CN108019211B - 一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕及其施工方法 - Google Patents

一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕及其施工方法，其截水帷幕包括Ⅰ号竖井、Ⅱ号竖井，所述Ⅰ号竖井的井壁处形成Ⅰ号导洞、Ⅱ号导洞，所述Ⅱ号导洞与Ⅱ号竖井连通，所述Ⅱ号竖井的井壁处形成Ⅳ号导洞，所述Ⅳ号导洞、Ⅰ号导洞通过Ⅲ号导洞连通，所述导洞中形成素混凝土咬合桩。其施工方法，包括以下步骤：施工前准备和隧道水位勘测、施作竖井和导洞、在导洞内竖向施工素咬合桩截水帷幕、回填导洞、疏干隧道周边地下水，进行矿山法隧道施工。本发明能够实大大节省了水资源，可有效控制周边环境的变形，减少地面施作截水帷幕的征地面积，有效解决了砂卵石地层中的成孔问题，工效提高了3~5倍，大大提高了施工效率。

Description

一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕及其施工方法
技术领域
本发明属于帷幕的施工方法领域，具体涉及一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕及其施工方法。
背景技术
随着城市化进程的加快，城市地面空间基本被密集的地面建筑和复杂的地下管线占据，传统明挖法施工已不适应于现代城市隧道的建设；矿山法施工因其拆迁占地少、不扰民、不干扰交通、节省大量拆迁投资等优点在建筑物密集的繁华市区和特殊地质区段得到了广泛的应用。
矿山法隧道施工均以无水作业为施工的前提条件。对位于水下的矿山法施工隧道，业内一般采用注浆加固土体或地面施做降水井大范围降水的方式对地下水进行处理。前者土体加固效果较差且造价极高，后者降水方量大、排放困难，且对周边环境影响较大；特别是在富水砂卵石地层，因砂卵石结构松散、空隙率大、地层自稳性差，用上述两种方法进行地下水处理往往难以达到预期效果。此外，随着城市地下水保护要求的愈发严格，大范围降水的方式也将不被允许。因此，找到一种有效的地下水处理办法已成为矿山法隧道施工需解决的首要问题。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕及其施工方法。
本发明的技术方案是：一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕，包括Ⅰ号竖井、Ⅱ号竖井，所述Ⅰ号竖井的井壁处形成Ⅰ号导洞、Ⅱ号导洞，所述Ⅱ号导洞与Ⅱ号竖井连通，所述Ⅱ号竖井的井壁处形成Ⅳ号导洞，所述Ⅳ号导洞、Ⅰ号导洞通过Ⅲ号导洞连通，所述Ⅰ号导洞、Ⅱ号导洞、Ⅲ号导洞、Ⅳ号导洞中形成素混凝土咬合桩。
所述Ⅰ号导洞、Ⅱ号导洞、Ⅲ号导洞、Ⅳ号导洞呈闭合状状。
所述素混凝土咬合桩跳孔间隔打设。
所述素混凝土咬合桩之间为硬咬合形式。
一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕的施工方法，包括以下步骤：
ⅰ施工前准备和隧道水位勘测
在施工前选择好合适施工场地，并对隧道周边环境、地质、水文情况进行详细勘测，尤其需要对地下水位进行详细勘测。
ⅱ施作竖井和导洞
在选择的场地采用适当工法施作施工竖井，竖井施工完成后进行封底，然后在水位线以上选择合适位置施工导洞，导洞仅施作初期支护。
ⅲ在导洞内竖向施工素咬合桩截水帷幕
在导洞内施作素混凝土咬合桩截水帷幕，施工素混凝土咬合桩截水帷幕时，首先人工破除导洞下部初期支护，然后采用液压大功率钻机进行素混凝土咬合桩截水帷幕施工，素混凝土咬合桩采用跳孔间隔打设，咬合采用硬咬形式，其直径及咬合厚度根据地质条件、地下水情况、隧道埋深和现场施工条件确定，桩底打至不透水层以保证截水效果，一段截水帷幕完成后，恢复初期支护结构，继续向前施作素混凝土咬合桩截水帷幕直至完成全部截水帷幕体系施工。
ⅳ回填导洞
素混凝土咬合桩截水帷幕全部施工完成后，对导洞进行回填。
ⅴ疏干隧道周边地下水，进行矿山法隧道施工
疏干隧道周边地下水，采用矿山法施工隧道断面，施作格栅钢拱架，喷射混凝土，施作二衬衬砌。
所述步骤ⅱ中的竖井封底为封底格栅或底板。
所述步骤ⅱ中的导洞采用台阶法施工，台阶长度约为一倍洞径。
所述步骤ⅲ中的导洞内施作截水帷幕施工方法中素混凝土咬合桩施工包括以下步骤：
a以间隔跳打方式钻孔，孔内采用套管护壁。
b向孔内灌注素混凝土，同时拔出套管，形成素混凝土咬合桩。
c在已初凝的素混凝土咬合桩之间以间隔跳打方式进行钻孔，孔内采用套管护壁。
d在步骤三中施工完成后的钻孔内灌注素混凝土，灌浆同时拔出套管，完成素混凝土咬合桩施工。
所述步骤ⅳ中为保证回填效果，下部回填材料选用原状土并进行夯实，拱顶处选用喷射混凝土，同时辅以注浆加固。
本发明能够实现在矿山法隧道施工时，无需进行大范围降水便可保证施工的无水环境，大大节省了水资源，可有效控制周边环境的变形。此外，导洞的施作可大量减少地面施作截水帷幕的征地面积，解决了建筑密集地区无法征地的问题，导洞内施工机械的使用，有效解决了砂卵石地层中的成孔问题，工效提高了3~5倍，大大提高了施工效率。
附图说明
图1 是本发明的结构示意图；
图2 是本发明的剖面图；
图3 是本发明的方法流程图；
图4 是本发明中步骤ⅰ的工序图；
图5 是本发明中步骤ⅱ的工序图；
图6 是本发明中步骤ⅲ的工序图；
图7 是本发明中步骤ⅳ的工序图；
图8 是本发明中步骤ⅴ的工序图；
其中：
1Ⅰ号竖井 2 Ⅱ号竖井
3Ⅰ号导洞 4 Ⅱ号导洞
5Ⅲ号导洞 6 Ⅳ号导洞
7素混凝土咬合桩 8 隧道。
具体实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1~8所示，一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕，包括Ⅰ号竖井1、Ⅱ号竖井2，所述Ⅰ号竖井1的井壁处形成Ⅰ号导洞3、Ⅱ号导洞4，所述Ⅱ号导洞4与Ⅱ号竖井2连通，所述Ⅱ号竖井2的井壁处形成Ⅳ号导洞6，所述Ⅳ号导洞6、Ⅰ号导洞3通过Ⅲ号导洞5连通，所述Ⅰ号导洞3、Ⅱ号导洞4、Ⅲ号导洞5、Ⅳ号导洞6中形成素混凝土咬合桩7。
所述Ⅰ号导洞3、Ⅱ号导洞4、Ⅲ号导洞5、Ⅳ号导洞6呈闭合状状。
所述素混凝土咬合桩7跳孔间隔打设。
所述素混凝土咬合桩7之间为硬咬合形式。
一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕的施工方法，包括以下步骤：
ⅰ施工前准备和隧道水位勘测
在施工前选择好合适施工场地，并对隧道周边环境、地质、水文情况进行详细勘测，尤其需要对地下水位进行详细勘测；
ⅱ施作竖井和导洞
在选择的场地采用适当工法施作施工竖井，竖井施工完成后进行封底，然后在水位线以上选择合适位置施工导洞，导洞仅施作初期支护；
ⅲ在导洞内竖向施工素咬合桩截水帷幕
在导洞内施作素混凝土咬合桩截水帷幕，施工素混凝土咬合桩截水帷幕时，首先人工破除导洞下部初期支护，然后采用液压大功率钻机进行素混凝土咬合桩截水帷幕施工，素混凝土咬合桩采用跳孔间隔打设，咬合采用硬咬形式，其直径及咬合厚度根据地质条件、地下水情况、隧道埋深和现场施工条件确定，桩底打至不透水层以保证截水效果，一段截水帷幕完成后，恢复初期支护结构，继续向前施作素混凝土咬合桩截水帷幕直至完成全部截水帷幕体系施工；
ⅳ回填导洞
素混凝土咬合桩截水帷幕全部施工完成后，对导洞进行回填；
ⅴ疏干隧道周边地下水，进行矿山法隧道施工
疏干隧道周边地下水，采用矿山法施工隧道8断面，施作格栅钢拱架，喷射混凝土，施作二衬衬砌。
所述步骤ⅱ中的竖井封底为封底格栅或底板。
所述步骤ⅱ中的导洞采用台阶法施工，台阶长度约为一倍洞径。
所述步骤ⅲ中的导洞内施作截水帷幕施工方法中素混凝土咬合桩施工包括以下步骤：
a以间隔跳打方式钻孔，孔内采用套管护壁；
b向孔内灌注素混凝土，同时拔出套管，形成素混凝土咬合桩；
c在已初凝的素混凝土咬合桩之间以间隔跳打方式进行钻孔，孔内采用套管护壁；
d在步骤三中施工完成后的钻孔内灌注素混凝土，灌浆同时拔出套管，完成素混凝土咬合桩施工。
所述步骤ⅳ中为保证回填效果，下部回填材料选用原状土并进行夯实，拱顶处选用喷射混凝土，同时辅以注浆加固。
在导洞内施作素混凝土咬合桩截水帷幕，针对砂卵石地层，施工钻机采用阶梯式钻头。
进行矿山法隧道施工的施工过程应遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的原则进行。
本发明能够实现在矿山法隧道施工时，无需进行大范围降水便可保证施工的无水环境，大大节省了水资源，可有效控制周边环境的变形。此外，导洞的施作可大量减少地面施作截水帷幕的征地面积，解决了建筑密集地区无法征地的问题，导洞内施工机械的使用，有效解决了砂卵石地层中的成孔问题，工效提高了3~5倍，大大提高了施工效率。

Claims (7)

1.一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕的施工方法，其特征在于：竖井包括Ⅰ号竖井（1）、Ⅱ号竖井（2），导洞包括Ⅰ号导洞（3）、Ⅱ号导洞（4）、Ⅲ号导洞（5）、Ⅳ号导洞（6）；
所述Ⅰ号竖井（1）的井壁处形成Ⅰ号导洞（3）、Ⅱ号导洞（4），所述Ⅱ号导洞（4）与Ⅱ号竖井（2）连通，所述Ⅱ号竖井（2）的井壁处形成Ⅳ号导洞（6），所述Ⅳ号导洞（6）、Ⅰ号导洞（3）通过Ⅲ号导洞（5）连通，所述Ⅰ号导洞（3）、Ⅱ号导洞（4）、Ⅲ号导洞（5）、Ⅳ号导洞（6）中形成素混凝土咬合桩（7）；
所述Ⅰ号导洞（3）、Ⅱ号导洞（4）、Ⅲ号导洞（5）、Ⅳ号导洞（6）呈闭合状；
施工方法包括以下步骤：
（ⅰ）施工前准备和隧道水位勘测
在施工前选择好合适施工场地，并对隧道周边环境、地质、水文、地下水位情况进行详细勘测；
（ⅱ）施作竖井和导洞
在选择的场地采用适当工法施作施工竖井，竖井施工完成后进行封底，然后在水位线以上选择合适位置施工导洞，导洞仅施作初期支护；
（ⅲ）在导洞内竖向施工素咬合桩截水帷幕
在导洞内施作素混凝土咬合桩截水帷幕，施工素混凝土咬合桩截水帷幕时，首先人工破除导洞下部初期支护，然后采用液压大功率钻机进行素混凝土咬合桩截水帷幕施工，素混凝土咬合桩采用跳孔间隔打设，咬合采用硬咬形式，其直径及咬合厚度根据地质条件、地下水情况、隧道埋深和现场施工条件确定，桩底打至不透水层以保证截水效果，一段截水帷幕完成后，恢复初期支护结构，继续向前施作素混凝土咬合桩截水帷幕直至完成全部截水帷幕体系施工；
（ⅳ）回填导洞
素混凝土咬合桩截水帷幕全部施工完成后，对导洞进行回填；
（ⅴ）疏干隧道周边地下水，进行矿山法隧道施工
疏干隧道周边地下水，采用矿山法施工隧道断面，施作格栅钢拱架，喷射混凝土，施作二衬衬砌。
2.根据权利要求1所述的一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕的施工方法，其特征在于：所述素混凝土咬合桩（7）跳孔间隔打设。
3.根据权利要求2所述的一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕的施工方法，其特征在于：所述素混凝土咬合桩（7）之间为硬咬合形式。
4.根据权利要求1所述的一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕的施工方法，其特征在于：所述步骤（ⅱ）中的竖井封底为封底格栅或底板。
5.根据权利要求1所述的一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕的施工方法，其特征在于：所述步骤（ⅱ）中的导洞采用台阶法施工，台阶长度为一倍洞径。
6.根据权利要求1所述的一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕的施工方法，其特征在于：所述步骤（ⅲ）中的导洞内施作截水帷幕施工方法中素混凝土咬合桩施工包括以下步骤：
（a）以间隔跳打方式钻孔，孔内采用套管护壁；
（b）向孔内灌注素混凝土，同时拔出套管，形成素混凝土咬合桩；
（c）在已初凝的素混凝土咬合桩之间以间隔跳打方式进行钻孔，孔内采用套管护壁；
（d）在步骤三中施工完成后的钻孔内灌注素混凝土，灌浆同时拔出套管，完成素混凝土咬合桩施工。
7.根据权利要求1所述的一种富水砂卵石地层的导洞内截水帷幕的施工方法，其特征在于：所述步骤（ⅳ）中为保证回填效果，下部回填材料选用原状土并进行夯实，拱顶处选用喷射混凝土，同时辅以注浆加固。
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