頂管機進出洞的加固方法及加固系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頂管機施工領(lǐng)域，特指一種頂管機進出洞的加固方法及加固系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]頂管機進出洞技術(shù)是頂管機施工過程中的重大風險源，對目前世界上斷面最大的頂管機更是如此。傳統(tǒng)進出洞工法，小頂管機也是借鑒盾構(gòu)進出洞經(jīng)常采用的三軸攪拌粧、高壓旋噴粧、冰凍法等洞外土體加固技術(shù)，保證洞外土體強度和止水效果。隨著我國城市建設(shè)的不斷發(fā)展，越來越多的城市開始采用隧道的方式構(gòu)筑城市地下快速路。這其中，采用大斷面矩形頂管機進行城市下穿道路隧道施工成為一種較為普遍的選擇。早期的泥水平衡盾構(gòu)隧道施工場區(qū)周邊通常較為空曠，受環(huán)境條件制約較小，但是隨著地下構(gòu)筑物和地下管線的逐漸增多，可供大斷面矩形頂管機隧道施工的空間被日漸壓縮，對矩形隧道的施工環(huán)境、設(shè)備和技術(shù)要求也越來越高?，F(xiàn)有技術(shù)方案高壓旋噴加固、三軸攪拌粧加固、冰凍法等均是對洞門外的土體進行大面積的加固，以提高土體的強度和抗?jié)B性能，但是存在以下缺陷:施工工期比較長，成本相對較高，場地大小受限、地下管線影響，并且頂管機進入加固土體后掘進效率低，頂管機進出洞時頂進速度比較慢，延誤工期，影響進度?，F(xiàn)有的施工設(shè)備和技術(shù)已很難滿足要求，因此建立一種快速安全的頂管機進出洞施工方法對于大斷面的矩形頂管機尤為重要，可以在降低施工的風險的同時大大提高施工效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種頂管機進出洞的加固方法及加固系統(tǒng)，解決現(xiàn)有加固方案存在的施工工期長、成本高、頂管機掘進效率低等問題。
[0004]實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:
[0005]本發(fā)明一種頂管機進出洞的加固方法，包括:
[0006]在始發(fā)井和接收井的周緣采用SMff工法形成圍護結(jié)構(gòu)，包括在土體內(nèi)打設(shè)一圈三軸攪拌粧并在所述三軸攪拌粧內(nèi)插設(shè)內(nèi)排型鋼；
[0007]在所述始發(fā)井和所述接收井的前部中所述圍護結(jié)構(gòu)的外側(cè)采用SMff工法施工形成加固結(jié)構(gòu)，包括在土體內(nèi)打設(shè)一排三軸攪拌粧并在所述三軸攪拌粧內(nèi)插設(shè)外排型鋼，所述外排型鋼與相鄰的所述內(nèi)排型鋼并行設(shè)置；
[0008]所述頂管機出洞時，拔出所述始發(fā)井前部的內(nèi)排型鋼和外排型鋼，同時對拔出所述內(nèi)排型鋼和所述外排型鋼的間隙進行注漿；
[0009]所述頂管機進洞時，拔出所述接收井前部的外排型鋼和內(nèi)排型鋼，同時對拔出所述外排型鋼和所述內(nèi)排型鋼的間隙進行注漿。
[0010]采用SMff工法制作雙排型鋼進行頂管機進出洞加固，減小了頂管機進出洞加固區(qū)的范圍，提高頂管機進出洞的效率，降低進出洞的成本。
[0011]本發(fā)明頂管機進出洞的加固方法的進一步改進在于，所述加固結(jié)構(gòu)施工時，所述三軸攪拌粧中注漿水泥的水泥摻量小于20%，所述加固結(jié)構(gòu)的加固強度小于1.5MPa。外排型鋼的水泥摻量低，其鉆進提升速度快，施工效率較高。
[0012]本發(fā)明頂管機進出洞的加固方法的進一步改進在于，所述加固結(jié)構(gòu)施工時，所述外排型鋼的插入深度小于所述內(nèi)排型鋼的插入深度，所述外排型鋼的插入深度超出所述頂管機底部標高，超出部分大于所述頂管機高度的一半。外排型鋼的插入深度僅有內(nèi)排型鋼插入深度的一半左右，大大縮短了進出洞的加固施工工期。
[0013]本發(fā)明頂管機進出洞的加固方法的進一步改進在于，所述加固結(jié)構(gòu)的寬度大于所述頂管機寬度的一半。
[0014]本發(fā)明頂管機進出洞的加固方法的進一步改進在于，所述頂管機出洞時，先拔出所述始發(fā)井前側(cè)的內(nèi)排型鋼，當所述頂管機的機頭靠近所述始發(fā)井前側(cè)的外排型鋼后，再拔出所述始發(fā)井前側(cè)的外排型鋼。
[0015]本發(fā)明頂管機進出洞的加固方法的進一步改進在于，所述頂管機進洞時，先拔出所述接收井前部的外排型鋼，當所述頂管機的機頭靠近所述接收井處的內(nèi)排型鋼后，再拔出所述接收井前部的內(nèi)排型鋼。
[0016]本發(fā)明一種頂管機進出洞的加固系統(tǒng)，包括:
[0017]采用SMff工法形成的圍護結(jié)構(gòu)，所述圍護結(jié)構(gòu)設(shè)于頂管機的始發(fā)井與接收井的周緣，所述圍護結(jié)構(gòu)包括打設(shè)于土體內(nèi)的一圈三軸攪拌粧和插設(shè)于所述三軸攪拌粧內(nèi)的內(nèi)排型鋼；以及
[0018]采用SMff工法形成的加固結(jié)構(gòu)，所述加固結(jié)構(gòu)設(shè)于所述始發(fā)井和所述接收井的前部，所述加固結(jié)構(gòu)設(shè)于所述圍護結(jié)構(gòu)的外側(cè)，所述加固結(jié)構(gòu)包括打設(shè)于土體內(nèi)的一排三軸攪拌粧和插設(shè)于所述三軸攪拌粧內(nèi)的外排型鋼，所述外排型鋼與相鄰的所述內(nèi)排型鋼并行設(shè)置。
[0019]本發(fā)明一種頂管機進出洞的加固系統(tǒng)的進一步改進在于，所述加固結(jié)構(gòu)的所述三軸攪拌粧中注漿水泥的水泥摻量小于20%，所述加固結(jié)構(gòu)的加固強度小于1.5MPa。
[0020]本發(fā)明一種頂管機進出洞的加固系統(tǒng)的進一步改進在于，所述外排型鋼的插入深度小于所述內(nèi)排型鋼的插入深度，所述外排型鋼的插入深度超出所述頂管機底部標高，超出部分大于所述頂管機高度的一半。
[0021]本發(fā)明一種頂管機進出洞的加固系統(tǒng)的進一步改進在于，所述加固結(jié)構(gòu)的寬度大于所述頂管機寬度的一半。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明頂管機進出洞的加固系統(tǒng)的俯視示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明頂管機進出洞的加固系統(tǒng)位于始發(fā)井處的俯視圖；
[0024]圖3為本發(fā)明頂管機進出洞的加固方法中頂管機出洞的流程圖；以及
[0025]圖4為本發(fā)明頂管機進出洞的加固方法中頂管機進洞的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0027]本發(fā)明提供了一種頂管機進出洞的加固方法及加固系統(tǒng)，主要是對始發(fā)井和接收井處的土體進行加固，以滿足頂管機進出洞的工藝要求，利用始發(fā)井和接收井周緣的圍護結(jié)構(gòu)，對始發(fā)井和接收井的基坑起到圍護和止水的作用，在頂管機進洞和出洞時，需要保證洞外的土體強度和止水效果，本發(fā)明采用了在始發(fā)井的前部(也就是頂管機出始發(fā)井的一偵D和接收井的前部(也就是頂管機進入接收井的一側(cè))設(shè)置加固結(jié)構(gòu)，利用一排三軸攪拌粧和插入三軸攪拌粧內(nèi)的型鋼對始發(fā)井和接收井前部的土體進行加固，該加固結(jié)構(gòu)采用SMff工法，與圍護結(jié)構(gòu)的施工工法相同，但是采用的水泥漿的水泥摻量小于圍護結(jié)構(gòu)的水泥摻量，加固結(jié)構(gòu)的加固強度也要控制小于1.5MPa，實現(xiàn)在滿足土體加固強度要求的情況下，提高頂管機頂進施工的速率，且水泥摻量低，三軸攪拌粧的鉆進提升速度快，施工效率較高。另外，加固結(jié)構(gòu)的外排型鋼插入深度小于圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)排型鋼的插入深度，僅為其插入深度的一半左右，大大縮短了加固結(jié)構(gòu)的施工工期。本發(fā)明的加固結(jié)構(gòu)相比于傳動的加固方案，在同等加固強度的情況下，本發(fā)明的加固結(jié)構(gòu)具有加固面積小，進而降低了加固成本。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明頂管機進出洞的加固方法及加固系統(tǒng)進行說明。
[0028]參閱圖1，顯示了本發(fā)明頂管機進出洞加固系統(tǒng)的俯視示意圖位于始發(fā)井處的俯視圖。下面結(jié)合圖1，對本發(fā)明頂管機進出洞的加固系統(tǒng)進行說明。
[0029]如圖1所示，頂管機在施工隧道13的挖掘時，先在始發(fā)井11處拼裝頂管機，頂管機在從始發(fā)井11處出發(fā)進行隧道13的挖掘，頂管機出始發(fā)井11稱為出洞，當頂管機挖掘完成時，頂管機在從隧道13中進入到接收井12內(nèi)，頂管機進入接收井12稱為進洞，這樣就完成了隧道的施工，而本發(fā)明的加固系統(tǒng)是用于對始發(fā)井11和接收井12處進行土體加固，以滿足頂管機的施工要求，本發(fā)明頂管機進出洞的加固系統(tǒng)包括圍護結(jié)構(gòu)21和加固結(jié)構(gòu)22，圍護結(jié)構(gòu)21采用SMff工法施工形成，圍護結(jié)構(gòu)21設(shè)于始發(fā)井11和接收井12的周緣，該圍護結(jié)構(gòu)21包括打設(shè)于土體內(nèi)的一圈三軸攪拌粧211和插設(shè)于三軸攪拌粧211內(nèi)的內(nèi)排型鋼212，該內(nèi)排型鋼212較佳為H型鋼，圍護結(jié)構(gòu)21對始發(fā)井11和接收井12的基坑起到圍護和止水的作用。加固結(jié)構(gòu)22也采用SMff工法施工形成，加固結(jié)構(gòu)22設(shè)于始發(fā)井11的前側(cè)111和接收井12的前側(cè)121，該始發(fā)井11的前側(cè)111供頂管機出始發(fā)井(也就是頂管機出洞)，始發(fā)井11處的加固結(jié)構(gòu)22設(shè)于圍護結(jié)構(gòu)21遠離始發(fā)井11的一側(cè)(也就是圍護結(jié)構(gòu)21的外側(cè))，接收井12處的加固結(jié)構(gòu)22設(shè)于圍護結(jié)構(gòu)21的外側(cè)，該加固結(jié)構(gòu)22與圍護結(jié)構(gòu)21設(shè)有一定間距，較佳為20cm的間距。加固結(jié)構(gòu)22包括打設(shè)于土體內(nèi)的一排三軸攪拌粧221和插設(shè)于三軸攪拌粧221內(nèi)的外排型鋼222，外排型鋼222與相鄰的內(nèi)排型鋼212并行設(shè)置。結(jié)合圖2所示，顯示了始發(fā)井處的俯視圖，圍護結(jié)構(gòu)21內(nèi)的三軸攪拌粧211緊鄰貼合設(shè)置，圍護結(jié)構(gòu)21內(nèi)的內(nèi)排型鋼212間隔設(shè)置，圍護結(jié)構(gòu)21具有受力和抗?jié)B的作用。加固結(jié)構(gòu)22的三軸攪拌粧222緊鄰貼合設(shè)置，加固結(jié)構(gòu)22內(nèi)的外排型鋼222間隔設(shè)置，該加固結(jié)構(gòu)22起到了對始發(fā)井11和接收井12外側(cè)土體加固的作用，確保洞外土體強度以滿足頂管機的施工要求。
[0030]加固結(jié)構(gòu)22和圍護結(jié)構(gòu)21都采用SMff工法施工，為施工帶來方便，可以根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)21的SMff施工參數(shù)，確定加固結(jié)構(gòu)22中三軸攪拌粧221的鉆進速度、提示速度、水灰比、以及噴漿量，但是加固結(jié)構(gòu)22的施工參數(shù)與圍護結(jié)構(gòu)21的施工參數(shù)存在不同，由于三軸攪拌粧成粧后的強度較高，所以加固結(jié)構(gòu)22內(nèi)的三軸攪拌粧221中注漿水泥的水泥摻量小于20%，較佳的水泥摻量為10%，加固結(jié)構(gòu)22的加固強度小于1.5MPa，避免了頂管機進入加固土體區(qū)域后掘進效率低的問題，在頂管機掘進至加固結(jié)構(gòu)22處時，將加固結(jié)構(gòu)22內(nèi)的外排型鋼222拔出，有效減小了頂管機掘進土體的強度，確保了頂管機的施工效率，不會影響施工進度。加固結(jié)構(gòu)22內(nèi)的外排型鋼222的插入深度小于內(nèi)排型鋼212的插入深度，該外排型鋼222的插入深度根據(jù)頂管機底部埋深進行控制，外排型鋼222的插入深度大于頂管機底部h/2為宜，h為頂管機的高度，即外排型鋼222的插入深度超出頂管機底部標高，超出部分大于等于頂管機高度的一半，較佳的該超出部分為頂管機高度的一半。加固結(jié)構(gòu)22的寬度大于等于頂管機寬度的一半，加固結(jié)構(gòu)22的長度與始發(fā)井和接收井前側(cè)的長度適配。
[0031]下面對本發(fā)明頂管機進出洞的加固方法進行說明。
[0032]始發(fā)井的前部位頂管機出始發(fā)井的一側(cè)，也就是頂管機出洞的一側(cè)，接收井的前部位頂管機進入接收井的一側(cè)，也就是頂管機進洞的一側(cè)。
[0033]在始發(fā)井和接收井的周緣采用SMff工法施工形成圍護結(jié)構(gòu)，包括在土體內(nèi)打設(shè)一圈三軸攪拌粧并在三軸攪拌粧內(nèi)插設(shè)內(nèi)排型鋼；圍護結(jié)構(gòu)對始發(fā)井和接收井的基坑進行圍護，起到了保護基坑和止水的作用；
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