CN108661078B - 一种综合式隧道设计施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种综合式隧道设计施工方法属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种综合式隧道设计施工方法。本发明提供一种综合式隧道设计施工方法。本发明包括以下步骤：1）绘制隧道内上下水管和排水管、电缆管线、通信光纤管线和遗弃的废管线走向和分布区位图；2）将隧道内垃圾层分为建筑垃圾层和生活垃圾层，绘制与隧道设计和规划路径相一致的建筑垃圾和生活垃圾布点图以及标示层厚和层级数；3）绘制隧道路径内有害气体分布图，标示有害气体分布密度；4）将隧道处地下水位按照现场勘察的结果标注和绘制出各个竖井标段的地下水位分布图，并具体绘制出上层滞水、潜水、承压水和承压水四层水分布图。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种综合式隧道设计施工方法。
背景技术
目前，电缆隧道施工存在水暖管线较多，生活垃圾较为密集，有害气体元素含量丰富且分布杂散，地下水位较高且丰富，且地质结构复杂，施工断面转换多，防水的接口多，现场施工降水井条件无法做到全线统一降水，遗弃的基础群桩伴随在地下的上水、排水、电管线中等不利因素，不仅给勘测、计算、制定方案等造成困难，而且会在技术薄弱的地方造成技术隐患和障碍，甚至不可挽回的灾难，在勘测、检测、制定方案、实施复验中将多个问题并存综合考量，统一部署，尤其考良多个工艺交叉融合部署实施的效用和影响。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种综合式隧道设计施工方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括以下步骤：
1)绘制隧道内上下水管和排水管、电缆管线、通信光纤管线和遗弃的废管线走向和分布区位图；
2)将隧道内垃圾层分为建筑垃圾层和生活垃圾层，绘制与隧道设计和规划路径相一致的建筑垃圾和生活垃圾布点图以及标示层厚和层级数；
3)绘制隧道路径内有害气体分布图，标示有害气体分布密度；
4)将隧道处地下水位按照现场勘察的结果标注和绘制出各个竖井标段的地下水位分布图，并具体绘制出上层滞水、潜水、承压水和承压水四层水分布图；
5)按照隧道的断面和施工断面对防水的接口断面进行排布，划分出防水的接口排布图，并标注重点防水接口区域和接口点，防水隐患和危害之处；
6)绘制隧道处遗弃的基础群桩在隧道挖掘点处的排布位置，以及其相对于地下管线的距离、位置和排布图；
7)对隧道进行防水处理、施工缝的留置、混凝土浇注、ECB防水板设置、PE板缓冲层设置、降水井数量及井深设计、超前支护设计、混凝土桩静态爆破施工和有害气体防治设计。
作为一种优选方案，本发明所述防水处理包括基面处理和初衬背后注浆及漏水点处理；
基面处理包括以下步骤：
(1)割除基面钢筋及凸出的管件、测量控制桩，边墙及底板平整度为D/L<1/6，D为相邻两凸面间凹进去的深度，L为相邻两凸面间的距离；
(2)施做27mm厚防水砂浆抹面；防水砂浆施做完毕后，表面平整度为D/L<1/10，D为相邻两凸面间凹进去的深度，L为相邻两凸面间的距离；局部凹凸值小等于5mm；
(3)结构断面变化或转弯处的阴阳角均做成圆弧形，阴角处圆弧半径不小于10㎝，阳角处圆弧半径不小于5㎝；
(4)铺设防水层；
(5)采用回弹仪检测防水砂浆强度，强度不小于M7.5级；
初支背后注浆及漏水点处理包括以下步骤：
注浆密度按照侧墙3米、拱顶2米间距进行；注浆分2次进行：第一次注浆压力保持在0.2—0.3兆帕；第二次注浆压力保持在0.4—0.5兆帕；
背后注浆完成后，对仍滴漏部位进行埋设引流导管注射化学浆液二次处理，当周围浆液强度达到2兆帕时将预埋导管拔除，用堵漏剂封堵，最后用防水砂浆进行表面处理。
作为另一种优选方案，本发明所述施工缝的留置按照混凝土浇注步序以及定型模板段长留置，分为纵向施工缝和环向施工缝。
作为另一种优选方案，本发明所述混凝土浇注为：底板及边墙以上300mm为1次，剩余边墙及拱部为1次；纵向和水平施工缝留置在边墙300mm处；施工缝内设置300mm宽钢边止水带，底板混凝土浇注高度至钢边止水带的二分之一；在第一次混凝土浇注后强度达到70及以上时，对混凝土面进行凿毛处理，凿毛密度不小于90％，深度不小于10mm。
作为另一种优选方案，本发明所述ECB防水板设置包括以下步骤：
(1)将人孔井及通风井的井脖基本坐落在绿化带中，高度高于自然地面200-300mm；施工井盖板封扣前，将井内防水板材延升至井脖台下，并对基面(二衬混凝土头和圈梁顶面)进行30mm厚防水砂浆封垫；施工井盖板缝用防水砂浆或防水细石混凝土吊板灌缝；防水板材以上采用80厚细石混凝土施做保护层；
(2)防水卷材在施工缝以及变形缝处留有10-15mm余量；
(3)阴阳角在施做刚性防水层时应进行圆角处理，阴角圆角半径不低于20mm，阳角半径不低于10mm；
作为另一种优选方案，本发明所述PE板缓冲层设置包括以下步骤：
(1)将PE板缓冲层固定在基面上；
(2)用射钉将热塑性塑料垫片固定在PE板缓冲层上，固定点采用梅花形布设，塑料垫片与拱顶的间距为600±50mm，塑料垫片与边墙的间距为1000mm±50mm，仰拱与侧墙连接部位的固定间距为500mm左右，塑料垫片设置在基层凹坑部位；
(3)防水板与垫片通过热风焊枪焊接；焊接完毕后，采用检漏器进行充气检测，充气压力为0.25Mpa，保持该压力不少于15分钟，允许压力下降10％；如压力持续下降，查出漏气部位并对漏气部位进行全面的手工补焊；
(4)防水板之间的搭接长短边均以搭接线为准，搭接宽度纵向不小于100mm，横向不小于150mm；
(5)防水板纵向搭接与环向搭接交接处，设置一防水板；搭接宽度为防水板宽度的1/2，并不小于500mm；
(6)对防水板表面进行检测，发现破损部位进行补焊，补丁剪成圆角，补丁边缘距破损边缘的距离不小于7cm，并采用塑料焊条补强焊缝；
作为另一种优选方案，本发明所述防水处理还包括施工缝防水处理和变形缝的防水处理；
施工缝防水处理为：对于环向施工缝采用橡胶止水带，纵向施工缝采用镀锌止水钢板；并采用预埋注浆管的方法进行加强防水处理，当施工缝部位出现渗漏水时，利用预埋注浆管进行注浆堵漏处理；
变形缝的防水处理包括以下步骤：
(1)在变形缝部位的模注混凝土外侧设置背贴式橡胶止水带，通过背贴式橡胶止水带表面突起的齿条与模注防水混凝土之间的密实咬合进行密封止水，同时在背贴式止水带两翼的最外侧齿条的内侧根部固定注浆管，通过注浆管表面的出浆孔将浆液均匀的填充在止水带齿条与混凝土的空隙部位；注浆液采用化学浆液；
(2)在变形缝部位设置钢边橡胶止水带，在止水带的表面现场粘贴缓膨胀型遇水膨胀腻子条；每条变形缝的止水带接头采用热熔法接对；
(3)变形缝内采用密封膏进行嵌缝密封止水，密封膏沿变形缝环向封闭；
(4)在顶拱和侧墙变形缝两侧的混凝土表面预留凹槽内设置镀锌钢板接水盒。
作为另一种优选方案，本发明所述止水带采用300mm宽4mm厚钢边橡胶止水带，安装时通过止水带两侧钢边上眼孔用细铁丝将止水带固定在结构钢筋上，内外采用30mm厚挤塑板帮贴。
作为另一种优选方案，本发明所述降水井数量及井深设计为：
降水井设计出水量按下列公式确定：
式中：q—井管的出水量(m3/d)；
r—过滤器半径(m)；
l—过滤器进水部分长度(m)；
降水井数量按下列公式计算：
式中：Q—总涌水量；
q—设计单井出水量；
降水井井深按下列公式计算：
Hj＝l+Hz+S+lc (公式6)
式中：Hj—降水井井深(m)；
lc—沉淀器长度(m)。
作为另一种优选方案，本发明所述超前支护设计包括以下步骤：
(1)超前小导管采用Φ32钢管，长度为2.25m；采取电钻推孔方法成孔或取风钻成孔；注浆管一端做成尖形，另一端焊上铁箍；在距离铁箍0.5～1.0m处开始钻孔，钻孔沿管壁间隔200mm，呈梅花型布设，孔位互成90°，孔径6～8mm；超前小导管从首榀钢格栅腹部穿过打入土体，环向间距0.3m,仰角5°～8°双层交叉布置，每榀打设一次超前小导管，导管纵向搭接长度不小于0.75m；
(2)超前小导管注浆，注浆压力为0.2～0.6MPa；
小导管注浆量按照下式计算：
Q＝2π·R·L·n·K·a
式中：R—浆液扩散半径，R为0.3m
L—小导管长度
n—地层孔隙率
K—充填系数，K为0.8；
a—浆液浪费系数：取1.1～1.2；
(3)注浆施工包括以下步骤：
(a)打孔布管：用顶头将小导管顶入土体；小导管尾部置于钢架腹部，小导管安装后用塑胶泥封堵导管外边的孔口；
(b)封面：注浆前，喷5～10cm厚混凝土封闭工作面；
(c)注浆：用KBY-50/70注浆机进行注浆，采用注浆量和注浆压力双控原则进行注浆时间的控制；
(d)粘土采用管棚，环向间距15cm，角度5-8度。
其次，本发明所述混凝土桩静态爆破施工步骤为：设计布孔→测量定位→钻孔→装药→药剂反应、清渣→进入下一层循环施工；
设计布孔：首先确定至少有一个以上临空面，钻孔方向与临空面平行，切割混凝土时同一排钻孔在一个平面上；孔距为25厘米，排距为20厘米；
钻孔：采用φ38mm钻孔；
钻孔深度和装药深度：钻孔深度在0.5至0.55米；装药深度为孔深的100％；每桩基钻孔30—50个；钻孔角度保持水平；
装药：先将药剂加30％的水(重量比)拌成流质状(充分搅拌后略有余水)后，迅速倒入孔内并用略小于钻孔的捅杆捣实捅紧、捅实；发现混凝土桩裂缝后，立即向裂缝中加水，以支持药剂持续反应；采用分桩灌装的方式，施工小组由主副两名灌装手组成；取药搅拌时，主灌装手负责灌装进孔，副灌装手负责捅紧捣实；施工工人在每次操作循环过程中负责1根桩装孔；从药剂加入拌和水到灌装结束，这个过程的时间不超过5分钟；位于地下水以下的钻孔装药先将套筒插入钻孔内，然后往套筒内装药。
另外，本发明所述有害气体防治设计包括以下步骤：在回风口(隧道马头门)5米左右顶部设置1台固定式具有报警功能的气体检测器；在施工作业范围内及工作面设置手持式有声(光)毒气体检测仪，对有毒有害气体进行检测；
增加强制通风系统设施，设定
刚性管道，中间每隔50米设置一台轴流风机增压风机，轴流通风机为防爆型的B/T系列，送风量为10500方/小时的热风机，将有害气体检测设备、供养设备、通风机口均安置在距离施工作业面3米，隧道施工时，风筒吊挂于隧道顶部。
本发明有益效果。
本发明通过地下管线走向和分布区位图，建筑垃圾和生活垃圾布点图以及标示层厚和层级数，有害气体分布图和标示分布密度，标注和绘制出各个竖井标段的地下水位分布图，防水的接口排布图以及防水接口区域、接口点，遗弃的基础群桩在隧道挖掘点处的排布位置技术数据，可为后续综合设计提供可靠全面的基础参考。比如，若地下垃圾造成地下水的呈现微腐蚀性；排水干管紧邻隧道拱顶，遗弃的基础群桩破除不能采用有声爆破法施工。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明变形缝、施工缝防水构造图。
图2是本发明超前小导管结构示意图。
图3是本发明小导管注浆工艺流程图。
图4是本发明静态爆破剂布孔设计参数表。
具体实施方式
本发明包括以下步骤：
1)绘制隧道内上下水管和排水管、电缆管线、通信光纤管线和遗弃的废管线走向和分布区位图；
2)将隧道内垃圾层分为建筑垃圾层和生活垃圾层，绘制与隧道设计和规划路径相一致的建筑垃圾和生活垃圾布点图以及标示层厚和层级数；
3)绘制隧道路径内有害气体分布图，标示有害气体分布密度；
4)将隧道处地下水位按照现场勘察的结果标注和绘制出各个竖井标段的地下水位分布图，并具体绘制出上层滞水、潜水、承压水和承压水四层水分布图；如1#竖井至2#竖井之间隧道标段地下水位-8.24米，稳定水位在2.0-5.30米之间，地下水年自然变幅2.0-3.0之间；
5)按照隧道的断面和施工断面对防水的接口断面进行排布，划分出防水的接口排布图，并标注重点防水接口区域和接口点(即极易发生渗漏或者防水重点部署点或者存在施工密集区的防水部位)，防水隐患和危害之处；
6)绘制隧道处遗弃的基础群桩在隧道挖掘点处的排布位置，以及其相对于地下管线的距离、位置和排布图；
7)对隧道进行防水处理、施工缝的留置、混凝土浇注、ECB防水板设置、PE板缓冲层设置、降水井数量及井深设计、超前支护设计、混凝土桩静态爆破施工和有害气体防治设计。
有害气体按照勘察的结可果分为非甲烷总烃、甲烷、氨气、二氧化硫。
所述步骤7)若地下垃圾造成地下水呈现微腐蚀性，排水干管紧邻隧道拱顶，则遗弃的基础群桩破除不能采用有声爆破法施工。
所述防水处理包括基面处理和初衬背后注浆及漏水点处理；
基面处理包括以下步骤：
(1)割除基面钢筋及凸出的管件、测量控制桩，边墙及底板平整度为D/L<1/6，D为相邻两凸面间凹进去的深度，L为相邻两凸面间的距离；
(2)施做27mm厚防水砂浆抹面；防水砂浆施做完毕后，表面平整度为D/L<1/10，D为相邻两凸面间凹进去的深度，L为相邻两凸面间的距离；局部凹凸值小等于5mm；
(3)结构断面变化或转弯处的阴阳角均做成圆弧形，阴角处圆弧半径不小于10㎝，阳角处圆弧半径不小于5㎝；
(4)铺设防水层；铺设防水层的初期支护表面若有明水流，则对喷射混凝土初衬背后再次进行注浆堵漏处理或表面刚性封堵处理(渗漏水部位)；底板喷射混凝土基面上若有积水，则在初支表面的最低处设置排水盲管进行引排；
(5)采用回弹仪检测防水砂浆强度，强度不小于M7.5级；有效避免防水砂浆存在空鼓、尖角、裂纹、渗漏点、铁件、砂眼等缺陷。
初支背后注浆及漏水点处理包括以下步骤：
注浆密度按照侧墙3米、拱顶2米间距进行；注浆分2次进行：第一次注浆压力保持在0.2—0.3兆帕；第二次注浆压力保持在0.4—0.5兆帕；
背后注浆完成后，对仍滴漏部位进行埋设引流导管注射化学浆液二次处理，当周围浆液强度达到2兆帕时将预埋导管拔除，用堵漏剂封堵，最后用防水砂浆进行表面处理。
所述施工缝的留置按照混凝土浇注步序以及定型模板段长留置，分为纵向施工缝和环向施工缝。
所述混凝土浇注为：底板及边墙以上300mm为1次，剩余边墙及拱部为1次；纵向和水平施工缝留置在边墙300mm处；施工缝内设置300mm宽钢边止水带，底板混凝土浇注高度至钢边止水带的二分之一；在第一次混凝土浇注后强度达到70及以上时，对混凝土面进行凿毛处理，凿毛密度不小于90％，深度不小于10mm。
所述ECB防水板设置包括以下步骤：
(1)将人孔井及通风井的井脖基本坐落在绿化带中，高度高于自然地面200-300mm；施工井盖板封扣前，将井内防水板材延升至井脖台下，并对基面(二衬混凝土头和圈梁顶面)进行30mm厚防水砂浆封垫；施工井盖板缝用防水砂浆或防水细石混凝土吊板灌缝；防水板材以上采用80厚细石混凝土施做保护层；
(2)防水卷材在施工缝以及变形缝处留有10-15mm余量；保证在结构变化时减少或降低对防水板材的拉伸破坏；
(3)阴阳角在施做刚性防水层时应进行圆角处理，阴角圆角半径不低于20mm，阳角半径不低于10mm；避免防水板材空鼓、折断。
所述PE板缓冲层设置包括以下步骤：
(1)将PE板缓冲层固定在基面上；
(2)用射钉将热塑性塑料垫片固定在PE板缓冲层上，固定点采用梅花形布设，塑料垫片与拱顶的间距为600±50mm，塑料垫片与边墙的间距为1000mm±50mm，仰拱与侧墙连接部位的固定间距为500mm左右，塑料垫片设置在基层凹坑部位；
(3)防水板与垫片通过热风焊枪焊接；焊接完毕后，采用检漏器进行充气检测，充气压力为0.25Mpa，保持该压力不少于15分钟，允许压力下降10％；如压力持续下降，查出漏气部位并对漏气部位进行全面的手工补焊；
(4)防水板之间的搭接长短边均以搭接线为准，搭接宽度纵向不小于100mm，横向不小于150mm；
(5)防水板纵向搭接与环向搭接交接处，设置一防水板；搭接宽度为防水板宽度的1/2，并不小于500mm；
(6)对防水板表面进行检测，发现破损部位进行补焊，补丁剪成圆角，补丁边缘距破损边缘的距离不小于7cm，并采用塑料焊条补强焊缝。
明开隧道防水材料可分2次制做。底板一次，侧墙一次。第一次：底板混凝土垫层施工完毕后施做第一次防水板材，两侧预留高度1米，并延伸至模板外卷起保护，当隧道混凝土施工完毕后进行第二次防水施工，使用热风机吹干防水板材表面，搭接宽度不小于200mm。
所述防水处理还包括施工缝防水处理和变形缝的防水处理；
施工缝防水处理为：对于环向施工缝采用橡胶止水带，纵向施工缝采用镀锌止水钢板；并采用预埋注浆管的方法进行加强防水处理，当施工缝部位出现渗漏水时，利用预埋注浆管进行注浆堵漏处理；
变形缝的防水处理包括以下步骤：
(1)竖井两侧1.25米设置1道变形缝，在围岩突变位置设置变形缝；在变形缝部位的模注混凝土外侧设置背贴式橡胶止水带，通过背贴式橡胶止水带表面突起的齿条与模注防水混凝土之间的密实咬合进行密封止水，同时在背贴式止水带两翼的最外侧齿条的内侧根部固定注浆管，通过注浆管表面的出浆孔将浆液均匀的填充在止水带齿条与混凝土的空隙部位；注浆液采用化学浆液；背贴式止水带同时起到在隧道内形成防水封闭区的作用；
(2)在变形缝部位设置钢边橡胶止水带，在止水带的表面现场粘贴缓膨胀型遇水膨胀腻子条；每条变形缝的止水带接头采用热熔法接对；
(3)变形缝内采用密封膏进行嵌缝密封止水，密封膏沿变形缝环向封闭；有效防止窜水现象的发生；
(4)在顶拱和侧墙变形缝两侧的混凝土表面预留凹槽内设置镀锌钢板接水盒；便于对渗漏水及时引排。
所述止水带采用300mm宽4mm厚钢边橡胶止水带，安装时通过止水带两侧钢边上眼孔用细铁丝将止水带固定在结构钢筋上，内外采用30mm厚挤塑板帮贴；确保在混凝土施工时不变型、不移位。当混凝土拆模后将挤塑板剔除，依次嵌入发泡剂、滞水膨胀胶条、发泡剂、沥青油膏进行后续工序处理。
所述降水井数量及井深设计为：
涌水量计算模型如下：
式中：Q—基坑涌水量(m3/d)；
k—渗透系数(m/d)；
H—潜水含水层厚度(m)：
S—基坑水位降深(m)；
R—降水影响半径(m),对潜水含水层，其降水影响半径按下式计算：
r0—基坑等效半径(m),对不规则形状的基坑，其等效半径按下式计算：
A—降水区域面积。
降水井设计出水量按下列公式确定：
式中：q—井管的出水量(m3/d)；
r—过滤器半径(m)；
l—过滤器进水部分长度(m)；
降水井数量按下列公式计算：
式中：Q—总涌水量；
q—设计单井出水量；
降水井井深按下列公式计算：
Hj＝l+Hz+S+lc (公式6)
式中：Hj—降水井井深(m)；
lc—沉淀器长度(m)。
由于现场施工降水井条件无法做到全线统一降水，因此将整个隧道划分为若干部分，各个竖井及区间降水计算如下。
5号竖井，考虑自然水位3.5m，含水层厚度15m，渗透系数为50m/d，降水中心线围成的竖井面积约为254m2，由于地勘未做抽水试验，因此水力坡度取沈阳地区经验数值为0.067，底板埋深为10.92m，降水要求水位降至底板下1m，根据公式1涌水量计算公式，得到涌水量为7210.18m3，参数结合公式2，得到降水影响半径为461.18m。基坑等效半径为8.99m，考虑竖井现场布置条件及公式5，降水井数目为20眼，单井出水能力为1520.49m3/d，泵量约为16.52m3/h。
5号竖井明挖段，考虑自然水位3.5m，含水层厚度15m，渗透系数为50m/d，降水中心线围成的竖井面积约为550m2，由于地勘未做抽水试验，因此水力坡度取沈阳地区经验数值为0.067，底板埋深为10.92m(最深考虑)，降水要求水位降至底板下1m，根据公式1涌水量计算公式，得到涌水量为7970.26m3，参数结合公式2，得到降水影响半径为461.18m。基坑等效半径为13.23m，考虑竖井现场布置条件及公式5，降水井数目为21眼，单井出水能力为1441.61m3/d，泵量约为17.40m3/h。
4-5号竖井区间玉龙山路段，考虑自然水位3.5m，含水层厚度15m，渗透系数为50m/d，降水中心线围成的竖井面积约为1506m2，由于地勘未做抽水试验，因此水力坡度取沈阳地区经验数值为0.067，底板埋深为10.92m(最深考虑)，降水要求水位降至底板下1m，根据公式1涌水量计算公式，得到涌水量为9221.17m3，参数结合公式2，得到降水影响半径为461.18m。基坑等效半径为21.90m，考虑竖井现场布置条件及公式5，降水井数目为45眼，单井出水能力为1280.45m3/d，泵量约为9.39m3/h。
4号竖井，考虑自然水位3.5m，含水层厚度15m，渗透系数为45m/d，降水中心线围成的竖井面积约为272m2，由于地勘未做抽水试验，因此水力坡度取沈阳地区经验数值为0.067，底板埋深为9.62m，降水要求水位降至底板下1m，根据公式1涌水量计算公式，得到涌水量为6208.70m3，参数结合公式2，得到降水影响半径为369.97m。基坑等效半径为9.31m，考虑竖井现场布置条件及公式5，降水井数目为20眼，单井出水能力为1810.81m3/d，泵量约为14.23m3/h。
4-5号竖井区间拐角段，考虑自然水位3.5m，含水层厚度15m，渗透系数为45m/d，降水中心线围成的竖井面积约为270m2，由于地勘未做抽水试验，因此水力坡度取沈阳地区经验数值为0.067，底板埋深为9.62m，降水要求水位降至底板下1m，根据公式1涌水量计算公式，得到涌水量为6202.68m3，参数结合公式2，得到降水影响半径为369.97m。基坑等效半径为9.27m，考虑竖井现场布置条件及公式5，降水井数目为10眼，单井出水能力为1811.43m3/d，泵量约为28.43m3/h。
3-4号竖井区间段，考虑自然水位3.3m，含水层厚度15m，渗透系数为45m/d，降水中心线围成的竖井面积约为1670m2，由于地勘未做抽水试验，因此水力坡度取沈阳地区经验数值为0.067，底板埋深为12.2m(最深考虑)，降水要求水位降至底板下1m，根据公式1涌水量计算公式，得到涌水量为8933.42m3，参数结合公式2，得到降水影响半径为515.46m。基坑等效半径为23.06m，考虑竖井现场布置条件及公式5，降水井数目为58眼，单井出水能力为866.99m3/d，泵量约为7.06m3/h。
3号竖井，考虑自然水位3.8m，含水层厚度15m，渗透系数为42m/d，降水中心线围成的竖井面积约为280m2，由于地勘未做抽水试验，因此水力坡度取沈阳地区经验数值为0.067，底板埋深为12.22m，降水要求水位降至底板下1m，根据公式1涌水量计算公式，得到涌水量为6500.02m3，参数结合公式2，得到降水影响半径为472.88m。基坑等效半径为9.44m，考虑竖井现场布置条件及公式5，降水井数目为20眼，单井出水能力为1610.11m3/d，泵量约为14.90m3/h。
2-3号竖井区间段，考虑自然水位3.3m，含水层厚度15m，渗透系数为42m/d，降水中心线围成的竖井面积约为1925m2，由于地勘未做抽水试验，因此水力坡度取沈阳地区经验数值为0.067，底板埋深为·18.2m，降水要求水位降至底板下1m，根据公式1涌水量计算公式，得到涌水量为8438.69m3，参数结合公式2，得到降水影响半径为798.17m。基坑等效半径为24.76m，考虑竖井现场布置条件及公式5，降水井数目为69眼，单井出水能力为560.79m3/d，泵量约为5.61m3/h。该区间隧道通过重工北街，具备施工条件，双侧布置井位。
2号竖井，考虑自然水位3.3m，含水层厚度15m，渗透系数为42m/d，降水中心线围成的竖井面积约为426m2，由于地勘未做抽水试验，因此水力坡度取沈阳地区经验数值为0.067，底板埋深为19.7m，降水要求水位降至底板下1m，根据公式1涌水量计算公式，得到涌水量为6970.35m3，参数结合公式2，得到降水影响半径为798.17m。基坑等效半径为11.65m，考虑竖井现场布置条件及公式5，降水井数目为26眼，单井出水能力为1052.82m3/d，泵量约为12.29m3/h。2号竖井加深后，降水井设计深度为26m，局部降水井打设30m，需打穿粘土层。靠近2号竖井范围的区间段和2号竖井粘土层残留水难以控制，虽然增加部分井数，但是由于处于深部粘土层中，根据地勘报告显示，地层27m左右见砂层，打穿砂层后局部会出现承压水，涌水量会增大，排水量增加，对于降水工期而言，造成一定影响。
1-2号竖井区间及开关站段，考虑自然水位3.3m，含水层厚度15m，渗透系数为45m/d，降水中心线围成的竖井面积约为1390m2，由于地勘未做抽水试验，因此水力坡度取沈阳地区经验数值为0.067，底板埋深为18.2m(最深考虑)，降水要求水位降至底板下1m，根据公式1涌水量计算公式，得到涌水量为9236.60m3，参数结合公式2，得到降水影响半径为870.88m。基坑等效半径为19.71m，考虑竖井现场布置条件及公式5，降水井数目为48眼，单井出水能力为688.25m3/d，泵量约为9.41m3/h。
1号竖井，考虑自然水位3.6m，含水层厚度15m，渗透系数为45m/d，降水中心线围成的竖井面积约为270m2，由于地勘未做抽水试验，因此水力坡度取沈阳地区经验数值为0.067，底板埋深为12.22m，降水要求水位降至底板下1m，根据公式1涌水量计算公式，得到涌水量为6915.93m3，参数结合公式2，得到降水影响半径为499.87m。基坑等效半径为9.27m，考虑竖井现场布置条件及公式5，降水井数目为20眼，单井出水能力为1114.59m3/d，泵量约为14.85m3/h。
考虑竖井及隧道底板深度为10.42～19.7m之间，年降幅水位在2～3m，水位降深在7.92～15.9m之间，综合考虑打井深度为20m和25m，2号竖井加深处打井深度为30m，2-3隧道区间加深处打井深度为25m，2号竖井26m，为控制深部残留水头，现场依据降水情况，局部打设30m深降水井，用于降低深部残留水头。施工过程中遵循“小泵量，小间距”的原则，在砂层中与粘土层中根据实际出水情况，合理安排水泵埋设位置。
所述超前支护设计包括以下步骤：
(1)超前小导管采用Φ32钢管，长度为2.25m；采取电钻推孔方法成孔或取风钻成孔(风钻成孔适用于围岩内为建筑垃圾的状况)；注浆管一端做成尖形，另一端焊上铁箍；在距离铁箍0.5～1.0m处开始钻孔，钻孔沿管壁间隔200mm，呈梅花型布设，孔位互成90°，孔径6～8mm；超前小导管从首榀钢格栅腹部穿过打入土体，环向间距0.3m,仰角5°～8°双层交叉布置，每榀打设一次超前小导管，导管纵向搭接长度不小于0.75m；
(2)超前小导管注浆，注浆压力为0.2～0.6MPa；
小导管注浆量按照下式计算：
Q＝2π·R·L·n·K·a
式中：R—浆液扩散半径，R为0.3m
L—小导管长度
n—地层孔隙率
K—充填系数，K为0.8；
a—浆液浪费系数：取1.1～1.2；
(3)注浆施工包括以下步骤：
(a)打孔布管：用顶头将小导管顶入土体；小导管尾部置于钢架腹部，显著增加支护能力；小导管安装后用塑胶泥封堵导管外边的孔口；
(b)封面：注浆前，喷5～10cm厚混凝土封闭工作面；有效防止漏浆；
(c)注浆：用KBY-50/70注浆机进行注浆，采用注浆量和注浆压力双控原则进行注浆时间的控制；
(d)粘土采用管棚，环向间距15cm，角度5-8度。
所述混凝土桩静态爆破施工步骤为：设计布孔→测量定位→钻孔→装药→药剂反应、清渣→进入下一层循环施工；
设计布孔：首先确定至少有一个以上临空面，钻孔方向与临空面平行，可显著提高单位破混凝土量；切割混凝土时同一排钻孔在一个平面上；孔距为25厘米，排距为20厘米；
钻孔：采用φ38mm钻孔；可有效避免冲孔，且使药剂充分发挥效力；
钻孔深度和装药深度：钻孔深度在0.5至0.55米；装药深度为孔深的100％；每桩基钻孔30—50个；钻孔角度保持水平；
装药：先将药剂加30％的水(重量比)拌成流质状(充分搅拌后略有余水)后，迅速倒入孔内并用略小于钻孔的捅杆捣实捅紧、捅实；发现混凝土桩裂缝后，立即向裂缝中加水，以支持药剂持续反应；采用分桩灌装的方式，施工小组由主副两名灌装手组成；取药搅拌时，主灌装手负责灌装进孔，副灌装手负责捅紧捣实；施工工人在每次操作循环过程中负责1根桩装孔；从药剂加入拌和水到灌装结束，这个过程的时间不超过5分钟；位于地下水以下的钻孔装药先将套筒插入钻孔内，然后往套筒内装药，使药剂发挥最大的效力，如图4所示。
药剂拌和水温不超过40℃，反应时间在30至60分钟。
所述有害气体防治设计包括以下步骤：在回风口(隧道马头门)5米左右顶部设置1台固定式具有报警功能的气体检测器；在施工作业范围内及工作面设置手持式有声(光)毒气体检测仪，对有毒有害气体进行检测；
增加强制通风系统设施，设定
刚性管道，中间每隔50米设置一台轴流风机增压风机，轴流通风机为防爆型的B/T系列，送风量为10500方/小时的热风机，将有害气体检测设备、供养设备、通风机口均安置在距离施工作业面3米，隧道施工时，风筒吊挂于隧道顶部。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种综合式隧道设计施工方法，其特征在于包括以下步骤：
1)绘制隧道内上下水管和排水管、电缆管线、通信光纤管线和遗弃的废管线走向和分布区位图；
2)将隧道内垃圾层分为建筑垃圾层和生活垃圾层，绘制与隧道设计和规划路径相一致的建筑垃圾和生活垃圾布点图以及标示层厚和层级数；
3)绘制隧道路径内有害气体分布图，标示有害气体分布密度；
4)将隧道处地下水位按照现场勘察的结果标注和绘制出各个竖井标段的地下水位分布图，并具体绘制出上层滞水、潜水、承压水三层水分布图；
5)按照隧道的断面和施工断面对防水的接口断面进行排布，划分出防水的接口排布图，并标注重点防水接口区域和接口点，防水隐患和危害之处；
6)绘制隧道处遗弃的基础群桩在隧道挖掘点处的排布位置，以及其相对于地下管线的距离、位置和排布图；
7)对隧道进行防水处理、施工缝的留置、混凝土浇注、ECB防水板设置、PE板缓冲层设置、降水井数量及井深设计、超前支护设计、混凝土桩静态爆破施工和有害气体防治设计；
所述防水处理包括基面处理和初衬背后注浆及漏水点处理；
基面处理包括以下步骤：
(1)割除基面钢筋及凸出的管件、测量控制桩，边墙及底板平整度为D/L<1/6，D为相邻两凸面间凹进去的深度，L为相邻两凸面间的距离；
(2)施做27mm厚防水砂浆抹面；防水砂浆施做完毕后，表面平整度为D/L<1/10，D为相邻两凸面间凹进去的深度，L为相邻两凸面间的距离；局部凹凸值小于等于5mm；
(3)结构断面变化或转弯处的阴阳角均做成圆弧形，阴角处圆弧半径不小于10㎝，阳角处圆弧半径不小于5㎝；
(4)铺设防水层；
(5)采用回弹仪检测防水砂浆强度，强度不小于M7.5级；
初衬背后注浆及漏水点处理包括以下步骤：
注浆密度按照侧墙3米、拱顶2米间距进行；注浆分2次进行：第一次注浆压力保持在0.2—0.3兆帕；第二次注浆压力保持在0.4—0.5兆帕；
背后注浆完成后，对仍滴漏部位进行埋设引流导管注射化学浆液二次处理，当周围浆液强度达到2兆帕时将预埋导管拔除，用堵漏剂封堵，最后用防水砂浆进行表面处理；
所述混凝土浇注为：底板及边墙以上300mm为1次，剩余边墙及拱部为1次；纵向和水平施工缝留置在边墙300mm处；施工缝内设置300mm宽钢边止水带，底板混凝土浇注高度至钢边止水带的二分之一；在第一次混凝土浇注后强度达到70及以上时，对混凝土面进行凿毛处理，凿毛密度不小于90％，深度不小于10mm；
所述ECB防水板设置包括以下步骤：
(1)将人孔井及通风井的井脖基本坐落在绿化带中，高度高于自然地面200-300mm；施工井盖板封扣前，将井内防水板材延升至井脖台下，并对基面进行30mm厚防水砂浆封垫；施工井盖板缝用防水砂浆或防水细石混凝土吊板灌缝；防水板材以上采用80厚细石混凝土施做保护层；
(2)防水卷材在施工缝以及变形缝处留有10-15mm余量；
(3)阴阳角在施做刚性防水层时应进行圆角处理，阴角圆角半径不低于20mm，阳角半径不低于10mm；
所述PE板缓冲层设置包括以下步骤：
(1)将PE板缓冲层固定在基面上；
(2)用射钉将热塑性塑料垫片固定在PE板缓冲层上，固定点采用梅花形布设，塑料垫片与拱顶的间距为600±50mm，塑料垫片与边墙的间距为1000mm±50mm，仰拱与侧墙连接部位的固定间距为500mm，塑料垫片设置在基层凹坑部位；
(3)防水板与垫片通过热风焊枪焊接；焊接完毕后，采用检漏器进行充气检测，充气压力为0.25Mpa，保持该压力不少于15分钟，允许压力下降10％；如压力持续下降，查出漏气部位并对漏气部位进行全面的手工补焊；
(4)防水板之间的搭接长短边均以搭接线为准，搭接宽度纵向不小于100mm，横向不小于150mm；
(5)防水板纵向搭接与环向搭接交接处，设置一防水板；搭接宽度为防水板宽度的1/2，并不小于500mm；
(6)对防水板表面进行检测，发现破损部位进行补焊，补丁剪成圆角，补丁边缘距破损边缘的距离不小于7cm，并采用塑料焊条补强焊缝；
所述防水处理还包括施工缝防水处理和变形缝的防水处理；
施工缝防水处理为：对于环向施工缝采用橡胶止水带，纵向施工缝采用镀锌止水钢板；并采用预埋注浆管的方法进行加强防水处理，当施工缝部位出现渗漏水时，利用预埋注浆管进行注浆堵漏处理；
变形缝的防水处理包括以下步骤：
(1)在变形缝部位的模注混凝土外侧设置背贴式橡胶止水带，通过背贴式橡胶止水带表面突起的齿条与模注防水混凝土之间的密实咬合进行密封止水，同时在背贴式止水带两翼的最外侧齿条的内侧根部固定注浆管，通过注浆管表面的出浆孔将浆液均匀的填充在止水带齿条与混凝土的空隙部位；注浆液采用化学浆液；
(2)在变形缝部位设置钢边橡胶止水带，在止水带的表面现场粘贴缓膨胀型遇水膨胀腻子条；每条变形缝的止水带接头采用热熔法接对；
(3)变形缝内采用密封膏进行嵌缝密封止水，密封膏沿变形缝环向封闭；
(4)在顶拱和侧墙变形缝两侧的混凝土表面预留凹槽内设置镀锌钢板接水盒；
所述钢边橡胶止水带采用300mm宽4mm厚钢边橡胶止水带，安装时通过止水带两侧钢边上眼孔用细铁丝将止水带固定在结构钢筋上，内外采用30mm厚挤塑板帮贴；
所述超前支护设计包括以下步骤：
(1)超前小导管采用Φ32钢管，长度为2.25m；采取电钻推孔方法成孔或取风钻成孔；注浆管一端做成尖形，另一端焊上铁箍；在距离铁箍0.5～1.0m处开始钻孔，钻孔沿管壁间隔200mm，呈梅花型布设，孔位互成90°，孔径6～8mm；超前小导管从首榀钢格栅腹部穿过打入土体，环向间距0.3m,仰角5°～8°双层交叉布置，每榀打设一次超前小导管，导管纵向搭接长度不小于0.75m；
(2)超前小导管注浆，注浆压力为0.2～0.6MPa；
小导管注浆量按照下式计算：
Q＝2π·R2·L·n·K·a
式中：R—浆液扩散半径，R为0.3m
L—小导管长度
n—地层孔隙率
K—充填系数，K为0.8；
a—浆液浪费系数：取1.1～1.2；
(3)注浆施工包括以下步骤：
(a)打孔布管：用顶头将小导管顶入土体；小导管尾部置于钢架腹部，小导管安装后用塑胶泥封堵导管外边的孔口；
(b)封面：注浆前，喷5～10cm厚混凝土封闭工作面；
(c)注浆：用KBY-50/70注浆机进行注浆，采用注浆量和注浆压力双控原则进行注浆时间的控制；
(d)粘土采用管棚，环向间距15cm，角度5-8度。
2.根据权利要求1所述一种综合式隧道设计施工方法，其特征在于所述施工缝的留置按照混凝土浇注步序以及定型模板段长留置，分为纵向施工缝和环向施工缝。
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