CN117703398A - 一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法 - Google Patents
一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法，属于顶管施工技术领域，包括以下步骤：S1、水文地质确认，明确地质构成、地下水埋深；S2、施工顶管工作井围护结构、基坑开挖，工作井底板施工；S3、施工止水帷幕，疏水管兼做水位观测点；S4、始发工作井主体结构施工、顶管始发洞门、顶管受力后背墙施工；S5、洞门范围内硬岩地层预破碎、注入惰性砂浆填充探孔；S6、顶管机组装调试、掘进施工；S7、顶管机接收拆卸、减磨泥浆置换，施工完成。本发明采用上述的一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法，在非开挖模式施工富水的上软下硬地层中的地下通道，保证正常的路面交通秩序，获得良好的经济效益、社会效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及顶管施工技术领域，尤其是涉及一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法。
背景技术
在城市轨道交通的建设中，地铁车站多布设在城市主干道的一侧，地铁车站的出入口布设在道路两侧，以方便乘客的出入及保证交通安全。地铁车站的出入通道与车站负一层连通，地铁车站顶板的埋深多为4-6m，决定了地铁车站出入通道的埋深较浅，城市主干道多埋设供水、污水、雨水、燃气、电信、供电等众多管线，各类管线的埋深多为2-4m不等。若采用明挖法施工需要迁改各类管线，在繁忙的城市主干道难以实施管线迁改，采用常规的暗挖施工，在富水的软弱地层、复合地层采用暗挖施工的安全难以保证，多采用顶管法施工，现有的大断面矩形顶管设备适用于软弱地层，在上软下硬的复合地层中常规的顶管设备因圆形刀盘与矩形壳体间存在开挖盲区，常规矩形顶管难以完成盲区土体的切割，难以完成大断面的矩形顶管施工。在浅覆土的富水复合地层中施工地铁车站人行通道带来了诸多挑战。
发明内容
本发明的目的是提供一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法，在非开挖模式施工富水的上软下硬地层中的地下通道，保证正常的路面交通秩序，获得良好的经济效益、社会效益和环境效益。
为实现上述目的，本发明提供了一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法，包括以下步骤：
S1、水文地质确认，明确地质构成、地下水埋深；
S2、施工顶管工作井围护结构、基坑开挖，工作井底板施工；
S3、施工止水帷幕，疏水管兼做水位观测点；
S4、始发工作井主体结构施工、顶管始发洞门、顶管受力后背墙施工；
S5、洞门范围内硬岩地层预破碎、注入惰性砂浆填充探孔；
S6、顶管机组装调试、掘进施工；
S7、顶管机接收拆卸、减磨泥浆置换，施工完成。
优选的，所述S1具体为：核查施工区域的水文地质，明确水文地质情况，确认地下水位、地质分层、软硬底层分界面，明确硬岩地层的构成及与人行通道横断面、纵断面的位置关系，确认硬岩区段岩层的硬度情况。
优选的，所述S1中核查方法为通过设置垂直探孔或水平探孔对施工区域的水文地质进行核查。
优选的，所述S3具体为：洞门两侧钻探孔、压住克泥效，形成止水帷幕，克泥效止水帷幕外侧0.5m处与人行通道底板内侧向上0.5m的交叉点位置，施工地下水位疏水孔兼水位观测孔，孔内插入钢花管；较长的人行通道分别由始发工作井、接收工作井进行钻孔。
优选的，所述S5中岩石预破碎的方法为：始发工作井和接收工作井同时预破碎，两端交叉不小于0.5m。
因此，本发明采用上述一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法，在非开挖模式施工富水的上软下硬地层中的地下通道，保证正常的路面交通秩序，获得良好的经济效益、社会效益和环境效益。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法实施例的施工流程图；
图2是本发明一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法实施例的地质纵断面示意图；
图3是本发明一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法实施例止水帷幕疏水孔兼做水位观测点的结构示意图；
图4是本发明一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法实施例的钢花管示意图；
图5是本发明一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法实施例I处的局部放大图；
图6是本发明一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法实施例疏水孔、水位管的安装示意图；
图7是本发明一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法实施例水位管的结构示意图；
图8是本发明一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法实施例的预裂孔示意图。
附图标记
1、钢花管；2、变径三通；3、水位管；4、截止阀；5、软管；6、第一短节；7、第二短节。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例
如图所示，本发明提供了一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法，包括如下步骤：
S1、水文地质确认，明确地质构成、地下水埋深。
通过设置定位探孔和水平探孔核查施工区域的水文地质，明确水文地质情况，确认地下水位、地质分层、软硬底层分界面，明确硬岩地层的构成及与人行通道横断面、纵断面的位置关系，确认硬岩区段岩层的硬度情况。
S2、施工顶管工作井围护结构、基坑开挖，工作井底板施工。
S3、施工止水帷幕，疏水管兼做水位观测点。
洞门两侧钻探孔、压住克泥效，形成止水帷幕，克泥效止水帷幕外侧0.5m处与人行通道底板内侧向上0.5m的交叉点位置，施工地下水位疏水孔兼水位观测孔，孔内插入钢花管1；较长的人行通道分别由始发工作井、接收工作井进行钻孔。
钢花管1通过变径三通2与水位管3连接，变径三通2与水位管3之间通过第一短节6连接，水位管3竖直设置，疏水孔显示地下水位变化情况，方便观测地下水的水位。变径三通2另一端与截止阀4连接，截止阀4与软管5连接，变径三通2与截止阀4之间、截止阀4与软管5之间均通过第二短节7连接。截止阀4可控制水流通断，软管5可供水流通过。
S4、始发工作井主体结构施工、顶管始发洞门、顶管受力后背墙施工。
S5、洞门范围内硬岩地层预破碎、注如惰性砂浆填充探孔。
岩石预破碎的方法为：始发工作井和接收工作井同时预破碎，两端交叉不小于0.5m，此方法可提高岩石的破碎精度。
S6、顶管机组装调试、掘进施工。
S7、顶管机接收拆卸、减磨泥浆置换，施工完成。
实施例一
某市轨道交通4号线部分线路沿城市主干道布设，其中A站位于主干道南侧，车站出入口需穿越主干道到达主干道北侧，顶管机开挖断面尺寸4.92m*6.92m，管节外尺寸6900mm*4900mm*1500mm，壁厚450mm。
A1出入口采用明挖法施工，出入口通道采用顶管法施工。顶管段地层从上至下依次为杂填土、粉质黏土、胶结碎石，其中胶结碎石层厚度为0-3.7m，地下水位埋深约4m。为解决矩形顶管机盲区硬岩难以破除导致顶管机难以向前推进的问题，采取如下施工方法，如图1所示：
S1、核查地铁人行通道施工区域的水文地质是否与地勘资料一致，对有疑问的区段应进行地质补勘以确认真实的水文地质情况，确认地下水位、地质分层、软硬地层分界面。明确硬岩地层的构成及与人行通道横断面、纵断面的位置关系，确认硬岩区段岩层的硬度情况，如图2所示。
补充地勘探孔确认岩层硬度，根据工程环境实际情况，在道路上难以实施钻孔取芯的补勘工作，顶管工作井开挖过程中核对地质构成与地勘资料的一致性；采用水平地质探孔确认人行通道开挖区域地质构成，确认地下水实渗流情况。
S2、按设计图纸进行顶管工作井围护结构施工，基坑土方开挖完成后，及时施工工作井底板；在工作井结构封闭前应保证始发井、接收井基坑施工的正常降水，水位位于底板以下0.5m，保证施工安全。
S3、根据实际图纸止水帷幕设计图纸，在洞门两侧、人行通道底板下钻Φ100mm孔、孔间距400mm，沿平行洞门两侧、人行通道底板下直线布置；压住克泥效，注浆扩散直径不应小于500mm，在洞门两侧、人行通道底板下形成止水帷幕。施工顺序采取先施工底板下止水帷幕，如图3所示，再施工左右两侧止水帷幕。
根据工程实际，人行通道长度62m，为提高钻孔精度、提高施工效率，分别由始发工作井、接收工作井进行钻孔，始发井、接收井及底部下两端分别施工克泥效注浆管，两端搭接长度不小于1m，孔轴线误差不应超过Φ60mm，以保证搭接处的止水效果。
克泥效注入孔采用隔一钻一的跳孔方法，钻孔后及时放入注浆钢花管1。钢花管1为外径Φ89mm钢管，如图4、图5所示，钢花管1采用Φ89×6mm无缝钢管制作，端部成60°尖角封堵；间隔500mm钻Φ20出浆孔，出浆孔呈90°间隔布置，距离洞口1500mm无出浆孔，钢花管1接长位置采用三角形对焊，焊接前将接口加工成30°坡口。钢花管1注入口采用丝扣连接方式，丝扣处采用变径三通接头，其规格根据现场注浆设备对应管路接口确定。
克泥效止水帷幕外侧0.5m处与人行通道底板内侧向上0.5m的交叉点位置，施工地下水位疏水孔兼水位观测孔，如图3所示。孔内插入钢花管1，如图6、图7所示。较长的人行通道分别由始发工作井、接收工作井进行钻孔，已提高钻孔精度及提高钻孔效率。
钢花管1结构型式如图4、图5所示，采用3″钢管制作钢花管，采用螺纹连接方式，变径三通(3″*1″)，变径三通2其中一个3″接口与钢花管1连接、另一个3″接口与3″的一件第二短节7、3″截止阀4、第二件3″的第二短节7、软管5连接，地层中的水通过3″的软管5排入工作井集水坑，由水泵排出工作井；变径三通2的1″的接口连接1″的第一短节6、1″的水位管3，1″的水位管3应固定在工作井壁上，可查看地下水水位。
S4、始发工作井主体结构施工、顶管始发洞门、顶管始发受力后背墙施工，接收工作井主体结构、洞门施工。疏水孔位置主体结构处做防水设计，根据设计图纸要求施工。
S5、洞门范围内硬岩地层钻孔破碎、注入惰性砂浆填充探孔，如图8所示；在胶结砾岩范围施作Φ180mm*250*250mm水平钻孔，采用梅花形布置，将胶结砾岩打碎，钻孔施工完成后及时注入惰性浆液，采用是否工作井、接收工作井两端打孔措施，两端搭接长度不小于0.5m。
S6、顶管机组装调试、始发掘进，完成盾构施工工作；
S7、顶管机接收拆卸、减磨泥浆置换，完成施工。
因此，本发明采用上述一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法，在非开挖模式施工富水的上软下硬地层中的地下通道，保证正常的路面交通秩序，获得良好的经济效益、社会效益和环境效益。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、水文地质确认，明确地质构成、地下水埋深；
S2、施工顶管工作井围护结构、基坑开挖，工作井底板施工；
S3、施工止水帷幕，疏水管兼做水位观测点；
S4、始发工作井主体结构施工、顶管始发洞门、顶管受力后背墙施工；
S5、洞门范围内硬岩地层预破碎、注入惰性砂浆填充探孔；
S6、顶管机组装调试、掘进施工；
S7、顶管机接收拆卸、减磨泥浆置换，施工完成。
2.根据权利要求1所述的一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法，其特征在于：所述S1具体为：核查施工区域的水文地质，明确水文地质情况，确认地下水位、地质分层、软硬底层分界面，明确硬岩地层的构成及与人行通道横断面、纵断面的位置关系，确认硬岩区段岩层的硬度情况。
3.根据权利要求2所述的一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法，其特征在于：所述S1中核查方法为通过设置垂直探孔或水平探孔对施工区域的水文地质进行核查。
4.根据权利要求1所述的一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法，其特征在于：所述S3具体为：洞门两侧钻探孔、压住克泥效，形成止水帷幕，克泥效止水帷幕外侧0.5m处与人行通道底板内侧向上0.5m的交叉点位置，施工地下水位疏水孔兼水位观测孔，孔内插入钢花管；较长的人行通道分别由始发工作井、接收工作井进行钻孔。
5.根据权利要求1所述的一种浅覆土富水复合地层中大断面矩形顶管施工方法，其特征在于：所述S5中岩石预破碎的方法为：始发工作井和接收工作井同时预破碎，两端交叉不小于0.5m。
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