CN103306683A - 一种开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，涉及隧道开挖领域，本发明通过在深埋隧道（5）的开挖面上挖出上台阶（7）、中台阶（8）和下台阶（9），并在上台阶、中台阶和下台阶上分别设置超前深孔降水孔（2）、轻型井点降水管（3）、初期支护（6）和垂直降水井（10），有效的降低了在施工过程中出现涌砂和溜塌的现象，大大提高了施工的安全性，本发明具有结构简单，操作方便等特点，能够有效达到降低隧道施工范围内地下水的目的，从而为深埋隧道的后续开挖提供了安全保证。

Description

一种开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法

【技术领域】

本发明涉及隧道开挖领域，尤其涉及一种开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，具体涉及一种在开挖深埋隧道时遭遇富水粉细砂层时使用的洞内三级综合降水的施工方法。

【背景技术】

已知的，富水未成岩粉细砂岩层又称富水粉细砂层，由于该岩层因富含水份而极不稳定，当在深埋隧道的施工过程中开挖到该岩层时，该岩层极易呈流塑状变型，从而导致在施工中出现涌砂、溜塌等现象，轻则造成隧道的初期支护变形，危及施工安全，重则导致隧道坍塌，引发安全事故，进而严重影响到深埋隧道的施工工期、工程质量以及生产安全和生产成本等，为避免富水粉细砂层对正在施工的隧道产生影响，目前国内用于降低隧道围岩地下水含量，即降低隧道施工范围内地层的地下水而对富水粉细砂层中富含的水份进行综合降水，而目前隧道开挖的方法仅有垂直降水井降水、结合洞内轻型井点降水和工作面超前降水等方法，然而实际施工中，由于深井降水主要适用于浅埋隧道的施工降水，在隧道内进行垂直降水井降水效果也是有效限的，如果仅采用洞内轻型井点降水的话，对于深埋隧道而言，其排水效果又十分有限，虽然工作面超前降水有一定效果，但是，在深埋隧道的开挖施工中采取单一降水措施是不能很好的达到施工要求的，所以现在极需提供一种能够针对富水粉细砂层的洞内综合降水方法。

【发明内容】

为了克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，本发明通过在深埋隧道的开挖面上挖出上台阶、中台阶和下台阶，并在上台阶、中台阶和下台阶上分别设置超前深孔降水孔、轻型井点降水管、初期支护和垂直降水井，有效的降低了在施工过程中出现涌砂和溜塌的现象，大大提高了施工的安全性，本发明具有结构简单，操作方便等特点。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，所述方法包括如下步骤：

第一步、首先对深埋隧道的开挖面分上、中、下三部分进行开挖，挖取后形成上台阶、中台阶和下台阶，然后分别对上台阶、中台阶和下台阶的底面进行平整，以便为上台阶开挖面的初期支护轮廓外侧施做超前深孔降水孔，上台阶、中台阶和下台阶边墙底部处施做轻型井点降水管和下台阶地面施做垂直降水井提供作业平台；

第二步、对深埋隧道中的上台阶、中台阶和下台阶分别设置初期支护，即进行立拱，每节拱架之间采用连接板连接拼装，拱架外侧铺设钢筋网片，两环拱架之间采用U型连接装置连接，喷射混凝土，施做锁脚锚杆；

第三步、在深埋隧道开挖断面上台阶的初期支护轮廓外侧设定超前深孔降水孔的位置、在上台阶、中台阶和下台阶的边墙底部设定轻型井点降水孔的位置和在下台阶的地面设定垂直降水井的位置；

第四步、在钻机作业平台设置钻机，并利用钻机按深埋隧道开挖的方向，沿上台阶的初期支护的轮廓外侧间隔钻设复数个超前深孔降水孔；

第五步、在超前深孔降水孔钻孔结束时，在钻孔的钻设套管拆除前，先向钻孔内插入超前深孔降水管，然后在降水管插入完毕后拨出套管，将降水管外端管壁与其周边富水粉细砂层之间的间隙密封回填，完成该钻孔内超前深孔降水管安装，直到全部超前深孔降水管的安装完成；

第六步、在上台阶、中台阶和下台阶的边墙底部，按照轻型井点降水管的预设位置，采用高压风或高压水冲孔，轻型井点降水管紧跟的方式埋设，直到全部轻型井点管完成埋设；

第七步、在下台阶底面的位置，通过钻机钻设垂直降水井，同时采用泥浆护壁，在设垂直降水井钻设完成后，下入垂直降水井管，井管下端设置有滤水孔的部分周边采用粗砂回填，管端与周边地层进行密封回填，完成垂直降水井埋设；

第八步、待所有降水管埋设完成后，把降水管分类与对应排水主管连接，保证各类型降水管抽水的独立性；

第九步、连续抽水，并在通过检测含水量的变化确认富水粉细砂层具有自稳性后，沿钻孔的长度方向进行隧道开挖，并在开挖过程中及时进行初期支护；

第十步、重复上述步，直至挖过富水粉细砂层或是深埋隧道开挖完成。

所述的开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，所述上台阶、中台阶和下台阶的台阶长度分别为4～5米，高度分别为3～5米。

所述的开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，所述超前深孔降水孔设置在上台阶的初期支护的外侧，所述超前深孔降水孔内的超前深孔降水管直径65毫米，环向间距为1米，长度为10～20米，超前深孔降水管滤水端长6～8米，包裹两层80～100目滤网。

所述的开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，所述轻型井点降水管设置在上台阶、中台阶和下台阶的边墙底部，轻型井点降水管的长度为3～5米，直径为Φ32毫米，材质为PVC管，轻型井点降水管滤水端长2米，外插角30～60°，纵向间距为0.5～0.75米。

所述的开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，所述垂直降水井设置在开挖仰拱前下台阶是底面位置，沿深埋隧道方向左右梅花形按间距10米设置，垂直降水井的直径为15～30厘米，深度为5～10米，垂直降水井的滤水端长3～5米。 

所述的开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，所述的超前深孔降水孔的直径为5～10厘米，钻孔深度为8～30米，每两个超前深孔降水孔之间的孔间距为30～200厘米。

所述的开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，所述降水管外端管壁与周边100厘米范围内的富水粉细砂层之间的区域均密封回填。

采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：

本发明所述的一种开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，本发明通过在深埋隧道的开挖面上挖出上台阶、中台阶和下台阶，并在上台阶、中台阶和下台阶上分别设置超前深孔降水孔、轻型井点降水管、初期支护和垂直降水井，有效的降低了在施工过程中出现涌砂和溜塌的现象，大大提高了施工的安全性，本发明具有结构简单，操作方便等特点，能够有效达到降低隧道施工范围内地下水的目的，从而为深埋隧道的后续开挖提供了安全保证。

【附图说明】

图1是本发明的施工方法的示意图；

图2是本发明图1的纵剖面示意图；

在图中：1、富水粉细砂层；2、超前深孔降水孔；3、轻型井点降水管；4、仰拱；5、深埋隧道；6、初期支护；7、上台阶；8、中台阶；9、下台阶；10、垂直降水井。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；

结合附图1和2所述的一种开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，所述方法包括如下步骤：

第一步、首先对深埋隧道5的开挖面分上、中、下三部分进行开挖，挖取后形成上台阶7、中台阶8和下台阶9，所述上台阶7、中台阶8和下台阶9的台阶长度分别为4～5米，高度分别为3～5米，然后分别对上台阶7、中台阶8和下台阶9的底面进行平整，以便为上台阶7开挖面的初期支护6轮廓外侧施做超前深孔降水孔2，上台阶7、中台阶8和下台阶9边墙底部处施做轻型井点降水管3和下台阶9地面施做垂直降水井10提供作业平台；

第二步、对深埋隧道5中的上台阶7、中台阶8和下台阶9分别设置初期支护6，即进行立拱，每节拱架之间采用连接板连接拼装，拱架外侧铺设钢筋网片，两环拱架之间采用U型连接装置连接，喷射混凝土，施做锁脚锚杆；

第三步、在深埋隧道5开挖断面上台阶7的初期支护6轮廓外侧设定超前深孔降水孔2的位置、在上台阶7、中台阶8和下台阶9的边墙底部设定轻型井点降水孔3的位置和在下台阶9的地面设定垂直降水井10的位置，所述超前深孔降水孔2设置在上台阶7的初期支护6的外侧，所述超前深孔降水孔2内的超前深孔降水管直径65毫米，环向间距为1米，长度为10～20米，超前深孔降水管滤水端长6～8米，包裹两层80～100目滤网，所述轻型井点降水管3设置在上台阶7、中台阶8和下台阶9的边墙底部，轻型井点降水管3的长度为3～5米，直径为Φ32毫米，材质为PVC管，轻型井点降水管3滤水端长2米，外插角30～60°，纵向间距为0.5～0.75米，所述垂直降水井10设置在开挖仰拱4前下台阶9是底面位置，沿深埋隧道5方向左右梅花形按间距10米设置，垂直降水井10的直径为15～30厘米，深度为5～10米，垂直降水井10的滤水端长3～5米；

第四步、在钻机作业平台设置钻机，并利用钻机按深埋隧道5开挖的方向，沿上台阶7的初期支护6的轮廓外侧间隔钻设复数个超前深孔降水孔2，所述超前深孔降水孔2的直径为5～10厘米，钻孔深度为8～30米，每两个超前深孔降水孔2之间的孔间距为30～200厘米；

第五步、在超前深孔降水孔2钻孔结束时，在钻孔的钻设套管拆除前，先向钻孔内插入超前深孔降水管，然后在降水管插入完毕后拨出套管，将降水管外端管壁与其周边富水粉细砂层之间的间隙密封回填，完成该钻孔内超前深孔降水管安装，直到全部超前深孔降水管的安装完成；

第六步、在上台阶7、中台阶8和下台阶9的边墙底部，按照轻型井点降水管3的预设位置，采用高压风或高压水冲孔，轻型井点降水管3紧跟的方式埋设，直到全部轻型井点管完成埋设；

第七步、在下台阶9底面的位置，通过钻机钻设垂直降水井10，同时采用泥浆护壁，在设垂直降水井10钻设完成后，下入垂直降水井管，井管下端设置有滤水孔的部分周边采用粗砂回填，管端与周边地层进行密封回填，完成垂直降水井埋设；

第八步、待所有降水管埋设完成后，把降水管分类与对应排水主管连接，保证各类型降水管抽水的独立性，所述降水管外端管壁与周边100厘米范围内的富水粉细砂层1之间的区域均密封回填；

第九步、连续抽水，并在通过检测含水量的变化确认富水粉细砂层1具有自稳性后，沿钻孔的长度方向进行隧道开挖，并在开挖过程中及时进行初期支护；

第十步、重复上述步，直至挖过富水粉细砂层1或是深埋隧道开挖完成。

本发明在具体实施过程中，同样可以按照如下步骤进行操作：

第一步、在开挖深埋隧道5遭遇到富水粉细砂层1时，首先在与预设超前深孔降水孔2处，即与准备超前深孔降水孔2的位置相对应的隧道施工作业面内设置一个钻机作业平台，在钻机作业平台上稳定牢固的设置相应的钻机；

第二步、在隧道施工作业面进行立拱、钻设锚杆和喷射混凝土的初期支护6设置；

第三步、初期支护6设置完毕后，在钻机作业平台上设置相应的钻机，并使用钻机按隧道开挖的方向，沿隧道上台阶初期支护6的轮廓外侧有间距的钻设若干个超前深孔降水孔2，即每个超前深孔降水孔2的轴线均与深埋隧道5的轴线呈3～5°夹角呈发散布置状态，当超前深孔降水孔2钻设结束，在钻设中的套管拆除之前，先向该超前深孔降水孔2内插入降水管，然后在降水管插入完毕后再拨出套管，且按此操作完成所有超前深孔降水孔2内的降水管安装，将每一根降水管外端管壁与其周边富水粉细砂层1之间的间隙进行密封回填；

第四步、当所有超前深孔降水孔2内均安装完降水管，在上台阶7、中台阶8和下台阶9的边墙底部位置，高压风或高压水冲孔、轻型井点降水管3紧跟的方式埋设轻型井点降水管3，轻型井点降水管3与隧道垂直方向夹角30～60°夹角布置；

第五步、当所有轻型井点降水管3安装完成后，再下台阶9底面位置布置垂直降水井10，垂直降水井10采用钻机钻孔，泥浆护壁，钻孔完成后，下入钢制或混凝土制降水井管，垂直降水井10降水井管与周边富水粉细砂层砂层1之间的空隙用粗砂填充，垂直降水井10端部密封回填，完成垂直降水井埋设；

第六步、在超前深孔降水孔2降水管、轻型井点降水管3和垂直降水井10降水井管埋设完成后，把降水管分类与对应排水主管连接，保证各类型降水管抽水的独立性；

第七步、连续抽水，并在通过检测含水量的变化确认富水粉细砂层1具有自稳性后，沿超前深孔降水孔2的长度方向进行隧道开挖，轻型井点降水管3和垂直降水井10降水井接续施做抽水，直到挖至超前深孔降水孔2的孔底位置，在开挖过程中要及时进行设置初期支护6；

第八步、重复上述步骤，直至挖过富水粉细砂层1或是深埋隧道5开挖完成。

本发明也能够直接在开挖深埋隧道5时使用。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (7)

1.一种开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，其特征是：所述方法包括如下步骤：

第一步、首先对深埋隧道（5）的开挖面分上、中、下三部分进行开挖，挖取后形成上台阶（7）、中台阶（8）和下台阶（9），然后分别对上台阶（7）、中台阶（8）和下台阶（9）的底面进行平整，以便为上台阶（7）开挖面的初期支护（6）轮廓外侧施做超前深孔降水孔（2），上台阶（7）、中台阶（8）和下台阶（9）边墙底部处施做轻型井点降水管（3）和下台阶（9）地面施做垂直降水井（10）提供作业平台；

第二步、对深埋隧道（5）中的上台阶（7）、中台阶（8）和下台阶（9）分别设置初期支护（6），即进行立拱，每节拱架之间采用连接板连接拼装，拱架外侧铺设钢筋网片，两环拱架之间采用U型连接装置连接，喷射混凝土，施做锁脚锚杆；

第三步、在深埋隧道（5）开挖断面上台阶（7）的初期支护（6）轮廓外侧设定超前深孔降水孔（2）的位置、在上台阶（7）、中台阶（8）和下台阶（9）的边墙底部设定轻型井点降水孔（3）的位置和在下台阶（9）的地面设定垂直降水井（10）的位置；

第四步、在钻机作业平台设置钻机，并利用钻机按深埋隧道（5）开挖的方向，沿上台阶（7）的初期支护（6）的轮廓外侧间隔钻设复数个超前深孔降水孔（2）；

第五步、在超前深孔降水孔（2）钻孔结束时，在钻孔的钻设套管拆除前，先向钻孔内插入超前深孔降水管，然后在降水管插入完毕后拨出套管，将降水管外端管壁与其周边富水粉细砂层之间的间隙密封回填，完成该钻孔内超前深孔降水管安装，直到全部超前深孔降水管的安装完成；

第六步、在上台阶（7）、中台阶（8）和下台阶（9）的边墙底部，按照轻型井点降水管（3）的预设位置，采用高压风或高压水冲孔，轻型井点降水管（3）紧跟的方式埋设，直到全部轻型井点管完成埋设；

第七步、在下台阶（9）底面的位置，通过钻机钻设垂直降水井（10），同时采用泥浆护壁，在设垂直降水井（10）钻设完成后，下入垂直降水井管，井管下端设置有滤水孔的部分周边采用粗砂回填，管端与周边地层进行密封回填，完成垂直降水井埋设；

第八步、待所有降水管埋设完成后，把降水管分类与对应排水主管连接，保证各类型降水管抽水的独立性；

第九步、连续抽水，并在通过检测含水量的变化确认富水粉细砂层（1）具有自稳性后，沿钻孔的长度方向进行隧道开挖，并在开挖过程中及时进行初期支护；

第十步、重复上述步，直至挖过富水粉细砂层1或是深埋隧道开挖完成。

2.根据权利要求1所述的开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，其特征是：所述上台阶（7）、中台阶（8）和下台阶（9）的台阶长度分别为4～5米，高度分别为3～5米。

3.根据权利要求1所述的开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，其特征是：所述超前深孔降水孔（2）设置在上台阶（7）的初期支护（6）的外侧，所述超前深孔降水孔（2）内的超前深孔降水管直径65毫米，环向间距为1米，长度为10～20米，超前深孔降水管滤水端长6～8米，包裹两层80～100目滤网。

4.根据权利要求1所述的开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，其特征是：所述轻型井点降水管（3）设置在上台阶（7）、中台阶（8）和下台阶（9）的边墙底部，轻型井点降水管（3）的长度为3～5米，直径为Φ32毫米，材质为PVC管，轻型井点降水管（3）滤水端长2米，外插角30～60°，纵向间距为0.5～0.75米。

5.根据权利要求1所述的开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，其特征是：所述垂直降水井（10）设置在开挖仰拱（4）前下台阶（9）是底面位置，沿深埋隧道（5）方向左右梅花形按间距10米设置，垂直降水井（10）的直径为15～30厘米，深度为5～10米，垂直降水井（10）的滤水端长3～5米。

6.根据权利要求1所述的开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，其特征是：所述的超前深孔降水孔（2）的直径为5～10厘米，钻孔深度为8～30米，每两个超前深孔降水孔（2）之间的孔间距为30～200厘米。

7.根据权利要求1所述的开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法，其特征是：所述降水管外端管壁与周边100厘米范围内的富水粉细砂层（1）之间的区域均密封回填。

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