導(dǎo)語(yǔ)：隧洞工程水平孔凍結(jié)中水平孔施工研究論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：本文結(jié)合作者參與的隧洞施工過(guò)程的項(xiàng)目案例，主要介紹了水平孔凍結(jié)法的基本原理，并結(jié)合相應(yīng)的過(guò)程重點(diǎn)研究了水平孔布設(shè)及施工工藝，并對(duì)水平孔的施工質(zhì)量控制措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：水平孔；施工技術(shù)；隧洞

隧洞工程水平凍結(jié)技術(shù)中的水平孔的鉆進(jìn)首先是鉆孔設(shè)備的選擇與布置，由于是在垂直方向上施工水平鉆孔，因此，鉆孔設(shè)備需作上下和水平方向的移動(dòng)。其次，水平鉆孔的形式分幾種：有實(shí)現(xiàn)跟管鉆進(jìn)。就是利用凍結(jié)管作鉆桿一次到位；利用下套管進(jìn)行水平孔鉆進(jìn)，當(dāng)孔鉆成后再把凍結(jié)管下入到水平孔內(nèi)。具體使用哪種方法進(jìn)行施工要視施工條件和環(huán)境。

1工程概況

1.1工程地質(zhì)概況

某水下隧道旁通道水平凍結(jié)加固工程是該隧道中的連接通道共兩個(gè)，相距愈400m，位于所跨河流流域底下，隧道中心間距為28m，隧道間高差1.1m，通道凈距約18m。

工程地段上層自上而下為：

（1）淤泥，含煤屑、石塊等厚度約0.5-2.0m，層底標(biāo)高-6.2-9.609m；

（2）灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：厚2.0m，層底標(biāo)高終-12m，流塑、高壓縮性；

（3）灰色淤泥質(zhì)粘土：厚5m，層底標(biāo)高約-12m，流塑、高壓縮性；

（4）灰色粘土：厚1-5m，層底標(biāo)高14-16m，流塑-軟塑，高壓縮性；

（5）灰色粘土：厚約1-5mm，層底標(biāo)高-15-18m，流塑-軟塑，高壓縮性；

（6）灰色粉質(zhì)粘土：厚約2-4.5m，層底標(biāo)高:-18.6-19m，軟塑-可塑，中壓縮性；

（7）暗綠色-草黃色粘土，厚約4.5-6m，層底標(biāo)高-21--25m，可塑-硬塑，中壓縮性；

（8）草黃色粉細(xì)砂，濕、密實(shí)、中壓縮性。

1.2施工方案選擇

根據(jù)上述施工條件，并結(jié)合地鐵旁通道施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擬采用“水平孔凍結(jié)加固土體，隧道內(nèi)開(kāi)挖構(gòu)筑”的施工方案，即：在隧道內(nèi)利用水平孔凍結(jié)加固地層，使連接通道外圍土體凍結(jié)，形成強(qiáng)度高，封閉性好的凍上帷幕，然后根據(jù)“新奧法”的基本原理，在凍土中采用礦山法進(jìn)行連接通道的開(kāi)挖構(gòu)筑施工，地層凍結(jié)和開(kāi)挖構(gòu)筑施工均在區(qū)間隧道進(jìn)行。

根據(jù)本工程兩條隧道間的連接通道施工凈距均較短，故設(shè)計(jì)者選擇連接通道從西線隧道向東線隧道施工水平孔，采用全深凍結(jié)，然后開(kāi)挖、做結(jié)構(gòu)。

2水平孔施工工藝

2.1準(zhǔn)備工作

用厚6cm的木板在連接通道處鋪設(shè)凍結(jié)鉆孔施工場(chǎng)地，按不同位置的凍結(jié)孔鉆進(jìn)要求，用2〃鋼管搭建凍結(jié)孔施工腳手架；

在隧道內(nèi)敷設(shè)一條50mm2動(dòng)力電纜，用于凍結(jié)鉆孔施工及隧道內(nèi)凍結(jié)系統(tǒng)安裝供電；

在隧道內(nèi)鋪設(shè)一趟2〃管路至連接通道施工工作面，用于凍結(jié)孔打鉆供水和排污；

在連接通道施工工作面兩端砌高約0.25m的泥漿擋墻，以免凍結(jié)孔鉆進(jìn)時(shí)泥漿四溢影響隧道內(nèi)環(huán)境整潔。

由該通道段地質(zhì)條件和施工特點(diǎn)，故選擇目前國(guó)內(nèi)水平鉆進(jìn)能力較大的MKD-5S型全液壓鉆機(jī)，該鉆機(jī)在國(guó)內(nèi)各類(lèi)水平孔工程施工中得到很好應(yīng)用。該鉆機(jī)是一種低轉(zhuǎn)速、大扭矩，能夠鉆進(jìn)大直徑的全液壓鉆機(jī)，可用牙輪鉆頭、刮刀鉆頭、人造金剛石復(fù)合片鉆頭等鉆進(jìn)。

2.2水平孔開(kāi)孔

（1）開(kāi)孔

將金剛石鉆機(jī)用地腳螺栓固定在隧道管片上，并用經(jīng)緯儀測(cè)量，使機(jī)上鉆頭的中軸線與凍結(jié)孔的中軸線重合，開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)，待進(jìn)尺距打穿管片深度相差約8-10cm時(shí)停止打鉆，安裝孔口管等孔口密封、防噴裝置，安裝完畢確認(rèn)無(wú)誤后，將金剛石鉆機(jī)上的鉆頭改為Φ115mm鉆頭，將管片打穿，及時(shí)關(guān)閉孔口閥門(mén)，并打開(kāi)孔口管側(cè)面的卸壓(注漿)閥門(mén)，觀察孔口管內(nèi)的砂水涌出情況，判斷孔內(nèi)發(fā)生涌沙、涌水事故的幾率。決定是否進(jìn)行孔口加固注漿，為凍結(jié)管下入作好準(zhǔn)備。

（2）穿孔

在Φ108mm凍結(jié)管前配上Φ108mm巖心管一段，長(zhǎng)度L≥60cm，并配Φ115mm金剛石取芯鉆頭，在下管過(guò)程中，一旦鉆頭觸及對(duì)面洞壁，馬上改用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)，用清水冷卻鉆頭，開(kāi)始按取芯的有關(guān)規(guī)定操作鉆機(jī)。

2.3水平孔施工

（1）凍結(jié)孔孔位、孔徑與孔深

根據(jù)業(yè)主甲方提供的施工基準(zhǔn)點(diǎn)，按凍結(jié)孔施工圖布置凍結(jié)孔，在布置凍結(jié)孔位時(shí)，要盡量避開(kāi)管片主筋，孔位偏差一般應(yīng)不大于l0mm。凍結(jié)孔開(kāi)孔用Φ140mm的金剛石取芯鉆頭鉆進(jìn)。

內(nèi)排凍結(jié)孔實(shí)際鉆進(jìn)深度以碰到對(duì)面隧道管片為準(zhǔn)；外排凍結(jié)孔實(shí)際鉆進(jìn)深度以設(shè)計(jì)深度為準(zhǔn)。

（2）鉆孔偏斜和終孔間距

鉆孔的偏斜應(yīng)控制在1%以?xún)?nèi)，在確保凍土帷幕厚度的情況下，終孔間距內(nèi)排凍結(jié)孔不得大于1.2m，外排凍結(jié)孔不得大于1.4m，否則應(yīng)補(bǔ)孔。

（3）水平孔鉆進(jìn)與凍結(jié)管設(shè)置

1）使用鉆井一臺(tái)，利用凍結(jié)管作為鉆桿，凍結(jié)管采用絲扣連接，接縫要補(bǔ)焊，確保其同心度、連接強(qiáng)度和密封性能的良好；

2）鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格監(jiān)測(cè)孔斜情況，發(fā)現(xiàn)偏斜要及時(shí)糾偏，下好凍結(jié)管后，進(jìn)行凍結(jié)管長(zhǎng)度的復(fù)測(cè)工作，然后再利用激光測(cè)斜儀進(jìn)行測(cè)繪并同時(shí)繪制鉆孔偏斜圖；

3）在凍結(jié)管內(nèi)下供液管，然后焊接凍結(jié)管端蓋和去、回路羊角；

4）凍結(jié)管安裝后，用堵漏材料密封凍結(jié)管與孔口管之間的間隙。

3水平孔施工的質(zhì)量控制

3.1預(yù)防鉆孔漏泥冒沙

（1）涌砂、涌水

首先開(kāi)孔時(shí)應(yīng)預(yù)留8-10cm厚一層作為安全層，待安裝孔口裝置后，再換用Φ115mm鉆頭打穿，及時(shí)關(guān)閉孔口閥門(mén)，通過(guò)孔口管側(cè)面的卸壓閥觀察孔口處地層壓力的具體情況，判斷涌沙、涌泥的可能性。決定是否進(jìn)行孔口加固注漿，注漿時(shí)用泥漿泵給地層中注入水泥漿或化學(xué)漿液，待地層凝固后二次重新開(kāi)孔并下管。

（2）穿透孔穿透面的密封

首先在鉆具和單向閥后600mn處加一個(gè)長(zhǎng)度為200mm，外徑為Φ115-108mn，內(nèi)徑和鉆桿相同的錐塞管，進(jìn)行封堵管片與鉆桿之間的間隙；然后等穿透孔施工結(jié)束后，采用夾板式進(jìn)行密封，用特制的夾板將麻絲等密封物強(qiáng)行壓入凍結(jié)管與鉆孔的環(huán)形間隙，立即用瞬凝水泥封堵孔口，確?？卓谖恢貌话l(fā)生水、砂泄漏事故。

（3）孔口管位加固注槳

在孔口管等孔口密封裝置安裝完成后，用鉆機(jī)配合Φ115mm鉆頭鉆穿預(yù)留的保險(xiǎn)管片(5cm厚)，提出鉆具，關(guān)閉孔口密封裝置，通過(guò)孔口管旁通閥門(mén)觀察孔內(nèi)涌砂、涌水情況，決定是否進(jìn)行孔口管補(bǔ)強(qiáng)注漿，注漿的有關(guān)參數(shù)為:漿液:普通硅酸鹽水泥、水玻璃雙液漿。

（4）其他

在取芯開(kāi)孔后，安裝帶填料密封盒的孔口管，管側(cè)裝有旁路閥門(mén)，防止孔口噴砂；在含水砂層中鉆進(jìn)，其砂土?xí)S壓力水涌出孔口，因此從下面兩個(gè)方面采取措施：采用化學(xué)泥漿護(hù)壁和在回流旁路上增加背壓力，使鉆孔內(nèi)保持一定的壓力，維護(hù)孔壁的穩(wěn)定。準(zhǔn)備相應(yīng)的應(yīng)急處理預(yù)案，采取無(wú)泥漿頂管法頂進(jìn)凍結(jié)管，避免砂層涌砂冒砂。

3.2鉆孔防偏糾偏技術(shù)

（1）根據(jù)施工需要，設(shè)置測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)線；

（2）準(zhǔn)確定出鉆孔開(kāi)孔孔位，誤差控制在l0mm以?xún)?nèi)；

（3）鉆機(jī)就位使用經(jīng)緯儀(或全站儀)定位，首先要找好鉆機(jī)開(kāi)孔傾角并考慮鉆桿因受自重的作用使鉆孔產(chǎn)生向下的偏移，定位時(shí)略較設(shè)計(jì)傾角上仰0.1-0.5°，以中和鉆孔垂直方向的偏斜。然后要控制鉆機(jī)的水平方向誤差，以保持鉆機(jī)主動(dòng)鉆桿之軸線與連接通道軸線平行；

（4）在鉆具組合形式上采用滿眼鉆進(jìn)方式，即鉆頭直徑略大于鉆桿直徑，以減小鉆孔偏斜；

（5）鉆進(jìn)2m時(shí)，測(cè)斜一次，如果偏斜不符合設(shè)計(jì)要求，立即采取調(diào)整鉆孔角度及鉆進(jìn)參數(shù)等措施進(jìn)行糾偏，如果鉆孔仍然超出設(shè)計(jì)規(guī)定，則進(jìn)行補(bǔ)孔。

結(jié)語(yǔ)

水平凍結(jié)施工技術(shù)在我國(guó)實(shí)施應(yīng)用只是近幾年，開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)的工藝技術(shù)研究和實(shí)測(cè)研究相對(duì)較少，此次研究只能初步了解和掌握一些技術(shù)，建議以后應(yīng)加大開(kāi)展這方面的研究工作，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要。

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