专利名称：Tgrm分段前进式超前深孔注浆施工工艺的制作方法
技术领域：
本发明是指一种TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工艺。它作为施工 防塌陷沉的必要有效手段，适用于暗挖隧道开始施工需对土体进行预先加 固的工程。尤其是对穿越建筑物底部、穿越沉降要求严格的构筑物(如铁 路、轨道交通、桥梁、公路等)，隧道结构处于无粘结、自稳力差的砂层及 砂砾(卵)石层、含水砂层及松散地质土层。
技术背景目前常见的注浆工艺有双重管注浆工艺，双重管注浆技术是釆用双重 管钻机钻孔至预定深度后从中空的钻杆内进行后退式注浆，注浆材料釆用 水泥-水玻璃双液浆。其缺点是该工法釆用钻杆注浆，钻杆与注浆孔之间必 然会存在间隙，注浆时极易造成浆液回流，既浪费材料也不能保证注浆效 果，因此双重管注浆工艺采用的注浆材料为速凝的水泥-水玻璃双液浆(凝 结时间在1分钟内)以防止浆液回流，但双液浆固结体的有效强度只能维 持在一周左右的时间，所以双重管注浆只适合于对注浆加固效果要求时间 不长的临时性注浆加固，不适用于对沉降要求较高的构筑物底部穿越注浆 加固项目。 发明内容本发明的目的是针对目前超前注浆加固效果不理想的现状，进行科学 的理论分析、摸索，并通过工程的具体实践，提供一种针对隧道暗挖结构 处于无粘结、自稳力差的砂层及砂砾(卵)石、含水砂层及松散地质土层， 尤其是隧道穿越建筑物底部或穿越铁路、轨道交通、桥梁、路面等沉降要 求较高的构筑物底部时，作为超前预加固土体用的TGRM分段前进式超前深 孔注浆施工工艺，能有效地加固土体，从而达到防止坍塌、控制沉降、保证施工安全的目的。本发明是由以下技术方案实现的。一种TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工艺，包括以下步骤① 隧道开挖至需要进行加固范围时停止开挖，封闭掌子面，施做止浆墙；② 按照需预加固范围设定好钻孔角度、长度、位置和数量，其中角 度为4° -10° ，总长度为12-14m、注浆孔间距为0.6-lm,数量和位置依据隧道尺寸和需要加固范围确定，并按设定要求在止浆墙上进行钻孔位置放 线；③ 根据现场地层状况将总钻孔注浆长度分为若干段，每段控制在 1. 0-2. 0m;使用分体式水平地质钻机按照设定好的角度在钻孔位置进行钻 孔，钻头釆用冲击钻头，钻进深度0.5-lm;④ 达到钻进深度后，退出钻具，在钻孔内安装预先加工好的孔口管， 孔口管外端焊有法兰盘，用快凝水泥封填孔口管与周围地层的空隙；⑤ 待封填的快凝水泥达到一定强度后，更换小于孔口管直径的钻头， 通过孔口管进行第一段钻进，钻进深度为1. 0-2. Om，达到钻进深度后停止 钻进，退出钻具；⑥ 在孔口管上安装注浆配套设备；拌制TGRM水泥基特种注浆材料，通 过注浆泵将搅拌均匀的注浆材料注入地层中；⑦ 待注浆土体达到一定强度后，拆除注浆法兰盘配套设备，通过孔口 管再进行第二段钻进，钻进深度为1.0-2.0m，达到钻进深度后，停止钻进, 退出钻具；⑧ 再按照步骤⑥、步骤G)重复进行；如此循环，直到达到设定孔深， 完成最后一段注浆，则该注浆孔施工完成；⑨ 换另外一个孔位，均按照步骤③-⑧进行，直到完成设定要求的所有 注浆孔⑩所有注浆孔注浆完成后，即完成范围要求内的地层加固，然后进行 止浆墙破除，按照规范要求进行开挖，随挖随着安装隧道预开挖结构，直 至开挖到设定的地层加固开挖长度。孔口管与注浆配套设备之间是通过各自的法兰盘，用螺栓连接，可随 时拆除或安装。每孔注浆施工时在孔口位置安装的孔口管直径为90-150mm,注浆钻孔 直径为70-130腿。TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工艺通过钻机分段钻孔和注浆相结 合的方式，每一次地层加固均要通过施做多个分段前进式超前深孔注浆施 工来达到整体注浆加固效果。根据地层状况，将每个钻孔注浆预加固孔长度分为若干段，每段长度 为1. 0-2. Om。每孔注浆施工时在孔口位置安装孔口管，并通过法兰盘配套注浆装置 与孔口管连接进行注浆。TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工艺注浆材料使用系列TGRM水泥 基特种材料，包括TGRM加固型、TGRM超细型、TGRM防水型等，可根据不同地层使用相应的注浆材料。TGRM水泥基特种材料的水、灰比为0.6-1.2: 1。 注浆压力控制在0. 3-1. 5Mpa，注浆扩散半径为0. 6-lm。 分体式水平地质钻机的钻杆可接长至12-14m，达到深钻孔需要。 本发明的优点针对暗挖隧道，特别是隧道拱部处于恶劣地层(包括 无粘结、自稳能力差的砂层及砂卵石等)，尤其是穿越建筑(构筑)物底部 时，对地层进行分段前进式超前深孔注浆，可有效地对地层进行全面加固， 从而进一步减缓或避免地层破坏的沉降及建筑(构筑)物的损坏，保证施 工安全。
图1为TGRM分段前进式超前深孔注浆横断面结构示意图。 图2为TGRM分段前进式超前深孔注浆纵断面结构示意图。 图中l.TGRM分段前进式超前注浆孔，2.预超前加固土体，3.隧道预 开挖结构，4.止浆墙，5.孔口管。图2中的水平箭头为钻头行进方向，弯曲箭头为注浆材料向四周渗透方向。
具体实施方式
实施例北京地铁四号线西直门 动物园区间双洞隧道里程K14 + 0. 0 向东共105米段正处位于高粱桥下方，暗挖隧道埋深约14米，施工时需穿越西直门高梁桥桥桩，隧道结构所处地层拱部为砂卵石、拱腰以下为砂地层，为确保区间隧道开挖过程中高粱桥的安全，釆用了本发明"TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工艺"。本实施例所述的TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工艺用于暗挖隧道施工，它包括以下步骤① 隧道开挖至需要进行加固范围时停止开挖，封闭掌子面，施做止浆墙；② 按照需预加固范围设定好钻孔角度、长度、位置和数量，其中角 度为4° -10° ，总长度为12m、注浆孔间距为lm,数量和位置依据隧道尺寸和需要加固范围确定，并按设定要求在止浆墙上进行钻孔位置放线；③ 根据现场地层状况将总钻孔注浆长度分为六段，每段控制在2. Om;使用分体式水平地质钻机按照设定好的角度在钻孔位置进行钻孔，钻头釆 用cf)130mm冲击钻头，钻进深度Q. 5-lm;④ 达到钻进深度后，退出钻具，在钻孔内安装预先加工好的4)108mm 孔口管(外端焊有(J)127mm法兰盘)，并用快凝水泥封填孔口管与周围地层 的空隙；⑤ 待封填的快凝水泥达到 一定强度后，更换小于孔口管直径的cj) 90mm 钻头，通过孔口管进行第一段钻进，钻进深度为2.0m,达到钻进深度后停 止钻进，退出钻具；⑥ 在孔口管上安装注浆配套设备；拌制TGRM水泥基特种注浆材料，通 过注浆泵将搅拌均匀的注浆材料注入地层中；⑦ 待注浆土体达到一定强度后，拆除注浆法兰盘配套设备，通过孔口 管再进行第二段钻进，钻进深度为2.0m,达到钻进深度后，停止钻进，退出钻具；⑧ 再按照步骤⑥、步骤⑦重复进行；如此循环，直到达到设定孔深， 完成最后一段注浆，则该注浆孔施工完成；⑨ 换另外一个孔位，均按照步骤③-⑧进行，直到完成设定要求的所有 注浆孔；⑩ 所有注浆孔注浆完成后，即完成范围要求内的地层加固，然后进行 止浆墙破除，按照规范要求进行开挖，随挖随着安装隧道预开挖结构，直 至开挖到设定的地层加固开挖长度。孔口管与注浆配套设备之间是通过各自的法兰盘，用螺栓连接，可随 时拆除或安装。TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工艺通过分段钻孔和注浆相结合， 每一次地层加固均要通过施做多个TGRM分段前进式超前深孔注浆施工来达 到整体注浆加固效果。TGRM分段前进式超前深孔注浆工艺注浆材料的选择，主要依据暗挖隧 道结构所处的地层状况选择适合的注浆材料， 一般为TGRM加固型和TGRM 超细型。本实施例中在拱部位置注浆材料釆用TGRM加固型特种材料，在拱 腰以下部位注浆材料釆用TGRM超细型特种材料。如图1、图2所示，在预开挖隧道上方布设两排分段前进式超前注浆孔， 间距为l.Om，呈梅花型布设。本实施例中每次施工加固拱部土体长度为12米，开挖io米。本实施例釆用分体式水平地质钻机成孔，成孔直径为(t)90mm，分段长 度为2. Om,共分六段进行，钻杆可分六段接长至12m,即每钻进2. Om,便 停钻进行注浆，注浆材料釆用TGRM水泥基特种材料。本实施例使用TGRM水泥基特种材料的水、灰比为1: 1,注浆压力控制 在0. 3—0. 5Mpa。每次超前加固土体需要工期4天，保证区间隧道正常开挖。区间隧道 开挖施工结東后，测量显示桥墩下沉仅0.8mm,满足了桥梁产权单位和设计 提出的沉降不超过2mm的要求。通过釆用TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工艺进行超前土体加固， 从而保证了隧道的安全开挖，并且未对西直门高梁桥的正常通行造成任何 不良影响，取得了良好的社会和经济效益。
权利要求
1、一种TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工艺，其特征在于它包括以下步骤①隧道开挖至需要进行加固范围时停止开挖，封闭掌子面，施做止浆墙；②按照需预加固范围设定好钻孔角度、长度、位置和数量角度为4°-10°，总长度为12-14m、注浆孔间距为0.6-1m，数量和位置依据隧道尺寸和需要加固范围确定，并按设定要求在止浆墙上进行钻孔位置放线；③根据现场地层状况将总钻孔注浆长度分为若干段，每段控制在1.0-2.0m；使用分体式水平地质钻机按照设定好的角度在钻孔位置进行钻孔，钻头采用冲击钻头，钻进深度0.5-1m；④达到钻进深度后，退出钻具，在钻孔内安装预先加工好的装有法兰盘的孔口管，并用快凝水泥封填孔口管与周围地层的空隙；⑤待封填的快凝水泥达到一定强度后，更换小于孔口管直径的钻头，通过孔口管进行第一段钻进，钻进深度为1.0-2.0m，达到钻进深度后停止钻进，退出钻具；⑥在孔口管上安装注浆配套设备；拌制TGRM水泥基特种注浆材料，通过注浆泵将搅拌均匀的注浆材料注入地层中；⑦待注浆土体达到一定强度后，拆除注浆法兰盘配套设备，通过孔口管再进行第二段钻进，钻进深度为1.0-2.0m，达到钻进深度后，停止钻进，退出钻具；⑧再按照步骤⑥、步骤⑦重复进行；如此循环，直到达到设定孔深，完成最后一段注浆，则该注浆孔施工完成；⑨换另外一个孔位，均按照步骤③-⑧进行，直到完成设定要求的所有注浆孔；⑩所有注浆孔注浆完成后，即完成范围要求内的地层加固，然后进行止浆墙破除，按照规范要求进行开挖，随挖随着安装隧道预开挖结构，直至开挖到设定的地层加固开挖长度。
2、 如权利要求1所述的TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工 艺，其特征在于孔口管与注浆配套设备之间是通过各自的法兰盘， 用螺栓连接。
3、 如权利要求1所述的TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工 艺，其特征在于每孔注浆施工时在孔口位置安装的孔口管直径为 90-150mm,注浆钻孔直径为70-130mm。
4、 如权利要求1所述的TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工 艺，其特征在于釆取钻机分段钻孔和注浆相结合的方式。
5、 如权利要求1所述的TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工 艺，其特征在于注浆材料使用系列TGRM水泥基特种材料，包括TGRM 加固型、TGRM超细型、TGRM防水型。
6、 如权利要求1所述的TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工艺， 其特征在于TGRM水泥基特种材料的水、灰比为0.6-1.2: 1。
7、 如权利要求1所述的TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工艺， 其特征在于注浆压力控制在O. 3-1.5Mpa,注浆扩散半径为0. 6-lm。
全文摘要
本发明涉及一种TGRM分段前进式超前深孔注浆施工工艺，其步骤为先施做止浆墙，在设定孔位进行钻孔，在钻孔内装孔口管，更换钻头，通过孔口管进行第一段钻进，达到深度后，停止钻进，退出钻具，在孔口管上安装注浆配套设备，将TGRM水泥基特种注浆材料注入地层中；待注浆土体达到强度后，拆除注浆设备，通过孔口管再进行第二段钻进；如此循环达到设定孔深；换另外一个孔位，直到完成所有注浆孔。本发明的优点针对暗挖隧道，特别是隧道拱部处于无粘结、自稳能力差的砂层及砂卵石等地层，以及穿越建筑物底部时，对地层进行分段前进式超前深孔注浆，可对地层进行全面加固，从而进一步减缓或避免地层破坏后的沉降及建(构)筑物的损坏。
文档编号E21D9/04GK101328811SQ20081011721
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月25日 优先权日2008年7月25日
发明者恒 孔, 张继明, 峰 彭, 卓 王 申请人:北京市政建设集团有限责任公司;北京中铁瑞威基础工程有限公司