CN104790959B - 一种浅埋小间距岩土隧道施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道施工方法，特别涉及一种浅埋小间距岩土隧道施工方法。本发明是通过以下技术方案得以实现的：一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，包括（1）测量放线；（2）洞口段明挖及支护：采用人工配合机械进行明挖,进行刷坡和采用大管棚及钢拱架形成的洞脸支护，以形成明洞，包括进行大管棚超前预加固，及超前小导管施工；（3）浅埋小间距隧道开挖；（4）隧道拱顶及隧道间岩柱加固；（5）监控量测；（6）二衬混凝土施工。本发明利于安全施工，及提高经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工方法，特别涉及一种浅埋小间距岩土隧道施工方法。
背景技术
由于受到地形地貌的影响，或为了减少征地和拆迁，采用浅埋、小间距隧道方案，不仅能很好地解决地形的限制，减少土石方的开挖及回填方量，减少对周边环境的破坏，而且能减少征地拆迁的成本，降低爆破影响的范围。
随着隧道工程技术的不断发展，无论是公路、铁路、轨道交通、水利、核电等工程的隧道中都有浅埋小间距隧道，浅埋和小间距隧道施工是隧道工程施工中的技术、安全难点,在地质条件比较差的情况下，如果新旧隧道之间的岩柱厚度不够,在隧道开挖时,轮廓线周围围岩塑性区过大,甚至贯穿岩柱,那么将导致结构的塑性破坏；另外，新旧隧道之间的岩柱在新旧隧道开挖以后，将承受巨大的竖向压力，无侧向约束的受压状态，当岩柱宽度较窄的时候，那么它可视为细长构件的无侧限受压，当存在偏压时，很容易失稳破坏;小间距隧道易出现隧道之间的岩柱破坏、后施工的隧道爆破作业损坏先施工的隧道等工程事故；也易出现冒顶、地表沉陷、上部围岩踏空等工程事故；上述事故的产生给施工带来很大的安全隐患，也增加了事故后的抢险费用和后续支护费用，不利于地表环境的保护，不利于工程施工安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，利于安全施工，及提高经济效益。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，包括
（1）测量放线；
（2）洞口段明挖及支护：采用人工配合机械进行明挖,进行刷坡和采用大管棚及钢拱架形成的洞脸支护，以形成明洞，包括进行大管棚超前预加固，及超前小导管施工；
（3）浅埋小间距隧道开挖；
（4）隧道拱顶及隧道间岩柱加固；
（5）监控量测；
（6）二衬混凝土施工；
所述大管棚超前预加固包括平行管棚超前预加固及开挖线管棚超前预加固；
所述平行管棚超前预加固采用多根平行分布的大管棚，视为第一大管棚，且第一大管棚与隧道顶部之间的距离为0.8-1.2m，第一大管棚延隧道开挖方向呈向上倾斜状态，倾斜角度为1-3度，第一大管棚头部外露并用连接件连成一体，并进行预注浆，从而使第一大管棚与钢拱架、山岩形成整体受力；
所述开挖线管棚超前预加固采用大管棚沿开挖线均匀分布，此类大管棚视为第二大管棚；所述第二大管棚与开挖线之间的间距大于0.3m，第二大管棚延隧道开挖方向呈向上倾斜状态，倾斜角度为1-3度，并进行预注浆，从而使第二大管棚与钢拱架、山岩形成整体受力；
所述超前小导管施工采用沿开挖线分布的小导管，小导管与开挖线之间的间距为0.08-0.12m，且小导管沿开挖线间隔30-50cm均匀布置，且向外倾斜，其倾角为10-15º，对于容易坍塌地段当加大倾角，并进行预注浆；
所述第一大管棚呈中空状，且侧壁设有多个通孔；所述第二大管棚与小导管的结构与所述第一大管棚的结构一致，且所述小导管的尺寸小于所述第一大管棚。
作为本发明的优选，所述浅埋小间距隧道开挖为：采用微振爆破方式控制爆破产生的振速，从而降低爆破对围岩的扰动，具体为，根据实际工况缩短洞身开挖循环进尺从而减少每循环开挖的炸药总用量；中小断面隧道采用全断面开挖，其进尺控制在0.5m-1.0m以内，大断面隧道采用分台阶开挖，其进尺控制在1.0m-1.5m以内；
炮眼采用线性布置，以增加毫秒雷管的起爆段数，减少振动波叠加，控制振速；在局部破碎地段采用分部爆破的方式，即在开挖面分部装药，各部间采用高段位毫秒雷管串接，以防止各部同时起爆。
作为本发明的优选，所述隧道拱顶及隧道间岩柱加固具体为，在爆破结束后及时采用素喷的支护方式先稳定洞顶围岩，素喷完以后在进行出渣，然后再进行立拱喷浆，采用钢架支护；分台阶开挖的隧道在钢拱架底部安装托梁；隧道间岩柱加固采用砂浆锚杆加固、中空注浆锚杆进行注浆加固或预应力锚杆对拉加固，隧道拱顶采用砂浆锚杆加固或中空注浆锚杆进行注浆加固。
作为本发明的优选，所述监控量测具体为，在隧道施工过程中，对地表下沉、拱顶下沉、周边收敛、爆破振动、锚杆内力及洞内围岩观测等进行监控量测，及时反馈量测信息，以保证施工安全。
作为本发明的优选，所述二衬混凝土施工具体为，进行混凝土浇筑，使隧道形成整体支护效果。
作为本发明的优选，所述测量放线具体为，使用全站仪精确放样，包括大管棚放样、超前小导管放样、每循环开挖轮廓线放样、初期支护放样及后续混凝土施工立模测量。
作为本发明的优选，前后排所述第二大管棚在水平方向上的搭接长度为2-3m。
作为本发明的优选，所述第一大管棚与所述第二大管棚采用108mm*6mm无缝钢管，所述第一大管棚与所述第二大管棚尾部都焊上止浆板，止浆板采用2cm钢板制作，中间钻有φ20mm带螺纹的小孔，以备注浆时用，止浆板与注浆泵之间用管接器相连，管接器由φ20闸阀和长10cm的φ20mm的镀锌钢管制作而成，镀锌钢管两边加工成丝扣。
作为本发明的优选，大管棚超前预加固施工时，需要进行钻孔以安插大管棚，钻孔时，根据设计好的管棚位置进行钻孔，并随时用测斜仪量测角度和钻进方向，发现角度偏差及时调整，钻孔由一台钻机进行施工，对孔位进行单双数编号，先施做编号为单数的孔位，钻机先由低孔位向高孔位对称进行施工，钻好一个孔位安装一根大管棚；隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50％，在沿开挖方向上相邻大管棚的接头至少错开1m；待编号为单号的孔位施工完成后进行注浆，再施做编号位双数的孔位，并由高孔位向低孔位对称进行施工，同时钻好一个孔位顶进一根大管棚；大管棚接头采用套筒连接或焊接；若钻进时出现坍孔、卡钻、涌水，需补注浆后再钻进；在钻机开钻时，先低速钻进，待成孔8-12m后加快钻进速度，并根据地质情况对钻进速度进行调整；钻孔过程中需进行清孔以便于插设大管棚，清孔时用地质岩芯钻杆配合钻头进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔；再用高压气通过钻杆，从孔底逐渐向孔口清理钻渣。
作为本发明的优选，第一大管棚的预注浆具体为，使水泥浆在压力作用下沿着第一大管棚的小孔渗入填充周边围岩裂隙；
所述水泥浆包括重量比为1：1的425（R）普通硅酸盐水泥及水；注浆初始压力为0.5-1.0MPa，终最压力为1.5-2.0MPa；浆液扩散半径不小于0.5m；注浆速度一般为20～25L/min；当进浆量小于20-25L/min时，注浆压力持续升高，接近或达到注浆预定压力，并达到预定最终压力后稳定10Min以上后，该大棚管注浆结束；注浆结束后及时清除管内浆液，进封堵，封口并用30号水泥砂浆紧密充填，增强大管棚的刚度和强度；第二大管棚的注浆方式与第一大管棚的注浆方式一致。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明虽在材料上有较大投入，但层层保护使施工始终处于安全可控的范围，减小了爆破对管棚外部围岩的震动，提高了整体施工进度，控制好了整体施工质量，减少了高危的施工环节，整体具有很好的经济效益，且提高了施工安全，具有较高的推广使用价值。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例：一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，包括
（1）测量放线,使用全站仪精确放样，包括大管棚放样、超前小导管放样、每循环开挖轮廓线放样、初期支护放样及后续混凝土施工立模测量;
（2）洞口段明挖及支护：采用人工配合机械进行明挖,进行刷坡和采用大管棚及钢拱架形成的洞脸支护，以形成明洞，包括进行大管棚超前预加固，及超前小导管施工；
所述大管棚超前预加固包括平行管棚超前预加固及开挖线管棚超前预加固；
所述平行管棚超前预加固采用多根平行分布的大管棚，视为第一大管棚，且第一大管棚与隧道顶部之间的距离为0.8-1.2m，第一大管棚延隧道开挖方向呈向上倾斜状态，倾斜角度为1-3度，第一大管棚头部外露并用连接件连成一体，并进行预注浆，从而使第一大管棚与钢拱架、山岩形成整体受力；
所述开挖线管棚超前预加固采用大管棚沿开挖线均匀分布，此类大管棚视为第二大管棚；所述第二大管棚与开挖线之间的间距大于0.3m，第二大管棚延隧道开挖方向呈向上倾斜状态，倾斜角度为1-3度，并进行预注浆，从而使第二大管棚与钢拱架、山岩形成整体受力；
所述超前小导管施工采用沿开挖线分布的小导管，小导管与开挖线之间的间距为0.08-0.12m，且小导管沿开挖线间隔30-50cm均匀布置，且向外倾斜，其倾角为10-15º，对于容易坍塌地段当加大倾角，并进行预注浆；
所述第一大管棚呈中空状，且侧壁设有多个通孔；所述第二大管棚与小导管的结构与所述第一大管棚的结构一致，且所述小导管的尺寸小于所述第一大管棚。
前后排所述第二大管棚在水平方向上的搭接长度为2-3m。
所述第一大管棚与所述第二大管棚采用108mm*6mm无缝钢管，所述第一大管棚与所述第二大管棚尾部都焊上止浆板，止浆板采用2cm钢板制作，中间钻有φ20mm带螺纹的小孔，以备注浆时用，止浆板与注浆泵之间用管接器相连，管接器由φ20闸阀和长10cm的φ20mm的镀锌钢管制作而成，镀锌钢管两边加工成丝扣。
大管棚超前预加固施工时，需要进行钻孔以安插大管棚，钻孔时，根据设计好的管棚位置进行钻孔，并随时用测斜仪量测角度和钻进方向，发现角度偏差及时调整，钻孔由一台钻机进行施工，对孔位进行单双数编号，先施做编号为单数的孔位，钻机先由低孔位向高孔位对称进行施工，钻好一个孔位安装一根大管棚；隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50％，在沿开挖方向上相邻大管棚的接头至少错开1m；待编号为单号的孔位施工完成后进行注浆，再施做编号位双数的孔位，并由高孔位向低孔位对称进行施工，同时钻好一个孔位顶进一根大管棚；大管棚接头采用套筒连接或焊接；若钻进时出现坍孔、卡钻、涌水，需补注浆后再钻进；在钻机开钻时，先低速钻进，待成孔8-12m后加快钻进速度，并根据地质情况对钻进速度进行调整；钻孔过程中需进行清孔以便于插设大管棚，清孔时用地质岩芯钻杆配合钻头进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔；再用高压气通过钻杆，从孔底逐渐向孔口清理钻渣。
第一大管棚的预注浆具体为，使水泥浆在压力作用下沿着第一大管棚的小孔渗入填充周边围岩裂隙；
所述水泥浆包括重量比为1：1的425（R）普通硅酸盐水泥及水；注浆初始压力为0.5-1.0MPa，终最压力为1.5-2.0MPa；浆液扩散半径不小于0.5m；注浆速度一般为20～25L/min；当进浆量小于20-25L/min时，注浆压力持续升高，接近或达到注浆预定压力，并达到预定最终压力后稳定10Min以上后，该大棚管注浆结束；注浆结束后及时清除管内浆液，进封堵，封口并用30号水泥砂浆紧密充填，增强大管棚的刚度和强度；第二大管棚的注浆方式与第一大管棚的注浆方式一致。
小导管注浆时，需先喷混凝土封闭开挖面，随后再测量定位，以钻孔后插设小导管，进而进行吹管及水压测试，以进行注浆，注浆方式第一大管棚的预注浆一致，注浆结束后喷射混凝土支护。
（3）浅埋小间距隧道开挖，采用微振爆破方式控制爆破产生的振速，从而降低爆破对围岩的扰动，具体为，根据实际工况缩短洞身开挖循环进尺从而减少每循环开挖的炸药总用量；中小断面隧道采用全断面开挖，其进尺控制在0.5m-1.0m以内，大断面隧道采用分台阶开挖，其进尺控制在1.0m-1.5m以内；
炮眼采用线性布置，以增加毫秒雷管的起爆段数，减少振动波叠加，控制振速；在局部破碎地段采用分部爆破的方式，即在开挖面分部装药，各部间采用高段位毫秒雷管串接，以防止各部同时起爆。
（4）隧道拱顶及隧道间岩柱加固，所述隧道拱顶及隧道间岩柱加固具体为，在爆破结束后及时采用素喷的支护方式先稳定洞顶围岩，素喷完以后在进行出渣，然后再进行立拱喷浆，采用钢架支护；分台阶开挖的隧道在钢拱架底部安装托梁；隧道间岩柱加固采用砂浆锚杆加固、中空注浆锚杆进行注浆加固或预应力锚杆对拉加固，隧道拱顶采用砂浆锚杆加固或中空注浆锚杆进行注浆加固。
（5）监控量测，在隧道施工过程中，对地表下沉、拱顶下沉、周边收敛、爆破振动、锚杆内力及洞内围岩观测等进行监控量测，及时反馈量测信息，以保证施工安全。
（6）二衬混凝土施工，所述二衬混凝土施工具体为，进行混凝土浇筑，使隧道形成整体支护效果。
Claims (10)
1.一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，其特征在于，包括
（1）测量放线；
（2）洞口段明挖及支护：采用人工配合机械进行明挖,进行刷坡和采用大管棚及钢拱架形成的洞脸支护，以形成明洞，包括进行大管棚超前预加固，及超前小导管施工；
（3）浅埋小间距隧道开挖；
（4）隧道拱顶及隧道间岩柱加固；
（5）监控量测；
（6）二衬混凝土施工；
所述大管棚超前预加固包括平行管棚超前预加固及开挖线管棚超前预加固；
所述平行管棚超前预加固采用多根平行分布的大管棚，视为第一大管棚，且第一大管棚与隧道顶部之间的距离为0.8-1.2m，第一大管棚延隧道开挖方向呈向上倾斜状态，倾斜角度为1-3度，第一大管棚头部外露并用连接件连成一体，并进行预注浆，从而使第一大管棚与钢拱架、山岩形成整体受力；
所述开挖线管棚超前预加固采用大管棚沿开挖线均匀分布，此类大管棚视为第二大管棚；所述第二大管棚与开挖线之间的间距大于0.3m，第二大管棚延隧道开挖方向呈向上倾斜状态，倾斜角度为1-3度，并进行预注浆，从而使第二大管棚与钢拱架、山岩形成整体受力；
所述超前小导管施工采用沿开挖线分布的小导管，小导管与开挖线之间的间距为0.08-0.12m，且小导管沿开挖线间隔30-50cm均匀布置，且向外倾斜，其倾角为10-15º，对于容易坍塌地段当加大倾角，并进行预注浆；
所述第一大管棚呈中空状，且侧壁设有多个通孔；所述第二大管棚与小导管的结构与所述第一大管棚的结构一致，且所述小导管的尺寸小于所述第一大管棚。
2.根据权利要求1所述的一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，其特征在于，所述浅埋小间距隧道开挖为：采用微振爆破方式控制爆破产生的振速，从而降低爆破对围岩的扰动，具体为，根据实际工况缩短洞身开挖循环进尺从而减少每循环开挖的炸药总用量；中小断面隧道采用全断面开挖，其进尺控制在0.5m-1.0m以内，大断面隧道采用分台阶开挖，其进尺控制在1.0m-1.5m以内；
炮眼采用线性布置，以增加毫秒雷管的起爆段数，减少振动波叠加，控制振速；在局部破碎地段采用分部爆破的方式，即在开挖面分部装药，各部间采用高段位毫秒雷管串接，以防止各部同时起爆。
3.根据权利要求1所述的一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，其特征在于，所述隧道拱顶及隧道间岩柱加固具体为，在爆破结束后及时采用素喷的支护方式先稳定洞顶围岩，素喷完以后再进行出渣，然后再进行立拱喷浆，采用钢架支护；分台阶开挖的隧道在钢拱架底部安装托梁；隧道间岩柱加固采用砂浆锚杆加固、中空注浆锚杆进行注浆加固或预应力锚杆对拉加固，隧道拱顶采用砂浆锚杆加固或中空注浆锚杆进行注浆加固。
4.根据权利要求1所述的一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，其特征在于，所述监控量测具体为，在隧道施工过程中，对地表下沉、拱顶下沉、周边收敛、爆破振动、锚杆内力及洞内围岩观测进行监控量测，及时反馈量测信息，以保证施工安全。
5.根据权利要求1所述的一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，其特征在于，所述二衬混凝土施工具体为，进行混凝土浇筑，使隧道形成整体支护效果。
6.根据权利要求1所述的一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，其特征在于，所述测量放线具体为，使用全站仪精确放样，包括大管棚放样、超前小导管放样、每循环开挖轮廓线放样、初期支护放样及后续混凝土施工立模测量。
7.根据权利要求1所述的一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，其特征在于，前后排所述第二大管棚在水平方向上的搭接长度为2-3m。
8.根据权利要求1所述的一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，其特征在于，所述第一大管棚与所述第二大管棚采用108mm*6mm无缝钢管，所述第一大管棚与所述第二大管棚尾部都焊上止浆板，止浆板采用2cm钢板制作，中间钻有φ20mm带螺纹的小孔，以备注浆时用，止浆板与注浆泵之间用管接器相连，管接器由φ20闸阀和长10cm的φ20mm的镀锌钢管制作而成，镀锌钢管两边加工成丝扣。
9.根据权利要求1所述的一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，其特征在于，大管棚超前预加固施工时，需要进行钻孔以安插大管棚，钻孔时，根据设计好的管棚位置进行钻孔，并随时用测斜仪量测角度和钻进方向，发现角度偏差及时调整，钻孔由一台钻机进行施工，对孔位进行单双数编号，先施做编号为单数的孔位，钻机先由低孔位向高孔位对称进行施工，钻好一个孔位安装一根大管棚；隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50％，在沿开挖方向上相邻大管棚的接头至少错开1m；待编号为单号的孔位施工完成后进行注浆，再施做编号为双数的孔位，并由高孔位向低孔位对称进行施工，同时钻好一个孔位顶进一根大管棚；大管棚接头采用套筒连接或焊接；若钻进时出现坍孔、卡钻、涌水，需补注浆后再钻进；在钻机开钻时，先低速钻进，待成孔8-12m后加快钻进速度，并根据地质情况对钻进速度进行调整；钻孔过程中需进行清孔以便于插设大管棚，清孔时用地质岩芯钻杆配合钻头进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔；再用高压气通过钻杆，从孔底逐渐向孔口清理钻渣。
10.根据权利要求1所述的一种浅埋小间距岩土隧道施工方法，其特征在于，第一大管棚的预注浆具体为，使水泥浆在压力作用下沿着第一大管棚的小孔渗入填充周边围岩裂隙；
所述水泥浆包括重量比为1：1的425R普通硅酸盐水泥及水；注浆初始压力为0.5-1.0MPa，终最压力为1.5-2.0MPa；浆液扩散半径不小于0.5m；注浆速度一般为20～25L/min；当进浆量小于20-25L/min时，注浆压力持续升高，接近或达到注浆预定压力，并达到预定最终压力后稳定10Min以上后，第一大管棚注浆结束；注浆结束后及时清除管棚内浆液，进封堵，封口并用30号水泥砂浆紧密充填，增强大管棚的刚度和强度；第二大管棚的注浆方式与第一大管棚的注浆方式一致。
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