一种超浅埋小半径暗挖隧道下穿湖底的掌子面加固方法与流程

1.本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种超浅埋小半径暗挖隧道下穿湖底的掌子面加固方法。


背景技术：

2.对于湖底的暗挖隧道，在隧道的顶部与湖底之间通常具有可塑粉质粘土层，由于隧道位于湖底，且该粘土层的土层颗粒透水性较高，导致隧道掌子面容易发生渗漏水情况，现有对于掌子面的加固方法为对粘土层进行注浆，但现有的加固方法未能完全解决隧道掌子面出现透顶、涌水、坍塌等施工风险的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提出一种超浅埋小半径暗挖隧道下穿湖底的掌子面加固方法，以解决上述背景技术中的一个或多个技术问题。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种超浅埋小半径暗挖隧道下穿湖底的掌子面加固方法，该方法包括以下步骤：
6.步骤s1：在掌子面处施工形成止浆墙；
7.步骤s2：利用全站仪在掌子面上进行放样测量，布设梅花形分布的注浆孔组，并采用喷漆的方式在止浆墙上进行标记；
8.步骤s3：制备第一混合浆液和第二混合浆液，第一混合浆液为水玻璃与磷酸的混合浆液，所述第二混合浆液为水玻璃与水泥浆的混合浆液；
9.步骤s4：通过钻孔设备对步骤s2的标记的注浆孔位置进行钻孔施工，待形成注浆孔后，将注浆管埋设在注浆孔内；
10.步骤s5：采用同步双液注浆机对步骤s4埋设的注浆管依次注入第一混合浆液和第二混合浆液；
11.步骤s6：重复步骤s4和步骤s5，以掌子面的中部为基点由外向内依次对每个注浆孔进行钻孔及注浆，直到对注浆孔组完成注浆；
12.步骤s7：对注浆后的位置进行土体检查。
13.优选的，所述第一混合浆液为体积比为50：1的水玻璃与磷酸混合制成，其中，水玻璃的波美度为30be
′
，磷酸的浓度为85％。
14.优选的，所述第二混合浆液为体积比为1：1的水玻璃与水泥浆混合制成，其中，水玻璃的波美度为30be
′
，水泥浆的密度为1.5g/cm3。
15.优选的，步骤s1中，止浆墙的施工方法为：在掌子面的前侧搭建双层钢筋网片，通过对双层钢筋网片挂网喷射混凝土，形成厚度为200mm的止浆墙。
16.优选的，所述注浆孔组包括多个第一注浆孔和多个第二注浆孔，多个所述第一注浆孔以梅花形分布在所述止浆墙上，多个所述第二注浆孔的一端分别设在分布于最外侧的第一注浆孔上，所述第二注浆孔的另一端倾斜延伸，所述第二注浆孔与所述第一注浆孔之
间的形成外插夹角，所述第一注浆孔与所述第二注浆孔位于同一竖直平面内。
17.优选的，所述外插夹角为0
°
～55
°
。
18.优选的，所述注浆管为镀锌钢管。
19.优选的，步骤s5中，对第一混合浆液的注浆终压设置为0.8mpa，对第二混合浆液的注浆终压设置为1.0mpa。
20.优选的，采用水平探空的方法对注浆加固完成的位置进行取芯，检查该位置是否出现渗漏水或明显浆脉。
21.本发明的有益效果为：1、本方法实现将不同地质情况的土体填充密实，从而改变原土体和物理性质，增加土体的密度，提高其抗压强度，而且注浆材料属于环保型，对河流及地下水无污染；
22.2、加固过程中所用到的设备常见，具有很高的可靠性、经济性；
23.3、可以根据不同土体的性质随时调整瞬结性第一混合浆液和浸透性第二混合浆液的复合比率，达到加固土体的效果；
24.4、一次注入为限制浆液，二次注入为渗透浆液，保证注浆不会向注入范围外溢出，从而有利保护地下环境。
附图说明
25.附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
26.图1是本发明其中一个实施例的隧道全断面注浆孔的布孔示意图；
27.图2是图1的剖面示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
29.实施例的一种超浅埋小半径暗挖隧道下穿湖底的掌子面加固方法，该方法包括以下步骤：
30.步骤s1：在掌子面处施工形成止浆墙；
31.步骤s2：利用全站仪在掌子面上进行放样测量，布设梅花形分布的注浆孔组，并采用喷漆的方式在止浆墙上进行标记；
32.步骤s3：制备第一混合浆液和第二混合浆液，第一混合浆液为水玻璃与磷酸的混合浆液，所述第二混合浆液为水玻璃与水泥浆的混合浆液；
33.步骤s4：通过钻孔设备对步骤s2的标记的注浆孔位置进行钻孔施工，待形成注浆孔后，将注浆管埋设在注浆孔内；
34.步骤s5：采用同步双液注浆机对步骤s4埋设的注浆管依次注入第一混合浆液和第二混合浆液；
35.步骤s6：重复步骤s4和步骤s5，以掌子面的中部为基点由外向内依次对每个注浆孔进行钻孔及注浆，直到对注浆孔组完成注浆；
36.步骤s7：对注浆后的位置进行土体检查。
37.由此，本方法通过采用钻孔设备钻至预定深度后形成注浆孔，并在注浆孔内埋设注浆管，再采用一台同步双液注浆机对注浆管注入第一混合浆液和第二混合浆液。由此在
不改变地层组成的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。其原理是先通过第一混合浆液将土层颗粒间的水强迫挤出，再利用第二混合浆液使该土层粘结力、内磨擦角值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用；颗粒间隙中充满了不流动而且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成相对隔水层。
38.优选的，所述第一混合浆液为体积比为50：1的水玻璃与磷酸混合制成，其中，水玻璃的波美度为30be
′
，磷酸的浓度为85％。由此，通过水玻璃与磷酸混合制成的第一混合浆液具有将土层颗粒间的水强迫挤出的作用。
39.优选的，所述第二混合浆液为体积比为1：1的水玻璃与水泥浆混合制成，其中，水玻璃的波美度为30be
′
，水泥浆的密度为1.5g/cm3。由此，通过水玻璃与水泥浆混合制成的第二混合浆液具有土层粘结力、内磨擦角值增大的作用。
40.优选的，步骤s1中，止浆墙的施工方法为：在掌子面的前侧搭建c14@150*150的双层钢筋网片，通过对双层钢筋网片挂网喷射c25混凝土，形成厚度为200mm的止浆墙。止浆墙的设置用于承受注浆压力压强，由于本实施例的湖水深度约2.0m，湖水总量约20万立方米，暗挖穿湖段长度为145.127m，隧道洞身顶部最小埋深7.686m，湖中覆土深度7.9m～11.2m，隧道顶部和湖底之间有2.8-5.8m厚的4n-2可塑粉质粘土层。因此设置厚度为200mm的止浆墙防止掌子面向隧道中出现漏浆、跑浆的情况，使得加固施工更可靠，提高了施工的安全性。
41.优选的，所述注浆孔组包括多个第一注浆孔和多个第二注浆孔，多个所述第一注浆孔以梅花形分布在所述止浆墙上，多个所述第二注浆孔的一端分别设在分布于最外侧的第一注浆孔上，所述第二注浆孔的另一端倾斜延伸，所述第二注浆孔与所述第一注浆孔之间的形成外插夹角，所述第一注浆孔与所述第二注浆孔位于同一竖直平面内。第一注浆孔和第二注浆孔的布设方式如附图1和2，孔号为1～44的为本实施例所述的第一注浆孔，孔号为1-1～7、2-1～7、
……
、～22-7为本实施例所述的第二注浆孔，第一注浆孔和第二注浆孔的孔深和外插夹角为下表1所示。
42.孔号孔深(m)外插夹角(
°
)(1～22)-14.555(1～22)-26.535(1～22)-39.025(1～22)-410.020(1～22)-510.015(1～22)-610.08(1～22)-710.0023～4410.00
43.表1
44.由此，通过设置以梅花形分布的第一注浆孔以及倾斜延伸的多个第二注浆孔，从而保证了对掌子面加固位置的均匀性。注浆完成后，掌子面能明显看到水泥浆液纹路，有明显的止水及加固效果。减少下穿湖底隧道掌子面渗漏水情况，防止暗挖隧道出现透顶、坍塌等风险。
45.优选的，所述注浆管为镀锌钢管。保证了到注浆效果，提高了注浆的可靠性，使得注浆混合浆液不会向注浆管范围外溢出，从而有利保护地下环境。
46.优选的，步骤s5中，对第一混合浆液的注浆终压设置为0.8mpa，对第二混合浆液的注浆终压设置为1.0mpa。若注浆压力小，无法起到注浆加固的效果，若注浆压力大，易击穿湖底，形成漏水通道，从而引发隧道透顶、涌水、坍塌等施工风险。由此，本实施例通过将第一混合浆液的注浆终压设置为0.8mpa，对第二混合浆液的注浆终压设置为1.0mpa，保证了注浆的可靠性。
47.优选的，采用水平探空的方法对注浆加固完成的位置进行取芯，检查该位置是否出现渗漏水或明显浆脉。从而对加固效果进行检验。
48.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。