[發(fā)明專(zhuān)利]全斷面注漿、矩形水平凍結(jié)與管棚聯(lián)合加固結(jié)構(gòu)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410311010.7
• 申請(qǐng)日: 2014-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104074525A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊平;金福強(qiáng);蔣大有;何文龍;張婷;劉艷軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué);上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21D9/00
• 分類(lèi)號(hào): E21D9/00;E21D11/10;E21D11/00
• 代理公司: 南京君陶專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

1.全斷面注漿、矩形水平凍結(jié)與管棚聯(lián)合加固結(jié)構(gòu)，其特征是包括矩形凍結(jié)壁，矩形凍結(jié)壁內(nèi)的上方是一排凍結(jié)孔，矩形凍結(jié)壁內(nèi)的凍結(jié)管兩側(cè)及底部各布置兩排凍結(jié)孔，凍結(jié)管內(nèi)的凍結(jié)孔的上部是泄壓孔，矩形凍結(jié)壁內(nèi)外兩側(cè)設(shè)有測(cè)溫孔，矩形凍結(jié)壁的上方是管棚，矩形凍結(jié)壁內(nèi)的凍結(jié)管外圍是地下通道初襯，凍結(jié)管內(nèi)圍是地下通道二襯，矩形凍結(jié)壁內(nèi)外兩側(cè)、地下通道二襯是全斷面注漿區(qū)域。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全斷面注漿、矩形水平凍結(jié)與管棚聯(lián)合加固結(jié)構(gòu)，其特征是所述矩形凍結(jié)壁位于地下通道暗挖段外。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全斷面注漿、矩形水平凍結(jié)與管棚聯(lián)合加固結(jié)構(gòu)，其特征是所述凍結(jié)孔按水平角度布置，凍結(jié)孔數(shù)共101個(gè)，矩形凍結(jié)壁內(nèi)的凍結(jié)管兩側(cè)及底部各布置的兩排凍結(jié)孔，兩排孔排距1m，梅花形布置，凍結(jié)孔離地下通道初襯外側(cè)距離1m，凍結(jié)孔之間間距為0.8m，凍結(jié)孔數(shù)占73個(gè)，長(zhǎng)度為8m；矩形凍結(jié)壁內(nèi)上方的一排凍結(jié)孔，其凍結(jié)孔之間間距為0.8m，凍結(jié)孔數(shù)占15個(gè)，長(zhǎng)度為8m；矩形凍結(jié)壁底部橫向布設(shè)的一排凍結(jié)孔，距矩形凍結(jié)壁底板通道向下0.6m，形成穩(wěn)定矩形凍結(jié)壁的橫向凍結(jié)壁支撐，孔間距為0.7m，凍結(jié)孔數(shù)占13個(gè)，長(zhǎng)度為8m；凍結(jié)孔連片成板塊凍結(jié)區(qū)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全斷面注漿、矩形水平凍結(jié)與管棚聯(lián)合加固結(jié)構(gòu)，其特征是所述凍結(jié)管用直徑為89mm、厚度為9mm的20#無(wú)縫鋼管。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全斷面注漿、矩形水平凍結(jié)與管棚聯(lián)合加固結(jié)構(gòu)，其特征是所述位于矩形凍結(jié)壁內(nèi)外兩側(cè)測(cè)溫孔，有4個(gè)測(cè)溫孔布設(shè)在凍結(jié)管外側(cè)，4個(gè)測(cè)溫孔布設(shè)在凍結(jié)管內(nèi)側(cè)，2個(gè)測(cè)溫孔布設(shè)在凍結(jié)管底部，測(cè)溫孔深與外圈凍結(jié)管一致，板塊凍結(jié)區(qū)范圍內(nèi)每層土內(nèi)至少布設(shè)一個(gè)測(cè)溫孔，且數(shù)量不少于2個(gè)，測(cè)溫孔孔深與板塊凍結(jié)區(qū)范圍內(nèi)凍結(jié)管長(zhǎng)度一致，測(cè)溫點(diǎn)間距1~1.5m，測(cè)溫管采用直徑為89mm、厚度9mm的20#低碳無(wú)縫鋼管；

所述底排凍結(jié)孔上部2.2m處與上排凍結(jié)孔下部2.2m處各布設(shè)一排直徑89mm，間距700mm的泄壓孔，孔深8m，泄壓孔數(shù)為6個(gè)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全斷面注漿、矩形水平凍結(jié)與管棚聯(lián)合加固結(jié)構(gòu)，其特征是所述管棚設(shè)在上排凍結(jié)孔上方30mm處，一排29根直徑為89mm、厚度9mm，每根管棚間距為300mm，管棚長(zhǎng)8m。

7.如權(quán)利要求1的一種全斷面注漿、矩形水平凍結(jié)與管棚聯(lián)合加固的施工方法，其特征是該方法包括如下步驟：

（1）全斷面注漿

在凍結(jié)孔施工之前，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部及將要實(shí)行水平凍結(jié)的區(qū)域進(jìn)行全斷面注漿改良土體，確保開(kāi)挖面的穩(wěn)定性并擬制凍脹融沉；

打設(shè)注漿管，采用小導(dǎo)管注漿，注漿孔成梅花型布置，排與孔間距1m；注漿采用P.O?42.5硅酸鹽水泥，水灰的重量比為1:1，注漿壓力控制為0.3～0.5MPa，注漿擴(kuò)散半徑為1.0～1.2m，注漿終壓為0.5MPa，單孔注漿量為4.2～4.6m³；

（2）矩形凍結(jié)壁，位于地下通道暗挖段外，凍結(jié)孔按水平角度布置，凍結(jié)孔數(shù)共101個(gè)，其中地下通道結(jié)構(gòu)兩側(cè)及底部各布置兩排孔，兩排孔排距1m，梅花形布置，凍結(jié)孔離初期支護(hù)外側(cè)距離1m，凍結(jié)孔之間間距為0.8m，凍結(jié)孔數(shù)73個(gè)，長(zhǎng)度為8m；在暗挖通道結(jié)構(gòu)上側(cè)布置一排孔，凍結(jié)孔之間間距為0.8m，凍結(jié)孔數(shù)15個(gè)，長(zhǎng)度為8m；在上部通道底板向下0.6m處橫向布設(shè)一排凍結(jié)孔，形成穩(wěn)定矩形凍結(jié)壁的橫向凍結(jié)壁支撐，孔間距為0.7m，凍結(jié)孔數(shù)為13個(gè)，長(zhǎng)度為8m；凍結(jié)管用直徑為89mm、厚度9mm的20#無(wú)縫鋼管；

（3）測(cè)溫孔，測(cè)溫孔位于矩形凍結(jié)壁內(nèi)外兩側(cè)，4個(gè)測(cè)溫孔布設(shè)在凍結(jié)管外側(cè)，4個(gè)布設(shè)在凍結(jié)管內(nèi)側(cè)，2個(gè)布設(shè)在凍結(jié)管底部，測(cè)溫孔深與外圈凍結(jié)管一致，板塊凍結(jié)區(qū)范圍內(nèi)每層土內(nèi)至少布設(shè)一個(gè)測(cè)溫孔，且數(shù)量不少于2個(gè)，測(cè)溫孔孔深與板塊凍結(jié)區(qū)范圍內(nèi)凍結(jié)管長(zhǎng)度一致，測(cè)溫點(diǎn)間距1~1.5m，測(cè)溫管采用直徑為89mm、厚度9mm的20#低碳無(wú)縫鋼管；

（4）泄壓孔，泄壓孔在底排凍結(jié)孔上部2.2m處與上排凍結(jié)孔下部2.2m處各布設(shè)一排直徑89mm，間距700mm的卸壓孔，孔深8m，泄壓孔數(shù)為6個(gè)；

（5）管棚，在上排凍結(jié)孔上方30mm處，布置一排29根直徑為89mm、厚度9mm的管棚進(jìn)行隔離保護(hù)，管棚間距為300mm，管棚長(zhǎng)8m；

（6）施工，包括

1）在結(jié)構(gòu)內(nèi)部打設(shè)注漿管，采用小導(dǎo)管注漿，注漿孔成梅花型布置，排與孔間距1m，注漿采用P.O?42.5硅酸鹽水泥，水灰重量比為1:1，注漿壓力控制為0.3～0.5MPa，注漿擴(kuò)散半徑為1.0～1.2m，注漿終壓為0.5MPa，單孔注漿量為4.2～4.6m³；

2）布置凍結(jié)孔及測(cè)溫孔、泄壓孔及管棚，鉆孔施工工序?yàn)椋憾ㄎ婚_(kāi)孔及孔口管安裝→孔口密封裝置安裝→鉆孔→測(cè)量偏斜→封閉孔底→壓力試驗(yàn)；

鉆機(jī)安裝前應(yīng)將工作面封閉嚴(yán)密、牢固，清理干凈，測(cè)出精確鉆機(jī)位置后方可施工，各種鉆孔施工開(kāi)孔誤差不得大于100mm；

鉆孔最大偏斜不得大于1%，所有鉆孔均應(yīng)進(jìn)行終孔測(cè)斜，并繪制鉆孔偏斜圖和各鉆孔位置成孔圖；管棚外插角1度，鉆孔的外插角允許偏差為5‰；

凍結(jié)管內(nèi)充填M10水泥砂漿，充填深度不少于1500mm；

凍結(jié)管安裝好后應(yīng)進(jìn)行注入清水試壓，試驗(yàn)壓力為0.8MPa，經(jīng)試壓30min壓力下降不超過(guò)0.05MPa，再延續(xù)15min壓力不變?yōu)楹细瘢?/p>

3）管棚打設(shè)完畢后，在管棚上方兩側(cè)縱向澆筑兩道鋼筋混凝土梁，梁長(zhǎng)度9500mm；梁橫向架設(shè)700mm×300mm的H型鋼，將管棚用直徑30mm的鋼絲繩反吊在H型鋼上，確保電纜管廊安全及開(kāi)挖結(jié)構(gòu)施工順利進(jìn)行；在暗挖通道兩外側(cè)用700mm×300mm的H型鋼架設(shè)支架對(duì)管棚進(jìn)行支托；

4）安裝凍結(jié)制冷系統(tǒng)，凍結(jié)站內(nèi)設(shè)備主要包括配電柜、清水池、冷凍機(jī)組、鹽水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵、冷卻塔、鹽水箱，之后連接管路、安裝保溫設(shè)備與測(cè)試儀表，溶解氯化鈣并對(duì)機(jī)組充氟加油；

5）開(kāi)始凍結(jié)施工，保持最低鹽水溫度-28～-30℃，直至設(shè)計(jì)加固區(qū)域完成；具體包括

A、凍結(jié)壁凍結(jié)前應(yīng)對(duì)洞門(mén)內(nèi)槽壁進(jìn)行保溫，保溫采用泡沫保溫板，保溫板厚度不小于30mm；

B、凍結(jié)期間應(yīng)對(duì)去回路鹽水溫度、測(cè)溫管內(nèi)各測(cè)點(diǎn)溫度、地表隆沉、建（構(gòu)）筑物沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保每個(gè)凍結(jié)孔工作正常；

C、凍結(jié)加固完成停機(jī)標(biāo)準(zhǔn)：積極凍結(jié)期鹽水溫度為-28℃～-30℃，維護(hù)凍結(jié)期溫度為-25℃~-28℃、去回路鹽水溫度差小于1℃；凍結(jié)壁平均溫度≤-10℃；凍結(jié)壁厚度達(dá)到設(shè)計(jì)凍結(jié)壁厚度3.0/2.0m；加固體與圍護(hù)結(jié)構(gòu)交界處測(cè)點(diǎn)平均溫度小于-5℃。