一种基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法

1.本发明属于洞桩开挖技术领域，尤其涉及一种基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法。


背景技术：

2.洞桩法是浅埋暗挖法的一种类型，施工时先开挖导洞，然后在导洞内施作条(桩)基、底纵梁、边桩、中柱、冠梁、顶纵梁，接着开挖并施作扣拱，最后在由桩(pile)-梁(beam)-拱(arch)形成的支撑体系内逐层向下开挖土体并施作内部结构，又被称为pba法。洞桩法结合了盖挖法和暗挖法的优势，可以有效控制地表沉降；然而，现有基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法控制点全在地面，地面上大型机械频繁的移动会对其点位有一定的影响，保证不了中心点的准确度，反循环钻机在钻孔时需要循环水，导致控制点长期在泥浆中侵泡，同样容易被破坏或者难以寻找；同时，对洞桩稳定性评价不准确。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
4.(1)现有基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法控制点全在地面，地面上大型机械频繁的移动会对其点位有一定的影响，保证不了中心点的准确度，反循环钻机在钻孔时需要循环水，导致控制点长期在泥浆中侵泡，同样容易被破坏或者难以寻找。
5.(2)对洞桩稳定性评价不准确。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法。
7.本发明是这样实现的，一种基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法包括：
8.步骤一，对洞桩挖掘场地危石处理掉，修建渣土车道路；场地中放线测量好孔桩的位置做好标记，并进行钻孔；
9.所述钻孔方法：
10.钻孔机就位时，要事先检查钻孔机的性能状态是否良好；保证钻孔机工作正常；通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻孔机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度；
11.在成孔过程中不需泥浆护壁，而是钻头在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用，在旋挖钻进过程中，钻头往返于孔底与地表之间，所形成的孔壁比较粗糙；
12.步骤二，在洞桩孔作为挖排水沟进行排水，并且用混凝土在洞桩孔周围做围护，用钢筋设置防护网；
13.步骤三，将护壁中松散的涂层清理掉，再用钢筋支离护壁模板，并且按照施工要求用混凝土分层浇筑护壁；
14.步骤四，将钢筋笼吊放好，对洞桩投点，浇筑混凝土桩身；孔桩浇筑好之后，进行洒
水养护，一般养护时间不少于8天；并对洞桩稳定性进行评价。
15.进一步，所述对洞桩投点方法如下：
16.(1)配置全站仪参数，通过监测设备监测全站仪工作状态；通过全站仪放样出基准点；通过所述全站仪将得到的所述基准点放样出每个桩的中心点位置以形成定桩控制点；
17.(2)通过投点装置将得到的所述定桩控制点投射到隧道拱顶以形成投点；在得到的所述投点上进行标记，并悬挂有定位装置。
18.进一步，所述激光垂准仪的使用还包括以下具体步骤：
19.在得到的所述定桩控制点上安置所述激光垂准仪，打开下激光开关将下激光器发射的下激光束与所述定桩控制点对中；
20.调整基座整平螺旋，将圆水准气泡居中；
21.打开上激光开关，发射上激光束打到隧道拱顶，得到所述投点。
22.进一步，所述全站仪的使用还包括以下具体步骤：
23.根据图纸在所述定桩控制点上摆设仪器，对中整平，设置测站参数，输入测站坐标和仪器高度；
24.望远镜瞄准后视方向，设置后视参数，输入后视坐标，完成后视后，直接测量一下后视点坐标，作为校核；
25.在菜单中选择放样功能，根据图纸输入放样点的坐标，确认后仪器会显示距离及角度参数，按显示屏提示转动望远镜，当水平角偏差为0时固定，指示跑棱镜者走到视线方向，按仪器给出的距离，测量一次，仪器会显示距离的差值，一般负数表示往仪器方向移动，正数则往相反方向移动，再测量一次，重复这个步骤，直到距离差值符合要求为止，最终得到所述基准点。
26.进一步，所述定位装置包括线
27.绳和锤球，所述线绳一端固定在所述投点上，所述线绳另一端与固定连接有所述锤球；所述锤球上设置有发光装置。
28.进一步，所述在机械成桩、下钢筋笼和下钢管柱时所述桩、所述钢筋笼和所述钢管柱的中心与所述定位装置保持在同一条竖直直线上。
29.进一步，所述投点装置采用红外线电子水准仪。
30.进一步，所述对洞桩稳定性进行评价方法如下：
31.(1)布置辅助洞、扩挖洞；
32.在与开挖洞桩地质条件类似区域开挖辅助洞，辅助洞洞线基本与洞桩轴线方向垂直；在辅助洞内进行初始地应力测量，确定初始地应力大小及方向；
33.在辅助洞一侧边墙开挖两条扩挖洞，扩挖洞边墙与辅助洞掌子面端墙之间的间距需要超过一倍辅助洞洞径，扩挖洞之间的初始间距为5～6倍扩挖洞直径；
34.(2)在两条扩挖洞中间处，从辅助洞布置一条监测孔，监测孔壁布置应力计；
35.(3)分次对扩挖洞进行扩挖，每次扩挖后检查监测仪器读数，如果读数没有发生明显变化，说明扩挖洞之间的岩柱仍处于安全状态，可以继续进行扩挖，如监测仪器读数发生明显变化时，说明岩柱中的初始应力状态已经发生变化，两条扩挖洞之间已经存在相互干扰，此时的间距即为洞室安全间距。
36.进一步，所述扩挖洞初始开挖洞径为2m，长度超过5倍辅助洞洞径，约为35m，扩挖
洞之间的初始间距为8m。
37.进一步，所述在两条扩挖洞之间处，从辅助洞布置第二条监测孔，第二条监测孔布置光纤光栅；两条监测孔处在两条扩挖洞中间处。
38.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
39.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
40.本发明通过对洞桩投点方法采用全站仪经过放样得到地面上的定桩控制点后，通过投点装置将定桩控制点投射到隧道拱顶以形成投点，保证了精准度，防止定桩控制点在施工过程中被破坏，也不用在不同施工阶段重复投射，以至于省去大量人工，节省对中时间，加快施工速度；同时，通过对洞桩稳定性进行评价方法克服了以往经验方法的局限性，能够充分反映实际地质条件和地应力条件，对洞桩稳定性评价更加准确可靠。
41.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
42.本发明通过对洞桩投点方法采用全站仪经过放样得到地面上的定桩控制点后，通过投点装置将定桩控制点投射到隧道拱顶以形成投点，保证了精准度，防止定桩控制点在施工过程中被破坏，也不用在不同施工阶段重复投射，以至于省去大量人工，节省对中时间，加快施工速度；同时，通过对洞桩稳定性进行评价方法克服了以往经验方法的局限性，能够充分反映实际地质条件和地应力条件，对洞桩稳定性评价更加准确可靠。
附图说明
43.图1是本发明实施例提供的基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法流程图。
44.图2是本发明实施例提供的对洞桩投点方法流程图。
45.图3是本发明实施例提供的对洞桩稳定性进行评价方法流程图。
具体实施方式
46.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
47.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
48.如图1所示，本发明提供一种基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法包括以下步骤：
49.s101，对洞桩挖掘场地危石处理掉，修建渣土车道路；场地中放线测量好孔桩的位置做好标记，并进行钻孔；
50.所述钻孔方法：
51.钻孔机就位时，要事先检查钻孔机的性能状态是否良好；保证钻孔机工作正常；通
过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻孔机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度；
52.在成孔过程中不需泥浆护壁，而是钻头在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用，在旋挖钻进过程中，钻头往返于孔底与地表之间，所形成的孔壁比较粗糙；
53.s102，在洞桩孔作为挖排水沟进行排水，并且用混凝土在洞桩孔周围做围护，用钢筋设置防护网；
54.s103，将护壁中松散的涂层清理掉，再用钢筋支离护壁模板，并且按照施工要求用混凝土分层浇筑护壁；
55.s104，将钢筋笼吊放好，对洞桩投点，浇筑混凝土桩身；孔桩浇筑好之后，进行洒水养护，一般养护时间不少于8天；并对洞桩稳定性进行评价。
56.如图2所示，本发明提供的对洞桩投点方法如下：
57.s201，配置全站仪参数，通过监测设备监测全站仪工作状态；通过全站仪放样出基准点；通过所述全站仪将得到的所述基准点放样出每个桩的中心点位置以形成定桩控制点；
58.s202，通过投点装置将得到的所述定桩控制点投射到隧道拱顶以形成投点；在得到的所述投点上进行标记，并悬挂有定位装置。
59.本发明提供的激光垂准仪的使用还包括以下具体步骤：
60.在得到的所述定桩控制点上安置所述激光垂准仪，打开下激光开关将下激光器发射的下激光束与所述定桩控制点对中；
61.调整基座整平螺旋，将圆水准气泡居中；
62.打开上激光开关，发射上激光束打到隧道拱顶，得到所述投点。
63.本发明提供的全站仪的使用还包括以下具体步骤：
64.根据图纸在所述定桩控制点上摆设仪器，对中整平，设置测站参数，输入测站坐标和仪器高度；
65.望远镜瞄准后视方向，设置后视参数，输入后视坐标，完成后视后，直接测量一下后视点坐标，作为校核；
66.在菜单中选择放样功能，根据图纸输入放样点的坐标，确认后仪器会显示距离及角度参数，按显示屏提示转动望远镜，当水平角偏差为0时固定，指示跑棱镜者走到视线方向，按仪器给出的距离，测量一次，仪器会显示距离的差值，一般负数表示往仪器方向移动，正数则往相反方向移动，再测量一次，重复这个步骤，直到距离差值符合要求为止，最终得到所述基准点。
67.本发明提供的定位装置包括线
68.绳和锤球，所述线绳一端固定在所述投点上，所述线绳另一端与固定连接有所述锤球；所述锤球上设置有发光装置。
69.本发明提供的在机械成桩、下钢筋笼和下钢管柱时所述桩、所述钢筋笼和所述钢管柱的中心与所述定位装置保持在同一条竖直直线上。
70.本发明提供的投点装置采用红外线电子水准仪。
71.如图3所示，本发明提供的对洞桩稳定性进行评价方法如下：
72.s301，布置辅助洞、扩挖洞；
73.在与开挖洞桩地质条件类似区域开挖辅助洞，辅助洞洞线基本与洞桩轴线方向垂直；在辅助洞内进行初始地应力测量，确定初始地应力大小及方向；
74.在辅助洞一侧边墙开挖两条扩挖洞，扩挖洞边墙与辅助洞掌子面端墙之间的间距需要超过一倍辅助洞洞径，扩挖洞之间的初始间距为5～6倍扩挖洞直径；
75.s302，在两条扩挖洞中间处，从辅助洞布置一条监测孔，监测孔壁布置应力计；
76.s303，分次对扩挖洞进行扩挖，每次扩挖后检查监测仪器读数，如果读数没有发生明显变化，说明扩挖洞之间的岩柱仍处于安全状态，可以继续进行扩挖，如监测仪器读数发生明显变化时，说明岩柱中的初始应力状态已经发生变化，两条扩挖洞之间已经存在相互干扰，此时的间距即为洞室安全间距。
77.本发明提供的扩挖洞初始开挖洞径为2m，长度超过5倍辅助洞洞径，约为35m，扩挖洞之间的初始间距为8m。
78.本发明提供的在两条扩挖洞之间处，从辅助洞布置第二条监测孔，第二条监测孔布置光纤光栅；两条监测孔处在两条扩挖洞中间处。
79.二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
80.本发明通过对洞桩投点方法采用全站仪经过放样得到地面上的定桩控制点后，通过投点装置将定桩控制点投射到隧道拱顶以形成投点，保证了精准度，防止定桩控制点在施工过程中被破坏，也不用在不同施工阶段重复投射，以至于省去大量人工，节省对中时间，加快施工速度；同时，通过对洞桩稳定性进行评价方法克服了以往经验方法的局限性，能够充分反映实际地质条件和地应力条件，对洞桩稳定性评价更加准确可靠。
81.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
82.三、实施例相关效果的证据。本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。
83.本发明通过对洞桩投点方法采用全站仪经过放样得到地面上的定桩控制点后，通过投点装置将定桩控制点投射到隧道拱顶以形成投点，保证了精准度，防止定桩控制点在施工过程中被破坏，也不用在不同施工阶段重复投射，以至于省去大量人工，节省对中时间，加快施工速度；同时，通过对洞桩稳定性进行评价方法克服了以往经验方法的局限性，能够充分反映实际地质条件和地应力条件，对洞桩稳定性评价更加准确可靠。
84.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法，其特征在于，所述基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法包括以下步骤：步骤一，对洞桩挖掘场地危石处理掉，修建渣土车道路；场地中放线测量好孔桩的位置做好标记，并进行钻孔；所述钻孔方法：钻孔机就位时，要事先检查钻孔机的性能状态是否良好；保证钻孔机工作正常；通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻孔机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度；在成孔过程中不需泥浆护壁，而是钻头在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用，在旋挖钻进过程中，钻头往返于孔底与地表之间，所形成的孔壁比较粗糙；步骤二，在洞桩孔作为挖排水沟进行排水，并且用混凝土在洞桩孔周围做围护，用钢筋设置防护网；步骤三，将护壁中松散的涂层清理掉，再用钢筋支离护壁模板，并且按照施工要求用混凝土分层浇筑护壁；步骤四，将钢筋笼吊放好，对洞桩投点，浇筑混凝土桩身；孔桩浇筑好之后，进行洒水养护，一般养护时间不少于8天；并对洞桩稳定性进行评价。2.如权利要求1所述基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法，其特征在于，所述对洞桩投点方法如下：(1)配置全站仪参数，通过监测设备监测全站仪工作状态；通过全站仪放样出基准点；通过所述全站仪将得到的所述基准点放样出每个桩的中心点位置以形成定桩控制点；(2)通过投点装置将得到的所述定桩控制点投射到隧道拱顶以形成投点；在得到的所述投点上进行标记，并悬挂有定位装置。3.如权利要求2所述基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法，其特征在于，所述激光垂准仪的使用还包括以下具体步骤：在得到的所述定桩控制点上安置所述激光垂准仪，打开下激光开关将下激光器发射的下激光束与所述定桩控制点对中；调整基座整平螺旋，将圆水准气泡居中；打开上激光开关，发射上激光束打到隧道拱顶，得到所述投点。4.如权利要求2所述基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法，其特征在于，所述全站仪的使用还包括以下具体步骤：根据图纸在所述定桩控制点上摆设仪器，对中整平，设置测站参数，输入测站坐标和仪器高度；望远镜瞄准后视方向，设置后视参数，输入后视坐标，完成后视后，直接测量一下后视点坐标，作为校核；在菜单中选择放样功能，根据图纸输入放样点的坐标，确认后仪器会显示距离及角度参数，按显示屏提示转动望远镜，当水平角偏差为0时固定，指示跑棱镜者走到视线方向，按仪器给出的距离，测量一次，仪器会显示距离的差值，一般负数表示往仪器方向移动，正数则往相反方向移动，再测量一次，重复这个步骤，直到距离差值符合要求为止，最终得到所述基准点。
5.如权利要求2所述基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法，其特征在于，所述定位装置包括线绳和锤球，所述线绳一端固定在所述投点上，所述线绳另一端与固定连接有所述锤球；所述锤球上设置有发光装置。6.如权利要求2所述基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法，其特征在于，所述在机械成桩、下钢筋笼和下钢管柱时所述桩、所述钢筋笼和所述钢管柱的中心与所述定位装置保持在同一条竖直直线上。7.如权利要求2所述基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法，其特征在于，所述投点装置采用红外线电子水准仪。8.如权利要求1所述基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法，其特征在于，所述对洞桩稳定性进行评价方法如下：(1)布置辅助洞、扩挖洞；在与开挖洞桩地质条件类似区域开挖辅助洞，辅助洞洞线基本与洞桩轴线方向垂直；在辅助洞内进行初始地应力测量，确定初始地应力大小及方向；在辅助洞一侧边墙开挖两条扩挖洞，扩挖洞边墙与辅助洞掌子面端墙之间的间距需要超过一倍辅助洞洞径，扩挖洞之间的初始间距为5～6倍扩挖洞直径；(2)在两条扩挖洞中间处，从辅助洞布置一条监测孔，监测孔壁布置应力计；(3)分次对扩挖洞进行扩挖，每次扩挖后检查监测仪器读数，如果读数没有发生明显变化，说明扩挖洞之间的岩柱仍处于安全状态，可以继续进行扩挖，如监测仪器读数发生明显变化时，说明岩柱中的初始应力状态已经发生变化，两条扩挖洞之间已经存在相互干扰，此时的间距即为洞室安全间距。9.如权利要求8所述基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法，其特征在于，所述扩挖洞初始开挖洞径为2m，长度超过5倍辅助洞洞径，约为35m，扩挖洞之间的初始间距为8m。10.如权利要求8所述基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法，其特征在于，所述在两条扩挖洞之间处，从辅助洞布置第二条监测孔，第二条监测孔布置光纤光栅；两条监测孔处在两条扩挖洞中间处。

技术总结
本发明属于洞桩开挖技术领域，公开了一种基于不同地层条件不同矢跨比的洞桩开挖方法。本发明通过对洞桩投点方法采用全站仪经过放样得到地面上的定桩控制点后，通过投点装置将定桩控制点投射到隧道拱顶以形成投点，保证了精准度，防止定桩控制点在施工过程中被破坏，也不用在不同施工阶段重复投射，以至于省去大量人工，节省对中时间，加快施工速度；同时，通过对洞桩稳定性进行评价方法克服了以往经验方法的局限性，能够充分反映实际地质条件和地应力条件，对洞桩稳定性评价更加准确可靠。对洞桩稳定性评价更加准确可靠。对洞桩稳定性评价更加准确可靠。


技术研发人员：李现朋 王阿龙 李慧 魏晨亮 梁广胜 陈绍洪 郭宏霞 李俊锋 刁志刚 庄炼 张万洲 蔺进升 袁庆典 桂斌 吕建兵 刘冰枝 袁炳祥 卢鉴钧
受保护的技术使用者：中铁隧道局集团有限公司 中铁隧道股份有限公司 广州地铁集团有限公司 广东工业大学
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/14