CN104763437B - 一种强透水地层隧道开挖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强透水地层隧道分步开挖方法，其包括以下步骤：确定待开挖地下空间与地下水位标高关系；进行上半部分地下空间开挖及初期支护；在已开挖形成的地下空间拱脚处斜向外、向下布置注浆导管并注浆，完成开挖断面两侧地层的加固及止水作业；在已开挖形成的地下空间底部竖向布置注浆导管并注浆，完成开挖断面底部地层的加固及止水作业；对加固质量及止水效果进行检测，检测合格后开挖下半部分地下空间并进行初期支护，然后切除多余的注浆导管；对开挖形成的整个地下空间进行第二次衬砌支护。适用于地下水位处于开挖断面中下部分的强透水土砂地层地下工程，具有成本低、进度快、安全有序的优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种强透水地层隧道分步开挖方法。
背景技术
随着经济和社会的发展，地下工程的数量及规模日渐扩大。在地下工程如隧道的施工中，暗挖法具有对环境影响小、不影响地面建筑、不阻断交通的优势，其运用越来越广泛，但是在含水量大、地下水位高、地下水渗透系数大的地层中采用暗挖发开挖地下空间极易出现地下水管涌、渗流、坍方问题，既造成经济损失也造成不良的社会影响。对此，通常解决方法有两种：一种是在待建的地下空间周边设置降水井，将地下水位降低到满足开挖安全要求的高度，这种方式一方面在含水层很厚、地层水量较大、土层渗透系数较大情况下降水漏斗不易形成或者降水坡度过缓，影响开挖，且容易导致地面沉降引起管线开裂和周边建筑物倾斜；另一种方式是垂直于开挖面方向向土层内部打入水平方向的注浆管止水，此方法会导致施工面较少较小，进度受限，并且起止水作用的注浆体大部分被挖掉，导致浪费。因此有必要提出一种新的既降低成本，又能加快进度并且降低地面沉降和建筑物倾斜的开挖方法。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目在于提供一种强透水地层隧道分步开挖方法，以避免出现在含水层很厚、土层水量较大、土层渗透系数较大情况下采用现有施工方法所存在的问题。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种强透水地层隧道分步开挖方法，包括以下步骤：
步骤一：确定待开挖地下空间与地下水位标高关系；
步骤二：进行上半部分地下空间开挖及初期支护；
步骤三：在已开挖形成的地下空间拱脚处斜向外、向下布置注浆导管并注浆，完成开挖断面外两侧地层的加固及止水作业；
步骤四：在已开挖形成的地下空间底部竖向布置注浆导管并注浆，完成开挖断面底部地层的加固及止水作业；
步骤五：对步骤三-四的加固质量及止水效果进行检测，检测合格后开挖下半部分地下空间并进行初期支护，然后切除多余的注浆导管；
步骤六：对开挖形成的整个地下空间进行第二次衬砌支护。
更进一步，对于所述步骤二，上半部分地下空间底面标高高于地下水位不小于50cm。
更进一步，对于所述步骤四，采用竖向布置的注浆导管进行注浆时，注浆高度至待开挖地下空间的底面位置。
更进一步，对于所述步骤四，下半部分地下空间采用分层开挖方式进行开挖
更进一步，对于所述步骤三、五采用常规的暗挖方法如掘进机法进行开挖。
本发明的有益效果：（1）对于地下水位以上空间，不需进行加固和止水直接开挖，加快了施工进度并降低了成本；（2）在上半部分空间开挖完成后，再进行含水层的加固及止水作业，既减少了作业量又使注入的浆体有效用于止水，降低了施工成本。
附图说明
图1是开挖前地层剖面示意图；
图2是步骤二剖面示意图；
图3是步骤三剖面示意图；
图4是步骤四剖面示意图；
图5是步骤二剖面示意图；
图6是步骤五开挖完成后的剖面示意图；。
图中：1-确定的地下水位标高；2-地下空间上半部分围岩；3-地下空间下半部分围岩；4-第一次开挖形成的地下空间；5-斜向注浆管；6-垂直方向注浆管；7-垂直方向注浆导管注浆部；8-需要分层开挖的部分；9-已分层开挖完成部分；10-完整的地下空间。
具体实施方式
如图1-6所示，一种强透水地层隧道分步开挖方法，包括以下步骤：
步骤一：确定待开挖地下空间与地下水位标高关系
参照图1，通过查阅地勘报告和设计图纸，确定需开挖地下空间与地下水位标高关系，并形成相互标高位置关系的剖面图，当地下水位标高沿地下空间周围有变化时，要详细绘制所有不同位置关系的剖面图，必要时，要绘制地下水位的等高线图，来掌握地下水位的详细情况，为确定第一次开挖的工作面的标高和斜向注浆开孔的标高位置提供条件。
步骤二：进行上半部分地下空间开挖及初期支护
参见图2，进行上半部分地下空间开挖开挖，开挖时要结合地下水位分布情况，确定每一个开挖点开挖后工作面标高高于该处地下水位以上50cm。
步骤三：在已开挖形成的地下空间拱脚处斜向外、向下布置注浆导管并注浆，完成开挖断面外两侧地层的加固及止水作业
参见图3，在第一次开挖形成的地下空间4侧壁与工作面交接的位置，垂直于开挖方向向外侧斜下方钻孔安装斜向注浆管5注浆，注浆管的长度、间距、注浆量、注浆压力通过计算确定，来保证在后续开挖中不出现从侧面渗水的现象。
步骤四：在已开挖形成的地下空间底部竖向布置注浆导管并注浆，完成开挖断面底部地层的加固及止水作业
参见图4，在第一次开挖形成的地下空间4工作面上垂直向下钻孔安装垂直方向注浆管6并注浆，注浆液面高度为设计要求的地下空间地面，注浆管的长度、间距、注浆量、注浆压力通过计算确定，使最终开挖后的形成的地面下方形成不透水层并具有足够的重量和强度，来保证注浆后在后续开挖中不出现地下水从地面下方管涌的现象。
步骤五：对步骤三-四的加固质量及止水效果进行检测，检测合格后开挖下半部分地下空间并进行初期支护，然后切除多余的注浆导管；
参见图5，确认加固质量及止水效果后，在已经形成的开挖面上水平分层开挖同时切除多余的注浆管，直至形成完整的地下空间10，见图6。
步骤六：对开挖形成的整个地下空间进行第二次衬砌支护。
Claims (2)
1.一种强透水地层隧道分步开挖方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：确定待开挖地下空间与地下水位标高关系，并形成相互标高位置关系的剖面图，当地下水位标高沿地下空间周围有变化时，要详细绘制所有不同位置关系的剖面图，必要时，要绘制地下水位的等高线图，来掌握地下水位的详细情况，为确定第一次开挖的工作面的标高和斜向注浆开孔的标高位置提供条件；
步骤二：进行上半部分地下空间开挖及初期支护；
步骤三：在已开挖形成的地下空间拱脚处斜向外、向下布置斜向注浆管并注浆，完成开挖断面两侧地层的加固及止水作业，斜向注浆管的长度、间距、注浆量、注浆压力通过计算确定；
步骤四：在已开挖形成的地下空间底部垂直向下布置垂直方向注浆管并注浆，注浆液面高度为设计要求的地下空间地面，垂直方向注浆管的长度、间距、注浆量、注浆压力通过计算确定，完成开挖断面底部地层的加固及止水作业；
步骤五：对步骤三-四的加固质量及止水效果进行检测，检测合格后开挖下半部分地下空间并进行初期支护，然后切除多余的垂直方向注浆管，直至形成完整的地下空间；
步骤六：对开挖形成的整个地下空间进行第二次衬砌支护；
对于所述步骤二，开挖时要结合地下水位分布情况，确定上半部分地下空间底面标高高于地下水位不小于50cm；
对于所述步骤四，采用垂直向下布置的垂直方向注浆管进行注浆时，注浆液面高度至待开挖地下空间的底面位置；
对于所述步骤四，下半部分地下空间采用分层开挖方式进行开挖。
2.根据权利要求1所述的一种强透水地层隧道分步开挖方法，其特征在于，所述的步骤三、五采用常规的暗挖方法进行开挖。
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