CN103628887A - 大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法 - Google Patents

大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法 Download PDF

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李素清
赵旭鹏
张学文
刘绍石
王平
王�锋
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一种大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法,包括如下步骤:①在隧道正洞下半断面超前施工双侧壁导洞,导洞采用分台阶开挖,分别设置临时仰拱,分部封闭成环,分台阶对导洞进行超前降排水;②在隧道正洞上断面采用弧形导坑预留核心土法开挖,利用核心土稳定掌子面,弧形开挖一次到位,正洞初支钢架一次拼接到位,紧跟掌子面施做临时仰拱与中隔壁使上部支护结构封闭成环,分台阶人工切削开挖核心土,快速建立正洞初支拱架整体结构,并及时浇筑仰拱及填充混凝土;③根据监控量测数据分析结果,分段拆除洞内侧壁、临时仰拱与中隔壁及时施做复合式衬砌。该方法很好地解决了粉细砂自稳性差遇水迅速恶化,呈流砂外涌的施工难题。

Description

大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法
技术领域:
[0001] 本发明属于隧道工程建设技术领域,特别涉及一种大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法。
背景技术:
[0002] 富水饱和粉细砂地层的地质情况决定了隧道施工的特殊性,目前国内在富水饱和粉细砂地层中修建隧道尚属罕见,并无相应施工经验可以借鉴。软弱围岩地层隧道施工一般采用中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)及双侧壁导坑法,根据现场围岩地质条件,按照“重降水、短进尺、强支护、严注浆、早封闭、勤量测、衬砌紧跟”的施工原则,借鉴传统成型工法,经组织有关专家讨论研究,首先确定采用下部双洞超前法施工,上部按照中隔壁法组织施工。经对试验段施工进行研究总结:下部双导洞超前施工,分部封闭成环,对正洞进行超前降排水,保障正洞初支拱架拱脚稳固;上部采用中隔壁法,多次开挖,多次扰动,多次流砂,初支钢架分部多次拼接,施工偏差较大,整体性差。
发明内容:
[0003] 本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足,而提供一种大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法,该方法采用双洞超前工法施工,利用导洞进行有效的超前降排水,很好地解决了粉细砂自稳性差遇水迅速恶化,呈流砂外涌的施工技术难题。
[0004] 如上构思,本发明的技术方案是:一种大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法,其特征在于:包括如下步骤:
[0005] ①在隧道正洞下半断面超前施工双侧壁导洞,导洞采用分台阶开挖,分别设置临时仰拱,分部封闭成环,分台阶对导洞进行超前降排水;
[0006] ②在隧道正洞上断面采用弧形导坑预留核心土法开挖,利用核心土稳定掌子面,弧形开挖一次到位,正洞初支钢架一次拼接到位,紧跟掌子面施做临时仰拱与中隔壁使上部支护结构封闭成环,分台阶人工切削开挖核心土,快速建立正洞初支拱架整体结构,并及时浇筑仰拱及填充混凝土;
[0007] ③根据监控量测数据分析结果,分段拆除洞内侧壁、临时仰拱与中隔壁及时施做复合式衬砌。
[0008] 上述超前降排水的施工过程为:在隧道正洞下部超前施工双侧壁导洞,沿着导洞下台阶掌子面及边墙分别打设多根降水管,这些降水管通过集水总管上的多根分支管与真空泵连接,真空泵将水排至工作面集水箱内,分段引排至正洞集水坑,最后集中抽排至洞外。
[0009] 上述降水管采用Φ 32mmPPR管,其长度L=4m,其管头对称制有进水孔,梅花型布置。
[0010] 上述降水管管头外部包裹100目双层钢丝滤网。
[0011] 上述集水总管采用Φ 80mm钢管,总管长4m,其上设置10根分支管,分支管之间的间距为0.4m,分支节上安装球形闸阀。
[0012] 上述分支管采用Φ 32mm钢管,分支管节长30cm。
[0013] 上述核心土采用插管和插板方法进行稳固。
[0014] 本发明具有如下的优点和积极效果:
[0015] 1、本发明采用双洞超前工法施工,利用导洞进行有效的超前降排水,很好地解决了粉细砂自稳性差遇水迅速恶化,呈流砂外涌的施工技术难题。
[0016] 2、本发明在隧道正洞上断面采用预留核心土弧形导坑开挖,初支钢拱架一次拼接完成,提高了施工质量,保障了施工安全。
[0017] 3、本发明在隧道采用弧形导坑预留核心土法开挖,利用核心土稳定掌子面,弧形开挖一次到位,正洞初支钢架一次拼接到位,从而减小了施工误差。同时,临时仰拱与中隔壁紧跟封闭成环,快速建立正洞初支拱架整体结构,从而可确保工程质量和施工安全。
附图说明:
[0018] 图1是本发明施工工序流程图;
[0019] 图2是本发明施工工序横断面图;
[0020] 图3是本发明施工工序平面图;
[0021] 图4是本发明施工工序纵断面图;
[0022] 图5是降水管纵向布置示意图;
[0023] 图6是降水管平面布置示意图;
[0024] 图7是(j5 32mmPPR降水管制作程序图,其中,图7_1是4米长(ji32mmPPR管、图
7-2是(ji32mmPPR降水管管头50cm段示意图、图7_3是Φ 32mmPPR降水管结构示意图。
[0025] 图中:1_左侧导洞上台阶开挖支护,2-左侧导洞下台阶开挖支护,3-右侧导洞上台阶开挖支护,4-右侧导洞下台阶开挖支护,5-上部弧形导坑开挖支护,6-上部核心土开挖,7-中部核心土开挖,8-仰拱开挖支护,IX -仰拱混凝土,X - 二衬混凝土,9-临时仰拱,
10-注浆导管,11-超前小导管,12-真空降水管,13-集水总管,14-集水箱,15-真空泵,16-分水管,17-进水孔,18-滤网。
具体实施方式:
[0026] 一种大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法,包括如下步骤:
[0027] —、在隧道正洞下半断面超前施工双侧壁导洞,导洞采用分台阶开挖,分别设置临时仰拱,分部封闭成环。具体步骤为:
[0028] 1、(I)利用上一循环架立钢架施做隧道超前支护;(2)开挖I部土体;(3)及时施做初期支护及临时支护,设置临时仰拱使之封闭成环,打设钢架锁脚锚管。
[0029] 2、I部施工至适当距离后,开挖2部,接长钢架,施作初期支护、侧壁及底部临时仰拱,使之封闭成环。
[0030] 3、如上步骤,开挖3部、4部土体,施作初期支护、侧壁及临时支护。
[0031] 所述1、2、3、4部<t42L=2.6m超前小导管环向间距20cm。
[0032] 分台阶对导洞进行“真空轻型井点降水+滤网集水坑集排水”,即沿着导洞下台阶掌子面及边墙分别打设多根真空降水管,这些真空降水管通过集水总管上的多根分支管与V6型真空泵(7.5KW)连接,真空泵将水排至工作面集水箱内,分段引排至正洞集水坑,最后集中抽排至洞外。上述降水管采用0 32mmPPR管,其长度L=4m,其管头对称制有进水孔,梅花型布置,管头外部包裹100目双层钢丝滤网。上述集水总管采用Φ80πιπι钢管,总管长4m,其上设置10根分支管,分支管之间的间距为0.4m,分支节上安装球形闸阀。上述分支管采用Φ 32mm钢管,分支管节长30cm。
[0033] 二、(I)利用上一循环架立钢架施做隧道上半断面超前支护;(2)环向掏槽开挖5部土体;(3)及时施做初期支护及中隔壁。上半断面Φ42ί=2.6πι超前小导管加密打设,环向间距10cm。
[0034] 三、5部施工3~5m后,开挖6部,施作临时仰拱和中隔壁。
[0035] 四、初期支护背后径向回填注浆。上部初支钢架全部支立完成,滞后上断面掌子面5~Sm及时对初支背后进行回填灌浆,径向Φ42ί=1πι注浆导管环纵向间距均为lm。
[0036] 五、根据监控量测数据结果分析,围岩稳定后,开挖⑦部土体。
[0037] 六、(I)滞后5部掌子面10~15m距离开挖8部土体;(2)及时施做初期支护,使之封闭成环。
[0038] 七、分段拆除导洞临时仰拱与侧壁临时支护,拆除长度根据监控量测结果分析后确定,一次拆除长度不大于6m。施做IX部仰拱二衬及隧底填充。喷射混凝凝土采用C30。
[0039] 八、利用衬砌模板台车一次性灌注X部二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。衬砌混凝凝土采用C45防水混凝土。
[0040] 本发明采用本施工方法较传统CD法、CRD法、双侧壁导坑法施工安全性高,施工进度快工期短,分部少机械及劳动力资源配置低,钢架一次拼接施工偏差小,初期支护施工质量高,建立正洞初支拱架整体结构速度`快,拱顶沉降小,具有极大推广价值,社会效益良好。

Claims (7)

1.一种大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法,其特征在于:包括如下步骤: ①在隧道正洞下半断面超前施工双侧壁导洞,导洞采用分台阶开挖,分别设置临时仰拱,分部封闭成环,分台阶对导洞进行超前降排水; ②在隧道正洞上断面采用弧形导坑预留核心土法开挖,利用核心土稳定掌子面,弧形开挖一次到位,正洞初支钢架一次拼接到位,紧跟掌子面施做临时仰拱与中隔壁使上部支护结构封闭成环,分台阶人工切削开挖核心土,快速建立正洞初支拱架整体结构,并及时浇筑仰拱及填充混凝土; ③根据监控量测数据分析结果,分段拆除洞内侧壁、临时仰拱与中隔壁及时施做复合式衬砌。
2.根据权利要求1所述的大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法,其特征在于:上述超前降排水的施工过程为:在隧道正洞下部超前施工双侧壁导洞,沿着导洞下台阶掌子面及边墙分别打设多根降水管,这些降水管通过集水总管上的多根分支管与真空泵连接,真空泵将水排至工作面集水箱内,分段引排至正洞集水坑,最后集中抽排至洞外。
3.根据权利要求1所述的大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法,其特征在于:上述核心土采用插管和插板方法进行稳固。
4.根据权利要求2所述的大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法,其特征在于:上述降水管采用φ32mmPPR管,其长度L=4m,其管头对称制有进水孔,梅花型布置。
5.根据权利要求2所述的大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法,其特征在于:上述降水管管头外部包裹100目双层钢丝滤网。
6.根据权利要求2所述的大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法,其特征在于:上述集水总管采用φ80πmm钢管,总管长4m,其上设置10根分支管,分支管之间的间距为.0.4m,分支节上安装球形闸阀。
7.根据权利要求1所述的大断面富水饱和粉细砂铁路隧道开挖方法,其特征在于:上述分支管采用φ 32mm钢管,分支管节长30cm。
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