[发明专利]一种大断面矩形顶管的基岩及孤石预处理方法

说明书

本发明公开了一种大断面矩形顶管的基岩及孤石预处理方法，至少包括：微型顶管岩石破碎和压泥回退。微型顶管岩石破碎至少包括施作预处理孔洞口墙；安装止水装置；微型顶管顶进、装管、岩石破碎、出渣，顶至预设长度；压泥回退至少包括制备复合浓胶泥；往孔内的微型顶管机前方压注复合浓胶泥以挤压填充地层空隙并产生一定的反力形成超压密闭环境；通过压泥反力和回拉力共同抵抗退管摩阻力，从而使钢管连同微型顶管机在回拉装置作用下容易被回拉，压泥与回拉同步；预处理孔全部被复合浓胶泥填满且微型顶管机退出并封孔，完成当前孔的预处理。该方法有效将岩石地层置换成能适应矩形顶管机切削掘进的处理地层，施工覆盖范围大、安全、高效、沉降可控。

技术领域

本发明涉及地下工程施工技术领域，尤其涉及一种大断面矩形顶管的基岩及孤石预处理方法。

背景技术

随着我国经济社会的不断发展和城市化进程的加快，由于前期规划不到位，城市经济的预估不足，由此引起已建城区交通拥堵、停车难、车站布局不足、土地资源匮乏、地面拆迁费昂贵等问题日渐凸显。城市地下空间以绿色、安全、高效、综合成本低的机械法矩形顶管暗挖建造技术开发，该技术已成为解决上述问题的关键方法。

机械法矩形顶管暗挖建造技术适用于软黏土到砂砾土，如淤泥、淤泥质黏土、粘性土、粉土、砂砾土(粉砂－砾砂)、卵砾石土、软岩(小于5MPa)等地质。根据目前国内矩形顶管设备制造技术和施工经验，矩形顶管设备在岩石饱和单轴抗压强度较高的强－中风化岩层、孤石等地质条件下无法正常顶进施工。目前，当矩形顶管遇到基岩地层时，会在顶进施工前预先对顶管断面穿越范围内的岩石进行破碎处理，其中现有的技术是通过采用水平锚杆钻机对侵入顶管隧道的硬岩进行钻透，并扩大顶管机刀盘开挖直径之后压泥浆填充的方法进行硬岩处理，但该方法存在如下问题：(1)水平锚杆钻机施工长度有限，长度超过30m时无法保证施工精度，且风化岩石强度越高，越易发生窜孔和姿态越难以控制，如遇孤石边角导致姿态上漂或窜孔的情况更严重，从而不能完全达到预处理的效果；(2)穿越断面范围内存在地下水丰富的砂类土，该方法预处理施工时容易引起地层损失导致地面沉降；(3)随着矩形顶管断面越大，水平锚杆钻孔布置的数量就越多，施工繁琐、工期长。此外，“蜂窝”状的水平孔格构之间的基岩或孤石无法处理；(4)水平锚杆预处理后还需扩大矩形顶管机刀盘直径，额外增加成本。如果矩形顶管顶进过程中遇到基岩突起地质，则需要将矩形顶管机回退后再重新改造并扩大刀盘，如此大断面的矩形顶管机回退施工风险大、成本高，使得该方法整体上没有成本优势。

因此，本发明提出一种对岩石地层适应性强，预处理覆盖面积大、精度高，施工工艺简单、速度快、对地层扰动小、施工更安全、沉降可控且综合成本低的基岩及孤石预处理方法。

发明内容

本发明提供了一种大断面矩形顶管的基岩及孤石预处理方法，以解决现有技术中基岩处理整体精度低、预处理不完全、地层适应性弱、施工周期长且繁琐的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种大断面矩形顶管的基岩及孤石预处理方法，至少包括：

微型顶管岩石破碎和压泥回退；

其中，所述微型顶管岩石破碎，至少包括：施作预处理孔洞口墙；安装止水装置；微型顶管机顶进、装钢管节、岩石破碎、出渣，直至顶进预设长度；

所述压泥回退，至少包括：制备复合浓胶泥；往预处理孔中的微型顶管机前方压注复合浓胶泥以挤压填充地层空隙；通过压注复合浓胶泥产生的反力在孔内微型顶管机头前方形成超压密闭环境，利用回拉装置将钢管连同微型顶管机回拉，以使压泥反力和回拉力共同抵抗钢管连同微型顶管机回退时产生的摩阻力，其中，压泥与回拉的步骤同步；直至预处理孔全部被复合浓胶泥挤压填满且微型顶管机完全退出并封孔，完成当前预处理孔的岩石处理。

作为优选方案，在所述施作预处理孔洞口墙之前，还包括：

施作水平地质探孔，用以查明基岩或孤石分布范围及其强度，并检查大断面矩形顶管待掘进范围的洞门加固区的土体加固效果及渗漏水情况。