CN108374663A - 一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道施工领域，更具体而言，涉及一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法。采用“新奥法”中挂网喷锚的柔性支护，结合“矿山法”模筑砼的刚性支护来控制围岩的变形及应力重分布，使其达到新的平衡，减少砂卵石地层沉降，保证施工安全。上台阶一衬砼利用开挖台架、支撑工字钢和组合钢模板施工，下台阶利用整体大模板施工，施工工序简单，施工难度低且效率较高，并能保证一衬砼施工质量。预留三角槽后浇筑，实现了防水板整体挂设，减少钢筋接头且提高二衬钢筋整体线型并能够保证二衬的受力性能，保证施工质量并提高施工工效。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，更具体而言，涉及一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法。
背景技术
砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层，其基本特征是结构松散、无胶结，呈大小不等的颗粒状。这种地层一旦被开挖，极易破坏原来相对稳定或平衡的状态，使开挖面和洞壁失去约束而失稳，特别是隧道顶部大块卵石剥落会引起上覆地层的突然沉陷。砂卵石地层地下隧道的开挖与支护是地下工程施工中比较特殊的问题，无论理论研究还是实际施工都还有较多的问题需要解决。砂卵石地层开挖后随着围岩塑性区范围的不断扩大，将会引发支护及衬砌混凝土的变形破坏，稳定期相对石质隧道而言较短，隧道结构设计中都把加强支护刚度、控制变形及其发展放在首位，从最大限度地保护围岩天然结构强度，减少变形产生裂缝、掉块造成围岩强度的损失出发，选择能有效控制变形的支护型式。
发明内容
为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种本工法适用于砂卵石、自稳性差的碎石土地层公路或铁路隧道的施工工法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法，包括以下步骤：
S1、开挖上台阶，预留高度为2-2.5m，底边长度为3-5m的核心土导坑台阶，开挖深度1.5-2.25m后立即进行挂网并喷射混凝土，紧贴混凝土初喷面架立1榀上台阶初支钢架，所述初支钢架拱脚处支垫槽钢，搭设锁脚锚管；
S2、重复S1，直至3榀上台阶初支钢架支护完成；
S3、初支钢架下部夯填15cm砂土，架立I20a工字钢支撑钢架，拼接定制模板；
S4、以方木或钢管或其组合为支撑杆件在开挖台架架立以方木或钢管或其组合的支撑杆件，采用地泵进行一衬混凝土施工；
S5、清除上台阶钢架底部砂土，采用左右侧壁导坑交错换边开挖法进行下台阶开挖，架立下台阶钢架，采用整体大模板施工法进行下台阶一衬模筑施工；
S6、开挖下台阶中间部分以及仰拱部分，架立仰拱钢架，采用全断面一次浇筑进行仰拱填充施工；
S7、铺设防水层，绑扎钢筋，浇筑三角槽混凝土施工，待三角槽混凝土终凝后，采用整体液压台车施工法进行二衬混凝土施工。
所述S1中锁脚锚管为Φ42无缝钢管。
所述S3中定制模板由面板、加强肋板和法兰组成，其中面板采用3mm钢板、加强肋板采用6mm钢板、法兰采用5cm角钢制作，每块模板长为2.5m，宽为0.5m。
所述定制模板的块与块之间采用子母扣搭接方式连接，减少模板缝漏浆同时增加一衬外观质量。
所述一衬混凝土强度达到设计的70%以上拆除模板。
所述下台阶开挖，每次开挖深度为2.25-3m，左右侧导坑开挖深度错开至少3m。
所述下台阶一次模筑施工，在立模板前，将Φ22mm钢筋焊接在钢拱架上，并在对应大模板上切割Φ25mm孔，将钢筋伸出大模板外，并与大模板加固牢固。
所述下台阶与上台阶的施工缝，仰拱与下台阶施工缝至少错开1榀钢架距离。
所述仰拱施工在上台阶掌子面超前20-30m后进行。
所述防水层设在一次衬砌与二次衬砌混凝土之间，所述防水层材料为土工无纺布和防水板。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
采用“新奥法”中挂网喷锚的柔性支护，结合“矿山法”模筑砼的刚性支护来控制围岩的变形及应力重分布，使其达到新的平衡，减少砂卵石地层沉降，保证施工安全。上台阶一衬砼利用开挖台架、支撑工字钢和定制钢模板施工，下台阶利用整体大模板施工，施工工序简单，施工难度低且效率较高，并能保证一衬砼施工质量。预留三角槽后浇筑，实现了防水板整体挂设，减少钢筋接头且提高二衬钢筋整体线型并能够保证二衬的受力性能，保证施工质量并提高施工工效。
附图说明
图1为本发明施工工艺示意图
图2为上台阶预留核心土开挖示意图
图3为上台阶初支钢架示意图
图4为架立支撑骨架，拼接钢模板示意图
图5为上台阶一衬模筑混凝土施工示意图
图6为开挖一侧下台阶并架立下台阶钢架示意图
图7为错开开挖另一侧下台阶并进行下台阶一衬模筑混凝土施工示意图
图8为开挖下台阶中间部分以及仰拱部分并架立仰拱钢架示意图
图9为立模浇筑仰拱及仰拱填充混凝土示意图
图10为模板搭接处示意图
图11为拱脚填充砂层示意图
图12为下台阶整体模板效果图
图13为下台阶混凝土浇筑示意图
图14为三角槽示意图
图15为三角槽钢模板示意图
图中：1预留核心土、2为超前小导管、3为初喷混凝土、4为初支钢架、5为连接筋、6为锁脚锚杆、7为定制模板、8为支撑钢架、9砂土、10为开挖台架、11支撑杆件、12为一衬混凝土、13为下台阶钢架、14为大模板、15为预留筋、16为仰拱钢架、17为仰拱混凝土、18为填充混凝土、19为三角槽混凝土、20为二衬混凝土、21为面板、22为法兰、23为肋板、24为槽钢、25注浆口。
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做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。
如图1~图9所示一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法，包括以下步骤：
S1、开挖上台阶，预留高度为2-2.5m，底边长度为3-5m的核心土导坑台阶1，开挖深度1.5-2.25m后立即进行挂网并喷射8cm厚混凝土，紧贴初喷混凝土3喷射面架立1榀上台阶初支钢架4，采用连接筋5加固，所述初支钢架拱脚处支垫槽钢24，搭设锁脚锚管6，锁脚锚管采用Φ42无缝钢管；
S2、重复S1，直至3榀上台阶初支钢架支护完成；
S3、初支钢架下部夯填15cm砂土9，架立I20a工字钢支撑钢架8，拼接定制模板7；
S4、在开挖台架10上架立以方木或钢管或其组合的支撑杆件11，采用地泵进行一衬混凝土12施工，一衬混凝土强度达到设计的70%以上拆除定制模板7；
S5、清除上台阶钢架底部砂土，采用左右侧壁导坑交错换边开挖法进行下台阶开挖，每次开挖深度为2.25-3m，左右侧导坑错开至少3m，架立下台阶钢架13，采用整体大模板14施工法进行下台阶一衬模筑施工；
S6、开挖下台阶中间部分以及仰拱部分，一次开挖长度为2.25-3m，修整至设计轮廓后架立仰拱钢架16，在上台阶掌子面超前20-30m后进行仰拱衬砌施工，浇筑仰拱混凝土17，仰拱施工缝要错开下台阶施工缝至少1榀钢架距离；采用全断面一次浇筑进行仰拱填充施工，浇筑填充混凝土18；
S7、铺设防水层，绑扎钢筋，浇筑三角槽混凝土19施工，待三角槽混凝土终凝后，采用整体液压台车施工法进行二衬混凝土20施工。
在本实施例中，采用超前小导管2做超前支护。
在本实施例中，在距上台阶底部1.2m处及2.5m高处预留40cm*40cm注浆口25，以便混凝土入模并保证混凝土下落距离不超2m。
在本实施例中，下台阶一次模筑施工，在立模板前，设置预留筋15，将Φ22mm钢筋焊接在钢拱架上，并在对应大模板上切割Φ25mm孔，将钢筋伸出大模板外。并与大模板加固牢固，能够有效的防止涨模。
在本实施例中，下台阶与上台阶的施工缝至少错开1榀钢架距离，仰拱与下台阶施工缝至少错开1榀钢架距离。
在本实施例中，防水层设在一次衬砌与二次衬砌混凝土之间，所述防水层材料为土工无纺布和防水板。
如图10所示，定制模板由面板21、加强肋板23和法兰22组成，其中面板21采用3mm钢板、加强肋板23采用6mm钢板、法兰22采用5cm角钢制作，每块模板长为2.5m，宽为0.5m。定制模板接缝处做成子母扣搭接，减少模板缝漏浆同时增加一衬外观质量。面板与法兰焊接连接，肋板与法兰螺栓连接。
如图11所示，在架设初支钢架时需在钢拱架拱脚支垫槽钢，确保钢拱架拱脚不悬空。且在钢拱架两侧拱脚处平铺15cm砂层，并人工夯实平整，保证钢拱架能与下台阶拱架连接。
如图12所示，下台阶一衬模筑采用整体大模板施工，左、右侧台阶各配1副模板。
如图13所示，由于一次施作下台阶混凝土方量较小，混凝土输送泵泵送压力过大，会导致涨模，故不宜采用混凝土输送泵。在上台阶施工时，预留斜向槽口，下台阶混凝土由此处溜槽入模。
如图14所示，仰拱填充与初支边墙存在三角槽部位，在浇筑填充混凝土时，应预留出三角槽，待防水层及钢筋绑扎完毕后再浇筑三角槽混凝土，
如图15所示，三角槽施工采用专用钢模板，模板采用6mm钢板制作，内部采用钢管或工字钢加固。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、开挖上台阶，预留高度为2-2.5m，底边长度为3-5m的核心土导坑台阶，开挖深度1.5-2.25m后立即进行挂网并喷射混凝土，紧贴混凝土喷射面架立1榀上台阶初支钢架，所述初支钢架拱脚处支垫槽钢，搭设锁脚锚管；
S2、重复S1，直至3榀上台阶初支钢架支护完成；
S3、初支钢架下部夯填15cm砂土，架立I20a工字钢支撑钢架，拼接定制模板；
S4、在开挖台架架立以方木或钢管或其组合的支撑杆件，采用地泵进行一衬混凝土施工；
S5、清除上台阶钢架底部砂土，采用左右侧壁导坑交错换边开挖法进行下台阶开挖，采用整体大模板施工法进行下台阶一衬模筑施工；
S6、开挖下台阶中间部分以及仰拱部分，架立仰拱钢架，采用全断面一次浇筑进行仰拱填充施工；
S7、铺设防水层，绑扎钢筋，浇筑三角槽混凝土施工，待三角槽混凝土终凝后，采用整体液压台车施工法进行二衬混凝土施工。
2.根据权利要求1所述的一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法，其特征在于：所述S1中锁脚锚管为Φ42无缝钢管。
3.根据权利要求1所述的一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法，其特征在于：所述S3中定制模板由面板、加强肋板和法兰组成，其中面板采用3mm钢板、加强肋板采用6mm钢板、法兰采用5cm角钢制作，每块模板长为2.5m，宽为0.5m。
4.根据权利要求1所述的一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法，其特征在于：所述定制模板的块与块之间采用子母扣搭接方式连接。
5.根据权利要求1所述的一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法，其特征在于：所述一衬混凝土强度达到设计的70%以上拆除定制模板。
6.根据权利要求1所述的一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法，其特征在于：所述下台阶开挖，每次开挖深度为2.25-3m，左右侧导坑开挖深度错开至少3m。
7.根据权利要求1所述的一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法，其特征在于：所述下台阶一次模筑施工，在立模板前，将Φ22mm钢筋焊接在钢拱架上，并在对应大模板上切割Φ25mm孔，将钢筋伸出大模板外，并与大模板加固牢固。
8.根据权利要求1所述的一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法，其特征在于：所述下台阶与上台阶的施工缝至少错开1榀钢架距离，仰拱与下台阶施工缝至少错开1榀钢架距离。
9.根据权利要求1所述的一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法，其特征在于：所述开挖仰拱施工在上台阶掌子面超前20-30m后进行。
10.根据权利要求1所述的一种砂卵石地质隧道两次模筑施工工法，其特征在于：所述防水层设在一次衬砌与二次衬砌混凝土之间，所述防水层材料为土工无纺布和防水板。
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