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CN112324458B - 一种邻近输电铁塔盾构隧道被击穿管片的修复施工方法 - Google Patents

一种邻近输电铁塔盾构隧道被击穿管片的修复施工方法 Download PDF

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Abstract

一种邻近输电铁塔盾构隧道被击穿管片的修复施工方法，该被击穿管片修复施工方法的最大特点是通过钢支架加固体系可以有效解决破损管片的应力损坏、破损管片结构纵向沉降及位移、破损管片收敛变形、破损管片环纵缝变化等问题，通过隔离桩可以有效控制地表输电铁塔结构倾斜及其基础沉降问题，保护地表既有输电铁塔的安全，通过增加锁口圈梁、注浆锚杆和喷射早强混凝等方法有效减小了修复竖井开挖时发生涌水情况和减小了修复竖井内壁收敛变形以及修复竖井的沉降问题，同时能够在狭小空间范围内进行管片修复，修复后的管片强度及防水性满足要求，满足盾构隧道管片结构耐久性之要求，是一种新型被击穿管片修复施工方法。

Description

一种邻近输电铁塔盾构隧道被击穿管片的修复施工方法
技术领域
本发明属于盾构隧道管片修复技术领域，尤其是一种邻近输电铁塔盾构隧道被击穿管片的修复施工方法。
背景技术
盾构隧道下穿施工中会遇到各种各样的问题，比如在管片施工完成后的地表上方会遇到110kV输电铁塔桩基打桩施工，由于该施工探测不到位，造成打桩击穿管片的事故。这时就需要对被击穿管片进行修复施工，但修复施工的环境要求是有限的，一是面临高电压区域，二是管片被击穿位置距离输电铁塔桩基的水平距离在五米之内。三是管片被击穿位置距离地表的垂直高度达到了近二十米，这就要求管片的修复施工会遇到如下问题：
一、管片修复施工在地表的施工高度按电力部门要求不能超过高压线高度的一半。
二、管片修复施工的半径不能太靠近输电铁塔基础，同时管片修复施工不能造成输电铁塔结构倾斜及其基础沉降现象。
三、如遇该施工区域处于富水软弱地层，要防止涌水等现象产生。
四、管片修复施工需对管片破损位置进行凿除，此时如何消除破损管片的应力损坏问题、破损管片结构纵向沉降及位移问题、破损管片收敛变形问题、破损管片环纵缝变化及管片接缝处渗漏水问题。
五、破损管片的修复需要先建立修复竖井，修复竖井开挖地越深其内壁收敛变形越大、修复竖井的沉降也越大。
上述问题是管片修复施工需要解决的技术难题之一，没有现成的解决技术方案。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种邻近输电铁塔盾构隧道被击穿管片的修复施工方法，该修复施工方法能有效解决被击穿管片的修复问题，尤其解决了高压环境下各施工工序的安全施工问题，是目前管片修复的有效途径之一。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种邻近输电铁塔盾构隧道被击穿管片的修复施工方法，输电铁塔的输出电压是110kV且距离地表的垂直高度最小值为H米，给定管片的环宽为B米，给定地表面至隧道拱顶的垂直高度为H1，给定隧道外直径为D米，被击穿凿透位置或处于该管片的外表面，或处于相邻管片结合缝处的外表面，其特征是：
第一步先在被击穿管片的隧道内进行支撑加固，支撑加固的区域包括被击穿管片所处环、与被击穿管片紧邻的前五环管片及与被击穿管片紧邻的后五环管片，先采用环形工钢对被击穿管片、所述前五环管片及所后五环管片进行内弧面的紧贴加固，每一环管片加固两圈环形工钢且其间距为B/2，每圈环形工钢均联结有数道垂直钢梁使其加固，各垂直钢梁与环形工钢之间以及各垂直钢梁之间联结有数层水平横梁；最后通过数道纵向型钢将各圈环形工钢联结起来，各纵向型钢也与管片内弧面紧贴，形成可拆卸钢支架加固体系，以完成被击穿管片、所述前五环管片及所后五环管片的支撑加固；
第二步加固输电铁塔，在输电铁塔与待开挖修复竖井之间设置一排隔离桩，一排所述隔离桩离输电铁塔基础最近一面的距离必须达到1米以外，如果输电铁塔基础最近一面的宽度为A米则一排所述隔离桩的总宽度为[3+A+3]米，每根隔离桩的直径不能小于0.6米，每根隔离桩的深度不能大于地表面至破损管片的垂直深度，每根隔离桩由钢筋笼通过混凝土浇筑后构成，如果钢筋笼的垂直起吊高度大于H/2则应将钢筋笼分成数节后吊装然后再通过焊接的方式连接为一体以避免违反《施工现场临时用电安全技术规范JGJ 46-2005》之规定。
第三步地表加固，以破损管片所处的垂直地表位置为中心划定地表加固区域，该地表加固区域呈长方形且长边等于[2+D+2]米并所述长边与一排所述隔离桩的宽度方向一致，该地表加固区域的短边要大于4B，所述短边以一排所述隔离桩为起点向破损管片位置方向扩展，在[2+D+2]×4B的区域内依次划定数个旋喷桩，每个旋喷桩的直径不大于1米，各相邻旋喷桩相互咬合的距离控制在0.2米，这就是说相邻的三个旋喷桩其中心点构成等边三角形且其边长约等于0.8米，当旋喷桩处于隧道管片结构上方时其深度等于[H1-1]米，当旋喷桩处于隧道结构两侧时其深度等于[H1+D+2]米，各旋喷桩施工时通过钻杆对接钻至对应深度且每节钻杆的长度不大于H/2米，随后边提升钻杆边注浆；
隧道管片结构上方未打旋喷桩的其余部位采取地层深孔注浆加固即可；
第四步开挖修复竖井，待第三步各旋喷桩注浆及深孔注浆全部完成后并达到设计强度要求时即可开挖修复竖井，修复竖井以破损管片位置为圆心、以B为半径在[2+D+2]×4B的区域内进行开挖，开挖前先对修复竖井上部进行锁口圈梁施工，在所述锁口圈梁施工完成后在其周边上方砌筑一圈挡水墙以防雨水流入修复竖井内，所述锁口圈梁施工采用拉槽开挖方式，即仅开挖所述锁口圈梁位置处的土方并保留修复竖井井口中部土方，待所述锁口圈梁混凝土浇筑完成后再对修复竖井进行开挖；
在开挖过程中先沿修复竖井周边并按常规施工方法打设数个注浆锚杆，注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆，注浆完成后再进行修复竖井的土方开挖，每开挖深度至0.5米后按常规施工方法安装格栅拱架、连接筋和钢筋网片，然后对所述格栅拱架、所述连接筋和所述钢筋网片喷射早强混凝土进行初期支护，完成修复竖井第一榀的开挖过程；
当修复竖井第一榀开挖完成后即可进行修复竖井第二榀的，每榀开挖的深度均保持在0.5米，以此循环直至开挖之破损管片顶部为止，完成整个修复竖井的开挖全过程；
第五步破损管片修复，修复竖井开挖完成后现场核对破损管片外弧面的损伤范围并对修复竖井暴露的所有管片进行强度检测，依据强度检测结果对低于设计强度要求的部位进行显示标记，并依据显示标记对破损管片的相关部位进行凿除处理，破损管片相关部位的凿除范围需参考以下两个因素：
①修复竖井暴露的所有管片其外弧面的损伤范围及强度检测结果，②破损管片的所有接缝部位防水材料的损坏情况，结合上述①～②的情况确定管片受损范围参数，该受损范围参数是面积值，将该受损范围参数扩大2～3倍的面积即为破损管片的实际凿除面积；
在破损管片实际凿除面积确定后沿其凿除面进行径向掏槽，所述径向掏槽是沿管片外弧面向其内弧面的凿除过程，所述径向掏槽的外弧面长度要大于内弧面长度使其形成楔形，所述楔形的楔角控制在5～10°，所述径向掏槽后对其表面进行凿毛处理并清理干净，并对所暴露的受损较小的钢筋进行弯曲修复，对已锈蚀的钢筋作除锈处理，对已屈服或断裂的钢筋采用同等规格的钢筋进行替换，若凿除面积范围刚好位于管片的环向接缝处或是相邻管片的纵向接缝处时，应采用钢筋植入的方式与相邻管片进行锚固；
依据上述凿除面积大小加工一块比该凿除面积大一倍的钢模板，采用膨胀螺栓将钢模板固定在管片的内弧面上并完全覆盖凿除面，并在钢模板上粘贴止浆条，并使止浆条所围成的面积大于凿除面积。上述措施完成后对凿除各表面涂刷混凝土界面剂，然后再浇筑不低于原设计管片强度标号的混凝土，待浇筑的混凝土达到设计强度以后，再在修复竖井暴露的所有管片外表面涂刷2.5毫米厚的单组份聚氨酯防水涂料，并在单组份聚氨酯防水涂料外表面铺设2毫米厚的自粘式ECB防水板加强层和土工布，最后在土工布上方浇筑0.5米厚的水泥砂浆保护层；
第六步修复竖井回填，待第五步所有施工完成后开始修复竖井的回填，回填时先在修复竖井的底部回填1.5米厚的细石混凝土，随后在细石混凝土表面铺设一层2毫米厚的自粘式ECB防水板和土工布，随后在土工布上方浇筑大于0.5米厚的水泥砂浆保护层以加强防水效果，修复竖井的其余部分回填优质粘土并分层压实，每层回填优质粘土的厚度不大于0.5m，修复竖井在回填过程中预留数根注浆管，数根注浆管出口端延伸至所述锁口圈梁外，并在所述锁口圈梁位置处设置一层厚0.5米的钢筋混凝土止浆盖板，待修复竖井回填完成后利用所述注浆管对回填土体进行注浆加固，此处的注浆浆液同样采用水泥-水玻璃双液浆以确保修复竖井的回填密实，待修复竖井回填密实后先拆除第五步的钢模板，再拆除第一步的钢支架加固体系，至此完成邻近输电铁塔盾构隧道管片被击穿的修复施工。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下的优点：
1、本发明被击穿管片修复方法能够在狭小空间范围内进行管片修复。
2、本发明被击穿管片修复方法通过隔离桩可以有效控制地表输电铁塔结构倾斜及其基础沉降问题，保护地表既有输电铁塔的安全。
3、本发明被击穿管片修复方法通过增加锁口圈梁、注浆锚杆和喷射早强混凝等方法有效减小了修复竖井开挖时发生涌水情况和减小了修复竖井内壁收敛变形以及修复竖井的沉降问题。
4、本发明被击穿管片修复方法能够使得修复后的管片强度及防水性满足要求，满足盾构隧道管片结构耐久性之要求。
附图说明
图1是本发明钢支架加固体系的结构示意简图。
图2是本发明输电铁塔与隔离桩及地表加固区域和修复竖井的平面示意简图。
图中：1-盾构隧道管片，2-环形工钢，3-垂直钢梁，4-水平横梁，5-纵向槽钢，6-输电铁塔，7-输电铁塔基础，8-隔离桩，9-地表加固区域，10-修复竖井。
具体实施方式
本发明是一种邻近输电铁塔盾构隧道被击穿管片的修复施工方法，针对的是110kV输电铁塔在实施桩基打桩施工时无意击穿盾构隧道管片造成管片破损，在这样的环境下进行被击穿管片的修复施工，除遵守常规隧道的施工规则外，还必须严格遵守《施工现场临时用电安全技术规范JGJ 46-2005》之规定，这就为被击穿管片修复带来了一定的困难，而本发明所述技术方案有效的解决了这些问题。
除结合常规技术之外，本发明的所述技术方案主要体现在六大施工步骤，有关各步骤的详细内容参阅所述技术方案，不另赘述。
需要说明如下：
1、图1是本发明所述技术方案中第一步中的结构示意简图，从图1中可以明显看出钢支架加固体系的相互关系，第一步通过钢支架加固体系主要解决的是破损管片的应力损坏、破损管片结构纵向沉降及位移、破损管片收敛变形、破损管片环纵缝变化等问题。
2、图2是本发明所述技术方案中第二步和第三步的平面示意简图，第二步的加固输电铁塔之目的是解决输电铁塔结构倾斜及其基础沉降问题，而第三步的地表加固之目的是解决修复竖井开挖时可能发生的涌水问题，在第二步和第三步中如出现其它问题，结合现有技术并在第二步和第三步的基础上就能得到圆满解决。
3、第四步增加锁口圈梁、注浆锚杆和喷射早强混凝的目的是解决修复竖井开挖时发生涌水、修复竖井内壁收敛变形以及修复竖井的沉降问题。
综上，本发明的核心内容是六大步骤，除六大步骤外的其余未述内容请按常规技术解决即可。

Claims (1)

1.一种邻近输电铁塔盾构隧道被击穿管片的修复施工方法，输电铁塔的输出电压是110kV且距离地表的垂直高度最小值为H米，给定管片的环宽为B米，给定地表面至隧道拱顶的垂直高度为H1，给定隧道外直径为D米，被击穿凿透位置或处于该管片的外表面，或处于相邻管片结合缝处的外表面，其特征是：
第一步先在被击穿管片的隧道内进行支撑加固，支撑加固的区域包括被击穿管片所处环、与被击穿管片紧邻的前五环管片及与被击穿管片紧邻的后五环管片，先采用环形工钢对被击穿管片、所述前五环管片及所后五环管片进行内弧面的紧贴加固，每一环管片加固两圈环形工钢且其间距为B/2，每圈环形工钢均联结有数道垂直钢梁使其加固，各垂直钢梁与环形工钢之间以及各垂直钢梁之间联结有数层水平横梁；最后通过数道纵向型钢将各圈环形工钢联结起来，各纵向型钢也与管片内弧面紧贴，形成可拆卸钢支架加固体系，以完成被击穿管片、所述前五环管片及所后五环管片的支撑加固；
第二步加固输电铁塔，在输电铁塔与待开挖修复竖井之间设置一排隔离桩，一排所述隔离桩离输电铁塔基础最近一面的距离必须达到1米以外，如果输电铁塔基础最近一面的宽度为A米则一排所述隔离桩的总宽度为[3+A+3]米，每根隔离桩的直径不能小于0.6米，每根隔离桩的深度不能大于地表面至破损管片的垂直深度，每根隔离桩由钢筋笼通过混凝土浇筑后构成，如果钢筋笼的垂直起吊高度大于H/2则应将钢筋笼分成数节后吊装然后再通过焊接的方式连接为一体；
第三步地表加固，以破损管片所处的垂直地表位置为中心划定地表加固区域，该地表加固区域呈长方形且长边等于[2+D+2]米并所述长边与一排所述隔离桩的宽度方向一致，该地表加固区域的短边要大于4B，所述短边以一排所述隔离桩为起点向破损管片位置方向扩展，在[2+D+2]×4B的区域内依次划定数个旋喷桩，每个旋喷桩的直径不大于1米，各相邻旋喷桩相互咬合的距离控制在0.2米，这就是说相邻的三个旋喷桩其中心点构成等边三角形且其边长约等于0.8米，当旋喷桩处于隧道管片结构上方时其深度等于[H1-1]米，当旋喷桩处于隧道结构两侧时其深度等于[H1+D+2]米，各旋喷桩施工时通过钻杆对接钻至对应深度且每节钻杆的长度不大于H/2米，随后边提升钻杆边注浆；
隧道管片结构上方未打旋喷桩的其余部位采取地层深孔注浆加固即可；
第四步开挖修复竖井，待第三步各旋喷桩注浆及深孔注浆全部完成后并达到设计强度要求时即可开挖修复竖井，修复竖井以破损管片位置为圆心、以B为半径在[2+D+2]×4B的区域内进行开挖，开挖前先对修复竖井上部进行锁口圈梁施工，在所述锁口圈梁施工完成后在其周边上方砌筑一圈挡水墙以防雨水流入修复竖井内，所述锁口圈梁施工采用拉槽开挖方式，即仅开挖所述锁口圈梁位置处的土方并保留修复竖井井口中部土方，待所述锁口圈梁混凝土浇筑完成后再对修复竖井进行开挖；
在开挖过程中先沿修复竖井周边并按常规施工方法打设数个注浆锚杆，注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆，注浆完成后再进行修复竖井的土方开挖，每开挖深度至0.5米后按常规施工方法安装格栅拱架、连接筋和钢筋网片，然后对所述格栅拱架、所述连接筋和所述钢筋网片喷射早强混凝土进行初期支护，完成修复竖井第一榀的开挖过程；
当修复竖井第一榀开挖完成后即可进行修复竖井第二榀的，每榀开挖的深度均保持在0.5米，以此循环直至开挖之破损管片顶部为止，完成整个修复竖井的开挖全过程；
第五步破损管片修复，修复竖井开挖完成后现场核对破损管片外弧面的损伤范围并对修复竖井暴露的所有管片进行强度检测，依据强度检测结果对低于设计强度要求的部位进行显示标记，并依据显示标记对破损管片的相关部位进行凿除处理，破损管片相关部位的凿除范围需参考以下两个因素：
①修复竖井暴露的所有管片其外弧面的损伤范围及强度检测结果，②破损管片的所有接缝部位防水材料的损坏情况，结合上述①～②的情况确定管片受损范围参数，该受损范围参数是面积值，将该受损范围参数扩大2～3倍的面积即为破损管片的实际凿除面积；
在破损管片实际凿除面积确定后沿其凿除面进行径向掏槽，所述径向掏槽是沿管片外弧面向其内弧面的凿除过程，所述径向掏槽的外弧面长度要大于内弧面长度使其形成楔形，所述楔形的楔角控制在5～10°，所述径向掏槽后对其表面进行凿毛处理并清理干净，并对所暴露的受损较小的钢筋进行弯曲修复，对已锈蚀的钢筋作除锈处理，对已屈服或断裂的钢筋采用同等规格的钢筋进行替换，若凿除面积范围刚好位于管片的环向接缝处或是相邻管片的纵向接缝处时，应采用钢筋植入的方式与相邻管片进行锚固；
依据上述凿除面积的大小加工一块比该凿除面积大一倍的钢模板，采用膨胀螺栓将钢模板固定在管片的内弧面上并完全覆盖凿除面，并在钢模板上粘贴止浆条，并使止浆条所围成的面积大于凿除面积，然后对凿除各表面涂刷混凝土界面剂，然后再浇筑不低于原设计管片强度标号的混凝土，待浇筑的混凝土达到设计强度以后，再在修复竖井暴露的所有管片外表面涂刷2.5毫米厚的单组份聚氨酯防水涂料，并在单组份聚氨酯防水涂料外表面铺设2毫米厚的自粘式ECB防水板加强层和土工布，最后在土工布上方浇筑0.5米厚的水泥砂浆保护层；
第六步修复竖井回填，待第五步所有施工完成后开始修复竖井的回填，回填时先在修复竖井的底部回填1.5米厚的细石混凝土，随后在细石混凝土表面铺设一层2毫米厚的自粘式ECB防水板和土工布，随后在土工布上方浇筑大于0.5米厚的水泥砂浆保护层以加强防水效果，修复竖井的其余部分回填优质粘土并分层压实，每层回填优质粘土的厚度不大于0.5m，修复竖井在回填过程中预留数根注浆管，数根注浆管出口端延伸至所述锁口圈梁外，并在所述锁口圈梁位置处设置一层厚0.5米的钢筋混凝土止浆盖板，待修复竖井回填完成后利用所述注浆管对回填土体进行注浆加固，此处的注浆浆液同样采用水泥-水玻璃双液浆以确保修复竖井的回填密实，待修复竖井回填密实后先拆除第五步的钢模板，再拆除第一步的钢支架加固体系，至此完成邻近输电铁塔盾构隧道管片被击穿的修复施工。
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