[发明专利]粉细砂地质条件下超前支护管棚结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种粉细砂地质条件下超前支护管棚结构及其施工方法，包括沿设计箱涵外轮廓线布置的门字形管棚，围绕门字形管棚的每根钢管周围分别设置有多个水平旋喷桩，相邻的所述水平旋喷桩之间及水平旋喷桩与相邻的钢管之间相互咬合搭接，形成钢管+水平旋喷桩固结体。本发明优点是水平旋喷桩的浆液局限在门字形管棚土体加固范围内,浆液注入部位和范围可以通过旋喷桩机进行控制；高压水泥浆液切割破坏粉细砂层，形成水泥和粉细砂组成的混合体构成一个框架，有效地支撑和隔离高等级公路路基，起到防流砂、抗滑移、防渗透的稳定保护作用，为大跨径顶推箱涵的施工提供了安全保障。

技术领域

本发明涉及箱涵下部穿越公路工程施工领域，尤其是涉及粉细砂地质条件下超前支护管棚结构及其施工方法。

背景技术

在不影响地面活动的情况下采用箱涵穿越高等级公路以及市政立交等，通常采用超前管棚支护箱涵顶进工法施工。管棚法施工，是地下结构工程浅埋暗挖时的超前支护结构；其实质是在拟开挖顶进的箱涵结构工程的外围，预先钻孔并打入开设有花孔的惯性力矩较大的钢管，然后通过所述钢管的花孔向周围土体中注水泥浆，使钢管和水泥浆液与周围土体凝结成一个加固体，起到临时超前支护作用，防止管棚外土层坍塌和地表下沉，以保证箱涵安全顶进。

但是，对于地质条件主要为粉细砂层时，由于粉细砂层具有粘聚力低、自稳能力较差、自身具有一定流动性的特点, 使得在长时间暴露在外的情况下易发生坍塌。因此采用现有超前管棚支护法施工，存在水泥浆在粉细砂层中扩散较小、水泥浆液与土体凝结效果较差的问题，不能满足将钢管包裹形成管棚支护体结构的设计要求。

发明内容

本发明目的在于提供一种粉细砂地质条件下超前支护管棚结构，本发明另一目的是提供该超前支护管棚的施工方法。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述粉细砂地质条件下超前支护管棚结构，包括沿设计箱涵外轮廓线布置的门字形管棚，围绕所述门字形管棚的每根钢管周围分别设置有多个水平旋喷桩，相邻的所述水平旋喷桩之间及水平旋喷桩与相邻的钢管之间相互咬合搭接，形成钢管+水平旋喷桩固结体。

所述门字形管棚的每根钢管内均充填有水泥砂浆。

本发明所述粉细砂地质条件下超前支护管棚结构的施工方法，包括下述步骤：

S1，在拟穿越公路一侧的工作坑内，采用管棚钻机沿着设计的箱涵外轮廓线间隔水平钻孔，形成门字形排列的孔洞，每个所述孔洞水平贯穿所述拟穿越公路下方粉细砂土体至拟穿越公路另一侧接收坑；

S2，在每个所述孔洞内打入钢管形成所述门字形管棚；

S3，采用高压旋喷桩施工法，在所述工作坑内采用旋喷桩机，围绕门字形管棚的每根所述钢管周围分别进行水平旋喷桩施工，在每根钢管周围形成水平圆柱状水泥粉细砂混合固结体，即水平旋喷桩；相邻的所述水平旋喷桩之间及水平旋喷桩与相邻的钢管之间相互咬合搭接，形成钢管+水平旋喷桩固结体；

S4，向门字形管棚的每根钢管内灌注水泥砂浆，完成所述超前支护管棚结构的施工。

本发明优点主要体现在以下方面：

1、可控性：水平旋喷桩的浆液局限在所述门字形管棚土体加固范围内,浆液注入部位和范围可以通过旋喷桩机进行控制；高压水泥浆液切割破坏粉细砂层，形成水泥和粉细砂组成的混合体，可通过调节注入参数获得满足设计要求的钢管+水平旋喷桩固结体。

2、均匀性：喷射流在能量衰减前交汇，水泥浆液切削能量在碰撞点相互抵消，在桩心到碰撞点距离远的地方, 射流无能力切削土体,加固体均匀程度好。

3、成本低、效率高：由于限定注入范围，水泥用量较少, 施工速度快。