本發(fā)明涉及一種交通道路的施工方法，尤其涉及一種隧道的施工工法，具體的說是鋼管樁加固隧道仰拱軟土地基的施工工法。
背景技術(shù)：
隨著城市建設(shè)和交通的發(fā)展，隧道的施工條件日益復(fù)雜，在處理隧道地基時(shí)，傳統(tǒng)的旋噴柱、樹根樁等方法由于操作空間和人員分配的限制難以在城市地下隧道內(nèi)進(jìn)行施工且其在施工后無法對(duì)某些計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證。噴射注漿法又稱旋噴法注漿，簡(jiǎn)稱旋噴樁，興起于二十世紀(jì)七十年代的高壓噴射注漿法，八、九十年代在全國(guó)得到全面發(fā)展和應(yīng)用。實(shí)踐證明此法對(duì)處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等有良好的效果，我國(guó)已將其列入現(xiàn)行的《地基與基礎(chǔ)施工規(guī)范》。旋噴樁是利用鉆機(jī)將旋噴注漿管及噴頭鉆置于樁底設(shè)計(jì)高程，將預(yù)先配制好的漿液通過高壓發(fā)生裝置使液流獲得巨大能量后，從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來，形成一股能量高度集中的液流，直接破壞土體，噴射過程中，鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊提升，使?jié){液與土體充分?jǐn)嚢杌旌?，在土中形成一定直徑的柱狀固結(jié)體，從而使地基得到加固。樹根樁施工方法相似于鉆孔灌注樁，施工程序是用鉆機(jī)鉆孔、下鋼筋籠(束)、灌注混凝土；亦可以先下鋼筋籠和預(yù)設(shè)注漿管，再向孔內(nèi)投礫并采取后壓漿工藝成樁。而鋼管樁加固城市隧道洞內(nèi)的仰拱軟弱地基具有一定的優(yōu)勢(shì)，其利用剛鋅管和淺孔沖擊鉆頭及偏心鉆頭構(gòu)成隧道洞內(nèi)軟基處理系統(tǒng)，在近幾年的發(fā)展中引起了眾多施工技術(shù)人員的關(guān)注。由于隧道洞內(nèi)空間狹小、鋼管樁長(zhǎng)度較大而不宜施工的問題，如何探索合理的光管樁施工工藝，是面臨一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的使鋼管樁施工能夠達(dá)到快速施工，快速封閉，避免長(zhǎng)時(shí)間暴露造成安全事故，鋼管樁預(yù)鉆孔施工工具具有施工速度快，費(fèi)用低，成樁質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：鋼管樁加固隧道仰拱軟土地基施工工法，包括以下步驟：
（s10）施工準(zhǔn)備；
（s20）開挖仰拱；
（s30）搭設(shè)鉆機(jī)工作平臺(tái)；
（s40）鋼管加工及鋼筋籠制作；
（s50）鉆進(jìn)施工；
（s60）頂管安裝措施；
（s70）曲線段施工；
（s80）頂力控制；
（s90）施工監(jiān)控測(cè)量。
優(yōu)選地，所述步驟（s10）中施工準(zhǔn)備包括：仰拱開挖和鋼管樁孔位布置測(cè)量放線，對(duì)洞身四周及地表建構(gòu)筑和地質(zhì)水文情況進(jìn)行調(diào)查，建造污水處理通道，保證支護(hù)表面平順、干燥、無積水。
優(yōu)選地，所述步驟（s20）開挖仰拱方法為：仰拱開挖的方法采用開挖3米封閉成環(huán)3米鋼管樁施作3米的方式，這種方式可以達(dá)到仰拱快速封閉及方便機(jī)械作業(yè)，對(duì)隧道進(jìn)行開挖澆筑和襯砌澆筑，在仰拱初期安裝支護(hù)，支護(hù)采用弧形工字鋼與拱墻初期支護(hù)工字鋼連接，連接方式為焊接，預(yù)埋pvc管，定位孔位置，完成封閉成環(huán)施工。
優(yōu)選地，所述步驟（s30）搭設(shè)鉆機(jī)工作平臺(tái)在隧道線路左右兩側(cè)各搭設(shè)兩根槽鋼縱向搭設(shè)工作平臺(tái)，仰拱棧橋放置在中間位置，方便臺(tái)階施工機(jī)械通行，從而達(dá)到棧橋中間鋼管施工時(shí)，工作臺(tái)上的施工通車與鋼管樁施工互不影響，鉆機(jī)采用大拱腳弧形導(dǎo)坑法施工，大拱腳弧形導(dǎo)坑法施工工法可以很好的增加基底承載面積，提高基底承載力。
優(yōu)選地，所述步驟（s40）鋼管加工及鋼筋籠制作，鋼管樁采用鍍鋅鋼管，鍍鋅管成本低，鍍層均勻，附著力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)。導(dǎo)管上設(shè)置注漿孔，尾部留有不鉆孔的止槳段，鋼管內(nèi)增設(shè)有鋼筋籠，鋼筋籠由四根主筋組成，鋼筋籠可以提高鋼管的強(qiáng)度，防止扭曲變形。
優(yōu)選地，所述步驟（s50）鋼管樁孔鉆進(jìn)施工，鉆機(jī)根據(jù)pvc管布孔位置進(jìn)行定位，采用偏心鉆頭施鉆，常規(guī)孔鉆進(jìn)工藝方式很難保證鉆孔的質(zhì)量和施工效率，偏心鉆頭是鉆頭軸心線周圍的鋼體或胎體呈不對(duì)稱分布，使鉆頭中心偏離軸心線的鉆頭，當(dāng)鉆頭回轉(zhuǎn)時(shí),產(chǎn)生離心力切削孔壁，使孔徑擴(kuò)大?；鶐r用沖擊鉆頭施鉆，靠自由下落的沖擊力來削切土層或巖層，排出碎渣成孔，沖擊鉆適應(yīng)碎石土、砂土、粘性土及風(fēng)化巖層，樁徑可達(dá)600～1500mm，適應(yīng)地質(zhì)范圍廣，孔徑范圍大，沖擊鉆頭施鉆基巖部分一次成型。
優(yōu)選地，所述步驟（s60），頂管安裝措施，因?yàn)殇摴軜渡疃容^深，頂管施工采用破碎錘安裝套管插入鋼管內(nèi)頂進(jìn)下管，破碎錘結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易破壞，具有強(qiáng)力的沖擊能量，可以在鋼柱樁孔受損最低的情況下將頂管安裝，將焊管進(jìn)行焊接連接。
優(yōu)選地，所述步驟（s70）曲線段施工以仰拱開挖后的兩側(cè)端頭作為基點(diǎn)，用槽鋼搭建工作平臺(tái)，鉆機(jī)固定在槽鋼之間，進(jìn)行鋼管樁鉆孔，弧形段裝管及下鋼筋籠施工過程中，鋼管采用短節(jié)下管分節(jié)頂進(jìn)的焊接方式，這種方式可以解決因?yàn)檠b管和下鋼筋籠施工角度問題而使鋼管和鋼筋籠整體受力不均導(dǎo)致折管和鋼筋籠扭曲的問題。
優(yōu)選地，所述步驟（s80）頂力控制步驟包括：
優(yōu)選地，（s8110）注漿減阻：用注漿填充的方式對(duì)鋼管外壁與鉆孔機(jī)頭形成的通道之間的間隙進(jìn)行填充形成泥漿套，注漿減租方法簡(jiǎn)單，泥漿套阻力大。
優(yōu)選地，（s8210）槳液配比：灌漿的水灰比與土體的含水量有關(guān)，對(duì)于飽和度的土體，水灰比宜為0.5~0.7，對(duì)于非飽和度的土體，水灰比宜為0.7~0.9，對(duì)于松散碎石土、砂礫，水灰比宜為0.5~0.6，本發(fā)明適用于山體隧道軟土地基施工，土地條件為天然含水量高、然孔隙比大、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，采用水灰比為0.4到0.6的比例進(jìn)行槳液調(diào)配。
優(yōu)選地，所述步驟（s8310）注漿量計(jì)算公式為：v1=π×r2×h×η×α
v3=(π×θ/360+2t/r)×[(r+t)2-（r-t)2]×η×l×β公式中r2為擴(kuò)散半徑；h為單根長(zhǎng)度；η為孔隙率；α為填充率。
優(yōu)選地，所述步驟（s8410）注漿孔及鋼管樁設(shè)置：鋼管樁采用梅花形布設(shè)，梅花形地基不均勻沉降小，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)傾斜或者產(chǎn)生裂縫的幾率小。
優(yōu)選地，所述步驟（s8510）注漿壓力控制：在保證地標(biāo)結(jié)構(gòu)不被破壞的情況下，擴(kuò)大注漿距離，控制注漿壓力值為1.0mpa到1.5mpa，注漿壓力低于1.0mpa會(huì)導(dǎo)致注漿范圍小，注漿量填充不均勻，當(dāng)注漿壓力大于1.5mpa容易導(dǎo)致溢漿，爆管和土層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，為了保證施工安全，注漿時(shí)采用注漿量、注漿壓力雙控的方法。
優(yōu)選地，所述步驟（s8610）注漿質(zhì)量控制：注漿過程中將注漿壓力值控制在1.0mpa到1.5mpa，注漿步驟采用自上而下的逐節(jié)連續(xù)的注漿方法，注漿完成后關(guān)閉閥門不跑漿、溢漿，漿液充滿鋼管及周圍的空隙。
優(yōu)選地，所述步驟（s8710）注漿效果檢驗(yàn)：采用ct物探法對(duì)注漿效果進(jìn)行檢驗(yàn)，ct裝置包括：hsp聲波儀，zdf-3型直流電火花震源，根據(jù)聲波ct測(cè)試槳葉未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，重新鉆孔再補(bǔ)充注漿。
優(yōu)選地，所述步驟（s90）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有對(duì)洞內(nèi)外、凈空水平收斂量測(cè)、拱頂下沉量及淺埋隧道地表下沉進(jìn)行測(cè)量，仰拱開挖及支護(hù)在施工過程中隨時(shí)觀察，了解結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)狀態(tài)和支護(hù)受力情況是保證隧道安全的主要措施。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)及有益效果為：本發(fā)明鋼管樁加固隧道仰拱軟土地基施工工法，通過在暗挖隧道狹小的空間仰拱軟弱地基施工中采用鋼管樁施工工藝，利用鍍鋅鋼管和潛孔沖擊鉆頭及偏心鉆頭構(gòu)成隧道洞內(nèi)軟基處理系統(tǒng)，最大限度提高了地基的承載力，有效控制隧道暗洞的工后沉降，在地質(zhì)情況復(fù)雜軟基深度較深的情況下采用群樁鋼管樁的施工工藝可有效的發(fā)揮單樁或群樁的承載能力使其受力均勻，提高地基的穩(wěn)定性。鋼管樁能夠達(dá)到快速施工，快速封閉的特點(diǎn)，避免長(zhǎng)時(shí)間暴漏造成的安全事故，鋼管樁預(yù)鉆孔施工具具有施工速度快，費(fèi)用低，成樁質(zhì)量高等有點(diǎn)，全過程測(cè)量定位，根據(jù)測(cè)量信息可及時(shí)調(diào)整鉆角度及支護(hù)參數(shù)，使施工過程處于受控狀態(tài)，可以嚴(yán)格的控制地表及隧道洞內(nèi)沉降變形，確保變形值在規(guī)定范圍內(nèi)，在狹小的隧道內(nèi)采用鋼管樁加固隧道仰拱軟弱地基，達(dá)到負(fù)荷承載要求，有較大的推廣利用價(jià)值。以貴陽樞紐白云至龍洞堡機(jī)場(chǎng)隧道施工為例，采用本施工工法加固隧道洞內(nèi)軟弱地基節(jié)約施工工期3個(gè)月，與以往普通鉆機(jī)施工減少了大量施工人員的投入，節(jié)約施工成本八十萬到一百萬，并且本施工工法不產(chǎn)生有嚴(yán)重污染的氣體及物品，可以很好的保護(hù)施工所在地區(qū)的環(huán)境。
附圖說明
圖1本發(fā)明施工工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
實(shí)施例1：
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
以貴陽樞紐白云至龍洞堡機(jī)場(chǎng)隧道施工為例，本實(shí)施例公開了鋼管樁加固隧道仰拱軟土地基施工工法，首先施工準(zhǔn)備，對(duì)洞身及四周做好施工調(diào)查，建造施工過程污水處理通道，處理支護(hù)表面，使其平順、干燥，采用“3個(gè)3m”的原則進(jìn)行仰拱開挖，開挖3米封閉成環(huán)3米鋼管樁施作3米，然后進(jìn)行測(cè)量放樣、設(shè)置pvc管，搭建鉆機(jī)工作平臺(tái)，臺(tái)階施工通車與仰拱鋼管樁施工同時(shí)進(jìn)行，鋼管樁鉆進(jìn)施工，鋼管樁采用梅花形布置，鋼管樁孔的成孔及驗(yàn)收，鉆進(jìn)施工泥土段采用偏心鉆頭施工，基巖段采用沖擊鉆頭一次成型施工方式，曲線段施工中制作鋼筋籠并下放，調(diào)配漿液比例、注漿，最后注漿效果檢驗(yàn)，完成施工。本發(fā)明在狹小的隧道內(nèi)采用鋼管樁加固隧道仰拱軟弱地基，達(dá)到負(fù)荷承載要求，有較大的推廣利用價(jià)值。鋼管樁施工工藝流程圖如圖1所示：
（s10）施工準(zhǔn)備工作，對(duì)仰拱開挖和鋼管樁孔位布置進(jìn)行測(cè)量放線，對(duì)洞身四周及地表建構(gòu)筑和地質(zhì)水文情況進(jìn)行調(diào)查，建造污水處理通道，保證支護(hù)表面平順、干燥、無積水。
（s20）仰拱開挖的方法采用開挖3米封閉成環(huán)3米鋼管樁施作3米的方式，這種方式可以達(dá)到仰拱快速封閉及方便機(jī)械作業(yè)，對(duì)隧道進(jìn)行開挖澆筑和襯砌澆筑，在仰拱初期安裝支護(hù)，支護(hù)采用弧形工字鋼與拱墻初期支護(hù)工字鋼連接，連接方式為焊接，進(jìn)行孔位布置預(yù)埋pvc管并噴射混凝土，完成封閉成環(huán)施工。
（s30）鉆機(jī)就位后為保證隧道上臺(tái)階正常施工，搭設(shè)鉆機(jī)工作平臺(tái)在隧道線路左右兩側(cè)各搭設(shè)兩根槽鋼縱向搭設(shè)工作平臺(tái)，仰拱棧橋放置在中間位置，方便臺(tái)階施工機(jī)械通行，棧橋中間鋼管施工時(shí)過程中，工作臺(tái)上的施工通車與鋼管樁施工互不影響，鉆機(jī)采用大拱腳弧形導(dǎo)坑法施工，大拱腳弧形導(dǎo)坑法施工工法可以很好的增加基底承載面積，提高基底承載力。
（s40）鋼管加工及鋼筋籠制作，鋼管樁采用鍍鋅鋼管，鍍鋅管成本低，鍍層均勻，附著力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)。導(dǎo)管上設(shè)置注漿孔，尾部留有不鉆孔的止槳段，鋼管內(nèi)增設(shè)有鋼筋籠，鋼筋籠由四根主筋組成，鋼筋籠可以提高鋼管的強(qiáng)度，防止扭曲變形。
（s50）鋼管樁孔鉆進(jìn)施工，隧道仰拱基地巖層為紅黏土，深度在7米到20米鉆孔機(jī)根據(jù)pvc管布孔位置進(jìn)行定位，采用偏心鉆頭施鉆，常規(guī)孔鉆進(jìn)工藝方式很難保證鉆孔的質(zhì)量和施工效率，偏心鉆頭是鉆頭軸心線周圍的鋼體或胎體呈不對(duì)稱分布，使鉆頭中心偏離軸心線的鉆頭，當(dāng)鉆頭回轉(zhuǎn)時(shí),產(chǎn)生離心力切削孔壁，使孔徑擴(kuò)大。基巖用沖擊鉆頭施鉆，靠自由下落的沖擊力來削切土層或巖層，排出碎渣成孔，沖擊鉆適應(yīng)碎石土、砂土、粘性土及風(fēng)化巖層，樁徑可達(dá)600～1500mm，適應(yīng)地質(zhì)范圍廣，孔徑范圍大，沖擊鉆頭施鉆基巖部分一次成型。
（s60）頂管安裝措施，因?yàn)殇摴軜渡疃容^深，頂管施工采用破碎錘安裝套管插入鋼管內(nèi)頂進(jìn)下管，破碎錘結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易破壞，具有強(qiáng)力的沖擊能量，可以在鋼柱樁孔受損最低的情況下將頂管安裝，將焊管進(jìn)行焊接連接。
（s70）鋼管、鋼筋籠下放：曲線段施工以仰拱開挖后的兩側(cè)端頭作為基點(diǎn)，用槽鋼搭建工作平臺(tái)，鉆機(jī)固定在槽鋼之間，進(jìn)行鋼管樁鉆孔，弧形段裝管及下鋼筋籠施工過程中，鋼管采用短節(jié)下管分節(jié)頂進(jìn)的焊接方式，這種方式可以解決因?yàn)檠b管和下鋼筋籠施工角度問題而使鋼管和鋼筋籠整體受力不均導(dǎo)致折管和鋼筋籠扭曲的問題。
（s80）頂力控制步驟包括：
（s8110）注漿減阻：用注漿填充的方式對(duì)鋼管外壁與鉆孔機(jī)頭形成的通道之間的間隙進(jìn)行填充形成泥漿套，注漿減租方法簡(jiǎn)單，泥漿套阻力大。
（s8210）槳液配比：灌漿的水灰比與土體的含水量有關(guān)，對(duì)于飽和度的土體，水灰比宜為0.5~0.7，對(duì)于非飽和度的土體，水灰比宜為0.7~0.9，對(duì)于松散碎石土、砂礫，水灰比宜為0.5~0.6，本發(fā)明適用于山體隧道軟土地基施工，土地條件為天然含水量高、然孔隙比大、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，采用水灰比為0.4到0.6的比例進(jìn)行槳液調(diào)配。
（s8310）注漿量計(jì)算公式為：v1=π×r2×h×η×α
v3=(π×θ/360+2t/r)×[(r+t)2-（r-t)2]×η×l×β公式中r2為擴(kuò)散半徑；h為單根長(zhǎng)度；η為孔隙率；α為填充率。
（s8410）注漿孔及鋼管樁設(shè)置：鋼管樁采用梅花形布設(shè)，梅花形地基不均勻沉降小，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)傾斜或者產(chǎn)生裂縫的幾率小。
（s8510）注漿壓力控制：在保證地標(biāo)結(jié)構(gòu)不被破壞的情況下，擴(kuò)大注漿距離，控制注漿壓力值為1.0mpa到1.5mpa，注漿壓力低于1.0mpa會(huì)導(dǎo)致注漿范圍小，注漿量填充不均勻，當(dāng)注漿壓力大于1.5mpa容易導(dǎo)致溢漿，爆管和土層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，為了保證施工安全，注漿時(shí)采用注漿量、注漿壓力雙控的方法。
（s8610）注漿質(zhì)量控制：注漿過程中將注漿壓力值控制在1.0mpa到1.5mpa，注漿步驟采用自上而下的逐節(jié)連續(xù)的注漿方法，注漿完成后關(guān)閉閥門不跑漿、溢漿，漿液充滿鋼管及周圍的空隙。
（s8710）注漿效果檢驗(yàn)：采用ct物探法對(duì)注漿效果進(jìn)行檢驗(yàn)，ct裝置包括：hsp聲波儀，zdf-3型直流電火花震源，根據(jù)聲波ct測(cè)試槳葉未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，重新鉆孔再補(bǔ)充注漿。
（s90）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有對(duì)洞內(nèi)外、凈空水平收斂量測(cè)、拱頂下沉量及淺埋隧道地表下沉進(jìn)行測(cè)量，仰拱開挖及支護(hù)在施工過程中隨時(shí)觀察，了解結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)狀態(tài)和支護(hù)受力情況是保證隧道安全的主要措施。