CN108979644A - 一种富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法，属于隧道建设工程技术领域。该方法首先在隧道坍塌段侧向打一条引水洞，在引水洞侧面处设置引水隔水装置进行引排水，并布设注浆锚杆进行注浆锚固作业，对坍塌段隧道围岩进行引排水与加固施工，接着进行第二步施工，对传统双侧壁导坑隧道开挖方式进行改进，采用改进的双侧壁导洞法进行坍塌段隧道开挖施工，有效解决富水隧道溶洞坍塌处治与开挖施工难题，保证隧道沿着开挖面顺利施工。本发明方法步骤简单、环保、安全、设计合理并且使用效果好，能有效解决传统的富水隧道溶洞坍塌处理及后续开挖存在的开挖慢、工作效率低下、安全风险高的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及隧道建设工程技术领域，特别是指一种富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法。
背景技术
岩体是由许多规模不同、产状不一的不连续面以及由这些不连续面交切形成的形状各异、块度不均的块体共同组成的地质结构，它包含了从微观到细观以及到宏观的不同尺度的缺陷。我国高速公路隧道的建设起步较晚，但发展飞速，尤其是山区高速公路的修建，出现了大量的公路隧道。在我国西南地区高速公路隧道建设中，由于该地区以喀斯特地貌为主，隧道工程建设呈富水性和多溶洞现象，突水、涌水现象更是频发。隧道长期涌水严重影响隧道建设的安全性，也对该地区生态文明建设造成不利影响，违背安全文明施工的原则，因此研究该地区富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖方法具有一定的现实意义。
传统隧道涌水及溶洞坍塌处理方法以封堵法和排水法为主。传统封堵法虽然在一定程度上控制了水源，减轻了隧道涌水对施工带来的影响，但也增加了水源的不可控性，容易造成水源沿围岩裂隙渗出造成更大的涌水灾害。封堵法增加了设备和资金投入，一定程度上影响施工进程和作业连续性，且该方法会额外增加孔隙水压力，对施工安全造成不利影响。传统排水法也在一定程度上控制了水源，保证了施工的安全进行，但排水法也对周围生态文明造成了不利影响，且严重影响施工进程和施工难度。在这种情况下，迫切需要对水源进行疏导，且兼顾施工安全及周围生态文明的施工方法。
本发明公开一种富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工，主要应用于遇溶洞富水隧道坍塌处理与隧道开挖。在对水源进行疏导的同时，能够兼顾施工安全及周围生态文明建设，适用于类似条件隧道坍塌处理与隧道开挖。
发明内容
本发明为解决现有富水隧道溶洞坍塌处理及后续隧道开挖问题，提供一种富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法。
该方法首先在隧道侧向打一条引水洞，在引水洞靠近隧道侧面处设置引水隔水装置，且布置多排注浆锚杆进行加固作业，然后隧道采用改进的双侧壁导洞法进行开挖作业，结构稳定，施工简便，保证施工安全和建设工期。
该方法具体包括步骤如下：
(1)侧向施工引水导洞，对溶洞水源进行疏导，并用注浆锚杆对溶洞进行注浆处理，然后进行隧道掌子面反压，减轻掌子面涌水压力；
(2)对隧道进行超前支护后，在隧道掌子面采用改进的双侧壁导洞开挖方法进行施工，进一步保证施工安全。
其中，步骤(1)中引水导洞位置远离掌子面。
步骤(1)中引水导洞包括直线段和转弯度两部分，采用两台阶开挖法，分为上下两个台阶进行开挖，下台阶在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70％后开挖。
步骤(1)中对溶洞水源进行疏导时，在引水导洞从左侧向主洞方向采用跟管打设钢花管排水孔将主洞涌水截排至引水导洞。
步骤(1)中隧道掌子面反压采用块石进行，通过回填透水性较好的块石进一步排出洞内涌水，为隧道开挖打下良好基础。
步骤(2)中采用改进的双侧壁导洞开挖方法进行施工具体按照右侧导坑上台阶施工、右侧导坑下台阶施工、左侧导坑上台阶施工、左侧导坑下台阶施工、上台阶施工、中台阶施工、下台阶施工以及逐步拆除临时钢架、浇筑仰拱和浇筑隧底填充的顺序进行。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1.方法步骤简单、设计合理并且容易实施。
2.安全，对隧道坍塌体的引排水与超前加固降低隧道开挖施工安全隐患。
3.节能，节约塌方处治工程工期，节约生活、办公用电。
4.节地，降低了主隧道塌方处治场地使用面积，节约临时用地。
综上所述，此发明方法步骤简单，使用效果良好，实现了安全、进度快和质量好的优点，给企业带来了良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明的富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法工艺流程图；
图2为本发明实施例溶洞处理俯视示意图；
图3为本发明实施例中的溶洞处理横剖面示意图；
图4为本发明实施例中引水隔水装置结构图；
图5为图4中A-A剖面图；
图6为本发明实施例中双侧壁导洞法开挖横剖面示意图；
图7为本发明实施例中双侧壁导洞法开挖纵剖面示意图。
其中：1-隧道；2-引水导洞；3-溶洞空腔；4-引水隔水装置；5-注浆锚杆；6-隧道围岩；7-引水孔；8-引水管；9-隔水壁；10-右侧导坑上台阶；11-右侧导坑下台阶；12-左侧导坑上台阶；13-左侧导坑下台阶；14-上台阶；15-中台阶；16-下台阶；17-上半断面初期支护；18-下半断面初期支护。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法。
如图1所示，该方法包括步骤如下：
(1)侧向施工引水导洞，对溶洞水源进行疏导，并用注浆锚杆对溶洞进行注浆处理，然后进行隧道掌子面反压，减轻掌子面涌水压力；
(2)对隧道进行超前支护后，在隧道掌子面采用改进的双侧壁导洞开挖方法进行施工，进一步保证施工安全。
在具体实施过程中，溶洞处理俯视图和横剖面图如图2和图3所示，在隧道围岩6中隧道1侧向施工引水导洞2，引水导洞2另一端连通溶洞空腔3，引水导洞2和溶洞空腔3之间设置引水隔水装置4和注浆锚杆5。
其中，引水隔水装置4如图4和图5所示，在引水管8前端设置引水孔7，在引水管8末端设置隔水壁9。
具体双侧壁导洞法开挖过程如图6和图7所示，设置了上半断面初期支护17和下半断面初期支护18后，按照右侧导坑上台阶10施工、右侧导坑下台阶11施工、左侧导坑上台阶12施工、左侧导坑下台阶13施工、上台阶14施工、中台阶15施工、下台阶16施工和逐步拆除临时钢架、浇筑仰拱、浇筑隧底填充的顺序进行开挖施工。
在具体实施过程中，步骤如下：
第一步引水导洞施工：
1.开挖引水导洞，引水洞位置不宜靠近掌子面，以免影响施工进程，引水洞应包括直线段和转弯度两部分。采用两台阶开挖法，分为上下两个台阶进行开挖。上台阶开挖时采用锁脚锚杆等措施控制围岩和初期支护变形。下台阶在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70％后开挖。施工中解决好上下台阶的施工干扰问题，下部施工应减少对上部围岩、支护的扰动，尽可能发挥相应的施工能力，缩短作业循环时间，各道工序尽可能平行交叉作业，提高隧道综合施工能力。
2.溶洞引水隔水，引水导洞从左侧向主洞方向采用跟管打设4排Ф108×6mm的钢花管排水孔将主洞涌水截排至引水导洞，间距2m，外倾角为3～5度，边墙处钻孔度为35～45度，具体根据现场实际排水效果适当加密。
3.溶洞注浆加固，引水导洞从左侧向主洞方向打设4排Ф25mm注浆锚杆，间距2m，对溶洞进行注浆加固。
4.隧道掌子面反压，掌子面采用块石进行反压，以保证坍塌部位围岩稳定，通过回填透水性较好的块石进一步排出洞内涌水，为隧道开挖打下良好基础。
5.隧道超前支护，采用超前管棚与注浆小导管进行超前支护。钢花管采用φ42mm(外径)，δ＝4mm的热轧无缝钢管加工而成，单段长4.5m，管壁按梅花型布钻小孔，孔眼直径φ8mm，间距为150mm。
第二部改进的双侧壁导洞法施工：
对传统双侧壁导坑法进行改进，将隧道断面分成双侧壁导坑和上、中、下台阶，改进的双侧壁导洞施工方法开挖顺序如下：
1.右侧导坑上台阶施工
(1)利用洞口导向措施或洞身上一循环架立的钢架施作隧道洞身，侧壁导坑纵向超前支护。
(2)开挖1部，同时，每进尺1.0～1.2m，掌子面喷8cm厚混凝土封闭。
(3)施作1部导坑周边的初期支护和临时支护，架立钢架(包括导坑的临时钢架和横撑)，并设锁脚钢管。
(4)钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
2.右侧导坑下台阶施工
(1)开挖2部，同时，每进尺1.0～1.2m，掌子面喷8cm厚混凝土封闭。
(2)施作2部导坑周边的初期支护和临时支护，架立钢架(包括导坑的临时钢架)，并设锁脚钢管。
(3)钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
3.左侧导坑上台阶施工
开挖3部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序参照1。
4.左侧导坑下台阶施工
开挖4部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序参照2。
5.上台阶施工
(1)开挖5部，喷8cm厚混凝土封闭掌子面(下一循环拱部超前支护掌子面处)。
(2)拱部架设拱部钢架，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
6.中台阶施工
(1)开挖6部，喷8cm厚混凝土封闭掌子面(下一循环拱部超前支护掌子面处)。
(2)拱部架设拱部钢架，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
7.下台阶施工
(1)施工第7部。
(2)喷8cm厚混凝土封闭掌子面。
(3)导坑底部安设钢架封闭成环，复喷混凝土至设计厚度。
8.逐步拆除临时钢架，浇筑仰拱。
9.浇筑隧底填充。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法，其特征在于：包括步骤如下：
(1)侧向施工引水导洞，对溶洞水源进行疏导，并用注浆锚杆对溶洞进行注浆处理，然后进行隧道掌子面反压，减轻掌子面涌水压力；
(2)对隧道进行超前支护后，在隧道掌子面采用改进的双侧壁导洞开挖方法进行施工，进一步保证施工安全。
2.根据权利要求1所述的富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法，其特征在于：所述步骤(1)中引水导洞位置远离掌子面。
3.根据权利要求1所述的富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法，其特征在于：所述步骤(1)中引水导洞包括直线段和转弯度两部分，采用两台阶开挖法，分为上下两个台阶进行开挖，下台阶在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70％后开挖。
4.根据权利要求1所述的富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法，其特征在于：所述步骤(1)中对溶洞水源进行疏导时，在引水导洞从左侧向主洞方向采用跟管打设钢花管排水孔将主洞涌水截排至引水导洞。
5.根据权利要求1所述的富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法，其特征在于：所述步骤(1)中隧道掌子面反压采用块石进行，通过回填透水性块石进一步排出洞内涌水，为隧道开挖打下良好基础。
6.根据权利要求1所述的富水隧道溶洞坍塌处理及隧道开挖施工方法，其特征在于：所述步骤(2)中采用改进的双侧壁导洞开挖方法进行施工具体按照右侧导坑上台阶施工、右侧导坑下台阶施工、左侧导坑上台阶施工、左侧导坑下台阶施工、上台阶施工、中台阶施工、下台阶施工以及逐步拆除临时钢架、浇筑仰拱和浇筑隧底填充的顺序进行。
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