的基礎上可不用事先進行水泥土加固，有效減小水泥的使用量，可大大節省時間、人工和材料的成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1為本發明所述的卸壓孔兼注漿孔剖視布置示意圖。
[0032]圖2為本發明所述的卸壓孔兼注漿孔側面布置示意圖。
【具體實施方式】
[0033]本發明提供的一種抑制杯型水平凍結凍脹融沉的施工方法，其具體施工步驟如下:
[0034]第一步、卸壓孔兼注漿孔的布設:
[0035]一、在距杯型凍結壁外圈管上部2.0m和2.5m處分別水平布置八個和九個卸壓孔兼注漿孔，間距1.5m，長度與杯身凍結管長度一致，呈梅花狀分布，鑽孔的施工工序為:定位開孔及孔口管安裝一孔口密封裝置安裝一鑽孔一測量一封閉孔底部一打壓試驗，鑽孔深度與杯身凍結管長度一致；
[0036]二、安裝卸壓管兼注漿管，採用Φ32Χ3πιπι或Φ45Χ3πιπι無縫鋼管；
[0037]三、在卸壓管兼注漿管上安裝壓力表，通過每日觀測，及時判斷杯型凍結壁的形成，並可直接釋放凍脹壓力；
[0038]四、卸壓管兼注漿管前端開口，進入土體段管壁上鑽數個孔，呈梅花狀分布；
[0039]五、在最外圈凍結孔上部與卸壓孔兼注漿孔之間水平布置熱水循環孔，熱水循環孔採用Φ89Χ8πιπι無縫鋼管，長度與杯身凍結管長度一致；
[0040]第二步、凍脹控制:
[0041]一、在凍結站運轉前，檢測地層初始水壓，並與卸壓孔兼注漿孔附近地層水文勘察資料比較，發現異常查明原因並及時進行處理，確保卸壓孔兼注漿孔暢通；
[0042]二、在凍結站運轉期間，每隔12?24h觀測一次地層水壓；水壓開始上漲後，應每隔6?12h測量一次以上；卸壓孔兼注漿孔內的水壓上漲、地層隆起量較大時打開卸壓閥進行卸壓；
[0043]三、在每個卸壓孔兼注漿孔的端部均安裝一個量程為1.2Mpa的壓力表，凍結期間根據壓力表顯示的讀數，定時釋放凍脹壓力，當壓力表顯示的讀數達到0.25Mpa時打開卸壓孔閥門釋放壓力，直至壓力表讀數與原始地壓相等；
[0044]四、凍脹力過大時，要及時通過卸壓孔兼注漿孔卸壓；在凍結期間對隧道及地面進行沉降、變形測量；
[0045]第三步、融沉控制:
[0046]一、無論是自然解凍還是採用強制解凍，都要根據地層監測情況進行凍結壁融沉補償注漿，融沉補償注漿遵循多次、定量、均勻的原則；
[0047]二、融沉補償注漿通過預埋的注漿管、隧道內的管片注漿管以及杯型水平凍結時的卸壓孔兼注漿孔進行；
[0048]三、融沉補償注漿配合強制解凍進行，融沉補償注漿漿液以水泥-水玻璃雙液漿為主，單液水泥漿為輔；水泥-水玻璃雙液漿配比為:水泥漿和水玻璃溶液體積比為1:1，其中水泥漿水灰比為1:1，水玻璃溶液採用B35?B40水玻璃和加I?2倍體積的水稀釋；注漿壓力控制在0.2-0.5Mpa，注漿量控制在10_15L/min ；
[0049]四、當一天內盾構隧道端頭沉降大於0.5mm，或端頭累計沉降大於3.0mm時，進行融沉補償注楽；當端頭隆起3.0mm時停止注楽；
[0050]五、當連續兩個月每半個月地面沉降量保持在0.5mm以內，累計沉降量小於1mm，結束融沉注漿；
[0051]六、注漿安全可採用以下措施:
[0052]I)嚴格控制注漿壓力和注漿量不超過設計範圍，結合監測數據，按照定量、數次和均勻的原則，逐步控制地層沉降趨於穩定；
[0053]2)漿管端部的接頭絲扣檢查完好無損，閥門密封可靠，在出現孔口噴泥水時及時關閉，並準備木楔，在絲扣失靈或閥門關閉不嚴時堵塞孔口 ；
[0054]3)注漿時監測地表變形，保證在注漿壓力作用下變形量在設計允許範圍內，防止注漿壓力對地面建築物的影響。
[0055]本發明的施工原理:
[0056]本發明通過在杯型水平凍結壁上方設置二排卸壓孔兼注漿孔，可有效抑制杯型水平凍結時凍脹融沉對周圍地層及建築物、交通和地下管線的影響。
[0057]在距杯型凍結壁外圈管上部2.0m和2.5m處分別水平布置八個和九個卸壓孔兼注漿孔，間距1.5m，長度與杯身凍結管長度一致，呈梅花狀分布，以確保凍結壁內壓力的有效傳遞。卸壓孔兼注漿孔可採用Φ32Χ3πιπι或Φ45Χ3πιπι無縫鋼管。具體如附圖1和附圖2所示。
【權利要求】
1.一種抑制杯型水平凍結凍脹融沉的施工方法，其具體施工步驟如下: 第一步、卸壓孔兼注漿孔的布設: 一、在距杯型凍結壁外圈管上部2.0m和2.5m處分別水平布置八個和九個卸壓孔兼注漿孔，間距1.5m，長度與杯身凍結管長度一致，呈梅花狀分布，鑽孔的施工工序為:定位開孔及孔口管安裝一孔口密封裝置安裝一鑽孔一測量一封閉孔底部一打壓試驗，鑽孔深度與杯身凍結管長度一致； 二、安裝卸壓管兼注漿管，採用Φ32Χ3_或Φ45Χ3_無縫鋼管； 三、在卸壓管兼注漿管上安裝壓力表，通過每日觀測，及時判斷杯型凍結壁的形成，並可直接釋放凍脹壓力； 四、卸壓管兼注漿管前端開口，進入土體段管壁上鑽數個孔，呈梅花狀分布； 五、在最外圈凍結孔上部與卸壓孔兼注漿孔之間水平布置熱水循環孔，熱水循環孔採用Φ89Χ8πιπι無縫鋼管，長度與杯身凍結管長度一致； 第二步、凍脹控制: 一、在凍結站運轉前，檢測地層初始水壓，並與卸壓孔兼注漿孔附近地層水文勘察資料比較，發現異常查明原因並及時進行處理，確保卸壓孔兼注漿孔暢通； 二、在凍結站運轉期間，每隔12?24h觀測一次地層水壓；水壓開始上漲後，應每隔6?12h測量一次以上；卸壓孔兼注漿孔內的水壓上漲、地層隆起量較大時打開卸壓閥進行卸壓； 三、在每個卸壓孔兼注漿孔的端部均安裝一個量程為1.2Mpa的壓力表，凍結期間根據壓力表顯示的讀數，定時釋放凍脹壓力，當壓力表顯示的讀數達到0.25Mpa時打開卸壓孔閥門釋放壓力，直至壓力表讀數與原始地壓相等； 四、凍脹力過大時，要及時通過卸壓孔兼注漿孔卸壓；在凍結期間對隧道及地面進行沉降、變形測量； 第三步、融沉控制: 一、無論是自然解凍還是採用強制解凍，都要根據地層監測情況進行凍結壁融沉補償注漿，融沉補償注漿遵循多次、定量、均勻的原則； 二、融沉補償注漿通過預埋的注漿管、隧道內的管片注漿管以及杯型水平凍結時的卸壓孔兼注漿孔進行； 三、融沉補償注漿配合強制解凍進行，融沉補償注漿漿液以水泥-水玻璃雙液漿為主，單液水泥漿為輔；水泥-水玻璃雙液漿配比為:水泥漿和水玻璃溶液體積比為1:1，其中水泥漿水灰比為1:1，水玻璃溶液採用B35?B40水玻璃和加I?2倍體積的水稀釋；注漿壓力控制在0.2-0.5Mpa，注漿量控制在10_15L/min ； 四、當一天內盾構隧道端頭沉降大於0.5_，或端頭累計沉降大於3.0mm時，進行融沉補償注楽；當端頭隆起3.0mm時停止注楽； 五、當連續兩個月每半個月地面沉降量保持在0.5mm以內，累計沉降量小於1_，結束融沉注漿； 六、注漿安全可採用以下措施: I)嚴格控制注漿壓力和注漿量不超過設計範圍，結合監測數據，按照定量、數次和均勻的原則，逐步控制地層沉降趨於穩定； 2)漿管端部的接頭絲扣檢查完好無損，閥門密封可靠，在出現孔口噴泥水時及時關閉，並準備木楔，在絲扣失靈或閥門關閉不嚴時堵塞孔口 ； 3)注漿時監測地表變形，保證在注漿壓力作用下變形量在設計允許範圍內，防止注漿壓力對地面建築物的影響。
【文檔編號】C04B28/26GK104453942SQ201410549588
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月17日 優先權日:2014年10月17日
【發明者】胡俊, 李豔榮, 肖天崟, 胡偉, 杜娟, 佳琳 申請人:海南大學