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专利号: 2019106893648
申请人: 西安建筑科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种过水下土/岩层顶管进中转井的辅助结构,包括竖井(4),其特征在于,所述竖井(4)的外围设置有一圈混凝土灌注桩(1),所述混凝土灌注桩(1)的外侧浇筑有多层双轴搅拌桩(2);所述竖井(4)中设有混凝土井壁(8),在顶进作业面双轴搅拌桩(2a)和顶进作业面混凝土灌注桩(1a)中顶管穿过的位置设有无桩区域(A),无桩区域(A)内设置有止浆墙(12),在无桩区域(A)靠近河道方向的一侧外部设置有第一注浆加固区(15),所述第一注浆加固区(15)被第二注浆加固区(16)环向围绕;

所述第二注浆加固区(16)的底面位于顶进作业面双轴搅拌桩(2a)上,所述第二注浆加固区(16)的底面呈圆环状,圆环内圈为无桩区域(A)在顶进作业面双轴搅拌桩(2a)上的轮廓线,圆环内圈到圆环外圈的径向距离为2.5‑3.0m,所述第二注浆加固区(16)以其底面为起始面,终止面在顶管顶进的相反方向上,终止面位于顶管所穿越河流的河岸下方至河道中部下方这一范围内的任意位置;

所述竖井(4)从井口到河道沿顶管轴线方向间隔设置若干地表沉降观测桩(3);在所述竖井(4)不同深度截面的两边夹角处设置有斜撑(5),在所述竖井(4)不同深度截面的一组对边中部的连线设置横撑(6),所述竖井(4)的竖井顶进作业面(4a)上由井口向下间隔设置有位移计(7);所述竖井(4)的底部铺设有混凝土垫层(17);

所述混凝土垫层(17)上设置有混凝土底板(9),所述混凝土底板(9)的四周设置有急流槽(10),所述急流槽(10)的一侧设置有集水沟(11);

所述顶进作业面双轴搅拌桩(2a)侧面设置有孔压传感器(13)和应力应变传感器(14)。

2.根据权利要求1所述一种过水下土/岩层顶管进中转井的辅助结构,其特征在于,所述混凝土灌注桩(1)的再地层内的深度大于双轴搅拌桩(2)在地层内的深度,所述双轴搅拌桩(2)在地层内的深度大于竖井(4)的深度。

3.根据权利要求1所述一种过水下土/岩层顶管进中转井的辅助结构,其特征在于,所述第一注浆加固区(15)中的注浆孔环向间距1000mm‑1200mm;所述第二注浆加固区(16)中注浆孔环向间距500mm‑600mm。

4.根据权利要求1所述一种过水下土/岩层顶管进中转井的辅助结构,其特征在于,所述第一注浆加固区(15)的终止面与第二注浆加固区(16)的终止面处于同一位置,所述第一注浆加固区(15)长度为4‑5m。

5.根据权利要求1所述一种过水下土/岩层顶管进中转井的辅助结构,其特征在于,所述无桩区域(A)略小于顶管穿过顶进作业面混凝土灌注桩(1a)、顶进作业面双轴搅拌桩(2a)桩体的区域;所述无桩区域(A)靠近混凝土井壁(8)顶进作业面的一侧设有在浇筑混凝土井壁(8)顶进作业面时预留的未浇筑混凝土的顶管顶进预留区域(B)。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种过水下土/岩层顶管进中转井的辅助结构的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:参照顶管轴线,在拟穿越河道旁确定竖井(4)合适的施工位置,于拟建竖井(4)的施工位置四周浇筑一圈混凝土灌注桩(1),在所述混凝土灌注桩(1)的外侧浇筑多层双轴搅拌桩(2),具体为:

1.1于顶进作业面混凝土灌注桩(1a)外侧浇筑出多层顶进作业面双轴搅拌桩(2a);

1.2于顶出作业面混凝土灌注桩(1b)外侧浇筑出多层顶出作业面双轴搅拌桩(2b);

1.3于第一非作业混凝土灌注桩(1c)外侧浇筑出多层第一非作业面双轴搅拌桩(2c);

1.4于第一非作业面混凝土灌注桩(1d)外侧浇筑多单层第一非作业面双轴搅拌桩(2d);

步骤二:在顶进作业面双轴搅拌桩(2a)上加设孔压传感器(13)和应力应变传感器(14),以此探测顶进作业面双轴搅拌桩(2a)的应力、应变和孔压状态;

步骤三:在自河岸至竖井(4)的地表沿顶管轴线方向间隔设置若干地表沉降观测桩(3),实时监测后续施工步骤引起的沉降;

步骤四:在施工全程实时监控并分析在步骤二和步骤三中获得的应力、应变和孔压状态及沉降数据,直到施工结束,若数据不在正常范围内则暂停施工,排查安全隐患,若数据在正常范围内则继续施工;

步骤五:在步骤一选定的混凝土灌注桩围成的区域内施工竖井(4);并在所述竖井(4)的竖井顶进作业面(4a)沿井口向下不同深度处设置位移计(7),在竖井(4)的四壁上浇筑混凝土井壁(8)实时监测记录施工过程中的井内位移,并对收集到数据进行分析,直到施工结束,若数据不在正常范围内则暂停施工,排查安全隐患,若数据在正常范围内则继续施工;

步骤六:施工无桩区域(A)及其加固,具体为:

6.1待竖井(4)变形稳定且混凝土灌注桩及顶进作业面双轴搅拌桩(2a)达到设计强度后,在所述顶进作业面双轴搅拌桩(2a)、顶进作业面混凝土灌注桩(1a)中预计顶管穿过的位置,利用切割机缓慢地切削顶进作业面双轴搅拌桩(2a)和顶进作业面混凝土灌注桩(1a)桩体,得到无桩区域(A);

6.2在无桩区域(A)内浇筑止浆墙(12);

6.3采用超前小导管注浆技术,对设置在无桩区域(A)外部靠近河道方向第二注浆加固区(16)进行注浆加固;

6.4采用超前小导管注浆技术,对被第二注浆加固区(16)环绕的第一注浆加固区(15)进行注浆加固;

步骤七:顶管作业,具体为:

7.1对竖井(4)的施工完成后,顶管开始顶进中转井,当顶管接近第一注浆加固区(15)和第二注浆加固区(16)时,放慢顶进速度,使顶管机缓慢切削土体形成一个较完整的止水孔,直至顶管完全顶进中转井;

7.2当顶管机顶进到止浆墙(12)时,利用遇水膨胀物堵塞管节和洞口间的空隙,随后立即对空隙处进行注浆加固防水处理。