本发明涉及隧道工程施工技术领域，更具体而言，涉及一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法。
背景技术：
随着城市化建设呈现飞速发展，随之而来的是交通拥堵等生活问题，因此，城市轨道交通快速建设，盾构法隧道以其安全、高效、经济、效率性广泛运用于地铁施工中。根据盾构施工的特点，地质水文条件影响着盾构的施工安全，尤其是当地质中含有溶洞等施工风险时，地质中是否含有溶洞需要通过详勘进行确认溶洞的大小和位置，待溶洞大小和位置确认后对溶洞进行填充处理；由于勘探工作的特点，在地面不方便或者遗漏区域未做详勘工作。待盾构始发后，发现盾构已推进至未作处理的溶洞群中，且溶洞处于盾体下部，有盾构机掉落的施工风险，使用常规地面填充进行溶洞处理的施工方法，有盾构机被浆液裹住的施工风险，因此不具备使用常规溶洞处理的施工方法。
技术实现要素：
为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，该施工方法解决了盾构机被裹住的施工风险，保证了盾体底部溶洞处理效果，提高了施工进度，节省成本，提高了经济效益。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，包括以下步骤：
s1、盾构机超前注浆管的改造；
s2、注浆设备的选用；
s3、注浆设备的加固处理；
s4、向土仓内注入厚浆，压力控制2.5bar；
s5、盾体四周注入磷酸水玻璃双液浆；
s6、钻机钻杆通过超前注浆管钻孔；
s7、钻机钻杆进入预定位置，进行注浆填充；
s8、根据压力变化监测注浆效果。
所述步骤s1中，超前管改造为在超前注浆管路法兰连接处安装一套密封装置，所述密封装置为2个10mm厚的橡胶密封垫、橡胶密封套和超前注浆管法兰连接，所述橡胶密封垫中心开孔，开孔直径小于钻机钻杆直径。
所述步骤s2中，注浆设备为一台钻机和一台注浆机配合施工，钻机通过超前注浆管钻孔，注浆机通过钻杆进行注浆，所述钻机选用型号为zlj-700d。
所述步骤s3中，注浆设备的加固为钻机的加固，对钻机底座和钻杆进行加固，钻机底座加固为在钻机底座周边管片螺栓上安装4块50*100mm的钢板，使用钢板和钻机底座进行固定，防止钻机在工作时由于前方压力发生倾覆事故；钻杆加固通过支架连接的方式，钻杆穿过o型圈连接，o型圈与支架焊接，所述o型圈选用钢制材料制作。
所述步骤s4中，厚浆通过注浆系统通过土仓隔板注入，厚浆为惰性砂浆，惰性砂浆由石灰、沙子、粉煤灰、膨润土按配比混合搅拌制作，惰性砂浆通过地面砂浆搅拌站制作，通过电瓶车砂浆罐运输至盾构机储浆罐。
所述步骤s5中，盾体四周磷酸水玻璃双液浆通过前盾、中盾、尾盾径向孔注入，采用的注浆设备为注浆机，磷酸水玻璃体积比为，磷酸和水比例为1:14，水和水玻璃比例为1:1。
所述步骤s6中，超前注浆管为盾体底部设置，超前注浆管为11°角度安装，安装位置为中尾盾连接处，钻机放置位置管片底部，钻孔点位为7点位置和4点位置。
所述步骤s7中，预定位置为钻机钻杆在下穿盾体下方100mm位置和钻机钻杆到达盾体切口环位置，钻机钻杆下穿盾体下方100mm处注入磷酸水玻璃双液浆保护盾体，当钻机钻杆到达盾体切口环位置后注入水泥水玻璃双液浆。
所述步骤s8中，压力变化为土仓压力变化，在水泥水玻璃注浆过程中发现有土仓压力升高趋势，应停止水泥水玻璃双液浆的注入，在水泥水玻璃注入期间要保持土仓压力在2.5bar范围内。
在超前注浆管安装一个球阀，球阀上接高压软管，高压软管管口指向安全区域。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
在超前注浆管法兰安装密封装置，保证了钻机钻孔过程中水土的流失，在超前注浆管上安装球阀，在注浆填充过程中，球阀打开，起泄压作用；溶洞填充设备选用钻机和注浆配合施工，具有溶洞处理针对性强，效果高等施工特点，缩短了溶洞处理时间，提高了施工进度；在盾体四周注入磷酸水玻璃双液浆，保护盾体被裹住磷酸水玻璃双液浆保护盾体具有连续性，止水效果好等施工特点，，保证盾构后续顺利施工；使用超前注浆管可以针对性的对盾体下方的溶洞进行填充，节约了施工材料，减少了施工成本；向土仓内注入厚浆进行土仓保压，避免了注浆材料进入土仓，使用厚浆对土仓进行保压，厚浆具有黏度高等特点，因此保压更密实，效率更高，且施工成本低。本发明在盾体底部溶洞处理的施工方法具有安全性和经济性。
附图说明
图1为本发明施工流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，包括以下步骤：
s1、盾构机超前注浆管的改造；
s2、注浆设备的选用；
s3、注浆设备的加固处理；
s4、向土仓内注入厚浆，压力控制2.5bar；
s5、盾体四周注入磷酸水玻璃双液浆；
s6、钻机钻杆通过超前注浆管钻孔；
s7、钻机钻杆进入预定位置，进行注浆填充；
s8、根据压力变化监测注浆效果。
优选的，步骤s1中，超前管改造为在超前注浆管路法兰连接处安装一套密封装置，密封装置为2个10mm厚的橡胶密封垫、橡胶密封套和超前注浆管法兰连接，橡胶密封垫中心开孔，开孔直径小于钻机钻杆直径。
优选的，步骤s2中，注浆设备为一台钻机和一台注浆机配合施工，钻机通过超前注浆管钻孔，注浆机通过钻杆进行注浆，钻机选用型号为zlj-700d。
优选的，步骤s3中，注浆设备的加固为钻机的加固，对钻机底座和钻杆进行加固，钻机底座加固为在钻机底座周边管片螺栓上安装4块50*100mm的钢板，使用钢板和钻机底座进行固定，防止钻机在工作时由于前方压力发生倾覆事故；钻杆加固通过支架连接的方式，钻杆穿过o型圈连接，o型圈与支架焊接，o型圈选用钢制材料制作。
优选的，步骤s4中，厚浆通过注浆系统通过土仓隔板注入，待土仓压力达到2.5bar后停止注入，厚浆为惰性砂浆，惰性砂浆由石灰、沙子、粉煤灰、膨润土按配比混合搅拌制作，惰性砂浆通过地面砂浆搅拌站制作，通过电瓶车砂浆罐运输至盾构机储浆罐。
优选的，步骤s5中，盾体四周磷酸水玻璃双液浆通过前盾、中盾、尾盾径向孔注入，采用的注浆设备为注浆机，磷酸水玻璃体积比为，磷酸和水比例为1:14，水和水玻璃比例为1:1。
优选的，步骤s6中，超前注浆管为盾体底部设置，进行盾构底部的注浆，盾体底部注浆分为注磷酸水玻璃双液浆和水泥水玻璃双液浆，双液浆初凝时间控制在25s～30s，超前注浆管为11°角度安装，安装位置为中尾盾连接处，钻机放置位置管片底部，钻孔点位为7点位置和4点位置。
优选的，步骤s7中，预定位置为钻机钻杆在下穿盾体下方100mm位置和钻机钻杆到达盾体切口环位置，钻机钻杆下穿盾体下方100mm处注入磷酸水玻璃双液浆保护盾体，当钻机钻杆到达盾体切口环位置后注入水泥水玻璃双液浆，水泥和水的体积比为1:1,水玻璃和水体积比为1:1。
优选的，步骤s8中，压力变化为土仓压力变化，在水泥水玻璃注浆过程中发现有土仓压力升高趋势，应停止水泥水玻璃双液浆的注入，在水泥水玻璃注入期间要保持土仓压力在2.5bar范围内，小于控制值时，要向土仓内持续注入厚浆，直至达到土仓压力控制值，防止浆液窜入土仓内。
优选的，在超前注浆管安装一个球阀，球阀上接高压软管，高压软管管口指向安全区域。在注浆填充过程中，球阀打开，起泄压作用。
首先在施工前在超前管法兰段安装密封装置和泄压管，保证钻机钻孔过程和注浆过程的安全顺利施工；使用厚浆置换土仓内渣土，盾体四周注入磷酸水玻璃双液浆保护盾体被水泥水玻璃双液浆包裹住，保障了施工安全性；钻机钻杆通过超前注浆管下穿至切口环位置开始注入水泥水玻璃双液浆，针对性的对盾体底部溶洞进行填充，在用水泥水玻璃双液浆填充期间，时刻关注土仓压力的变化值，土仓压力使用厚浆进行保压，当土仓压力持续升高时，停机注浆，更换下一孔再次注浆填充，保证了施工的经济性。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、盾构机超前注浆管的改造；
s2、注浆设备的选用；
s3、注浆设备的加固处理；
s4、向土仓内注入厚浆，压力控制2.5bar；
s5、盾体四周注入磷酸水玻璃双液浆；
s6、钻机钻杆通过超前注浆管钻孔；
s7、钻机钻杆进入预定位置，进行注浆填充；
s8、根据压力变化监测注浆效果。
2.根据权利要求1所述的一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，其特征在于：所述步骤s1中，超前管改造为在超前注浆管路法兰连接处安装一套密封装置，所述密封装置为2个10mm厚的橡胶密封垫、橡胶密封套和超前注浆管法兰连接，所述橡胶密封垫中心开孔，开孔直径小于钻机钻杆直径。
3.根据权利要求1所述的一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，其特征在于：所述步骤s2中，注浆设备为一台钻机和一台注浆机配合施工，钻机通过超前注浆管钻孔，注浆机通过钻杆进行注浆，所述钻机选用型号为zlj-700d。
4.根据权利要求1所述的一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，其特征在于：所述步骤s3中，注浆设备的加固为钻机的加固，对钻机底座和钻杆进行加固，钻机底座加固为在钻机底座周边管片螺栓上安装4块50*100mm的钢板，使用钢板和钻机底座进行固定，防止钻机在工作时由于前方压力发生倾覆事故；钻杆加固通过支架连接的方式，钻杆穿过o型圈连接，o型圈与支架焊接，所述o型圈选用钢制材料制作。
5.根据权利要求1所述的一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，其特征在于：所述步骤s4中，厚浆通过注浆系统通过土仓隔板注入，厚浆为惰性砂浆，惰性砂浆由石灰、沙子、粉煤灰、膨润土按配比混合搅拌制作，惰性砂浆通过地面砂浆搅拌站制作，通过电瓶车砂浆罐运输至盾构机储浆罐。
6.根据权利要求1所述的一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，其特征在于：所述步骤s5中，盾体四周磷酸水玻璃双液浆通过前盾、中盾、尾盾径向孔注入，采用的注浆设备为注浆机，磷酸水玻璃体积比为，磷酸和水比例为1:14，水和水玻璃比例为1:1。
7.根据权利要求1所述的一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，其特征在于：所述步骤s6中，超前注浆管为盾体底部设置，超前注浆管为11°角度安装，安装位置为中尾盾连接处，钻机放置位置管片底部，钻孔点位为7点位置和4点位置。
8.根据权利要求1所述的一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，其特征在于：所述步骤s7中，预定位置为钻机钻杆在下穿盾体下方100mm位置和钻机钻杆到达盾体切口环位置，钻机钻杆下穿盾体下方100mm处注入磷酸水玻璃双液浆保护盾体，当钻机钻杆到达盾体切口环位置后注入水泥水玻璃双液浆。
9.根据权利要求1所述的一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，其特征在于：所述步骤s8中，压力变化为土仓压力变化，在水泥水玻璃注浆过程中发现有土仓压力升高趋势，应停止水泥水玻璃双液浆的注入，在水泥水玻璃注入期间要保持土仓压力在2.5bar范围内。
10.根据权利要求2所述的一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法，其特征在于：在超前注浆管安装一个球阀，球阀上接高压软管，高压软管管口指向安全区域。
技术总结
本发明涉及隧道工程施工技术领域，更具体而言，涉及一种用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法。包括以下步骤：S1、盾构机超前注浆管的改造；S2、注浆设备的选用；S3、注浆设备的加固处理；S4、向土仓内注入厚浆，压力控制2.5bar；S5、盾体四周注入磷酸水玻璃双液浆；S6、钻机钻杆通过超前注浆管钻孔；S7、钻机钻杆进入预定位置，进行注浆填充；S8、根据压力变化监测注浆效果。本发明保压密实，效率更高，且施工成本低，具有安全性和经济性。
技术研发人员：李鹏飞;李自力;郭波;武鑫星;崔军华
受保护的技术使用者：中铁十二局集团有限公司;中铁十二局集团第二工程有限公司
技术研发日：2021.06.21
技术公布日：2021.08.17
声明：
“用盾构机超前注浆管溶洞填充的施工方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：中铁十二局集团有限公司;中铁十二局集团第二工程有限公司
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