CN109630137B - 一种隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法，对溶腔底部处理；通过施工导洞对溶腔进行回填，填筑到与施工导洞平齐的高度后施工一层止浆板；继续从隧道主洞两侧洞口和超前导洞入口向洞内倾倒回填物，将回填物回填至主洞口底面标高；对回填体进行注浆减沉，注浆完成后静置一段时间；在回填物的顶部进行水泥级配碎石层的施工；级配碎石层施工完成后，钻孔布设溶腔回填体及底部堆积体沉降监测点，开始沉降监测，静置一段时间至监测数据显示沉降稳定；监测显示沉降稳定后且达到了设计要求后，开始施工混凝土路基板，混凝土路基板上两侧施工大边墙，大边墙外侧溶腔继续采用普通洞砟回填，内侧施作隧道明洞结构，完成整个溶腔处理过程。
Description
技术领域
本发明属于溶腔处治领域，具体涉及一种隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
随着隧道建设技术的发展，施工面临各种复杂地形地貌的情况不断增加，特别是在中国西南地区修建的隧道，经常揭露大型溶腔。现有的溶腔处理技术大多针对中小型溶腔，对于隧道高位穿越体量巨大的溶腔，目前缺乏成熟的施工处治方法；现有的大型溶腔回填，多采用混凝土浇筑的方法，这种方法造价很高，并且容易发生水化热作用而造成混凝土开裂；现有的巨型溶腔回填处理技术中，没有将溶腔回填与沉降监测较好的结合起来，缺少反馈信息来指导回填施工。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法。
本发明的目的是提供一种隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法，通过溶腔底部整治、级配洞砟回填、级配碎石层施工、路基板上部结构施工等主要工序结合注浆减沉、沉降监测等工作，为高位穿越巨型溶腔隧道的运营提供稳定的基础。
本发明采用的技术方案如下：
一种隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法，如下：
步骤1开挖施工导洞，由高位揭露溶腔下降到低位进入溶腔，创造溶腔底部施工条件，对溶腔底部处理；
步骤2通过施工导洞对溶腔底部进行回填整平，填筑到与施工导洞平齐高度后施工一层止浆板；
步骤3继续从施工导洞运送回填物回填溶腔，回填高度接近施工导洞洞顶高度后，改由主线隧道两侧洞口和揭露溶腔的超前导洞口向溶腔内倾倒回填物回填溶腔，并每隔一定高度摊铺整平回填物，回填至主线隧道底面标高以下一定深度后，施作一层掺一定比例水泥的级配碎石层；
步骤4，采用水泥浆回填体进行注浆加固，注浆率不低于90％，减少回填体孔隙压缩沉降，注浆完成后静置一段时间，使注浆层(即止浆板)下的回填体和溶腔底部原始堆积体充分压缩沉降；
步骤5回填体注浆完成后，安装沉降在线监测系统，在级配碎石层表面安装静力水准仪，钻孔布设溶腔回填体及底部堆积体分层沉降监测点，布设回填体水平位移监测点，开始沉降监测，静置一段时间至监测数据显示沉降稳定；
步骤6监测显示沉降稳定且达到了设计要求后，开始施工主线隧道下方的混凝土路基板，混凝土路基板上两侧施工大边墙，大边墙接触溶腔顶板，大边墙外侧溶腔继续采用普通洞砟回填，内侧施作主线隧道明洞结构，即先架设钢拱架后施工二衬钢筋混凝土层，完成整个溶腔处理施工过程。
作为进一步的技术方案，步骤1中的溶腔底部处理方法如下：
选择隧道洞壁及溶腔洞底相对安全的位置，修建施工导洞；通过施工导洞进入洞底，对底部大型块石进行破碎；若溶腔需做排水，对于水量较小的可在洞底埋设钢筋混凝土预制排水管，结合溶腔底部地形及溶腔内消水洞情况布设管线，对于水量较大的可施工地下涵洞排水或在地下暗河入口处截留改道。
作为进一步的技术方案，步骤2和步骤3中采用的回填物为开挖隧道产生的洞砟，根据需要也可采用级配洞砟。
作为进一步的技术方案，步骤3中所采用的级配洞砟的施工方法是：先进行级配洞砟的拌和并运输至施工场地；然后将级配洞砟摊铺，粗平可采用装载机，精平采用摊铺机和压路机；级配洞砟经摊铺与整平后，立即在级配碎石垫层全宽范围内进行碾压，碾压结束后边缘修边夯实。
作为进一步的技术方案，步骤4中注浆减沉方法如下：
级配洞砟回填过程中，先在设计注浆范围底部浇筑一层止浆层，防止注浆时浆液向下流失；回填至设计标高后，再施作一层钢筋混凝土止浆板；注浆孔钻孔前先根据设计测量放线定点，采用地质取芯钻机跟管施工，跟管钻孔达到设计标高后，插入注浆钢花管，然后拔出钢套管开始注浆；采用分段前进式注浆。
更近一步的，注浆时采用先外排、后中间、跳孔分序进行、定量定压相结合的方法，一序孔进行定量注浆，以提高其扩散范围，二序孔进行定压注浆，以提高注浆密实度；注浆结束后静置一段时间再进行下一阶段的施工。
作为进一步的技术方案，步骤5中，沉降监测的方式如下：
当级配碎石层施工完成后，钻设一定数量的深测孔和浅测孔，在深测孔和浅测孔内每隔一段距离布设一个监测点；对于回填体分层沉降，可以由浅孔沉降测点得出，对各测点沉降数据进行分析，建立沉降量曲线，从而直观的反映各点沉降变化；堆积体分层沉降可对深孔沉降测点数据分析得出；监测数据达到设计要求后，方能开始路基板及上部结构的施工；
更近一步的，步骤6中，若监测显示沉降量过大，可以再加厚级配碎石层弥补回填体沉降，以达到设计要求的回填高程。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提出的一种隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法，能够满足大体量溶腔的回填处理要求，为隧道顺利通过巨型溶腔提供保障。
(2)本发明所做回填主要采用普通洞砟、级配洞砟、级配碎石等回填材料，相对于混凝土浇筑回填节省了成本，避免了水化热引起的混凝土开裂现象。
(3)本发明提出的注浆减沉的方法，可有效减少沉降过大或不均匀沉降对上部隧道结构物产生的不利影响；注浆过程有效避免了浆液流失，提升了注浆范围和注浆密实度，从而保证了注浆减沉的效果。
(4)本发明通过对回填体及底部堆积体的沉降监测，可以为回填作业提供信息反馈，从而准确掌握路基板及上部结构施工的时机；若沉降量过大还可以在上部结构施工前加厚级配碎石层，有效保障了上部结构安全，提升了回填质量。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是巨型溶腔剖面图；
图2是巨型溶腔监测点布设示意图；
图3是隧道高位穿越巨型溶腔回填示意图；
图中：1—隧道，2—大边墙，3—路基板，4—级配碎石层，5—溶腔边缘线，6—级配洞砟回填+注浆区，7—级配洞砟回填区，8—沉降监测点，9—浅测孔，10—导洞，11—深测孔，12—溶腔塌落体，13—溶腔早期塌落堆积体。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
正如背景技术所介绍的，随着隧道建设技术的发展，施工面临各种复杂地形地貌的情况不断增加，特别是在中国西南地区修建的隧道，经常揭露大型溶腔。现有的溶腔处理技术大多针对中小型溶腔，对于隧道高位穿越体量巨大的溶腔，目前缺乏成熟的施工处治方法；现有的大型溶腔回填，多采用混凝土浇筑的方法，这种方法造价很高，并且容易发生水化热作用而造成混凝土开裂；现有的巨型溶腔回填处理技术中，没有将溶腔回填与沉降监测较好的结合起来，缺少反馈信息来指导回填施工，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法；即通过溶腔底部整治、洞砟回填、级配碎石层施工、混凝土路基板、大边墙及隧道明洞施工等主要工序结合注浆减沉、沉降监测等工作，以完成对巨型溶腔的回填处理，为高位穿越巨型溶腔的隧道运营提供稳定的基础。
本申请的一种典型的实施方式中，下面结合附图1和附图3对该施工方法进行说明；
第一步，选择隧道洞壁及溶腔洞底相对安全的位置，通过修建施工导洞10让人员设备进入洞底，做好临时施工安全防护措施(如防护棚架等)，对底部大型块石进行破碎处理；
进一步的，如果在该过程中，洞底需要进行排水施工，则进行排水施工；对于水量较小的可在洞底埋设钢筋混凝土预制排水管，结合溶腔底部地形及溶腔内消水洞情况布设管线，对于水量较大的可施工地下涵洞或进行地下暗河改道。
第二步，洞底整治完成后，首先从施工导洞通过运渣车运送洞砟或级配洞砟进行回填，填筑到与施工导洞底面平齐的高度后施工一层止浆板，继续在止浆板回填洞砟或级配洞砟，回填至施工导洞近似洞顶高度后从隧道主洞两侧洞口和超前导洞入口向洞内倾倒洞砟，并分阶段整平；洞砟或级配洞砟回填至混凝土路基板高程后，施作掺一定比例水泥的级配碎石层，然后进行回填体钻孔注浆加固，回填区在溶腔中的位置具体见图1中的级配洞砟回填区7；
第三步，钻注浆孔，先根据设计测量放线定点，再采用地质取芯钻机跟管施工，跟管钻孔达到设计标高后，先插入注浆钢花管，然后拔出钢套管；注浆采用先外排、后中间、跳孔分序进行、定量定压相结合的方法，一序孔定量注浆，二序孔定压注浆，注浆时分段前进，每段长度4m左右；注浆完成后，静置一段时间；具体的见图1中所示的级配洞砟回填+注浆区6；
所述巨型溶腔注浆减沉方法为：
由于洞砟回填厚度大，实际填筑压实度难以达到规范要求，为避免沉降过大或不均匀沉降对上部隧道结构物产生的不利影响，需对回填体进行注浆减沉。级配洞砟回填过程中，先在设计注浆范围底部浇筑一层止浆层，防止注浆时浆液向下流失；回填至设计标高后，再施作一层钢筋混凝土止浆板；注浆孔钻孔前先根据设计测量放线定点，采用地质取芯钻机跟管施工，跟管钻孔达到设计标高后，插入注浆钢花管，然后拔出钢套管开始注浆；考虑到回填体松散且粒径不均匀，钻孔成孔困难，为避免塌孔、卡钻，保证注浆效果，采用分段前进式注浆，分段长度4m左右；注浆时采用先外排、后中间、跳孔分序进行、定量定压相结合的方法，一序孔进行定量注浆，以提高其扩散范围，二序孔进行定压注浆，以提高注浆密实度；注浆结束后静置一段时间再进行下一阶段的施工。
本发明提出的巨型溶腔超厚回填体注浆减沉的方法，为了减少沉降过大或不均匀沉降对上部隧道结构物产生的不利影响，通过设置止浆层、止浆板，采用分段前进、先外排、后中间、跳孔分序进行、定量定压相结合的注浆方式对回填体进行注浆，以达到巨型溶腔超厚回填体沉降控制的目的。
第四步，级配碎石层施工完成后，钻设溶腔底部堆积体及回填体沉降监测深测孔11、浅测孔9，各测孔每隔一段距离布设一个监测点；将各测点接入监测系统并调试，调试成功后开始沉降监测；进行沉降监测分析，监测数据达到设计要求后，方能开始路基板及上部结构的施工，若监测显示沉降量过大，可以再加厚级配碎石层，以达到设计要求的回填高程。
所述巨型溶腔回填结合沉降监测的方式为：为准确掌握巨型溶腔沉降量，进一步指导上部结构施工，需对回填体及底部堆积体沉降量进行监测。当级配碎石层施工完成后，钻设一定数量的深、浅测孔，在测孔内每隔一段距离布设一个监测点，监测仪器可选用多点位移计；对于回填体分层沉降，可以由浅孔沉降测点得出，对各测点沉降数据进行分析，建立沉降量曲线，从而直观的反映各点沉降变化，堆积体分层沉降可对深孔沉降测点数据分析得出；监测数据达到设计要求后，方能开始路基板及上部结构的施工；若监测显示沉降量过大，可以再加厚级配碎石层，以达到设计要求的回填高程。
本发明提出的巨型溶腔回填结合沉降监测的施工方法，即布设一定数量的深、浅测孔及孔内测点，分别对巨型溶腔底部堆积体及回填体分层沉降进行监测，当监测分析显示达到沉降要求后方可继续进行路基板及上部结构施工，若监测显示沉降量过大还可继续加厚级配碎石层以达到设计回填高程。
第五步，开始施工厚度3m左右的混凝土路基板3，板上两侧施工大边墙2，大边墙2外侧溶腔继续采用普通洞砟回填，内侧施作拱结构。至此完成隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理过程。
本发明提出的一种隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理技术及施工方法，能够满足大体量溶腔的回填处理要求，为隧道运营提供保障。
本发明所做回填主要采用普通洞砟、级配洞砟、级配碎石等回填材料，相对于混凝土浇筑回填节省了成本，避免了水化热引起的混凝土开裂现象。
本发明提出了一种巨型溶腔超厚回填体注浆减沉的方法，可有效减少沉降过大或不均匀沉降对上部隧道结构物产生的不利影响；注浆过程有效避免了浆液流失，提升了注浆范围和注浆密实度，从而保证了注浆减沉的效果。
本发明通过对回填体及底部堆积体的沉降监测，可以为回填作业提供信息反馈，从而准确掌握路基板及上部结构施工的时机；若沉降量过大还可以在上部结构施工前加厚级配碎石层，有效保障了上部结构安全，提升了回填质量。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法，其特征在于，如下：
步骤1开挖施工导洞，由高位揭露溶腔下降到低位进入溶腔，创造溶腔底部施工条件，对溶腔底部处理；
步骤2通过施工导洞，对溶腔底部进行回填整平，填筑到与施工导洞底部平齐高度后施工一层止浆板；
步骤3继续从施工导洞运送回填物回填溶腔，回填高度接近施工导洞洞顶高度后，改由主线隧道两侧洞口和揭露溶腔的超前导洞口向溶腔内倾倒回填物回填溶腔，并每隔一定高度摊铺整平回填物，回填至主线隧道底面标高以下一定深度后，施作一层掺一定比例水泥的级配碎石层；
步骤4，采用水泥浆回填体进行注浆加固，注浆率不低于90％，减少回填体孔隙压缩沉降，注浆完成后静置一段时间，使止浆板下的回填体和溶腔底部原始堆积体充分压缩沉降；
步骤5回填体注浆完成后，安装沉降在线监测系统，在级配碎石层表面安装静力水准仪，钻孔布设溶腔回填体及底部堆积体分层沉降监测点，布设溶腔回填体水平位移监测点，开始沉降监测，静置一段时间至监测数据显示沉降稳定；
步骤6监测显示沉降稳定且达到了设计要求后，开始施工主线隧道下方的混凝土路基板，混凝土路基板上两侧施工大边墙，大边墙接触溶腔顶板，大边墙外侧溶腔继续采用回填物回填，内侧施作主线隧道明洞结构，即先架设钢拱架后施工二衬钢筋混凝土层，完成整个溶腔处理过程。
2.如权利要求1所述的隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法，其特征在于，步骤1中的溶腔底部处理方法如下：
选择隧道洞壁及溶腔洞底相对安全的位置，修建施工导洞；通过施工导洞进入洞底，对底部大型块石进行破碎；若溶腔需做排水，对于水量较小的可在洞底埋设钢筋混凝土预制排水管，结合溶腔底部地形及溶腔内消水洞情况布设管线，对于水量较大的可施工地下涵洞排水或在地下暗河入口处截留改道。
3.如权利要求1所述的隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法，其特征在于，步骤2、步骤3和步骤6中采用的回填物为开挖隧道产生的洞砟或者级配洞砟。
4.如权利要求3所述的隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法，其特征在于，
步骤3中若采用的级配洞砟进行回填，其施工方法是：先进行级配洞砟的拌和并运输至施工场地；然后将级配洞砟摊铺，粗平可采用装载机，精平采用摊铺机和压路机；级配洞砟经摊铺与整平后，立即在级配碎石垫层全宽范围内进行碾压，碾压结束后边缘修边夯实。
5.如权利要求1所述的隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法，其特征在于，
步骤4中具体的注浆减沉方法如下：
洞砟回填过程中，先在设计注浆范围底部浇筑一层止浆层，防止注浆时浆液向下流失；回填至设计标高后，再施作一层钢筋混凝土止浆板；注浆孔钻孔前先根据设计测量放线定点，采用地质取芯钻机跟管施工，跟管钻孔达到设计标高后，插入注浆钢花管，然后拔出钢套管开始注浆；采用分段前进式注浆。
6.如权利要求1-5任一所述的隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法，其特征在于，
步骤4中注浆时采用先外排、后中间、跳孔分序进行、定量定压相结合的方法，一序孔进行定量注浆，以提高其扩散范围，二序孔进行定压注浆，以提高注浆密实度；注浆结束后静置一段时间再进行下一阶段的施工。
7.如权利要求1所述的隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法，其特征在于，
步骤5中，沉降监测的方式如下：
当级配碎石层施工完成后，钻设一定数量的深测孔和浅测孔，在深测孔和浅测孔内每隔一段距离布设一个监测点；对于回填体分层沉降，可以由浅孔沉降测点得出，对各测点沉降数据进行分析，建立沉降量曲线，从而直观的反映各点沉降变化；堆积体分层沉降可对深孔沉降测点数据分析得出；监测数据达到设计要求后，方能开始路基板及上部结构的施工；
8.如权利要求1所述的隧道高位穿越巨型溶腔的回填处理施工方法，其特征在于，步骤5中，若监测显示沉降量过大，再加厚级配碎石层弥补回填体沉降，以达到设计要求的回填高程。
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