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原文传递一种地下开挖的超前支护与封闭结构及其施工方法

专利名称：	一种地下开挖的超前支护与封闭结构及其施工方法
摘要：	本发明公开了一种地下开挖的超前支护与封闭结构及其施工方法，该支护结构是由水平旋喷桩或预应力锚索旋喷桩相互搭接形成或者由型钢与水平旋喷桩相互搭接组成的近水平连续墙，用于地下结构开挖对周围地层的止水、挡土和固砂，具有超前封闭地下结构围岩和超前加固地层的作用。这种连接结构是大直径旋喷桩沿地下结构衬砌的外轮廓面分布，旋喷桩的轴线与地下结构的轴平面基本一致，并相互搭接形成的连续封闭结构；这种超前支护结构断面为圆形、矩形、半圆拱形，多边形或椭圆形，具体是由地下结构的外轮廓形状确定的。实现了地下开挖的止水、挡土与保护对邻近建筑物和构筑物的影响最小之目的。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	王琪
发明人：	刘斐然;张越
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910050507.0
公开号：	CN109778846A
分类号：	E02D5/46(2006.01);E;E02;E02D;E02D5
申请人地址：	200433 上海市杨浦区国定路101型1号401
主权项：	1.一种地下开挖超前支护与封闭结构及其施工方法，其特征是：所述的超前支护与封闭结构是沿地下结构的外轮廓面分布的，形成连续封闭结构；所述的超前支护与封闭结构是由扇形加固体相互搭接而成的；所述的超前支护与封闭结构是由圆柱形旋喷加固体相互搭接而成的；所述的超前支护与封闭结构是由旋喷加固体内插入型钢或预应力锚索复合而成的；所述的超前支护与封闭结构是由先顶入的型钢与旋喷加固体咬合而成的；所述的超前支护与封闭结构能将开挖的工作面周围的岩土层全封闭和隔离；所述的超前支护与封闭结构轴平面与地下空间的轴平面夹角为0～45度；所述的水平旋喷加固体的直径为0.5～3.5m；所述的超前支护与封闭结构的断面为圆形、矩形、半圆直墙拱形，多边形或椭圆形；所述的施工方法是采用置换式高压旋喷加固方法。 2.根据权利要求1所述的一种地下开挖的超前支护与封闭结构及其施工方法，其特征是，所述的超前支护与封闭结构的一段长度为60m以内,支护高度为50m以内，支护宽度为60m以内,加固体厚度为5m以内。 3.根据权利要求1所述的一种地下开挖的超前支护与封闭结构及其施工方法，其特征是，所述的型钢主要为圆钢管、方钢管、H型钢或工字钢。 4.根据权利要求1所述的一种地下开挖的超前支护与封闭结构及其施工方法，其特征是，所述的预应力锚索使用无粘结钢绞线，在一端设置锚固端头，另一端施加预应力并锁定。 5.根据权利要求1所述的一种地下开挖的超前支护与封闭结构及其施工方法，其特征是，按下列步骤实施： (1)在拟建地下空间的外轮廓面以外，沿其轴线方向预引旋喷钻孔； (2)沿钻孔插入旋喷钻杆和旋喷钻头，从近向远处前推旋喷钻杆，同时，由施工参数控制器控制施工参数进行高压旋喷注浆，与切削的岩土体混合形成旋喷加固体； (3)沿钻孔长度完成一根旋喷加固体施工后，控制旋喷钻头向上翘起，使旋喷钻头上的吸浆口位于旋喷加固体的上层泥浆集聚区中，吸入上浮的废泥浆排出孔外，同时从位于吸浆口下面的喷嘴喷出加固浆液，充填泥浆吸出后的空隙； (4)一边吸入废浆一边补喷浆液，并提拔旋喷钻杆； (5)达旋喷加固体的端部时，使旋喷钻头复位，让旋喷钻头与钻杆保持在同一轴线上，将钻具从钻孔中抽出。 (6)根据旋喷加固体径、搭接量及桩体的空间位置，确定相邻旋喷加固体的引孔位置，进行相邻旋喷加固体的施工，形成相互搭接的超前支护与封闭结构体。 (7)当开挖地下结构轴线长度大于60m时，应分段施工旋喷加固体超前支护与封闭结构使其分段封闭。先施工一段旋喷加固体超前支护与封闭结构，使其与地下结构的轴平面夹角3度以上，沿地下结构轮廓面的外侧分布，形成连续封闭结构；在分段的工作面位置按开挖工作面的形状形成一个封闭的墙体，墙体的厚度是根据地层的性能及承受侧向土水压力需要设置的，一般按0.5米至5米不等设置。在前一分段区域的超前加固和封闭结构掩护下，按与前一段相同的方法施工下一段超前支护与封闭结构。 (8)当超前支护与封闭结构需要提供较高承载力时，需沿其轴线方向先将型钢顶入，然后在型钢之间施工旋喷加固体；或在施工旋喷加固体后插入型钢。当预先顶入型钢的地层较硬或有障碍物时，应采用掘进机头预引孔。 (9)当超前支护与封闭结构需要提供一定的抗弯承载力时，需沿其轴线方向的旋喷桩内插入无粘结锚索，养护旋喷体达设计强度后，在开口端对锚索施加预应力并锁定。 6.根据权利要求5所述的一种地下开挖的超前支护与封闭结构及其施工方法，其特征是，所述的旋喷钻头上设置有喷浆、喷气的喷嘴。 7.根据权利要求5所述的一种地下开挖的超前支护与封闭结构及其施工方法，其特征是，所述的旋喷钻头上设置有喷浆、喷气和喷水的喷嘴。 8.根据权利要求5所述的一种地下开挖的超前支护与封闭结构及其施工方法，其特征是，所述的旋喷钻杆旋转方式分为全圆旋转、半圆旋转和定角度旋转三种，全圆旋转为：正转360度后，反转360度；半圆旋转为：先正转180度，再反转180度，然后正转180～360度，再反转180～360度，这二种旋转方式形成的旋喷加固体为圆桩状；定角度旋转为，先正转α度，再反转α度，这种旋转方式形成一个截面弧度为α角的扇形旋喷加固柱体；旋喷钻杆的轴线移动方式分为步进式移动或匀速移动。 9.根据权利要求5所述的一种地下开挖的超前支护与封闭结构及其施工方法，其特征是，所述旋喷钻头与旋喷钻杆的连接处能弯折；旋喷钻头与旋喷钻杆之间的弯折角度变化，使旋喷钻头上的吸浆口在旋喷加固体体中沿高度位置随之改变；吸浆口吸入浮于旋喷加固体上层的置换泥浆并排出到孔外；调节吸浆口上的阀门能控制排浆量；旋喷钻杆是一根多孔管，分别输送浆液、水、气体和液压油到达喷嘴和液压油控制阀门处，能将废弃泥浆排出孔外。 10.根据权利要求5所述的一种地下开挖的超前支护与封闭结构及其施工方法，其特征是，所述施工参数控制器能根据设置的钻杆的旋喷转动速度、钻进速度、旋转方式、提拔速度、喷浆、喷水和喷气压力与流量，吸排浆的压力与流量，控制着旋喷钻头的位置和旋喷加固体的尺寸。 11.根据权利要求5所述的一种地下开挖超前支护与封闭结构及其施工方法，其特征是，所述的大直径旋喷加固体横断面为圆形、半圆形和扇形。
所属类别：	发明专利