CN104100272A - 一种隧道穿越不良地质的快速施工方法 - Google Patents

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陈平
宋战平
李刚
栾桂涛
田珣
冯占强
牛泽林
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Abstract

本发明公开了一种隧道穿越不良地质的快速施工方法，包括如下步骤：进行施工前岩溶勘察和地质调查，选择合适的分层分块开挖方案，以利于开挖围岩的稳定性；采用超前管棚或超前注浆等方法进行超前加固地层；采用控制爆破或预裂爆破等形式，进行破洞，沿洞口向内挖掘主洞，对主洞进行支护处理，加强重点部位的支护强度，施作仰拱，以封闭开挖面；强化隧洞基础。本发明在施工前需根据隧道地质条件，优化确定洞口工程、主洞、第一侧洞及第二侧洞的施工方案，在一定程度上减少了施工周期中，采用的防水钢板工业模组化加工生产，安装方便、拼缝少，防水效果良好，而且能够保证施工进度。

Description

一种隧道穿越不良地质的快速施工方法
技术领域
本发明涉及一种施工方法，具体涉及一种隧道穿越不良地质的快速施工方法。
背景技术
随着社会经济及交通网络的迅速发展，双连拱大跨隧道已代表了市政隧道工程的主导发展方向。大规模的基础建设，对建设工期指标要求越来越高。但是受地形、地质条件的限制，如按常规方法施工，工序较多，影响工期，如何在确保安全和质量的前提下，合理地组织和优化施工进度问题，已成为众多参建单位的关注重点。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种隧道穿越不良地质的快速施工方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种隧道穿越不良地质的快速施工方法，包括如下步骤：
S1、进行施工前岩溶勘察和地质调查，选择合适的分层分块开挖方案，以利于开挖围岩的稳定性；
S2、采用超前管棚或超前注浆等方法进行超前加固地层；
S3、采用控制爆破或预裂爆破等形式，进行破洞，沿洞口向内挖掘主洞，对主洞进行支护处理，加强重点部位的支护强度，施作仰拱，以封闭开挖面；
S4、强化隧洞(道)基础；
S5、沿主洞向其一侧挖掘第一侧洞，对所述第一侧洞洞进行支护处理，沿主洞向其与所述第一侧洞相对的另一侧挖掘第二侧洞，对所述第二侧洞进行支护处理；
S6、对主洞、第一侧洞和第二侧洞内进行找平层施工，将防水钢板进行焊接，铺设，在焊接时产生的缝隙处焊上钢板止水带，在侧墙防水钢板的迎水面设置增加防水钢板加劲肋，并在侧墙防水钢板的内侧焊接防水钢板内侧锚筋，将侧墙防水钢板接定位于底板防水钢板；在底板防水钢板的内侧焊接防水钢板内侧锚筋。
其中，所述步骤S1中的开挖方案采用导洞先行贯通，后序扩挖跟进的施工方法。采用先行导洞开挖除减小一次开挖暴露面积，保证岩溶影响时隧洞(道)的安全外，还可以起到如下几方面的作用：
(1)探明隧洞(道)前方地质体的情况，起到超前探查的作用；
(2)提前释放岩溶及裂隙水，为后续大断面施工提供服务等，并可减小支护结构上的水压力；
(3)创造超前预处理作业空间，特别在溶洞距隧洞(道)距离较近时
其中，所述步骤S3的支护处理的具体方法为：在临近溶洞的前2～3个开挖断面(一个开挖断面进尺约2.5m)实施超前支护，且在溶洞前后1倍洞径以内采取弱爆破或预裂爆破等方式进行开挖，并要及时支护或加强支护措施；对于顶部溶洞，超前支护重点在拱顶附近，可在开挖到溶洞之前在顶拱120°范围内进行超前管棚或超前锚杆加固围岩；对于侧面溶洞，从拱顶到侧墙进行超前支护；
其中，可按照变形速率小于最小0.1mm·d-1和总变形量达到90％等原则确定二次衬砌的时间。
本发明在施工前需根据隧道地质条件，优化确定洞口工程、主洞、第一侧洞及第二侧洞的施工方案，在一定程度上减少了施工周期中，采用的防水钢板工业模组化加工生产，安装方便、拼缝少，防水效果良好，而且能够保证施工进度。
具体实施方式
为了使本发明的目的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。
本具体实施提供了一种隧道穿越不良地质的快速施工方法，包括如下步骤：
S1、进行施工前岩溶勘察和地质调查，选择合适的分层分块开挖方案，以利于开挖围岩的稳定性；
S2、采用超前管棚或超前注浆等方法进行超前加固地层；
S3、采用控制爆破或预裂爆破等形式，进行破洞，沿洞口向内挖掘主洞，对主洞进行支护处理，加强重点部位的支护强度，施作仰拱，以封闭开挖面，
S4、强化隧洞(道)基础；
S5、沿主洞向其一侧挖掘第一侧洞，对所述第一侧洞洞进行支护处理；沿主洞向其与所述第一侧洞相对的另一侧挖掘第二侧洞，对所述第二侧洞进行支护处理；
S6、对主洞、第一侧洞和第二侧洞内进行找平层施工，将防水钢板进行焊接，铺设，在焊接时产生的缝隙处焊上钢板止水带，在侧墙防水钢板的迎水面设置增加防水钢板加劲肋，并在侧墙防水钢板的内侧焊接防水钢板内侧锚筋，将侧墙防水钢板接定位于底板防水钢板；在底板防水钢板的内侧焊接防水钢板内侧锚筋。
其中，施工前岩溶勘察和地质调查包括：
(1)对隧洞(道)前方可能出现的影响隧洞(道)施工的岩溶地段进行地形地貌调查，查明溶沟、溶槽等的位置、形状、大小及地表水的流向，推测其对隧洞(道)施工的影响；(2)对推断存在岩溶危害的重点洞段进行岩溶形态的调查。调查岩溶的形态、规模及它们分布的位置、高程、延伸方向及充填等情况；(3)在此基础上对隧洞(道)影响分为内的溶洞进行调查。重点查明溶洞的大小、位置、高程等。应用工程地质推断、地质雷达探测、反射地震负视速度法、TSP和TRT技术进行探测。并分析评价溶洞对隧洞(道)安全和稳定性的影响及在施工和运营时产生的危害；(4)根据岩溶发育程度、基本形态和规模，洞穴充填物性状，洞穴顶板岩体厚度等条件，对岩溶场地稳定性进行分区，将场地划分为无岩溶区、岩溶不发育区、岩溶发育场地稳定区和岩溶发育场地不稳定区等。并对影响隧洞(道)稳定和安全的各种溶洞洞穴和岩溶水提出整治方案。
施工中的超前预报和安全监测工作采用多种手段进行超前地质预报、预测，结合施工情况和围岩中溶洞的分布情况安排施工中的安全监测工作，主要开展如下工作：(1)开展施工中地质编录工作，在有溶洞的地段，隧洞(道)两壁的岩层破碎程度不一，可依此推断隧洞(道)围岩中溶洞的位置；(2)根据钻孔情况推断围岩溶洞的存在，对钻孔时发生的异常情况，作好记录，并分析原因。同时，对已成洞段的边墙及拱部岩体进行观察，对某些产状的岩体变形较大或出现偏压现象，以及某些对称部位岩体风化程度、破碎状况差异太大，要引起足够重视，并可据此推断围岩中的异常情况；(3)在隧洞(道)施工中要充分重视岩溶与岩溶水的超前地质预探工作，加大超前地质预测预报力度，探明前方地质情况；(4)在施工中进行必要的施工监测工作，采用现场监测反分析法推测围岩中岩溶洞穴的情况；(5)根据控制隧洞(道)围岩稳定性的各项因素、分段确定隧洞(道)围岩类别，为隧洞(道)施工布置、各段洞身掘进方法及程序、支护及衬砌类型或整治工程设计提供工程地质依据；
鉴于岩溶发育问题有不确定性和不可预见性，就目前国内外现有勘察手段而言，即使采用最先进的技术方法，仍然无法查明岩溶发育的确切程度，包括岩溶形态、规模、位置及其充填状况等。因此，要重视施工中的现场监测，作好洞内的巡查工作，根据某些前兆标志来分析围岩的异常情况，如围岩出现铁锈染裂隙或有水、无水小溶洞频繁出现，则围岩中可能存在较大的溶洞、暗河或淤泥带等。
施工时的动态设计和施工包括：(1)在隧洞(道)施工中，应根据岩溶地质勘探和超前预报或预测的情况，结合隧洞(道)安全监测反馈信息，采取各种辅助工法进行超前加固，在施工时通过调整施工顺序改变围岩的应力场和位移场的变化，时围岩处于最有利的受力状态。(2)根据第一阶段和第二阶段提供的信息，结合施工安全监测情况，选择经济、合理的开挖方案。此时可综合采用先期导坑法或分层分块开挖等方法进行施工；在条件允许的前提下，可设计平行导坑，平导的高程低于正洞，使其既可作为探洞预报正洞地质情况，当发生突涌水时，又可作为泄水之用；(3)根据第一阶段和第二阶段提供的信息，结合施工安全监测情况，选择经济、合理的支护方案，并根据围岩中溶洞位移和尺度的不同，在隧洞(道)的不同部位选择不同的支护参数，着重加强关键部位的支护力度，如隧洞(道)的顶拱或边墙中部等。
施工完成，需对施工采取的超前支护方案和开挖方案的合理性进行分析和检验，施工中可对施工断进行位移和应力观测，对比不同加固方案和开挖方式引起隧洞(道)-支护体系特性的变化，分析各方案的优缺点，为岩溶区隧洞(道)建设积累经验和技术资料；分析不同支护方案的优缺点，分析不同位置溶洞对隧洞(道)体系特性的影响，总结隧洞(道)围岩体系位移、应力变化的特征，为支护结构设计和稳定性评价积累资料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种隧道穿越不良地质的快速施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、进行施工前岩溶勘察和地质调查，选择合适的分层分块开挖方案，以利于开挖围岩的稳定性；
S2、采用超前管棚或超前注浆等方法进行超前加固地层；
S3、采用控制爆破或预裂爆破等形式，进行破洞，沿洞口向内挖掘主洞，对主洞进行支护处理，加强重点部位的支护强度，施作仰拱，以封闭开挖面；
S4、强化隧洞基础；
S5、沿主洞向其一侧挖掘第一侧洞，对所述第一侧洞洞进行支护处理，沿主洞向其与所述第一侧洞相对的另一侧挖掘第二侧洞，对所述第二侧洞进行支护处理；
S6、对主洞、第一侧洞和第二侧洞内进行找平层施工，将防水钢板进行焊接，铺设，在焊接时产生的缝隙处焊上钢板止水带，在侧墙防水钢板的迎水面设置增加防水钢板加劲肋，并在侧墙防水钢板的内侧焊接防水钢板内侧锚筋，将侧墙防水钢板接定位于底板防水钢板；在底板防水钢板的内侧焊接防水钢板内侧锚筋。
2.根据权利要求1所述的一种隧道穿越不良地质的快速施工方法，其特征在于，所述步骤S1中的开挖方案采用导洞先行贯通，后序扩挖跟进的施工方法。
3.根据权利要求1所述的一种隧道穿越不良地质的快速施工方法，其特征在于，所述步骤S3的支护处理的具体方法为：在临近溶洞的前2～3个开挖断面实施超前支护，且在溶洞前后1倍洞径以内采取弱爆破或预裂爆破等方式进行开挖，并要及时支护或加强支护措施；对于顶部溶洞，在开挖到溶洞之前在顶拱120°范围内进行超前管棚或超前锚杆加固围岩；对于侧面溶洞，从拱顶到侧墙进行超前支护。
4.根据权利要求1所述的一种隧道穿越不良地质的快速施工方法，其特征在于，可按照变形速率小于最小0.1mm·d-1和总变形量达到90％等原则确定二次衬砌的时间。
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