一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法与流程

1.本技术涉及隧道施工的技术领域，尤其是涉及一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法。


背景技术：

2.随着高铁技术的不断发展，管棚超前支护法是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行隧道掘进的新技术。管棚是用超前注浆管作为纵向支撑，钢拱架作为横向环形支撑，构成纵横向整体，不仅沿隧道纵向具有梁结构的作用，在横向还具有拱形结构支护效果。由于管棚刚性较大，可以有效的限制围岩的变形，并提前承受早期的围岩压力。
3.目前的管棚的成孔方式主要为引孔顶入法，即先钻孔，待钻孔完成检查合格后，将超前注浆管连续接长，由钻机旋转将其顶入孔内。但该成孔方式多适用于易成孔地形，当地质状况复杂，遇到破碎岩带不易成孔时，若仍旧先钻孔、后顶管，则钻孔容易被碎岩石堵住，导致后续超前注浆管顶推不到位，管棚施工质量难以保证。


技术实现要素：

4.为了确保破碎岩管棚的施工质量，本技术提供一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法。
5.本技术提供的一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法采用如下的技术方案：一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法，包括以下步骤：s1、在隧道掌子面上测量放线以确定钻孔位置；s2、钻孔准备：将钻孔注浆管与钻机连接；所述钻孔注浆管包括钻头、注浆管以及螺旋排泥管，所述注浆管的一端与钻头转动连接，所述螺旋排泥管套接在注浆管上，所述螺旋排泥管的一端与钻头固定连接；所述螺旋排泥管上开有供注浆管上的注浆孔露出的通槽；所述注浆管和螺旋排泥管在钻机的驱使下同步转动；s3、钻孔施工；s4、当钻孔完毕后，将钻孔注浆管与钻机断开，然后转动注浆管使得注浆管上的注浆孔暴露在通槽内；s5、止浆施工；s6、重复s2-s5步骤，直至完成所有的钻孔注浆管的埋设；s7、喷射混凝土封闭掌子面；s8、注浆施工。
6.进一步地，所述注浆管由多节注浆钢管拼接而成，所述螺旋排泥管由多节螺旋管节拼接而成，所述螺旋管节包括连接管，所述连接管上设置有螺旋叶片，所述螺旋叶片沿连接管的长度方向螺旋延伸，位于相邻两节连接管上的螺旋叶片衔接。
7.进一步地，s5步骤中，先将位于钻孔入口处的螺旋管节拆下，然后将封堵件套在注浆管上并将封堵件插入钻孔内，封堵件用于将钻孔分隔为互不连通的注浆段和止浆段，然后往封堵件与钻孔之间的空间内灌注混凝土浆液，直至混凝土浆液填满止浆段。
8.进一步地，所述封堵件包括封堵管，所述封堵管的一端折边形成封堵折边，所述封堵折边与钻孔过盈配合；当将封堵件插入钻孔内时，将封堵管设置有封堵折边的一端插入钻孔内。
9.进一步地，所述封堵管远离封堵折边的一端向外折边形成密封折边，所述密封折边的外径大于钻孔的直径，所述密封折边上开有通孔；在将所述封堵管插入钻孔内之前，在封堵管靠近密封折边的一端缠绕麻丝，然后再将封堵管插入钻孔内直至密封折边与岩层贴紧，然后在密封折边与岩层的间隙之间涂抹锚固剂以锚固封堵件。
10.进一步地，s8步骤中，注浆施工由隧道两侧至隧道拱顶方向依次注浆，且注浆的浆液浓度由低到高直至达到设计浓度。
11.进一步地，s3步骤中，钻孔时，需按照设计仰角将钻孔注浆管打入隧道土层内，所述设计仰角为15
°
～20
°
。
12.进一步地，还包括s9步骤：当完成注浆施工后，将钻孔注浆管与钢拱架焊接在一起。
13.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术中，钻孔注浆管作既起到钻孔的作用，也起到注浆的作用，当钻孔注浆管作为钻杆使用时，螺旋排泥管将注浆管上的注浆孔挡住，使得钻孔过程中，碎石和土块不会堵住注浆孔或进入注浆管内，且螺旋排泥管在转动过程中同步实现排泥，从而有利于提高钻进效率；当钻孔完毕后，转动注浆管使得注浆管上的注浆孔裸露在通槽内，然后在钻孔尾端进行止浆密封作业并在掌子面上喷射混凝土以封闭掌子面，使得注浆过程总不会出现涌浆、涌水现象，既保证加固效果，也有利于提高施工安全；之后再将混凝土浆液灌入注浆管内，混凝土浆液从注浆孔射入钻孔内并渗入钻孔周边破碎岩层中，从而加固破碎岩层；由于施工过程中无需将钻孔注浆管拔出，从而杜绝钻孔注浆管顶推不到位的可能性，进而显著增加管棚的施工质量；2.本技术中，将钻孔注浆管分节段打入岩层中，一方面方便钻进，另一方面方便后续将位于套管末端的连接管节拆下以进行封堵件施工，从而确保后续注浆的施工质量；3.本技术中，封堵件将钻孔分为注浆段和止浆段，使得往止浆段内灌注混凝土浆液的过程中，混凝土浆液不会进入注浆段内；且混凝土浆液也不会进入注浆管内，从而不会影响后续往注浆管内灌注混凝土浆液；4.本技术中，注浆过程中遵循从隧道两侧至隧道拱顶方向依次注浆，确保隧道岩层承力稳定，且使得渗入隧道拱顶岩层的浆液难以往下溢流，进而确保隧道拱顶沿层加固稳固。
附图说明
14.图1是本技术的施工步骤图；图2是本技术中钻孔注浆管的结构示意图；图3是本技术中封堵件的结构示意图。
15.附图标记说明：100、钻孔注浆管；2、钻头；3、注浆管；31、注浆钢管；32、注浆孔；4、螺旋管节；41、连接管；42、螺旋叶片；43、通槽；5、封堵件；51、封堵管；52、封堵折边；53、密封折边。
具体实施方式
16.以下结合附图1-3对本技术作进一步详细说明。
17.本技术实施例公开一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法，参照图1，包括以下步骤：s1、在隧道掌子面上测量放线以确定钻孔位置。
18.s2、钻孔准备：将钻孔注浆管100与钻机连接。具体的：参照图2，钻孔注浆管100包括钻头2、注浆管3以及螺旋排泥管。钻头2用于钻孔破土，螺旋排泥管用于将钻孔过程中产生的碎石及时排出，注浆管3用于外接注浆机以加固岩层。
19.钻头2整体呈锥状设置且前端设置有若干凸起，以增强钻孔能力。
20.注浆管3的外径小于钻头2的最大直径，注浆管3由多节注浆钢管31拼接而成，每节注浆钢管31上均设置有标号。相邻两节注浆钢管31通过螺纹连接的方式拼接，且拼接后的注浆管3外表光滑。构成注浆管3的首节注浆钢管31设置在钻头2上并通过轴承与钻头2转动连接。每根注浆钢管31上开设有若干组注浆孔32，多组注浆孔32以注浆钢管31的轴线为中心等角度分布在注浆钢管31的侧壁上，位于同一组的若干注浆孔32沿注浆钢管31的长度方向间隔分布。
21.螺旋排泥管的直径与钻头2的最大直径匹配，螺旋排泥管套接在注浆管3上，螺旋排泥管的一端与钻头2焊接固定，注浆管3可相对螺旋排泥管转动。螺旋排泥管由多节螺旋管节4组成，每节螺旋管节4上均设置有标号，构成螺旋排泥管的首节螺旋管节4与钻头2焊接固定。螺旋管节4包括连接管41，连接管41上焊接有螺旋叶片42，螺旋叶片42沿连接管41的长度方向螺旋延伸，相邻两节连接管41通过螺旋连接的方式拼接，当相邻两节连接管41拼接后，连接管41平滑过渡，且位于相邻两节连接管41上的螺旋叶片42衔接。每节连接管41上均开设有若干通槽43，若干通槽43以连接管41的轴线为中心等角度分布在连接管41，每个通槽43均沿连接管41的长度方向开设。每节连接管41上的通槽43数量与每节注浆钢管31上的注浆孔32的组数一致，且通槽43的开槽宽度大于注浆孔32的直径，且相邻两组注浆孔32之间的间距大于通槽43的开槽宽度。
22.在钻孔之前，拼接注浆钢管31形成注浆管3、拼接螺旋管节4形成螺旋排泥管，并转动注浆管3使得注浆孔32隐藏在连接管41内。然后将钻孔注浆管100与钻机连接，注浆管3和螺旋排泥管在钻机的驱使下同步转动。
23.s3、钻孔施工。具体的：在开挖轮廓线以外施作混凝土套拱作为导向墙。浇筑前，应在混凝土套拱内按设计仰角安设孔口管起导向、固定作用，该设计仰角优选15
°
～20
°
。孔口管的直径应大于钻孔注浆管100的直径。导向墙由定位钢筋焊接固定在钢拱架上。导向墙对钻孔注浆管100起导向作用，使得钻孔注浆管100能够按照设计仰角打入岩层内。
24.根据钻孔的钻孔位置，调整钻机的位置。施钻时，钻机大臂必须顶紧在掌子面上，
以防止过大颤动，提高施钻精度。钻机开孔时钻速宜低，钻深20cm后转入正常钻速。当钻孔注浆管100打入岩层后，将钻孔注浆管100与钻机拆开，然后续接注浆钢管31和螺旋管节4，接着继续进行钻孔施工，重复上述操作，直至达到设计的钻孔深度。
25.钻孔期间，连接管41将注浆钢管31上的注浆孔32挡住，使得碎石不会堵住注浆孔32亦不会进入注浆管3。且螺旋排泥管在转动过程中将钻孔过程中产生的碎石及时排出，一方面有利于提高钻孔效率，另一方面省去清孔的施工步骤，提高了施工效率。
26.s4、当钻孔完毕后，将钻孔注浆管100与钻机断开，然后转动注浆管3使得注浆管3上的注浆孔32暴露在通槽43内。
27.s5、止浆施工。具体的：参照图3，将位于钻孔入口处的螺旋管节4拆下，然后将封堵件5插入插孔内。封堵件5用于分隔钻孔使得钻孔分为互不连通的注浆段和止浆段。封堵件5包括封堵管51，封堵管51与注浆管3滑动套接，封堵管51的外径小于钻孔的孔径。封堵管51的一端向外折边形成封堵折边52，封堵管51的另一端向外折边形成密封折边53，封堵折边52的外径略大于钻孔的孔径，即封堵折边52与钻孔过盈配合。密封折边53的外径大于钻孔的孔径，密封折边53上开有通孔，该通孔用于外接注浆机，以便进行止浆施工。
28.施工时，将麻丝缠绕在封堵管51靠近密封折边53的一端，然后将封堵管51设置有封堵折边52的一端插入钻孔内直至密封折边53与岩层贴紧，然后在密封折边53与岩层的间隙之间涂抹锚固剂以锚固封堵件5。之后通过通孔往止浆段内灌注混凝土浆液直至止浆段内的压力达到设定值，然后保压一段时间，等待止浆段内的混凝土浆液凝固。
29.s6、重复s2-s5步骤，直至完成所有的钻孔注浆管100的埋设。
30.s7、喷射混凝土封闭掌子面，使得掌子面不会出现涌水、涌浆现象，不仅有利于提高岩层加固效果，而且有利于提高施工安全。
31.s8、注浆施工。具体的：将注浆管3外接注浆机，然后通过注浆机往注浆管3内灌注混凝土浆液直至达到设定压力，保压设定时间停止注浆，然后等待混凝土浆液凝固。
32.注浆期间，遵循从隧道两侧至隧道拱顶的注浆顺序进行注浆施工，如此可确保隧道岩层承力稳定，且渗入隧道拱顶岩层的浆液难以往下溢流，进而确保隧道拱顶沿层加固稳固。
33.s9、当完成注浆施工后，将钻孔注浆管100漏出岩层的端部与钢拱架焊接在一起。若干钻孔注浆管100形成管棚并作为纵向支撑，钢拱架作为横向环形支撑，从而构成纵横向支撑体，不仅沿隧道纵向具有梁结构的作用，在横向还具有拱形结构支护效果，可以有效的限制围岩的变形，并提前承受早期的围岩压力，以便后续进行隧道开挖。
34.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、在隧道掌子面上测量放线以确定钻孔位置；s2、钻孔准备：将钻孔注浆管(100)与钻机连接；所述钻孔注浆管(100)包括钻头(2)、注浆管(3)以及螺旋排泥管，所述注浆管(3)的一端与钻头(2)转动连接，所述螺旋排泥管套接在注浆管(3)上，所述螺旋排泥管的一端与钻头(2)固定连接；所述螺旋排泥管上开有供注浆管(3)上的注浆孔(32)露出的通槽(43)；所述注浆管(3)和螺旋排泥管在钻机的驱使下同步转动；s3、钻孔施工；s4、当钻孔完毕后，将钻孔注浆管(100)与钻机断开，然后转动注浆管(3)使得注浆管(3)上的注浆孔(32)暴露在通槽(43)内；s5、止浆施工；s6、重复s2-s5步骤，直至完成所有的钻孔注浆管(100)的埋设；s7、喷射混凝土封闭掌子面；s8、注浆施工。2.根据权利要求1所述的一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法，其特征在于：所述注浆管(3)由多节注浆钢管(31)拼接而成，所述螺旋排泥管由多节螺旋管节(4)拼接而成，所述螺旋管节(4)包括连接管(41)，所述连接管(41)上设置有螺旋叶片(42)，所述螺旋叶片(42)沿连接管(41)的长度方向螺旋延伸，位于相邻两节连接管(41)上的螺旋叶片(42)衔接。3.根据权利要求2所述的一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法，其特征在于：s5步骤中，先将位于钻孔入口处的螺旋管节(4)拆下，然后将封堵件(5)套在注浆管(3)上并将封堵件(5)插入钻孔内，封堵件(5)用于将钻孔分隔为互不连通的注浆段和止浆段，然后往封堵件(5)与钻孔之间的空间内灌注混凝土浆液，直至混凝土浆液填满止浆段。4.根据权利要求3所述的一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法，其特征在于：所述封堵件(5)包括封堵管(51)，所述封堵管(51)的一端折边形成封堵折边(52)，所述封堵折边(52)与钻孔过盈配合；当将封堵件(5)插入钻孔内时，将封堵管(51)设置有封堵折边(52)的一端插入钻孔内。5.根据权利要求4所述的一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法，其特征在于：所述封堵管(51)远离封堵折边(52)的一端向外折边形成密封折边(53)，所述密封折边(53)的外径大于钻孔的直径，所述密封折边(53)上开有通孔；在将所述封堵管(51)插入钻孔内之前，在封堵管(51)靠近密封折边(53)的一端缠绕麻丝，然后再将封堵管(51)插入钻孔内直至密封折边(53)与岩层贴紧，然后在密封折边(53)与岩层的间隙之间涂抹锚固剂以锚固封堵件(5)。6.根据权利要求1所述的一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法，其特征在于：s8步骤中，注浆施工由隧道两侧至隧道拱顶方向依次注浆，且注浆的浆液浓度由低到高直至达到设计浓度。7.根据权利要求1所述的一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法，其特征在于：s3步骤中，钻孔时，需按照设计仰角将钻孔注浆管(100)打入隧道土层内，所述设计仰角为15
°
～20
°
。
8.根据权利要求1所述的一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法，其特征在于：还包括s9步骤：当完成注浆施工后，将钻孔注浆管(100)与钢拱架焊接在一起。

技术总结
本申请涉及隧道施工的技术领域，公开了一种破碎岩管棚钻孔护壁一体化成型施工方法，包括如下步骤：S1、测量放线；S2、钻孔准备：将钻孔注浆管与钻机连接；钻孔注浆管包括钻头、注浆管以及螺旋排泥管，注浆管与钻头转动连接，螺旋排泥管套接在注浆管上，螺旋排泥管与钻头固定连接；螺旋排泥管上开有供注浆管上的注浆孔露出的通槽；注浆管和螺旋排泥管在钻机的驱使下同步转动；S3、钻孔施工；S4、当钻孔完毕后，将钻孔注浆管与钻机断开，转动注浆管使得注浆管上的注浆孔暴露在通槽内；S5、止浆施工；S6、重复S2-S5步骤，直至完成所有的钻孔注浆管的埋设；S7、喷射混凝土封闭掌子面；S8、注浆施工。本申请具有提高管棚的施工质量的效果。申请具有提高管棚的施工质量的效果。申请具有提高管棚的施工质量的效果。


技术研发人员：周鹏 唐俊 冯志荣 高亚飞 唐大勇 商洋 袁国涛 黄居鹏
受保护的技术使用者：中铁广州工程局集团有限公司
技术研发日：2022.09.26
技术公布日：2023/1/6