一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法。


背景技术：

2.随着我国经济社会的快速发展和综合国力的显著增强，城乡居民生活水平显著提高，城市基础设施已成为质的跨越。当新建地铁穿越已建成地铁车站时，要让盾构机顺利穿越既有地铁车站下部钢格构柱结构，需要清除钢格构柱，该种类型施工存在以下问题：（1）新建地铁隧道需穿越既有地铁车站下部钢格构柱及钢筋混凝土桩障碍物，钢格构柱多为有高强度型钢，采用一般盾构机等设备无法破除或者破除效率低，造价成本过高；（2）地质复杂，有砂质粉土和淤泥质粉质粘土，富含地下水且有承压水；（3）障碍物紧邻既有地铁主体结构，位于既有地铁底板以下，采用先水平注浆后人工挖隧洞清障施工方法存在较大安全隐患、工期长、造价高等特点；（4）清障施工时位于坑内作业，必须严格遵守安全作业；（5）要清除钢格构柱，穿行距离比较长，可长达40m，现有手段难以实现。
3.因此如何以高效、精准的施工方法进行清障，实现长距离清除钢格构柱，成为目前该项目施工要研究的重点课题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种安全、高效、精准清除地铁下部的钢格构柱的施工方法。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法，具体包括以下步骤:s1 对障碍物水平范围内土体进行水平向mjs加固；s2 水平钻取作业施工设备就位，将套管吊装到特制辅助推进支架上并进行连接；s3 所述s2中的套管在辅助推进支架的推动下，旋转推进至障碍物；s4 清空套管内渣土；s5 将水平钻具及钻杆吊装到特制辅助推进支架上，并进行连接；s6 将水平钻具置于套管内，沿套管抵达障碍物，水平钻具钻进清障，完成后携带清除的障碍物退出；s7 套管退出，与此同时同步向钻孔内回填密实材料；s8 调整特制辅助推进支架高度；s9 重复步骤s3～s8，直到将纵向范围内设定的障碍物全部清除完毕。
6.优选的，所述步骤s2中水平钻取作业施工设备包括龙门架、套管、钻杆、水平钻具及地面配合用的吊车。
7.优选的，所述步骤s2中根据具体的施工长度需要，套管设置有多节，多节套管采用
公母槽连接，且所述套管第一节端头安装有刀头。
8.优选的，所述s3中的障碍物为钢格构柱。
9.优选的，所述步骤s5中水平钻具与钻杆相连接，所述水平钻具结构包括钻头以及与所述钻头连接的主杆ⅰ，还包括嵌套在主杆ⅰ上的稳定支撑组件；所述钻杆结构包括主杆ⅱ，所述主杆ⅱ上嵌套有稳定支撑组件，所述主杆ⅱ一端与主杆ⅰ相连接。
10.优选的，所述步骤s7中的密实材料为回填水泥土或混凝土。
11.优选的，所述步骤s2中特制辅助推进支架包括支架主体，所述支架主体下部设置有支撑杆，所述支架主体上表面设置有滑轨，所述滑轨两侧设置有多个支撑柱，所述支撑柱中间有空心，穿插有滑动杆，所述滑动杆一端连接有推动装置，所述推动装置包括外壳以及内部的旋转动力装置，所述支架主体与推动装置同侧设置有控制装置，所述控制装置与外壳以及旋转动力装置连接。
12.优选的，所述支撑杆上设置有升降液压油缸。
13.本发明的有益技术效果是：（1）本发明所述施工方法可以安全、高效、精准清除地铁下部的钢格构柱，达到施工要求和目标，具体表现为：
①
清障时只对影响盾构机掘进的格构柱末端2～4m范围内定点清障，钢套管护壁，因此不会对既有线地铁车站主体产生破坏；
②
施工时，机械化程度高，保证作业人员的安全；
③
钢套管护壁，可适应所有地层；
④
可在非开挖情况下，长距离水平向定点清障，清障距离可达40m；
⑤
该清障法具有可操作性强，施工效率高相对较快，可缩短工期。
14.（2）本发明采用的特制辅助推进支架为本发明针对该施工环境的首创，该支架结构简单、实用、高效，在钻进施工过程中可以很方便的对于套管以及钻具进行辅助推进，提升了施工效率，极大的缩短了工程周期。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本发明的施工流程图；图2是本发明步骤s6中水平钻具钻进结构主视图；图3是本发明步骤s6中水平钻具钻进结构示意图；图4是本发明中特制辅助推进支架的结构示意图。
17.其中：1支架主体，2支撑杆，3滑轨，4支撑柱，5滑动杆，6推动装置，61外壳，62旋转动力装置，7控制装置，8升降液压油缸，9钻头，10主杆ⅰ，11稳定支撑组件，12主杆ⅱ，13套管，14水平钻具，15钻杆。
实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.在地铁建设的过程中，为了确保硬度，常常会用到高强度型钢制作的钢格构柱作为支撑，地铁建成后，地面上部的钢格构柱会被切割掉，地面下部会保留一段钢格构柱，随着城市的发展，新建地铁穿越已建的地铁车站的施工情况将会越来越多，该施工面临的问题主要是钢格构柱强度较高，一般的施工方法比较困难，目前主要是采用人工下井破除的方式，但是该种方式需要不断前进的过程中不断加固，且地铁下面施工深度较深，常常达15—20米，地质条件复杂，目前新建车站往往有三层，既有车站往往有两层，在新建车站主体框架已建好的情况下，穿越既有车站下部施工，机械化操作成为可能，申请人针对该施工环境和特点，创造了一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法。在新建车站时，地下室楼板竖向预留约10
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5m孔洞便于清障设备安装操作，车站土建完成后，方可清障。
实施例
20.如图1—图4所示，一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法，具体包括以下步骤:s1 对障碍物水平范围内土体进行水平向mjs加固；s2 水平钻取作业施工设备就位，所述水平钻取作业施工设备包括龙门架、套管、钻杆、水平钻具及地面配合用的吊车，将套管吊装到特制辅助推进支架上并进行连接，根据具体的施工长度需要，所述套管设置有多节，多节套管采用公母槽连接，且所述套管第一节端头安装有刀头；其中所述特制辅助推进支架包括支架主体1，所述支架主体1下部设置有支撑杆2，所述支架主体1上表面设置有滑轨3，所述滑轨3两侧设置有多个支撑柱4，所述支撑柱4中间有空心，穿插有滑动杆5，所述滑动杆5一端连接有推动装置6，所述推动装置6包括外壳61以及内部的旋转动力装置62，所述支架主体1与推动装置6同侧设置有控制装置7，所述控制装置7与外壳61以及旋转动力装置62连接，所述旋转动力装置62优选液压马达或者电机。
21.s3 所述s2中的套管在辅助推进支架的推动下，旋转推进至障碍物，所述障碍物为钢格构柱；s4 清空套管内渣土；s5 将水平钻具及钻杆吊装到特制辅助推进支架上，并进行连接，所述水平钻具与钻杆相连接，所述水平钻具结构包括钻头9以及与所述钻头9连接的主杆ⅰ10，还包括嵌套在主杆ⅰ10上的稳定支撑组件11；所述钻杆结构包括主杆ⅱ12，所述主杆ⅱ12上嵌套有稳定支撑组件11，所述主杆ⅱ12一端与主杆ⅰ10相连接；s6 将水平钻具置于套管内，沿套管抵达障碍物，水平钻具钻进清障，完成后携带清除的障碍物退出；s7 套管退出，与此同时同步向钻孔内回填密实材料，所述密实材料优选回填水泥土或混凝土；
s8 调整特制辅助推进支架高度；s9 重复步骤s3～s8，直到将纵向范围内设定的障碍物全部清除完毕。
实施例
22.本实施例与实施例1的区别在于，所述特制辅助推进支架中支撑杆2上设置有升降液压油缸8，可以实现所述特制辅助推进支架的升降，调节高度，便于钻进作业在不同高度的施工。
23.上述实施例中特制辅助推进支架工作原理为：工作时将所述特制辅助推进支架放到指定位置之后，调节升降液压油缸8使得高度达到预定高度，之后将第一节套管13置于支架主体1上方，将第一节套管13与推动装置6的外壳61嵌合，启动控制装置7，所述控制装置7控制推动装置6在滑轨3上前移，旋转动力装置62带动套管13向前钻进一段距离，之后第一节套管13与推动装置6脱离，推动装置6沿滑轨3后移到初始位置，然后吊装第二节套管13到支架主体1上，并与第一节套管13连接，之后将第二件套管13与推动装置外壳61嵌合，然后在控制装置7的控制下，推动装置6的旋转动力装置62启动，带动套管13旋转推进，直到指定位置（到达钢格构柱），之后套管13与推进装置6脱离，推进装置6沿滑轨3退回初始位置，之后吊装水平钻具14置于支架主体1上，将水平钻具14推入套管13内，所述水平钻具14上的稳定支撑组件11直径略小于套管13内径，之后吊装钻杆15置于支架主体1上，并使其一端与水平钻具14相连接，另一端与推进装置6相连接，具体连接到推进装置的旋转动力装置62上，在旋转动力装置62的带动下，水平钻具14旋转钻进，对钢格构柱进行清障破除，破除完成后在旋转动力装置的带动下将部件退出，并一一拆除即可。
24.本发明所述施工方法可以安全、高效、精准清除地铁下部的钢格构柱，达到施工要求和目标，具体表现为：
①
清障时只对影响盾构机掘进的格构柱末端2～4m范围内定点清障，钢套管护壁，因此不会对既有线地铁车站主体产生破坏；
②
施工时，机械化程度高，保证作业人员的安全；
③
钢套管护壁，可适应所有地层；
④
可在非开挖情况下，长距离水平向定点清障，清障距离可达40m；
⑤
该清障法具有可操作性强，施工效率高相对较快，可缩短工期。
25.另外本发明采用的特制辅助推进支架为本发明针对该施工环境的首创，该支架结构简单、实用、高效，在钻进施工过程中可以很方便的对于套管以及钻具进行辅助推进，提升了施工效率，极大的缩短了工程周期。
26.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤:s1 对障碍物水平范围内土体进行水平向mjs加固；s2 水平钻取作业施工设备就位，将套管吊装到特制辅助推进支架上并进行连接；s3 所述s2中的套管在辅助推进支架的推动下，旋转推进至障碍物；s4 清空套管内渣土；s5 将水平钻具及钻杆吊装到特制辅助推进支架上，并进行连接；s6 将水平钻具置于套管内，沿套管抵达障碍物，水平钻具钻进清障，完成后携带清除的障碍物退出；s7 套管退出，与此同时同步向钻孔内回填密实材料；s8 调整特制辅助推进支架高度；s9 重复步骤s3～s8，直到将纵向范围内设定的障碍物全部清除完毕。2.根据权利要求1所述的一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法，其特征在于，所述步骤s2中水平钻取作业施工设备包括龙门架、套管、钻杆、水平钻具及地面配合用的吊车。3.根据权利要求1所述的一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法，其特征在于，所述步骤s2中根据具体的施工长度需要，套管设置有多节，多节套管采用公母槽连接，且所述套管第一节端头安装有刀头。4.根据权利要求1所述的一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法，其特征在于，所述s3中的障碍物为钢格构柱。5.根据权利要求1所述的一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法，其特征在于，所述步骤s5中水平钻具与钻杆相连接，所述水平钻具结构包括钻头（9）以及与所述钻头（9）连接的主杆ⅰ（10），还包括嵌套在主杆ⅰ（10）上的稳定支撑组件（11）；所述钻杆结构包括主杆ⅱ（12），所述主杆ⅱ（12）上嵌套有稳定支撑组件（11），所述主杆ⅱ（12）一端与主杆ⅰ（10）相连接。6.根据权利要求1所述的一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法，其特征在于，所述步骤s7中的密实材料优选回填水泥土或混凝土。7.根据权利要求1～6所述的任一项一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法，其特征在于，所述步骤s2中特制辅助推进支架包括支架主体（1），所述支架主体（1）下部设置有支撑杆（2），所述支架主体（1）上表面设置有滑轨（3），所述滑轨（3）两侧设置有多个支撑柱（4），所述支撑柱（4）中间有空心，穿插有滑动杆（5），所述滑动杆（5）一端连接有推动装置（6），所述推动装置（6）包括外壳（61）以及内部的旋转动力装置（62），所述支架主体（1）与推动装置（6）同侧设置有控制装置（7），所述控制装置（7）与外壳（61）以及旋转动力装置（62）连接。8.根据权利要求7所述的一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法，其特征在于，所述支撑杆（2）上设置有升降液压油缸（8）。

技术总结
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种地铁地下施工长距水平钻清障施工方法；具体包括以下步骤:S1水平向MJS加固，S2施工设备就位，将套管吊装到特制辅助推进支架上并进行连接，S3套管旋转推进至障碍物，S4清空套管内渣土，S5将水平钻具及钻杆吊装到支架上，并进行连接，S6将水平钻具置于套管内，沿套管抵达障碍物，水平钻具钻进清障，S7套管退出，与此同时同步向钻孔内回填密实材料，S8调整支架高度，S9重复步骤S3～S8，直到将纵向范围内确定的障碍物全部清除完毕；该施工方法可以安全、高效、精准清除地铁下部的钢格构柱，同时极大缩短施工周期。工周期。工周期。


技术研发人员：刘富华 张戈 王怀东 胡远 周家书 伍雪春 陈怀圣
受保护的技术使用者：昆明捷程桩工有限责任公司
技术研发日：2023.01.16
技术公布日：2023/7/11