一种浅埋湿陷性黄土隧道核心土与玻纤锚杆加固施工方法

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN201711001623.0 (22)申请日 2017.10.24

(71)申请人 济南城建集团有限公司

地址 250000 山东省济南市天桥区济洛路汽车厂东路29号 (72)发明人 刘子松 吴建亮 高皓然 刘洋 曲凡峰 (74)专利代理机构 济南泉城专利商标事务所 代理人 张俊涛 (51)Int.CI

(10)申请公布号 CN 108180018 A (43)申请公布日 2018.06.19

权利要求说明书 说明书 幅图

(54)发明名称

一种浅埋湿陷性黄土隧道核心土与

玻纤锚杆加固施工方法 (57)摘要

本发明属于城市隧道暗挖施工技术

领域，具体涉及到一种浅埋湿陷性黄土隧道核心土与玻纤锚杆加固施工方法，利用玻纤注浆锚杆加固超前核心土，增大其抗压抗剪能力，约束掌子面前方土体挤出变形，且玻纤注浆锚杆与超前注浆小导管形成的加固区域具有阻水作用，减缓了上部

湿陷性黄土的固结沉降速度，同时易切削玻纤注浆锚杆，不影响隧道掘进开挖。预留核心土施加反向推力，限制前方土体应力应变释放，另外超前注浆小导管可在上部形成支护拱圈，减少了土块塌落。 法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1.一种浅埋湿陷性黄土隧道核心土与玻纤锚杆加固施工方法,其特征在于:包括如下步骤:

(1)施工准备:准备隧道位移监测设备,包括数显收敛仪、水准仪和滑动式纵向测微计;超前注浆小导管采用Φ42mm,长度4.5m,壁厚3.5mm的热轧无缝钢管,超前注浆小导管管体上钻Φ6mm的注浆孔,孔位按15cm间距梅花型布置,超前注浆小导管尾部30cm范围不钻孔,作预留止浆段;准备注浆用止浆塞,并设置注浆管及排气管,排气管采用Φ20mm的塑料管;玻纤注浆锚杆规格为FL 30*7,长度6m,抗拉强度562MPa,抗剪强度108Mpa;注浆采用注浆泵,注浆材料为水泥浆,水泥浆水灰比为1:1-1:1.5;准备隧道掘进机或小型挖掘机;准备砼喷射机、凿岩机,照明、通风设备,畅通的风水管线;

(2)上台阶土体开挖:上台阶开挖高度与全部开挖断面高度比值为50%,掌子面后方预留核心土留置形状为梯形,轮廓线与开挖轮廓线之间的距离为1.5-2.0m;

(3)掌子面速喷砼:隧道开挖后立即对掌子面喷射早强混凝土,早强混凝土厚度大于4cm;

(4)测量放线:测设掌子面超前注浆小导管和玻纤注浆锚杆的位置,超前注浆小导管按照环距40cm、纵距4m布设并耦合2m;玻纤注浆锚杆在掌子面按照100*100cm梅花形布置,纵距6m布设并耦合2m;

(5)玻纤注浆锚杆注浆加固:1开挖后喷砼封堵掌子面,达到最终强度的50%,确保注浆时能达到足够的压力;2凿岩机钻孔,超前注浆小导管3成孔倾角为12°;玻纤注浆锚杆倾角方向根据位置设置不同方向,位于上部的玻纤注浆锚杆倾角向上倾,位于下部的玻纤注浆锚杆倾角下倾,位于外侧的玻纤注浆锚杆倾角外倾,位于内侧的玻纤注浆锚杆倾角内倾,倾角均为12°,位于中部的玻纤注浆锚杆沿隧道走向水平布置,钻孔后清孔并安装导管;3固定导管:理顺注浆管路并与注浆导管连接,试运行检查管路密封

系统;4注浆:采用注浆泵注浆,采用水泥浆由高孔位向低孔位进行注浆,注浆过程中注浆压力应逐渐缓慢提升,初始注浆压力0.5-1.0MPa,终压为1.2MPa;当达到1.2 MPa并继续注浆10min以上,注浆量达到0.009m³,注浆管口预留溢浆口,作为注浆的观察窗;

(6)效果加固:掌子面后方监测点每隔5m作一个观测断面,在掌子面后方4m处安设滑动式纵向测微计,地表监测点的纵向间距5m,横向间距3m。

2.根据权利要求1所述的浅埋湿陷性黄土隧道核心土与玻纤锚杆加固施工方法,其特征在于:在步骤(1)中,采用BW-250/50型注浆泵。

3.根据权利要求1所述的浅埋湿陷性黄土隧道核心土与玻纤锚杆加固施工方法,其特征在于:在步骤(1)中,注浆材料为425#水泥浆。

4.根据权利要求1所述的浅埋湿陷性黄土隧道核心土与玻纤锚杆加固施工方法,其特征在于:在步骤(1)中,准备EBZ160隧道掘进机或PC60小型挖掘机,挖掘机设置长60cm弧形土体切削刀具。

5.根据权利要求1所述的浅埋湿陷性黄土隧道核心土与玻纤锚杆加固施工方法,其特征在于:在步骤(3)中,早强混凝土为C25早强混凝土。

说 明 书

技术领域

本发明属于城市隧道暗挖施工技术领域,具体涉及到一种浅埋湿陷性黄土隧道核心土与玻纤锚杆加固施工方法。 背景技术

湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土,具有大孔和垂直节理,在天然湿度下,其压缩性较低,强度较高,但遇水浸湿时,土的强度显著降低,在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形,是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形,对建筑物的危害性大。由于黄土的湿陷性导致地基基础的沉降,一直是黄土地区的一个典型的工程地质问题。在隧道施工中,为避免大范围塌方、地表沉陷造成洞内支护结构侵线、管线破坏和周围建筑物失稳等重大事故发生,针对湿陷性黄土地质处理的方法目前有中隔墙法(CD法)、交叉中隔墙法(CRD法)等,但这些方法施工进度慢,工程投入大。 发明内容

本发明为解决现有技术的不足,提供一种浅埋湿陷性黄土隧道核心土与玻纤锚杆加固施工方法。

本发明是通过以下技术方案实现的:一种浅埋湿陷性黄土隧道核心土与玻纤锚杆加固施工方法,包括如下步骤:

(1)施工准备:准备隧道位移监测设备,包括数显收敛仪、水准仪和滑动式纵向测微计;超前注浆小导管采用Φ42mm,长度4.5m,壁厚3.5mm的热轧无缝钢管,超前注浆小导管管体上钻Φ6mm的注浆孔,孔位按15cm间距梅花型布置,超前注浆小导管尾部30cm范围不钻孔,作预留止浆段;准备注浆用止浆塞,并设置注浆管及排气管,排气管

采用Φ20mm的塑料管;玻纤注浆锚杆规格为FL 30*7,长度6m,抗拉强度562MPa,抗剪强度108Mpa;注浆采用注浆泵,注浆材料为水泥浆,水泥浆水灰比为1:1-1:1.5;准备隧道掘进机或小型挖掘机;准备砼喷射机、凿岩机,照明、通风设备,畅通的风水管线;

(2)上台阶土体开挖:上台阶开挖高度与全部开挖断面高度比值为50%,掌子面后方预留核心土留置形状为梯形,轮廓线与开挖轮廓线之间的距离为1.5-2.0m;

(3)掌子面速喷砼:隧道开挖后立即对掌子面喷射早强混凝土,早强混凝土厚度大于4cm;

(4)测量放线:测设掌子面超前注浆小导管和玻纤注浆锚杆的位置,超前注浆小导管按照环距40cm、纵距4m布设并耦合2m;玻纤注浆锚杆在掌子面按照100*100cm梅花形布置,纵距6m布设并耦合2m;

(5)玻纤注浆锚杆注浆加固:1开挖后喷砼封堵掌子面,达到最终强度的50%,确保注浆时能达到足够的压力;2凿岩机钻孔,超前注浆小导管3成孔倾角为12°;玻纤注浆锚杆倾角方向根据位置设置不同方向,位于上部的玻纤注浆锚杆倾角向上倾,位于下部的玻纤注浆锚杆倾角下倾,位于外侧的玻纤注浆锚杆倾角外倾,位于内侧的玻纤注浆锚杆倾角内倾,倾角均为12°,位于中部的玻纤注浆锚杆沿隧道走向水平布置,钻孔后清孔并安装导管;3固定导管:理顺注浆管路并与注浆导管连接,试运行检查管路密封系统;4注浆:采用注浆泵注浆,采用水泥浆由高孔位向低孔位进行注浆,注浆过程中注浆压力应逐渐缓慢提升,初始注浆压力0.5-1.0MPa,终压为1.2MPa;当达到1.2 MPa并继续注浆10min以上,注浆量达到0.009m³,注浆管口预留溢浆口,作为注浆的观察窗;

(6)效果加固:掌子面后方监测点每隔5m作一个观测断面,在掌子面后方4m处安设滑动式纵向测微计,地表监测点的纵向间距5m,横向间距3m。

作为优选方案:

在步骤(1)中,采用BW-250/50型注浆泵。

在步骤(1)中,注浆材料为425#水泥浆。

在步骤(1)中,准备EBZ160隧道掘进机或PC60小型挖掘机,挖掘机设置长60cm弧形土体切削刀具。

在步骤(3)中,早强混凝土为C25早强混凝土。

本发明的有益效果为:

一、本发明方法控制掌子面前方超前核心土挤出变形,解决了湿陷性黄土隧道沉降收敛较大的问题;

二、预留核心土限制了掌子面前方土体应力应变释放;

三、玻纤注浆锚杆提高了土体抗压抗剪性;

四、本发明方法避免了支护结构收敛侵线、大范围塌方、地表沉陷等工程事故;

五、玻纤注浆锚杆不影响隧道掘进开挖,加快了施工进度,减少了工程投入,同时保证了生命财产安全。 附图说明

图1为本发明预留核心土与锚杆设置的正断面图。

图2为本发明预留核心土与锚杆设置的纵断面图。

图3为土体加固前变形图。

图4为土体加固后变形图。

图中,1玻纤注浆锚杆,2预留核心土,3超前注浆小导管,4超前核心土。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例,需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

一种浅埋湿陷性黄土隧道核心土与玻纤锚杆加固施工方法,包括如下步骤:

(1)施工准备

1准备精度达标的隧道位移监测设备,隧道位移监测设备包括数显收敛仪、水准仪和滑动式纵向测微计;

2准备超前注浆小导管3,超前注浆小导管3采用Φ42mm,Φ表示直径,长度4.5m,壁厚3.5mm的热轧无缝钢管,超前注浆小导管3管体上钻Φ6mm的注浆孔,孔位按15cm间距梅花型布置,超前注浆小导管3尾部30cm范围不钻孔,作预留止浆段;

3准备注浆用止浆塞,并设置注浆管及排气管,排气管采用Φ20mm的塑料管;

4准备玻纤注浆锚杆1的规格为FL 30*7,长度6m,抗拉强度562MPa,抗剪强度

108Mpa;

5准备注浆用注浆泵,这里采用BW-250/50型注浆泵;注浆材料为425#水泥浆,水泥浆的水灰比为1:1;准备PC60小型挖掘机,挖掘机设置长60cm弧形土体切削刀具;准备达到施工要求的砼喷射机、凿岩机等施工机械,良好的照明、通风设备,畅通的风水管线。

(2)上台阶土体开挖

上台阶开挖高度与全部开挖断面高度比值为50%,掌子面后方预留核心土2留置形状为梯形,轮廓线与开挖轮廓线之间的距离为2.0m;

(3)掌子面速喷砼

隧道开挖后立即对掌子面喷射C25早强混凝土,C25早强混凝土厚度大于4cm;

(4)测量放线

测设掌子面超前注浆小导管3和玻纤注浆锚杆1的位置,本实施例在湿陷性黄土层超前注浆小导管3共30根,按照环距40cm、纵距4m布设并耦合2m;玻纤注浆锚杆1在掌子面按照100*100cm梅花形布置,共33根,纵距6m布设并耦合2m,布置图如附图1和附图2所示;

(5)玻纤注浆锚杆1注浆加固

1开挖后喷砼封堵掌子面,达到最终强度的50%,确保注浆时能达到足够的压力;

2凿岩机钻孔,超前注浆小导管3成孔倾角为12°;玻纤注浆锚杆1倾角方向根据位置设置不同方向,位于上部的玻纤注浆锚杆1倾角向上倾,位于下部的玻纤注浆锚杆1

倾角下倾,位于外侧的玻纤注浆锚杆1倾角外倾,位于内侧的玻纤注浆锚杆1倾角内倾,倾角均为12°,位于中部的玻纤注浆锚杆1沿隧道走向水平布置,钻孔后清孔并安装导管;

3固定导管,导管安装,管路连接及检查;理顺注浆管路并与注浆导管连接,试运行检查管路密封系统;

4注浆:采用注浆泵注浆,采用准备的水灰比为1:1的水泥浆液,由高孔位向低孔位进行注浆,注浆过程中注浆压力应逐渐缓慢提升,初始注浆压力0.5-1.0MPa,终压为1.2MPa;当达到1.2 MPa并继续注浆10min以上,注浆量达到0.009m³,注浆管口预留溢浆口,作为注浆的观察窗。

(6)效果加固

掌子面后方监测点每隔5m作一个观测断面,包括周边收敛、拱顶沉降等观测,在掌子面后方4m处安设滑动式纵向测微计,地表监测点的纵向间距5m,横向间距3m。需要注意的是对监测点和监测设备的保护,否则会造成数据断链,影响对土体加固效果判断。

附图4为利用本发明方法土体加固后的变形图,和附图3比较可以明显看出本发明方法的效果。

本发明利用玻纤注浆锚杆1加固超前核心土4,增大其抗压抗剪能力,约束掌子面前方土体挤出变形,且玻纤注浆锚杆1与超前注浆小导管3形成的加固区域具有阻水作用,减缓了上部湿陷性黄土的固结沉降速度,同时易切削玻纤注浆锚杆1,不影响隧道掘进开挖。预留核心土2施加反向推力,限制前方土体应力应变释放,另外超前注浆小导管3可在上部形成支护拱圈,减少了土块塌落。掌子面速喷早强混凝土,保证了注浆压力,防止了空隙溢浆。

以上所述的实施例,只是本发明较优选的具体实施方式的一种,本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。