一种用于超大断面矩形顶管始发端头加固的施工方法与流程

本发明涉及地下结构建筑，具体的涉及一种用于超大断面矩形顶管始发端头加固的施工方法。

背景技术：

1、目前，地下结构建设大多采用明挖施工，不仅需占用至少2倍结构投影面积的宝贵用地，还会导致大量交通导改、管线改迁工程，对城市功能环境、居民生活造成一定影响。超大断面矩形顶管在地铁车站、人车行通道、人防工程等场景的应用，能够有效的摆脱这一困境。顶管法具有环境影响小、施工速度快、人力消耗少、安全风险低等优点，符合轨道交通和城市建设的发展方向，具有较高的社会和生态意义。

2、超大断面矩形顶管施工过程中，为保证顶管机始发的顺利施工，始发前需要对洞门范围内的围护结构进行凿除。洞门凿除采用人工凿除，危险性高，施工速度慢，掌子面长时间暴露时间，容易引起掌子面失稳、土体坍塌、涌水、涌沙，造成地面塌陷等事故。因而如何确保超大断面矩形顶管始发端头土体的加固效果，解决掌子面暴露时间过长引起掌子面失稳坍塌问题成为重大技术难题。

3、传统的端头加固形式多采用旋喷桩、袖阀管注浆等单一形式的加固处理，然而这种加固方式对于超大断面的矩形顶管施工来说，其加固效果不够理想，难以达到所需的加固深度和广度，且止水效果一般，无法确保顶管施工的安全性和稳定性；另外，这种加固方式施工速度慢，无法解决掌子面暴露时间过长引起掌子面失稳坍塌的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的加固处理方式存在加固效果不够理想，止水效果一般以及施工速度慢的问题，本发明提供一种用于超大断面矩形顶管始发端头加固的施工方法，采用三轴搅拌桩+高压旋喷桩+smw工法桩组合体系的形式，将始发端头区域内土体实现加固支护，提高了端头土体稳定性，避免超大断面矩形顶管始发及接收前掌子面暴露时间过长引起的掌子面失稳。

2、本发明技术方案如下所述：

3、一种用于超大断面矩形顶管始发端头加固的施工方法，包括：

4、步骤s1、在始发端头围护结构外侧采用三轴搅拌桩进行加固；

5、步骤s2、紧贴始发端头围护结构施作一排高压旋喷桩，且高压旋喷桩与三轴搅拌桩共同形成连续搭接的水泥加固体，组合成为一个闭合的帷幕；

6、步骤s3、在三轴搅拌桩与高压旋喷桩之间施作一排smw工法桩，形成一道连续完整的地下墙体。

7、根据上述方案的用于超大断面矩形顶管始发端头加固的施工方法，在步骤s1中，三轴搅拌桩设置有多排，并形成均匀连续的三轴搅拌桩加固体。

8、根据上述方案的用于超大断面矩形顶管始发端头加固的施工方法，三轴搅拌桩的施工步骤，包括：

9、步骤a1、开挖导沟：沿水泥搅拌桩墙体开挖导槽；

10、步骤a2、桩机定位、架设：根据轴线及桩位布置情况，在场地内建立测量控制网，然后依据测量控制网测放各桩位中心点，将水泥搅拌机移动至指定桩位对中架设；

11、步骤a3、桩机搅拌、下沉、提升：启动水泥搅拌机，使水泥搅拌机沿导向架搅拌下沉，搅拌轴达到设计深度后，再将水泥搅拌机边搅拌边提升；

12、步骤a4、浆液制备：水泥搅拌机预搅下沉的同时，后台按设计确定配合比拌制水泥浆液，并集中储存到储浆罐；

13、步骤a5、重复搅拌、下沉、提升：水泥搅拌机喷浆提升至设计桩顶标高以上300mm～500mm后，关闭注浆泵，然后将水泥搅拌机边搅拌边下沉，重复搅拌下沉至设计深度，下沉到达设计深度后，喷浆重复搅拌提升，一直提升至地面。

14、根据上述方案的用于超大断面矩形顶管始发端头加固的施工方法，高压旋喷桩的施工步骤，包括：

15、步骤b1、测放桩位；

16、步骤b2、钻机就位、钻进；

17、步骤b3、浆液制备：采用p.o.42.5普通硅酸水泥，控制进浆比重1.5～1.55，按通过试验确定的水灰比、外加剂种类与添加量，并使用搅拌机拌制水泥浆液；

18、步骤b4、旋喷注浆：将注浆管下到预定位置后，依次送浆、送风，在孔底定喷数秒，调整泵压、风压至设计值并孔口返浆正常后开始边旋转边提升，高压旋转的喷嘴将水泥浆液喷入土层与土体混合，从而与三轴搅拌桩共同形成连续搭接的水泥加固体。

19、根据上述方案的用于超大断面矩形顶管始发端头加固的施工方法，smw工法桩的施工步骤，包括：

20、步骤c1、定位放线：根据轴线及桩位布置情况，在场地内建立测量控制网，然后依据测量控制网测放各桩位中心点，并做标记；

21、步骤c2、钻机就位、埋设护筒：旋挖钻机就位并对中，随后旋挖钻机埋设护筒；

22、步骤c3、钻进成孔：旋挖钻机埋沿护筒钻进，并根据实际需要选择成孔方式，钻进至设计深度后，进行二次清孔，形成smw工法桩孔；

23、步骤c4、插入型钢：在型钢顶端开一个中心圆孔，装好吊具和固定钩，根据引设的高程控制点及现场定位型钢标高控制型钢插入smw工法桩孔的长度；

24、步骤c5、浇筑低强度水泥土：制备低强度水泥土，并将低强度水泥土浇筑在插好型钢的smw工法桩孔内；

25、步骤c6、smw工法桩圈梁施工：在smw工法桩顶部施作钢筋混凝土圈梁，型钢留置长度高出钢筋混凝土圈梁800～900mm。

26、进一步的，在步骤c4中，型钢姿态垂直插入，且翼缘板平行基坑。

27、进一步的，在步骤c5中，搭接施工的相邻桩施工间隔不超过初凝时间。

28、进一步的，钢筋混凝土圈梁的施工步骤，包括：

29、步骤c61、设备、材料进场；

30、步骤c62、现场钢筋加工制作；

31、步骤c63、开槽挖土至圈梁底；

32、步骤c64、将埋入圈梁部分的型钢周围用油毛毡或模板隔离；

33、步骤c65、按设计要求进行钢筋绑扎；

34、步骤c66、支侧模；

35、步骤c67、浇筑商品混凝土；

36、步骤c68、拆模。

37、进一步的，还包括：

38、步骤s4、在顶管隧道始发洞门破除完成、顶管机刀盘贴近端头加固土体后，拔除smw工法桩中的型钢。

39、进一步的，拔除smw工法桩中的型钢的步骤，包括：

40、步骤d1、施工准备：清除钢筋混凝土圈梁上的杂物；

41、步骤d2、拔桩机安装：起拔时用汽车吊将型钢起拔机吊至所需起拔的型钢顶端，将型钢起拔机的槽口对准型钢的两条边，下放并夹紧夹具，确认夹紧夹具后，吊车用钢丝绳穿入型钢上部的圆孔，吊住型钢；

42、步骤d3、型钢拔除：启动型钢起拔机的油缸，拔起型钢，型钢每起拔1米后，下落起拔机，并继续上述操作；当起拔至定尺标准时，割除型钢，吊车将割除的型钢吊至堆放场地；反复此操作，直到将型钢逐根拔出；

43、步骤d4、孔隙填充：型钢拔出后，对桩体内部空隙填入水泥100：砂子550：膨润土100配置的砂浆至距地面3米后，用水泥砂浆封堵剩余深度。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

45、本发明提供的一种用于超大断面矩形顶管始发端头加固的施工方法，针对超大断面矩形顶管隧道始发端头围护结构外侧土体采用三轴搅拌桩+高压旋喷桩+smw工法桩组合体，通过三种加固形式的组合作用，使得始发端头围护结构外侧土体具备足够的强度、刚度，又具有十分优良的完整性、稳定性、抗渗性，能提供足够的支撑能力，以满足洞门凿除施工过程中掌子面长时间暴露下洞门土体的稳定性要求，避免失稳、坍塌、涌水、涌泥事故的发生。