[发明专利]盾构遇岩层段冲孔清障施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构和顶管在软土施工过程中的清除岩层、桩体、加固体等障碍物的方法。

背景技术

盾构和顶管在软土施工过程中常遇到岩层、桩体、加固体等障碍物，此类情况往往在前期地质勘查中未发现，在施工过程中需清除障碍保证顺利完成掘进。经过多年发展清障施工工艺有：①利用气压法或冷冻法辅助工法对障碍区土体处理后，从工具头前部进入土仓清障、②开挖清障后回填、③盾构和顶管工具头刀具改进更换后直接切削、④全回转钻机清除障碍工法。这几项清障工艺各自有其优缺点，且都有如安全性差、造价高、设备负责、场地要求高等问题。

如三门核电一期取水涵管工程引水管采用内径为φ6200mm的隧道二根，取水管采用盾构法施工。根据招投标提供的地质勘查资料，在循环水泵房外有一段岩石区域，1#、2#隧道盾构出洞口分别在约35m和25m沿线范围内遇到强风化、中风化和微风化安山玄武岩。投标方案考虑，该段盾构掘进施工前采用新奥法隧道施工，即为保证盾构的安全顺利掘进，采用“新奥法爆破开挖、盾构法衬砌”的施工工法。盾构出洞口地层情况为软土与岩层交界面，自上而下分布为回填土、淤泥质土、粘土和粉质粘土混角砾、强风化、中风化、微风化岩层。部分区域上部回填土上部还有回填块石。

在前期上部土体高压旋喷桩施工过程中，根据旋喷桩桩底标高情况分析，岩层标高在新奥法隧道设计长度终点处仍高于隧道底标高，后经地质补勘探明：1#盾构出洞段岩层增加至81m左右；2#盾构出洞段岩层增加至50m左右（距泵房前池内井壁）

由于定位套管已埋设，倾角已无法改变，且受传统管棚本身工法限制，原新奥法方案中大管棚打设长度受限，根据经验和地质情况不宜大于40米，最大不超过45米。实际探明的岩层与隧道交界的距离均大于原方案设计隧道长度和45米，原施工方案无法正常施工。

若不采取清障施工，对原设计并已制造完毕的盾构进行改造，或者更换盾构机造价极高，经济损失大，进度需延长1年以上；超长管棚支护（导向跟管钻进法）在海底施工风险极大，且工期造价也很高；故选择清障施工工艺。

而若采用工程中常用的全回转旋挖钻机清障的施工，经现场进行实地勘察，钢板桩外海滩区施工现场很难满足该设备和与之配合的120T起重机的场地要求；且该设备工作台班费较高，无法布置多台同时施工，导致工期较长，费用很高。

发明内容

本发明是要提供一种盾构遇岩层段冲孔清障施工方法，该方法将出洞段盾构轴线区域岩石全部清除，从而保证盾构机顺利安全出洞掘进施工，并且冲孔清障需使用设备简单，主要有冲孔钻机、拌浆系砼、泥浆泵、汽车吊、固定泵，及其辅助的挖机、和泥浆运输车等。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种盾构遇岩层段冲孔清障施工方法，首先确定冲孔清障施工区域为全断面冲孔施工，桩孔位搭接，桩底标高低于盾构隧道底标高，并根据探测结果和结合先期冲孔施工的实际深度来确定后期冲孔桩宽度范围，然后采用冲孔灌注桩施工工艺进行冲孔清障施工，冲孔清障完成后对冲孔桩进行水下导管直接压注快硬性浆液回填。

冲孔清障施工中冲孔采用跳桩施工工艺，即：同一排跳一根桩，不同排跳一排桩施工； 

冲孔清障施工中冲孔钻头中心与护筒中心的允许偏差≤20mm，成孔过程中钢丝绳与钻头重心应始终保持在同一铅垂线上，保证钻头在吊紧的状态下钻进。 

冲孔清障施工的冲击成孔过程中：

（1）开始冲击基岩时应低锤密击或间断冲击，以免偏斜。如发现钻孔偏斜，应立即回填片石至偏孔处上部0.3~0.5m，重新冲击；

（2）遇弧石时可适当抛填硬度相似的片石，用重锤冲击，或重低冲程交替冲击，将大弧石击碎挤入孔壁；

（3）准确控制松绳长度，避免打空锤；

（4）当钻孔倾斜时，需反复扫孔修正，如纠正无效，应在孔内回填粘土或风化岩块至偏孔处上部0.5m，再重新钻进冲击；

（5）成孔中如遇塌孔，应立即停钻，并回填粘土，待孔壁稳定后再冲击；

（6）护筒周围冒浆时，用稻草拌黄泥堵塞漏洞，并压上一层泥、砂包。

本发明的有益效果是：

（1）安全可靠，对土体扰动小

该工法在通过泥浆护壁清障及回填施工，对周边地下原状土不破坏或破坏小，对周边地下土体不产生扰动或产生很小的扰动。