[發(fā)明專(zhuān)利]一種適用于城市地鐵隧道的超前注漿控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810673271.1
• 申請(qǐng)日: 2018-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109026015A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉人太;郭焱旭;張慶松;韓偉偉;王雪亮;李志鵬;劉亞男;劉衍凱;周恒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué);山東科技大學(xué);中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司;山東交通學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): E21D9/00
• 分類(lèi)號(hào): E21D9/00;E02D3/12
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于城市地鐵隧道的超前注漿控制方法，確定每循環(huán)的注漿管長(zhǎng)度、鉆孔的參數(shù)以及鉆孔的布置方式；以鉆孔布置圖為基礎(chǔ)，利用數(shù)值模擬手段建立關(guān)于注漿鉆孔以及土工布袋直徑、注漿量的有限元分析模型，分析不同土工布袋膨脹率對(duì)于地層的加固效果以及相應(yīng)的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、塑性區(qū)的分布情況，確定最優(yōu)土工布袋直徑和注漿量；利用鉆機(jī)沿隧道掘進(jìn)方向鉆孔，鉆孔應(yīng)有一定的外插傾角；將加工好的包覆有土工布袋的注漿管下放入鉆孔中；將漿液注入注漿管中，通過(guò)出漿孔流入高強(qiáng)度土工布袋，對(duì)土工布袋進(jìn)行填充膨脹，根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果確定最終的注漿量；采用間隔鉆孔注漿的方式對(duì)注漿管進(jìn)行注漿，最終形成橫向止?jié){墻結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種城市地鐵隧道超前注漿控制方法，尤其適用于淺埋或者極淺埋軟弱地層條件下城市地鐵隧道的地表及圍巖變形控制。

背景技術(shù)

目前，我國(guó)城市地鐵建設(shè)事業(yè)正逐漸進(jìn)入飛速發(fā)展時(shí)期。但是，由于地鐵隧道埋深淺、城市地下管線(xiàn)復(fù)雜等原因，在施工過(guò)程中極易引發(fā)塌方、地表沉降以及管線(xiàn)破裂等問(wèn)題，危及施工人員和設(shè)備安全，影響周邊環(huán)境以及居民正常的生產(chǎn)生活。

為確保施工安全，減少施工對(duì)城市環(huán)境的影響，通常采用超前預(yù)注漿的方法對(duì)地層進(jìn)行加固。在工程開(kāi)挖前將漿液注入地層中，通過(guò)漿液的充填、劈裂、壓密作用，達(dá)到加固地層的目的。但是由于注漿工程的隱蔽性，注漿過(guò)程中漿液的擴(kuò)散過(guò)程、擴(kuò)散范圍、漿液對(duì)地層的充填壓密程度均難以控制，注漿量過(guò)少，充填壓密效果不理想，注漿效果難以滿(mǎn)足要求，注漿量過(guò)大，則容易引起地表隆起過(guò)大，導(dǎo)致路面、建筑物破壞以及地下管線(xiàn)破裂等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種適用于城市地鐵隧道的超前注漿控制技術(shù)。該方法可靠性高且應(yīng)用廣泛，施工周期短且工序少，能夠達(dá)到對(duì)地層的支撐壓密雙重加固效果，漿液擴(kuò)散范圍可控，能夠在避免地表沉降的同時(shí)有效的控制地表隆起，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)施工安全、施工效益、城市基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)等多重效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種適用于城市地鐵隧道的超前注漿控制方法，包括以下步驟：

步驟1：確定每循環(huán)的注漿管長(zhǎng)度、鉆孔的參數(shù)以及鉆孔的布置方式；

步驟2：以鉆孔布置圖為基礎(chǔ)，利用數(shù)值模擬手段建立關(guān)于注漿鉆孔以及土工布袋直徑、注漿量的有限元分析模型，分析不同土工布袋膨脹率對(duì)于地層的加固效果以及相應(yīng)的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、塑性區(qū)的分布情況，確定最優(yōu)土工布袋直徑和注漿量；

根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，不同的注漿量會(huì)使土工布袋達(dá)到不同的直徑，對(duì)地層的擠密加固效果以及地表隆起影響不同，綜合考慮開(kāi)挖擾動(dòng)、地表沉降以及地表隆起因素，確定最合適的注漿量所能達(dá)到的土工布袋直徑，以最小的成本達(dá)到最好的效果。

步驟3：利用鉆機(jī)沿隧道掘進(jìn)方向鉆孔，鉆孔應(yīng)有一定的外插傾角，即沿著擬掘進(jìn)隧道輪廓線(xiàn)向外成一定傾角；

步驟4：鉆孔完成后，將加工好的包覆有高強(qiáng)度土工布袋的注漿管下放入鉆孔中，下放過(guò)程中應(yīng)注意高強(qiáng)度土工布袋的完整性，避免因刮破等原因造成漏漿跑漿；

步驟5：通過(guò)注漿設(shè)備將漿液注入注漿管中，通過(guò)出漿孔流入高強(qiáng)度土工布袋，對(duì)土工布袋進(jìn)行填充膨脹，根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果確定最終的注漿量；

步驟6：采用間隔鉆孔注漿的方式對(duì)注漿管進(jìn)行注漿，以最大限度的對(duì)地層進(jìn)行擠密加固，最終形成橫向止?jié){墻結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，注漿管長(zhǎng)度應(yīng)等于或略小于鉆孔深度，鉆孔深度根據(jù)每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺確定，通常情況下，鉆孔深度應(yīng)大于開(kāi)挖進(jìn)尺不少于3m，以保證開(kāi)挖工作面前方地層的穩(wěn)定性；

在所述的注漿管前端設(shè)有止?jié){器，用于阻止?jié){液從注漿管前端進(jìn)入地層，以保證漿液最大程度的進(jìn)入土工布袋中；在所述的注漿管周?chē)O(shè)出漿孔，根據(jù)需要確定出漿孔數(shù)量，但至少應(yīng)保證有一個(gè)出漿孔使?jié){液進(jìn)入土工布袋，填充布袋。