一种风井的横向通道及其施工方法 |
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| 申请号 | CN201710209201.6 | 申请日 | 2017-03-31 | 公开(公告)号 | CN107060822A | 公开(公告)日 | 2017-08-18 |
| 申请人 | 中铁城建集团第三工程有限公司; 中铁城建集团有限公司; | 发明人 | 郭峰; 刘国胜; 施建禄; 张禹; 祝青峰; 刘新新; 徐勇; 冯雷; 滕非; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 风 井的横向通道及其施工方法，该风井的横向通道包括：主体结构、围护桩以及填充砖墙，填充砖墙填充于主体结构和围护桩之间的缝隙内，填充砖墙与主体结构之间采用粘结 混凝土 进行粘结，粘结混凝土中布设两层 钢 筋网片， 钢筋 网片与围护桩紧密连接。该方法包括以下步骤：1)设置超前小 导管 ；2)在同一超前小导管中采用两种 浆液 交替注浆；3)风井的主体结构与围护桩的施工；4)洞口开挖；以及5)防 水 处理 。本发明的风井的横向通道及其施工方法，其施工快捷、有效，能够实现优异的安全性能和防水性能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种风井的横向通道，其特征在于，所述风井的横向通道包括：主体结构(31)、围护桩(5)以及填充砖墙(7)，所述填充砖墙(7)填充于所述主体结构(31)和围护桩(5)之间的缝隙内，所述填充砖墙(7)与所述主体结构(31)之间采用粘结混凝土进行粘结，所述粘结混凝土中布设两层钢筋网片，所述钢筋网片与所述围护桩(5)紧密连接。 |
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| 说明书全文 | 一种风井的横向通道及其施工方法技术领域[0001] 本发明涉及建筑施工领域，特别涉及一种风井的横向通道及其施工方法。 背景技术[0002] 现有技术在地铁隧道施工过程中，如图1所示，在隧道施工区域需要打设围护桩，一方面为了防止基础塌方，另一方面为了防止施工对周围建筑物的基础产生影响。同时，在施工前，还需要进行施工区域的降水。施工时，首先开挖风井，并浇筑钢筋混凝土充当风井的主体结构，在风井的主体结构达到设计强度以后，即可进行横向通道的开挖工作。 [0003] 在横向通道开挖时，即便之前已经进行过围护桩和降水的施工，但是仍然不能完全避免地基的坍塌和地下水的渗入。 [0004] 在现有技术中一般会在开挖前进行超前小导管注浆，超前小导管是稳定开挖工作面的一种非常有效的辅助施工方法。超前小导管对松散岩层会起到加固作用，注浆后增强了松散、软弱围岩的稳定性，有利于完成开挖后与完成初期支护时间内围岩的稳定，不至于围岩失稳破坏直至坍塌。现有技术中采用超前小导管注入的一般是水泥浆或水泥砂浆，但是其固结速度较慢、固结后的强度也较低，同时其防水性能较差。注浆后，经常发生通道内渗水甚至基础局部坍塌的情况，给施工安全和施工进度带来不利的影响。 [0005] 因此，需要一种具有固结快、强度高、防水好等优异性能的超前小导管注浆液，以保证横向通道施工时的支护安全。 发明内容[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种风井的横向通道及其施工方法，其通过在超前小导管中注入改良后的双液浆并在横向通道的内壁涂抹防水涂料，从而实现了凝结快、强度高、防水好的技术效果，通过分台阶开挖土体和分步支护，保障了横向通道的施工安全。 [0007] 本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的： [0008] 一种风井的横向通道，所述风井的横向通道包括：主体结构、围护桩以及填充砖墙，所述填充砖墙填充于所述主体结构和所述围护桩之间的缝隙内，所述填充砖墙与所述主体结构之间采用粘结混凝土进行粘结，所述粘结混凝土中布设两层钢筋网片，所述钢筋网片与所述围护桩紧密连接。 [0009] 优选地，上述技术方案中，所述填充砖墙的洞口架设两端设有锚固脚的钢格栅，所述钢格栅的锚固脚通过锚杆锚固到所述填充砖墙和其后的土体中，所述钢格栅的两个锚固脚之间间隔0.6m设置临时横向支撑，以增强钢格栅的支护性能。 [0010] 优选地，上述技术方案中，所述围护桩的钢筋通过“L”形钢筋与所述钢格栅焊接牢固。 [0012] 优选地，上述技术方案中，所述步骤1)具体为：测量放线后准确定出横向通道的位置，画出开挖轮廓，沿开挖轮廓线外间隔250mm打设超前小导管，超前小导管避开围护桩，采用钻机横向推进的方式进行施工，仰角为12-15°。 [0013] 优选地，上述技术方案中，所述步骤2)具体为：在同一超前小导管中采用两种浆液交替注入的方式进行，其中： [0014] 第一浆液：由质量比为1：0.8：0.15的A液、B液和第一外加剂混合均匀制成，其中：A液为20-35波美度的水玻璃溶液，模数为2.15-2.35；B液为20％-30％的工业磷酸溶液；第一外加剂是由质量比为1：0.4：0.08的氯化钙、膨润土和石英粉组成； [0015] 第二浆液：由质量比为1：0.8：0.15的A'液、C液和第二外加剂混合均匀制成，其中：A'液为20-30波美度的水玻璃溶液，模数为2.1-2.3；C液为水和水泥按照质量比为(1-1.5)： 1配制的水泥浆；第二外加剂是由质量比为1：0.3：0.18的氯化钙、粉煤灰和硫酸铜组成； [0016] 所述A液和所述A'液优选为24波美度的水玻璃溶液，C液中水和水泥的质量比优选为1.2：1。 [0017] 在同一超前小导管中采用后退式注浆法，间隔0.5m依次注入第一浆液和第二浆液，首先注入第一浆液，注浆压力控制在0.5-1.0Mpa，注浆流量为6-8L/min；后退0.5m以后，继续注入第二浆液，注浆压力控制1.1-1.4Mpa，注浆流量为12-14L/min；再次后退0.5m，注入第一浆液，依次循环，完成后即可移至下一注浆位。 [0018] 优选地，上述技术方案中，所述步骤3)具体为：注浆完成12小时后，开挖横向通道范围内的土体至围护桩的位置，再进行风井的主体结构与围护桩之间间隙内的填充砖墙的施工，填充砖墙与主体结构之间采用粘结混凝土进行粘结；其中：粘结混凝土由质量比为1：(1.5-1.7)：(0.6-0.7)：(0.05-0.06)：(0.02-0.03)：(0.01-0.02)：(0.2-0.3)的硅酸盐水泥、粒径为1-1.5cm的卵石、中砂、增稠剂、速凝剂、减水剂和水混合均匀制成，优选的质量比为1：1.7：0.6：0.052：0.023：0.02：0.27。 [0019] 优选地，上述技术方案中，所述步骤4)的洞口开挖包括以下步骤： [0020] 41)凿除上台阶范围内的围护桩的1/2桩身并开挖相应厚度的土体，在凿除的桩身范围内架设两端设有锚固脚的钢格栅，钢格栅的锚固脚通过锚杆锚固到周围土体中；然后，凿除上台阶范围内的围护桩的剩余1/2桩身并开挖相应厚度的土体，再次架设两端设有锚固脚的钢格栅，钢格栅的锚固脚通过锚杆锚固到周围土体中；围护桩中的钢筋通过“L”形钢筋与钢格栅焊接牢固； [0021] 42)开挖上台阶范围内的地基土，按照上述方法间隔0.3m设置钢格栅； [0022] 43)上台阶施工面开挖2米以后，凿除下台阶范围内围护桩的1/2桩身并开挖相应厚度的土体，在凿除的桩身范围内架设两端设有锚固脚的钢格栅，钢格栅的锚固脚通过锚杆锚固到周围土体中；然后，凿除下台阶范围内的围护桩的剩余1/2桩身并开挖相应厚度的土体，再次架设两端设有锚固脚的钢格栅，钢格栅的锚固脚通过锚杆锚固到周围土体中； [0023] 44)开挖下台阶范围内的土体至与上台阶开挖面齐平的位置，按照上述方法间隔0.3m设置钢格栅； [0024] 45)在钢格栅上挂设钢筋网，并喷射锚固混凝土，形成混凝土层；锚固混凝土由水泥、细砂、硅粉、速凝剂、减水剂和水按照质量比为1：(0.6-0.65)：(0.3-0.33)：(0.05-0.07)：(0.04-0.05)：(0.3-0.37)混合搅拌而成，优选的质量比为1：0.63：0.32：0.06：0.04： 0.3。 [0025] 优选地，上述技术方案中，所述步骤5)的防水处理包括：待混凝土层硬化48小时以后，在横向通道的内壁上涂抹防水涂料；其中，所述防水涂料包括以下重量份组分：沥青62-73份、SBS6-7份、膨润土70-83份、石灰石粉30-36份、硝酸锰0.1-0.15份、丁苯乳液15-20份、甲酸甲酯4-5份、水30-33份，优选包括以下重量份的组分混合而成：沥青70份、SBS6份、膨润土75份、石灰石粉33份、硝酸锰0.15份、丁苯乳液18份、甲酸甲酯4份、水32份。 [0026] 优选地，上述技术方案中，所述超前小导管为长度为2.5米、直径为30mm的钢焊管，其前端10cm长的圆锥状，距后端30cm内不开孔，余下按15cm的间距梅花形布设直径6.5mm的出浆孔。 [0027] 本发明上述技术方案，具有如下有益效果： [0029] 图1是现有的风井的横向通道的布置示意图。 [0030] 图2是本发明风井的横向通道的平面图。 [0031] 图3是本发明横向通道开挖轮廓和超前小导管布置的示意图。 [0032] 图4是本发明横向通道的上台阶和下台阶施工面的示意图。 [0033] 图5是本发明上台阶开挖后的示意图。 [0034] 图6是本发明下台阶开挖后的示意图。 [0035] 图7A是本发明围护桩的凿除和支护过程的示意图。 [0036] 图7B是本发明围护桩的凿除和支护过程的示意图。 [0037] 图7C是本发明围护桩的凿除和支护过程的示意图。 [0038] 图7D是本发明围护桩的凿除和支护过程的示意图。 [0039] 图8是本发明采用钢格栅支护和粘结混凝土后的横向通道的截面示意图。 [0040] 其中，1-隧道；10-上台阶；2-过渡段；20-下台阶；3-风井；31-主体结构；4-横向通道；5-围护桩；6-超前小导管；7-填充砖块；8-钢格栅；81-锚杆；82-混凝土层。 具体实施方式[0041] 下面对本发明的具体实施例进行详细描述，以便于进一步理解本发明。 [0042] 以下实施例中所有使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。 [0043] 图1是现有的风井的横向通道的布置示意图。如图所示：在地铁隧道施工时的局部剖视图，图中1为隧道施工面、3为风井、4为横向通道，2为连接风井3和横向通道4的过渡段(一般被称作马头门，通常也被认为是横向通道的一部分)。 [0044] 图2是本发明风井的横向通道的平面图。如图所示： [0045] 一种风井的横向通道，包括：主体结构31、围护桩5以及填充砖墙7，填充砖墙7填充于主体结构31和围护桩5之间的缝隙内，填充砖墙7与主体结构31之间采用粘结混凝土进行粘结，粘结混凝土中布设两层钢筋网片，钢筋网片与围护桩5紧密连接。 [0046] 填充砖墙7的洞口架设两端设有锚固脚的钢格栅8，钢格栅8的锚固脚通过锚杆81锚固到填充砖墙7和其后的土体中，钢格栅8的两个锚固脚之间间隔0.6m设置临时横向支撑，以增强钢格栅的支护性能。围护桩5的钢筋通过“L”形钢筋与所述钢格栅8焊接牢固。 [0047] 图3是本发明横向通道开挖轮廓和超前小导管布置的示意图。图4是本发明横向通道的上台阶和下台阶施工面的示意图。图5是本发明上台阶开挖后的示意图。图6是本发明下台阶开挖后的示意图。图7A是本发明围护桩的凿除和支护过程的示意图。图7B是本发明围护桩的凿除和支护过程的示意图。图7C是本发明围护桩的凿除和支护过程的示意图。图7D是本发明围护桩的凿除和支护过程的示意图。图8是本发明采用钢格栅支护和粘结混凝土后的横向通道的截面示意图。如图所示： [0048] 一种风井的横向通道的施工方法，具体包括以下步骤： [0049] (1)测量放线后准确定出横向通道的位置，画出开挖轮廓，沿开挖轮廓线外间隔250mm打设超前小导管6，超前小导管避开围护桩，可以采用直径为30mm的钢焊管，其长度为 2.5米。超前小导管采用钻机横向推进的方式进行施工，仰角为12-15°。根据需要，超前小导管6的前端可以做成10cm长的圆锥状，距后端30cm内不开孔，剩余部分可以按15cm的间距梅花形布设直径6.5mm的出浆孔。当然，本发明的超前小导管6的长度和形状并不局限于此，本领域技术人员可根据需要自行调整。如图3所示。 [0050] (2)向超前小导管中注入双液浆对周围土体进行加固，双液浆分溶液型(A、B液组成)和悬浊型(A'、C液组成)。悬浊型浆液以水泥为主，掺加注入性强的添加剂，适用于软弱粘性土、砂砾石层的裂隙的填充。溶液型浆液以水玻璃为主，掺加注入性强的添加剂，适用于砂砾石层改良的后处理等。浆液中的添加剂一方面改良浆液，增强浆液的注入性；另一方面降低浆液凝固后的收缩性，确保注浆和止水效果。针对不同的地层，注浆时可先进行限制性注浆，浆液凝结速度快，可根据凝结时间确定注浆范围。浆液对土层有很强的渗透性，采用调节浆液配比和注浆压力的办法可使注浆范围人为控制；凝结时间可以调节，并以复合注入施工。 [0051] 本发明在同一超前小导管中采用两种浆液交替注入的方式进行，其中： [0052] 第一浆液：由质量比为1：0.8：0.15的A液、B液和第一外加剂混合均匀制成。 [0053] A液为20～35波美度的水玻璃溶液、优选为24波美度，其模数优选为2.15-2.35。模数是水玻璃溶液的一个重要的物理参数，是指溶液中二氧化硅和氧化钠的分子数之比。一般来说，模数越大，凝胶快、凝结体强度高；模数小，凝胶慢、凝结体强度低。水玻璃硬化后的主要成分为硅凝胶和固体，比表面积大，具有较高的粘结力和较强的抗酸性； [0054] B液为20％～30％的工业磷酸溶液、优选含量为24％； [0055] 第一外加剂是由质量比为1：0.4：0.08的氯化钙、膨润土和石英粉组成；其中的氯化钙能够与水玻璃反应生成硅胶和硅酸钙凝胶，起到胶结和填充孔隙的作用，使土壤的强度和承载能力提高；膨润土可以提高浆液的均匀性和稳定性，防止沉淀和离析现象的发生；石英粉主要起到耐酸的作用。 [0056] 第二浆液：由质量比为1：0.8：0.15的A'液、C液和第二外加剂混合均匀制成。 [0057] A'液为20-30波美度的水玻璃溶液、优选为24波美度，其模数优选为2.1-2.3； [0058] C液为水和水泥按照质量比为(1～1.5):1配制的水泥浆、优选质量比为1.2：1； [0059] 第二外加剂是由质量比为1：0.3：0.18的氯化钙、粉煤灰和硫酸铜组成；其中的粉煤灰能够使得拌合物具有更好的粘聚性和可塑性，并且可以提高胶凝体的后期强度；硫酸铜可以与水玻璃形成防水剂，有效地实现防水的功能。 [0060] 添加上述外加剂以后，能够显著地提高浆液的胶凝强度和防水性能。 [0061] 在超前小导管中注浆时采用后退式注浆法并间隔0.5m依次注入第一浆液和第二浆液，首先注入第一浆液，注浆压力控制在0.5～1.0Mpa(优选为0.7Mpa)，注浆流量为6-8L/min；后退0.5m以后，继续注入第二浆液，注浆压力控制1.1～1.4Mpa(优选为1.2Mpa)，注浆流量为12-14L/min；后退0.5m以后，依次循环，完成后即可移至下一注浆位。 [0062] (3)注浆完成12小时后，开挖横向通道范围内的土体至围护桩的位置，然后进行主体结构31与围护桩5之间间隙内的填充砖墙7的施工，填充砖墙7与主体结构31之间采用粘结混凝土进行粘结，以加强围护桩与主体结构之间的连接强度，保证在围护桩截断时，风井结构和填充砖墙能够对基础形成有效的支撑。优选地，粘结混凝土中布设两层Φ6.5钢筋网片，并通过锚筋与围护桩紧密连接。如图2所示，填充砖墙7的洞口可以架设两端设有锚固脚的钢格栅8(分上下两榀)，钢格栅8的锚固脚通过锚杆锚固到填充砖墙和其后的土体中。 [0063] 优选地，其中的粘结混凝土由质量比为1：(1.5-1.7)：(0.6-0.7)：(0.05-0.06)：(0.02-0.03)：(0.01-0.02)：(0.2-0.3)的硅酸盐水泥、粒径为1-1.5cm的卵石、中砂、增稠剂、速凝剂、减水剂和水混合均匀制成。更优选地，粘结混凝土中，硅酸盐水泥、卵石、中砂、增稠剂、速凝剂、减水剂和水的质量比为1：1.7：0.6：0.052：0.023：0.02：0.27。 [0064] (4)洞口的开挖 [0065] 为了减少对围护结构的影响，洞口范围内的围护桩分两次破除，整个横向通道的开挖也分为上台阶10和下台阶20两个施工面进行。如图4所示。 [0066] 第一，凿除上台阶范围内的围护桩的1/2桩身并开挖相应厚度的土体，在凿除的桩身范围内架设两端设有锚固脚的钢格栅8(上榀钢格栅，详见图8)，钢格栅8的锚固脚通过锚杆81锚固到周围土体中。接着，凿除上台阶范围内的围护桩的剩余1/2桩身并开挖相应厚度的土体，再次架设两端设有锚固脚的钢格栅8，钢格栅8的锚固脚通过锚杆锚固到周围土体中。围护桩中的钢筋通过“L”形钢筋与钢格栅焊接牢固。上述如图7A-7D所示。 [0067] 第二，开挖上台阶范围内的地基土，按照上述方法间隔0.3m设置钢格栅。优选地，还可以在钢格栅的两个锚固脚之间间隔0.6m设置临时横向支撑(图中未示出)，以增强钢格栅的支护性能。该临时横向支撑可以在对应的下榀钢格栅设置完毕后拆除。 [0068] 第三，上台阶施工面开挖2米以后，凿除下台阶范围内围护桩的1/2桩身并开挖相应厚度的土体，在凿除的桩身范围内架设两端设有锚固脚的钢格栅8(下榀钢格栅，与上榀钢格栅形成完整的支护面)，钢格栅8的锚固脚通过锚杆锚固到周围土体中。接着，凿除下台阶范围内的围护桩的剩余1/2桩身并开挖相应厚度的土体，再次架设两端设有锚固脚的钢格栅8，钢格栅8的锚固脚通过锚杆锚固到周围土体中。 [0069] 第四，开挖下台阶范围内的土体至与上台阶开挖面齐平的位置，按照上述方法间隔0.3m设置钢格栅。 [0070] 第五，在钢格栅8上挂设钢筋网，并喷射锚固混凝土，形成混凝土层82。优选地，锚固混凝土由水泥、细砂、硅粉、速凝剂、减水剂和水按照质量比为1：(0.6-0.65)：(0.3-0.33)：(0.05-0.07)：(0.04-0.05)：(0.3-0.37)混合搅拌而成。更优选地，锚固混凝土由水泥、细砂、硅粉、速凝剂、减水剂和水按照质量比为1：0.63：0.32：0.06：0.04：0.3混合搅拌而成。 [0071] 如图8所示，其为喷射锚固用混凝土后的洞口截面示意图，开挖面内壁上架设有钢格栅8，分为上下两榀，其在中部位置分别通过锚杆锚固到周围土体中。钢格栅8上挂设钢筋网(未示出)，并喷射锚固混凝土，形成混凝土层。 [0072] (5)防水处理 [0073] 待混凝土层硬化48小时以后，在横向通道的内壁上涂抹防水涂料，防止水从内壁渗入横向通道中。 [0074] 优选地，上述防水涂料由以下重量份的组分混合而成：沥青62-73份、SBS6-7份、膨润土70-83份、石灰石粉30-36份、硝酸锰0.1-0.15份、丁苯乳液15-20份、甲酸甲酯4-5份、水30-33份。更优选地，上述防水涂料由以下重量份的组分混合而成：沥青70份、SBS6份、膨润土75份、石灰石粉33份、硝酸锰0.15份、丁苯乳液18份、甲酸甲酯4份、水32份。 [0075] 施工中，按照上述方法依次向前推进，即可完成整个横向通道的施工作业。采用本发明的横向通道的施工方法，其施工快捷、有效，能够实现优异的安全性能和防水性能。 |
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