CN104847365A - 一种小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，包括：步骤S10，沿纵向错开施工两隧道，错距不小于40m，进行超前洞口长棚管、超前注浆小导管以及中空注浆锚杆作业，用以注浆加固围岩形成复合式衬砌支护结构；步骤S20，侧导坑上半断面的开挖及支护；步骤S30，侧导坑下半断面的开挖及支护，侧导坑模筑二次衬砌；步骤S40，中间洞室上半断面的开挖及支护；步骤S50，中间洞室下半断面的开挖及支护，中间洞室模筑二次衬砌；步骤S60，路面铺装及墙面装修。实施本发明的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，能够在具有较为破碎岩石体的V级围岩中双向暗挖分离式两洞隧道，满足隧道施工安全，降低施工风险；能够提升施工效率，节省工期。
Description
技术领域
本发明涉及工程领域，尤其涉及一种用以在具有较为破碎岩石体的V级围岩中双向暗挖分离式两洞隧道的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法。
背景技术
现有技术中，出于线路规划需求和地形限制的考虑，交通线路有时不可避免地采取小净距隧道。传统的小净距隧道存在着结构安全和施工相互影响的问题，必须采取措施加以解决。由于小净距单洞四车道隧道的设计存在很大的技术难度和风险，因此研究小净距四车道浅埋大跨隧道结构，进行安全合理的四车道隧道暗挖法设计，将会产生很大的经济、社会和环境效益。
现有的小净距四车道浅埋大跨隧道存在如下技术问题：结构设计不合理，存在一定的施工隐患；施工方式、流程不规范导致隧道的结构强度和安全稳定性不高。此外，还有施工效率低，工期较长且成本居高不下等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，用以在具有较为破碎岩石体的V级围岩中双向暗挖分离式两洞隧道，满足隧道施工安全，降低施工风险，另一方面能够提升施工效率，节省工期。
为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，用以在具有较为破碎岩石体的V级围岩中双向暗挖分离式两洞隧道，包括：步骤S10，沿纵向错开施工两隧道，错距不小于40m，进行超前洞口长棚管、超前注浆小导管以及中空注浆锚杆作业，用以注浆加固围岩形成复合式衬砌支护结构；步骤S20，侧导坑上半断面的开挖及支护；步骤S30，侧导坑下半断面的开挖及支护，侧导坑模筑二次衬砌；步骤S40，中间洞室上半断面的开挖及支护；步骤S50，中间洞室下半断面的开挖及支护，中间洞室模筑二次衬砌；步骤S60，路面铺装及墙面装修。
其中，还包括：现浇钢筋混凝土排水沟，引排污水沟中的污水至洞外污水系统的步骤，其中，排水沟上设置具有排水孔的盖板，用以将隧道内因消防、冲洗等原因产生的积水汇入排水沟。
其中，在排水沟的下方预埋全封闭的硬塑管以形成清水沟的步骤；每隔一段距离设置沉砂井。
其中，还包括以下步骤：在隧道两侧边墙底部，沿隧道纵向每侧设一道透水盲管，使隧道纵向排水通畅，并于有集中出水点的一定范围内设环向透水盲管，通过环向和纵向透水盲管以及横向设置的泄水管将地下水引流至清水沟内排出，避免二次衬砌后的地下水形成过大压力沿衬砌薄弱处渗入隧道。
其中，还包括：使用防水混凝土并掺入防裂抗渗外加剂，以实现结构的自身防水的步骤和减少混凝土收缩微裂痕的步骤。
其中，实现结构自身防水的步骤还包括：对变形缝和施工缝进行防水处理，具体为：在变形缝处设置埋式橡胶止水带，施工缝设置带注浆管的止水胶。
其中，实现结构自身防水的步骤还包括：铺设无纺布和具有一定厚度的拱墙PVC防水板以形成柔性防水夹层；中间洞室设置防水层，防水层包括：自粘性防水卷材。
其中，还包括在隧道的进出口洞的门顶仰坡5m以外设置天沟，拦截地表水以免流至隧道洞口，避免渗漏水及地表水漫流的步骤。
其中，步骤S20-步骤S50的任一步骤中的支护步骤包括：喷射混凝土支护封闭岩面裂痕的步骤。
其中，步骤S30中的侧导坑模筑二次衬砌的步骤或步骤S50中的中间洞室模筑二次衬砌的步骤包括：使用防水混凝土并掺入防裂抗渗外加剂，以实现结构的自身防水的步骤和减少混凝土收缩微裂痕的步骤。
本发明所提供的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，具有如下有益效果：
第一、由于设置超前洞口长棚管、超前注浆小导管以及中空注浆锚杆以注浆加固围岩形成复合式衬砌支护结构，使得能够在具有较为破碎岩石体的V级围岩中双向暗挖分离式两洞隧道，新型的结构形式及施工方法一方面能够满足隧道施工安全，降低施工风险，另一方面能够提升施工效率，节省工期。
第二、隧道内轮廓尺寸考虑结构施工误差、并且预留了变形、运营期间的部分设备安装及装修所需空间，内轮廓的形状根据结构受力要求。
第三、清水和污水进行分流设计，变形缝和施工缝的处理、结构自身的防水、设置天沟以及使用防水混凝土并掺入防裂抗渗外加剂的方案解决了隧道结构的防、排水问题；实现了排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患意想不到的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法的结构框图。
图2是本发明实施例小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法的施工工序示意图。
图3是本发明实施例小净距四车道浅埋大跨隧道结构的结构示意图。
图4是本发明实施例小净距四车道浅埋大跨隧道结构的断面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法适用于浅埋藏山岭隧道 级及类似的软弱粘土地层，由于其比较破碎类似土状，合理的施工步骤及支护结构能够降低施工风险，提高施工效率。其中：按照本实施例施工方式施工的浅埋大跨隧道设计参数如下：行车速度为80km/h，荷载等级为 A级，隧道结构安全等级为一级，结构耐火等级为一级，抗震设防烈度为7度。进一步的，隧道断面净宽18.99m，行车宽度15.0m（4×3.75m），双侧设宽0.75m的检修道；行车道净高5.5m。路面横向坡度1.5%。隧道内轮廓尺寸考虑结构施工误差、预留变形、运营期间的部分设备安装及装修所需空间，内轮廓的形状根据结构受力要求，尽量使断面圆顺，并兼顾美观考虑。隧道内轮廓设计为五心圆拱形式。
如图1所示，本实施例中的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法包括以下步骤：
步骤S10，沿纵向错开施工两隧道，错距不小于40m，进行超前洞口长棚管、超前注浆小导管以及中空注浆锚杆作业，用以注浆加固围岩形成复合式衬砌支护结构；
步骤S10中，充分利用了围岩的自承能力，采用复合式衬砌结构型式，隧道横断面按分离式双洞、即单洞四车道单向行驶断面设计。其中，由于隧道左、右线隧道最小净距为7m左右，是典型的小净距隧道，其夹持土体必须处理。在施工措施方面考虑两隧道纵向错开施工，将错距设置为不小于40m，是出于减少两洞相互干扰的考虑。
进一步的，步骤S10中：超前洞口长棚管设置在较差的V级围岩浅埋地段，其中：长棚管由两种不同长度的无缝钢管采用丝扣连接而成，本实施例中，采用外径为108mm、壁厚6mm热轧无缝钢管制作，长度25m，由基本段为3m、6m的两种无缝钢管采用丝扣连接而成，进一步的，连接点错开并注浆加固，注浆浆液采用水泥-水玻璃浆液。该步骤有利于固定V级围岩浅埋地段的岩石，保证施工顺利进行。
进一步的，超前洞口长棚管作业后还包括：进行钢筋混凝土套拱，用以进行定位和导向的步骤，钢筋混凝土套拱在超前洞口长棚管延伸出明洞的外轮廓线以外进行作业，其作用是增强衬砌的结构，保证施工安全。本实施例中，超前洞口长棚管的环向间距40cm，定位和导向采用C25号钢筋混凝土套拱，要求在长管棚施工完成后，在其保护下再进洞。
进一步的，步骤S10中：超前注浆小导管作业设置在V级围岩深埋地段，注浆小导管由热轧无缝钢管注浆加固形成，注浆浆液采用水泥-水玻璃浆液。本实施例中，超前注浆小导管设置在Ⅴ级围岩深埋地段，采用外径为42mm、壁厚3.5mm热轧无缝钢管制作钢花管注浆加固，小导管环向间距40cm，注浆采用水泥-水玻璃浆液，要求注浆完成后将小导管尾部焊接在钢拱架上，该步骤有利于固定V级围岩深埋地段的岩石，保证施工顺利进行。
进一步的，步骤S10还包括中空注浆锚杆作业的步骤，中空注浆锚杆作业设置在V级围岩一般地段，用以加固拱部软弱围岩。本实施例中，锚杆采用R25中空注浆锚杆，锚杆间距为80cm（纵）*50 cm（横）。
步骤S20，侧导坑上半断面的开挖及支护；
步骤S30，侧导坑下半断面的开挖及支护，侧导坑模筑二次衬砌；
步骤S40，中间洞室上半断面的开挖及支护；
步骤S50，中间洞室下半断面的开挖及支护，中间洞室模筑二次衬砌；
步骤S60，路面铺装及墙面装修。
具体实施时，上述步骤S20-步骤S50中，任一步骤中所设置的支护步骤，均包含上述步骤S10中的超前洞口长棚管、超前注浆小导管以及中空注浆锚杆的施工。具体实施时，针对Ⅴ级围岩，初期支护与二次衬砌共同形成支护体系承受永久荷载的特点，依据围岩级别不同，除明洞外，设计采用两种支护类型。
进一步的，在Ⅴ级复合式衬砌的步骤中，初期支护采用φ42×3.5的超前注浆小导管，R25的中空注浆系统锚杆，310mm厚C25喷砼、Ⅰ25a型钢钢架（间距0.5m）以及φ8、200×200mm钢筋网的结构。二次衬砌采用650mm厚C30、S8的钢筋砼，带仰拱的结构。
进一步的，在Ⅴ级复合加强衬砌的步骤中，初期支护采用φ108×6的大管棚、R25中空注浆系统锚杆、310mm厚C25喷砼、Ⅰ25a型钢钢架（间距0.5m）以及φ8、200×200mm的钢筋网。二次衬砌采用700mm厚C30、S8钢筋砼，带仰拱的结构。
进一步的，本实施例中的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法还包括以下步骤：使用防水混凝土并掺入防裂抗渗外加剂，以实现结构的自身防水的步骤和减少混凝土收缩微裂痕的步骤。也就是说，复合式衬砌，初期支护喷射混凝土支护封闭岩面裂隙，二次衬砌模筑S8防水混凝土实现结构的自身防水，适当掺入防裂抗渗外加剂，以减少混凝土收缩微裂缝。
进一步的，由于变形缝、施工缝处是防水最薄弱的部位，地下水极易通过它渗入隧道，因此，实现结构自身防水的步骤还包括：对变形缝和施工缝进行防水处理，具体为：在所述变形缝处设置埋式橡胶止水带，施工缝设置带注浆管的止水胶。
进一步的，实现结构自身防水的步骤还包括：铺设无纺布和具有一定厚度的拱墙PVC防水板以形成柔性防水夹层；中间洞室设置防水层，防水层包括：自粘性防水卷材。
进一步的，还包括现浇钢筋混凝土排水沟，引排污水沟中的污水至洞外污水系统的步骤，其中，排水沟上设置具有排水孔的盖板，用以将隧道内因消防、冲洗等原因产生的积水汇入排水沟。具体实施时，排水沟采用宽×高=350mm×300mm的现浇钢筋混凝土水沟，盖板上设专用排水孔，将隧道内因消防、冲洗等原因产生的积水汇入排水沟，两侧电缆槽的积水则通过其侧壁塑料管排入到相应的污水沟中，然后引排污水至洞外污水系统。
进一步的，还包括：在排水沟的下方预埋全封闭的硬塑管以形成清水沟的步骤；每隔一段距离设置沉砂井。具体实施时，清水沟采用预埋φ200PVC硬塑管，置于污水沟下，全封闭，每隔10m设沉砂井一座。
在隧道两侧边墙底部，沿隧道纵向每侧设一道透水盲管，本实施例中为采用PS-100渗水管，使隧道纵向排水通畅，并于有集中出水点的一定范围内设环向透水盲管，通过环向和纵向透水盲管以及横向设置的泄水管将地下水引流至清水沟内排出，避免二次衬砌后的地下水形成过大压力沿衬砌薄弱处渗入隧道。
进一步的，还包括在隧道的进出口洞的门顶仰坡5m以外设置天沟，拦截地表水以免流至隧道洞口，避免渗漏水及地表水漫流的步骤。
步骤S20-步骤S50的任一步骤中的所述支护步骤包括：喷射混凝土支护封闭岩面裂痕的步骤。
步骤S30中的侧导坑模筑二次衬砌的步骤或所述步骤S50中的中间洞室模筑二次衬砌的步骤包括：使用防水混凝土并掺入防裂抗渗外加剂，以实现结构的自身防水的步骤和减少混凝土收缩微裂痕的步骤。
结合参见图2-图4， 具体实施时，小净距四车道浅埋大跨隧道结构充分利用了围岩的自承能力，采用复合式衬砌结构型式，隧道横断面按分离式双洞、即单洞四车道单向行驶断面设计。
在V级围岩地段设置超前洞口长棚管结构1和超前注浆小导管结构2，其中：超前洞口长棚管1设置在较差的V级围岩浅埋地段，长棚管由两种不同长度的无缝钢管采用丝扣连接而成，其中：连接点错开并注浆加固。本实施例中，超前洞口长棚管1采用外径为108mm、壁厚6mm热轧无缝钢管制作，长度25m，由基本段为3m、6m的两种无缝钢管采用丝扣连接而成，连接点错开并注浆加固，注浆浆液采用水泥-水玻璃浆液，该结构形式有利于固定V级围岩浅埋地段的岩石，保证施工顺利进行。
优选的，超前洞口长棚管还包括：钢筋混凝土套拱结构，钢筋混凝土套拱设置在超前洞口长棚管延伸出明洞的外轮廓线以外，其作用是增强衬砌的结构，保证施工安全。本实施例中，超前洞口长棚管的环向间距40cm，定位和导向采用C25号钢筋混凝土套拱。
超前注浆小导管2设置在V级围岩深埋地段，注浆小导管2由热轧无缝钢管注浆加固形成。本实施例中，超前注浆小导管设置在Ⅴ级围岩深埋地段，采用外径为42mm、壁厚3.5mm热轧无缝钢管制作钢花管注浆加固，小导管环向间距40cm，注浆采用水泥-水玻璃浆液。具体实施时，注浆完成后将小导管尾部焊接在钢拱架上，有利于固定V级围岩深埋地段的岩石，保证施工顺利进行。
进一步的，本实施例中的小净距四车道浅埋大跨隧道结构还包括用以加固拱部软弱围岩的中空注浆锚杆结构3，中空注浆锚杆结构3设置在V级围岩的一般地段，用以加固拱部软弱围岩。本实施例中，锚杆采用R25中空注浆锚杆，锚杆间距为80cm（纵）*50 cm（横）。
进一步的，本实施例中的小净距四车道浅埋大跨隧道结构还包括由无纺布和具有一定厚度的拱墙PVC防水板构成的柔性防水夹层。
进一步的，本实施例中的小净距四车道浅埋大跨隧道结构还包括钢筋混凝土排水沟，用以引排污水沟中的污水至洞外污水系统。排水沟上设置具有排水孔的盖板，用以将隧道内因消防、冲洗等原因产生的积水汇入排水沟。具体实施时，排水沟采用宽×高=350mm×300mm的现浇钢筋混凝土水沟。在排水沟的下方预埋全封闭的硬塑管，每隔一段距离设置沉砂井。具体实施时，清水沟采用预埋φ200PVC硬塑管，置于污水沟下，设为全封闭。
进一步的，本实施例中的小净距四车道浅埋大跨隧道结构还包括：在隧道两侧边墙底部，沿隧道纵向每侧设一道透水盲管。本实施例中为采用PS-100渗水管，使隧道纵向排水通畅，并于有集中出水点的一定范围内设环向透水盲管，通过环向和纵向透水盲管以及横向设置的泄水管将地下水引流至清水沟内排出，避免二次衬砌后的地下水形成过大压力沿衬砌薄弱处渗入隧道。
进一步的，本实施例中的小净距四车道浅埋大跨隧道结构还包括：设置在隧道的进出口洞的门顶仰坡5m以外设置天沟，其用以拦截地表水以免流至隧道洞口，避免渗漏水及地表水漫流。
本实施例中小净距四车道浅埋大跨隧道的其它实施方式中，衬砌采用模板台车整体浇筑，衬砌紧跟。隧道施工中采用机械通风，出碴采用无轨运输。
此外，由于隧道进出口段覆盖层较薄，岩性分别为残坡积层和全风化混合岩，透水性较好，若遇特大暴雨，且地表水排水不畅有积水时，在该部位有可能出较大的涌水现象，也有可能引起洞室的不稳。因此，施工该段时应避开雨季，并疏通地表排水途径，防止降雨时地表水积水在洞顶范围；采用超前大管棚预支护外，必要时接出几米钢架明洞，增加口部结构的整体性。施工过程中加强量测，及时分析处理数据，以指导施工和调整支护参数。
同时，隧道施工废水禁止直接排入沟谷，应在洞口设截排水沟，将废水汇集至废水处理池内，经过沉淀净化后才能排出，避免造成污染。
本发明所提供的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，具有如下有益效果：
第一、由于设置超前洞口长棚管、超前注浆小导管以及中空注浆锚杆以注浆加固围岩形成复合式衬砌支护结构，使得能够在具有较为破碎岩石体的V级围岩中双向暗挖分离式两洞隧道，新型的结构形式及施工方法一方面能够满足隧道施工安全，降低施工风险，另一方面能够提升施工效率，节省工期。
第二、隧道内轮廓尺寸考虑结构施工误差、并且预留了变形、运营期间的部分设备安装及装修所需空间，内轮廓的形状根据结构受力要求。
第三、清水和污水进行分流设计，变形缝和施工缝的处理、结构自身的防水、设置天沟以及使用防水混凝土并掺入防裂抗渗外加剂的方案解决了隧道结构的防、排水问题；实现了排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患意想不到的技术效果。
Claims (10)
1.一种小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，用以在具有较为破碎岩石体的V级围岩中双向暗挖分离式两洞隧道，其特征在于，包括：
步骤S10，沿纵向错开施工两隧道，错距不小于40m，进行超前洞口长棚管、超前注浆小导管以及中空注浆锚杆作业，用以注浆加固围岩形成复合式衬砌支护结构；
步骤S20，侧导坑上半断面的开挖及支护；
步骤S30，侧导坑下半断面的开挖及支护，侧导坑模筑二次衬砌；
步骤S40，中间洞室上半断面的开挖及支护；
步骤S50，中间洞室下半断面的开挖及支护，中间洞室模筑二次衬砌；
步骤S60，路面铺装及墙面装修。
2.如权利要求1所述的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，其特征在于，还包括：现浇钢筋混凝土排水沟，引排污水沟中的污水至洞外污水系统的步骤，其中，排水沟上设置具有排水孔的盖板，用以将隧道内因消防、冲洗等原因产生的积水汇入排水沟。
3.如权利要求2所述的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，其特征在于，在排水沟的下方预埋全封闭的硬塑管以形成清水沟的步骤；每隔一段距离设置沉砂井。
4.如权利要求3所述的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，其特征在于，还包括以下步骤：在隧道两侧边墙底部，沿隧道纵向每侧设一道透水盲管，使隧道纵向排水通畅，并于有集中出水点的一定范围内设环向透水盲管，通过环向和纵向透水盲管以及横向设置的泄水管将地下水引流至清水沟内排出，避免二次衬砌后的地下水形成过大压力沿衬砌薄弱处渗入隧道。
5.如权利要求1所述的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，其特征在于，还包括：使用防水混凝土并掺入防裂抗渗外加剂，以实现结构的自身防水的步骤和减少混凝土收缩微裂痕的步骤。
6.如权利要求5所述的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，其特征在于，所述实现结构自身防水的步骤还包括：对变形缝和施工缝进行防水处理，具体为：在所述变形缝处设置埋式橡胶止水带，施工缝设置带注浆管的止水胶。
7.如权利要求5所述的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，其特征在于，所述实现结构自身防水的步骤还包括：铺设无纺布和具有一定厚度的拱墙PVC防水板以形成柔性防水夹层；中间洞室设置防水层，所述防水层包括：自粘性防水卷材。
8.如权利要求1所述的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，其特征在于，还包括在隧道的进出口洞的门顶仰坡5m以外设置天沟，拦截地表水以免流至隧道洞口，避免渗漏水及地表水漫流的步骤。
9.如权利要求1所述的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，其特征在于，所述步骤S20-步骤S50的任一步骤中的所述支护步骤包括：喷射混凝土支护封闭岩面裂痕的步骤。
10.如权利要求1所述的小净距四车道浅埋大跨隧道施工方法，其特征在于，所述步骤S30中的侧导坑模筑二次衬砌的步骤或所述步骤S50中的中间洞室模筑二次衬砌的步骤包括：使用防水混凝土并掺入防裂抗渗外加剂，以实现结构的自身防水的步骤和减少混凝土收缩微裂痕的步骤。
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