專利名稱：一種泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地鐵盾構(gòu)隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法。
背景技術(shù)：
地鐵盾構(gòu)施工具有高度的機(jī)械化、自動化，不影響地面交通，對周圍建(構(gòu))筑物影響較小，適應(yīng)軟弱地質(zhì)條件，施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，在城市地鐵工程中得到廣泛應(yīng)用。目前已經(jīng)成為國內(nèi)外城市地鐵隧道的主要施工方法。由于城市建設(shè)難免遺留鋼管等不明障礙物，故在城市地鐵盾構(gòu)隧道施工過程中難免需要對這些不明障礙物進(jìn)行清理。而城市地鐵盾構(gòu)隧道施工地質(zhì)條件及周邊環(huán)境復(fù)雜，障礙物處理本身風(fēng)險較高，易對周邊環(huán)境產(chǎn)生破壞甚至造成人員傷亡，故選取適當(dāng)?shù)那逭戏椒ň惋@得尤為重要。目前地鐵施工中比較常見的地下障礙物主要有以下幾種地下殘留樁基、孤石、鉆桿及其它不明障礙物(如炮彈、鋼管等)。目前，工程中清除地下障礙物的方法很多，按照操作要求可分為人工清障和大型機(jī)械清障。而常見的人工清障方法有豎井開挖、直接帶壓進(jìn)倉清除、定向爆破、冷凍加固后進(jìn)倉清除。綜合工程造價、施工工期、施工安全等方面考慮，基于冷凍法加固的地下障礙物處理是相對安全快捷的處理方法。綜上所述，鑒于城市地鐵建設(shè)工期要求和安全性保障，液氮冷凍下的泥水泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法能有效降低和控制工程安全風(fēng)險，具有重要的工程意義和推廣應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法，該方法能夠快速有效清除地鐵泥水盾構(gòu)施工中碰到的地下不明障礙物，保證施工工期和周邊建構(gòu)筑物的安全性，為城市地鐵隧道泥水盾構(gòu)施工的正常掘進(jìn)提供必要條件。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供的方案是一種泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法，其特征在于所述方法包含如下步驟
1)調(diào)查施工區(qū)域范圍內(nèi)的地下障礙物情況，分析障礙物的大小及分布情況；根據(jù)實(shí)地踏勘的施工場地環(huán)境，設(shè)計冷凍施工范圍及冷凍管埋深、冷凍時間、冷凍溫度的參數(shù)；
2)垂直鉆設(shè)冷凍孔和測溫孔，鉆孔至設(shè)計深度，分別向冷凍孔和測溫孔內(nèi)埋設(shè)冷凍管和測溫管；
3)將冷凍管相互連接，并設(shè)置液氮進(jìn)液口和排氣口；
4)向冷凍管的進(jìn)液口內(nèi)輸送液氮，氣化后的氮?dú)馔ㄟ^排氣口排入空氣，如此反復(fù)循環(huán)對需要冷凍的地層進(jìn)行冷凍；
5)冷凍過程中通過預(yù)埋的測溫管對土體進(jìn)行溫度監(jiān)測；
6)冷凍效果達(dá)到設(shè)計要求之后，施工人員帶壓進(jìn)入泥水盾構(gòu)刀盤位置，對冷凍土體進(jìn)行分段分層開挖，并形成洞室；7)施工人員帶壓進(jìn)洞室清理地下障礙物；
8)待障礙物全部清除之后，停止冷凍，并拔出埋設(shè)的冷凍管。而且，所述步驟2的具體步驟如下
1)施工鉆場基礎(chǔ)，確保鉆場基礎(chǔ)平整、穩(wěn)固；
2)采用垂直鉆機(jī)鉆設(shè)冷凍孔；
3)在相鄰冷凍孔的中心處鉆設(shè)測溫孔；
4)清除冷凍管內(nèi)異物，并在地面配組，丈量全長，作好記錄；
5)向冷凍孔內(nèi)埋設(shè)冷凍管，冷凍管的長度應(yīng)不小于設(shè)計冷凍孔的深度；
6)向測溫孔內(nèi)埋設(shè)測溫管。而且，所述冷凍孔和測溫孔的鉆設(shè)，根據(jù)深度及地層情況的需要及時增減鉆鋌，鉆進(jìn)過程施力均勻，勻速推進(jìn)，并平衡轉(zhuǎn)速、壓力及沖洗量；冷凍孔和測溫孔的施工過程中使用燈光經(jīng)緯儀進(jìn)行終孔和成孔測斜，并及時繪制冷凍孔偏斜平面圖；冷凍孔的終孔間距不大于設(shè)計值，否則應(yīng)予以補(bǔ)孔。而且，所述步驟4中輸送液氮時，檢測液氮各個回路溫度，并保持基本相同，同時現(xiàn)場儲備足量液氮，以防液氮供應(yīng)出現(xiàn)中斷；經(jīng)常轉(zhuǎn)動刀盤以防止把盾構(gòu)刀盤凍住影響盾構(gòu)推進(jìn)。而且，所述步驟6的具體步驟如下
1)冷凍運(yùn)行開始后，使用泥漿(若使用高粘度聚合物泥漿，效果更佳)對泥水倉泥漿反復(fù)置換，保證掌子面優(yōu)質(zhì)泥膜的形成；
2)施工人員帶壓進(jìn)洞室使用鐵鍬、風(fēng)鎬以及高壓水管分段分層開挖洞室；
3)洞室開挖完成后，焊接鋼板和槽鋼施作簡易支撐，防止掌子面上方掉落土體。而且，所述步驟8的拔管方法如下
1)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)待盾尾脫離加固體后，進(jìn)行同步注漿；
2)待水泥漿達(dá)到強(qiáng)度后，停止冷凍，冷凍拔管；
3)對每個冷凍孔進(jìn)行三重管高壓旋噴樁加固。本發(fā)明采用液氮冷凍下的泥水泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、快速有效，本方法只需先進(jìn)行冷凍孔施工，然后快速冷凍，在短時間內(nèi)能達(dá)到清除地下障礙物的目的，能有效節(jié)省工期；2、安全性高，本方法采用液氮進(jìn)行冷凍，冷凍時間短，對周邊環(huán)境造成的影響較小，同時冷凍后地層強(qiáng)度高，為人工帶壓進(jìn)倉作業(yè)提供了可靠的安全保障。


圖1是本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本實(shí)施例提供一種泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法，該方法采用液氮對地層進(jìn)行冷凍，然后帶壓進(jìn)倉清除地下障礙物，該方法如圖1所示包括以下步驟。步驟1，調(diào)查施工區(qū)域范圍內(nèi)地下障礙物情況，分析障礙物的大小及分布情況；根據(jù)實(shí)地踏勘的施工場地環(huán)境，設(shè)計冷凍施工范圍及相應(yīng)的各項(xiàng)冷凍參數(shù)，例如冷凍管埋深、冷凍時間、冷凍溫度等。步驟2，垂直鉆設(shè)冷凍孔和測溫孔，鉆孔至設(shè)計深度，分別向冷凍孔和測溫孔內(nèi)埋設(shè)冷凍管和測溫管。步驟3，將冷凍管相互連接，并設(shè)置液氮進(jìn)液口和排氣口。步驟4，將液氮通過進(jìn)液口向冷凍管內(nèi)輸送，汽化后的氮?dú)馔ㄟ^排氣口排入空氣，如此反復(fù)循環(huán)對需要冷凍的地層進(jìn)行冷凍。步驟5，冷凍過程中通過預(yù)埋的測溫管對土體進(jìn)行溫度監(jiān)測。步驟6，冷凍效果達(dá)到設(shè)計要求之后，施工人員帶壓進(jìn)入泥水盾構(gòu)刀盤位置對冷凍土體進(jìn)行分段分層開挖，并形成洞室。步驟7，施工人員帶壓進(jìn)洞室采用合理方法對地下障礙物進(jìn)行清理。步驟8，待障礙物全部清除之后，停止冷凍，拔出埋設(shè)的冷凍管。在上述實(shí)施例中，步驟2所述的冷凍鉆孔施工，具體步驟如下。第一步，認(rèn)真按圖紙要求施工鉆場基礎(chǔ)，確保鉆場基礎(chǔ)平整、穩(wěn)固。第二步，采用垂直鉆機(jī)鉆設(shè)冷凍孔，造孔使用牙輪鉆頭鉆進(jìn)。第三步，在相鄰冷凍孔的中心處鉆設(shè)測溫孔。第四步，鉆進(jìn)時，應(yīng)按深度及地層情況的需要，及時增減鉆鋌，要求作到均勻、勻速鉆進(jìn)，嚴(yán)禁忽快忽慢，壓力忽大忽小。合理掌握轉(zhuǎn)速、壓力及沖洗量，加尺或更換鉆頭時，鉆具應(yīng)下到距孔底O. 3 O. 5m處掃孔，不準(zhǔn)將鉆具停在一個深度長期沖壓。停電時，應(yīng)將鉆具提至安全深度，停電超過2小時，應(yīng)將鉆具全部提出，對所有鉆具應(yīng)經(jīng)常詳細(xì)檢查，彎鉆桿和磨損過大的鉆桿禁止使用，終孔時應(yīng)復(fù)核鉆具全長，并沖孔將巖粉排凈，再下管。第五步，冷凍孔和測溫孔的施工過程中使用燈光經(jīng)緯儀進(jìn)行終孔和成孔測斜并及時繪制冷凍孔偏斜平面圖。冷凍孔平均偏斜率不得大于I %，冷凍孔終孔間距不大于設(shè)計值，否則應(yīng)予以補(bǔ)孔。第六步，下管前，清除冷凍管內(nèi)異物，并進(jìn)行地面配組，丈量全長，做好記錄。第七步，向冷凍孔內(nèi)埋設(shè)冷凍管，冷凍深度應(yīng)滿足設(shè)計要求，下管長度應(yīng)不小于設(shè)計冷凍孔深度。第八步，向測溫孔內(nèi)埋設(shè)測溫管。在上述實(shí)施例中，步驟4所述的液氮冷凍，輸入液氮，液氮孔回路溫度控制在-50°C -90°C，并監(jiān)測液氮各個回路溫度并保持基本相同，同時現(xiàn)場儲備足量液氮，以防液氮供應(yīng)出現(xiàn)中斷；由于液氮發(fā)展速度快，在冷凍施工時經(jīng)常轉(zhuǎn)動刀盤以防止把盾構(gòu)刀盤凍住影響盾構(gòu)推進(jìn)。在上述實(shí)施例中，步驟6所述的帶壓進(jìn)倉開挖洞室，具體步驟如下。第一步，冷凍運(yùn)行開始后，使用高粘度聚合物泥漿每2天對泥水倉泥漿置換一次，每次泥漿置換量不小于60m3，并適當(dāng)增大壓力，保證掌子面優(yōu)質(zhì)泥膜的形成。第二步，帶壓進(jìn)倉使用鐵鍬、風(fēng)鎬以及高壓水管分段分層開挖洞室，洞室空間要求刀盤前方不小于600mm,上方不小于500mm。第三步，洞室開挖完成后，焊接鋼板和槽鋼施作簡易支撐防止掌子面上方掉落土體。
在上述實(shí)施例中，步驟8所述的冷凍管拔除，具體步驟如下。第一步，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)待盾尾脫離加固體后，進(jìn)行同步注漿。第二步，待水泥漿達(dá)到強(qiáng)度后，停止冷凍，冷凍拔管。第三步，對每個冷凍孔進(jìn)行Φ800三重管高壓旋噴樁加固。
權(quán)利要求
1.一種泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法，其特征在于所述方法包含如下步驟:1)設(shè)計冷凍施工范圍及冷凍管埋深、冷凍時間、冷凍溫度的參數(shù)；2)垂直鉆設(shè)冷凍孔和測溫孔，鉆孔至設(shè)計深度，分別向冷凍孔和測溫孔內(nèi)埋設(shè)冷凍管和測溫管；3)將冷凍管相互連接，并設(shè)置液氮進(jìn)液口和排氣口；4)向冷凍管的進(jìn)液口內(nèi)輸送液氮，氣化后的氮?dú)馔ㄟ^排氣口排入空氣，如此反復(fù)循環(huán)對需要冷凍的地層進(jìn)行冷凍；5)冷凍過程中通過預(yù)埋的測溫管對土體進(jìn)行溫度監(jiān)測；6)冷凍效果達(dá)到設(shè)計要求之后，施工人員帶壓進(jìn)入泥水盾構(gòu)刀盤位置，對冷凍土體進(jìn)行分段分層開挖，并形成洞室；7)施工人員帶壓進(jìn)洞室清理地下障礙物；8)待障礙物全部清除之后，停止冷凍，并拔出埋設(shè)的冷凍管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法，其特征在于所述步驟2的具體步驟如下:1)施工鉆場基礎(chǔ)，確保鉆場基礎(chǔ)平整、穩(wěn)固；2)采用垂直鉆機(jī)鉆設(shè)冷凍孔；3)在相鄰冷凍孔的中心處 鉆設(shè)測溫孔；4)清除冷凍管內(nèi)異物，并在地面配組，丈量全長，作好記錄；5)向冷凍孔內(nèi)埋設(shè)冷凍管，冷凍管的長度應(yīng)不小于設(shè)計冷凍孔的深度；6)向測溫孔內(nèi)埋設(shè)測溫管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法，其特征在于:所述冷凍孔和測溫孔的鉆設(shè)，根據(jù)深度及地層情況的需要及時增減鉆鋌，鉆進(jìn)過程施力均勻，勻速推進(jìn)，并平衡轉(zhuǎn)速、壓力及沖洗量；冷凍孔和測溫孔的施工過程中使用燈光經(jīng)緯儀進(jìn)行終孔和成孔測斜，并及時繪制冷凍孔偏斜平面圖；冷凍孔的終孔間距不大于設(shè)計值，否則應(yīng)予以補(bǔ)孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法，其特征在于:所述步驟4中輸送液氮時，檢測液氮各個回路溫度，并保持相同，同時現(xiàn)場儲備足量液氮，以防液氮供應(yīng)出現(xiàn)中斷；經(jīng)常轉(zhuǎn)動刀盤以防止把盾構(gòu)刀盤凍住影響盾構(gòu)推進(jìn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法，其特征在于所述步驟6的具體步驟如下:1)冷凍運(yùn)行開始后，使用泥漿對泥水倉泥漿反復(fù)置換，保證掌子面優(yōu)質(zhì)泥膜的形成；2)施工人員帶壓進(jìn)洞室使用鐵鍬、風(fēng)鎬以及高壓水管分段分層開挖洞室；3)洞室開挖完成后，焊接鋼板和槽鋼施作簡易支撐，防止掌子面上方掉落土體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法，其特征在于所述步驟8的拔管方法如下:1)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)待盾尾脫離加固體后，進(jìn)行同步注漿；2)待水泥漿達(dá)到強(qiáng)度后，停止冷凍，冷凍拔管；3)對每個冷凍孔進(jìn)行三重管高壓旋噴樁加固。
全文摘要
本發(fā)明屬于地鐵盾構(gòu)隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種泥水盾構(gòu)施工地下障礙物快速清除方法。該方法對需清障地層區(qū)域采用液氮進(jìn)行冷凍，然后帶壓進(jìn)倉清除地下障礙物。本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)1、快速有效，本方法只需先進(jìn)行冷凍孔施工，然后快速冷凍，在短時間內(nèi)能達(dá)到清除地下障礙物的目的，能有效節(jié)省工期；2、安全性高，本方法采用液氮進(jìn)行冷凍，冷凍時間短，對周邊環(huán)境造成的影響較小，同時冷凍后地層強(qiáng)度高，為人工帶壓進(jìn)倉作業(yè)提供了可靠的安全保障。
文檔編號E21D9/12GK103075161SQ20131001578
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者李勇軍, 周誠, 王承山, 駱漢賓, 孫振川, 丁烈云, 徐延召, 郭譜, 榮亮, 黃平華 申請人:中鐵隧道集團(tuán)有限公司, 華中科技大學(xué)