CN110080779B - 隧道隧底溶洞处理施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种隧道隧底溶洞处理施工方法，包括以下步骤：S1)对隧底溶洞进行排水或引水处理后，采用洞渣、块石填充充满所述溶洞空间；S2)使用钢花管打穿隧底溶洞或隧底溶洞周围的软弱夹层并嵌入隧底溶洞的下方基岩大于预定长度；S3)通过所述钢花管对隧底溶洞周围的土层进行注浆加固，同时进行人工挖孔桩的加固施工；S4)在钢花管注浆加固及挖孔桩加固施工完成后，在所述钢花管和人工挖孔桩上方施作筏板。施工流程简便易行，提高了施工的效率，保证了施工的进度，且能够保证隧道施工和隧道使用过程中的安全。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种隧道隧底溶洞处理施工方法。
背景技术
隧道所在地区地质情况复杂，在隧道洞身段地下水已形成独立的补径排系统，在这样的地质背景下往往易形成颇具规模的地下岩溶形态，在隧道挖掘的过程中，遭遇大型岩溶暗河、地下岩溶湖的几率很高，隧道施工时出现涌水涌砂的可能性较大，因此需要提前设计和制定隧道遇溶洞的处理方法，避免施工事故的发生。
发明内容
本发明提供一种隧道隧底溶洞处理施工方法，施工流程简便易行，提高了施工的效率，保证了施工的进度，且能够保证隧道施工和隧道使用过程中的安全。
本发明提供的隧道隧底溶洞处理施工方法，包括以下步骤：S1)对隧底溶洞进行排水或引水处理后，采用洞渣、块石填充充满所述溶洞空间；S2)使用钢花管打穿隧底溶洞或隧底溶洞周围的软弱夹层并嵌入隧底溶洞的下方基岩大于预定长度；S3)通过所述钢花管对隧底溶洞周围的土层进行注浆加固，同时进行人工挖孔桩的加固施工；S4)在钢花管注浆加固及挖孔桩加固施工完成后，在所述钢花管和人工挖孔桩上方施作筏板。
优选地，所述步骤S2)中，所述预定长度为1m。
优选地，所述步骤S2)中，所述钢花管为分节无缝钢管，相邻两节无缝钢管之间采用螺纹套管连接。
优选地，所述步骤S3)通过所述钢花管对隧底溶洞周围的土层进行注浆加固，包括：采用水灰比为1:1的水泥浆进行注浆加固，水泥采用强度等级大于等于32.5的普通硅酸盐水泥，注浆压力为3.0MPa。
优选地，所述步骤S3)进行人工挖孔桩的加固施工，包括：对施工场地进行清理平整、夯打密实，进行施工准备；测量放样确定所述人工挖孔桩的准确位置；从上至下逐层人工挖掘形成桩孔；制作钢筋笼并吊入所述桩孔中；采用混凝土灌注入所述桩孔中形成所述人工挖孔桩。
优选地，所述人工挖掘形成桩孔后，还包括：在桩孔中心位置保留核心土，沿桩孔的孔口位置环向开始挖掘，施工至第一预定深度后施作护壁及锁口圈以维护加固桩孔的孔口。
优选地，在人工挖掘形成桩孔的过程中，每挖掘0.8～1.5m深的桩孔，在所述桩孔壁采用立模灌注混凝土护壁。
优选地，在人工挖掘形成桩孔的过程中，挖掘所述桩孔达到设计高程后，进行孔底处理，检查孔底形状、孔径、孔深、垂直度、嵌入岩层深度是否符合设计要求。
优选地，所述步骤S4)还包括：在钢花管注浆加固施工完成后，在钢花管注浆范围内钻设多个检查孔，通过所述检查孔对注浆效果进行检查；通过所述检查孔在1.0MPa压力下，进行压水检查，使得进水量符合预定要求；通过所述检查孔取芯，取芯率不小于50％，进行无侧限抗压强度试验，使得抗压强度在预定范围内；在进水量和抗压强度不符合要求的情况下，进行补充注浆。
优选地，所述步骤S4)在钢花管注浆加固及挖孔桩加固施工完成后，在所述钢花管和人工挖孔桩上方施作筏板，包括：按照设计要求测量放线确定施作筏板的工作面；清理、平整形成施作筏板的工作面；在所述工作面上绑扎钢筋，在钢筋周边和内部预定位置进行立模板操作，在所述模板内浇筑混凝土形成所述筏板。
本发明提供的隧道隧底溶洞处理施工方法，通过填充充满排水或引水处理后的土体空层，为隧道提供支撑力，避免隧道发生变形而影响正常的施工，也避免隧道在施工和使用的过程中发生安全事故；通过使用钢花管打穿隧底溶洞或隧底溶洞周围的软弱夹层并嵌入隧底溶洞的下方基岩大于预定长度，对填充后的溶洞空间及周围的软弱土层进行加固处理，以增强对隧道的支撑强度，保证隧道施工和隧道使用过程中的安全；在所述钢花管对隧底溶洞周围的土层进行注浆加固的同时进行人工挖孔桩的加固施工，提高了施工的效率，保证了施工的进度；在钢花管注浆加固及挖孔桩加固施工完成后，在所述钢花管和人工挖孔桩上方施作筏板，施工流程简便易行，所述筏板将所述钢花管注浆结构及挖孔桩加固结构连接成整体，提高了承载能力，避免隧道的不均匀沉降，保证了隧道的施工和后期使用的安全。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是根据本发明实施方式的隧道隧底溶洞处理施工方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。
如图1所示，本发明提供一种隧道隧底溶洞处理施工方法，包括以下步骤：S1)对隧底溶洞进行排水或引水处理后，采用洞渣、块石填充充满所述溶洞空间；S2)使用钢花管打穿隧底溶洞或隧底溶洞周围的软弱夹层并嵌入隧底溶洞的下方基岩大于预定长度；S3)通过所述钢花管对隧底溶洞周围的土层进行注浆加固，同时进行人工挖孔桩的加固施工；S4)在钢花管注浆加固及挖孔桩加固施工完成后，在所述钢花管和人工挖孔桩上方施作筏板。
根据本发明的技术方案，本发明提供的隧道隧底溶洞处理施工方法包括，步骤S1)对隧底溶洞进行排水或引水处理后，采用洞渣、块石填充充满所述溶洞空间，通过填充充满排水或引水处理后的土体空层，为隧道提供支撑力，避免隧道发生变形而影响正常的施工，也避免隧道在施工和使用的过程中发生安全事故。
根据本发明的技术方案，步骤S2)使用钢花管打穿隧底溶洞或隧底溶洞周围的软弱夹层并嵌入隧底溶洞的下方基岩大于预定长度，以对填充后的溶洞空间及周围的软弱土层进行加固处理，以增强对隧道的支撑强度，保证隧道施工和隧道使用过程中的安全。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S2)中，所述预定长度为1m，嵌入隧底溶洞的下方基岩足够的长度能够保证所述钢花管的稳定性，使得钢花管加固能够达到设计的加固强度。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S2)中，所述钢花管为分节无缝钢管，相邻两节无缝钢管之间采用螺纹套管连接。具体地，每节无缝钢管采用φ76热轧无缝钢管，壁厚为6mm；钢管底部加工成锥形，钢管顶部1m范围内为止浆段，不钻设注浆孔；管身钻设注浆孔，孔径为10～16mm，注浆孔孔间距为15～20cm，所述注浆孔交错布置，以保证较好的注浆和加固效果。
根据本发明的技术方案，步骤S3)通过所述钢花管对隧底溶洞周围的土层进行注浆加固，同时进行人工挖孔桩的加固施工，优选地，人工挖孔桩的加固施工采用多作业面同时施工，以提高施工的效率，保证施工的进度。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S3)通过所述钢花管对隧底溶洞周围的土层进行注浆加固，包括：采用水灰比为1:1的水泥浆进行注浆加固，水泥采用强度等级大于等于32.5的普通硅酸盐水泥，注浆压力为3.0MPa，材料的利用率高，经济可行，且能够达到设计的加固强度。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S3)进行人工挖孔桩的加固施工，包括：对施工场地进行清理平整、夯打密实；保证施工出土路线畅通；进行施工准备，具体地，现场四周设置排水沟、集水井和沉淀池；孔口四周挖排水沟，做好排水系统，及时排除地表水；准备卷扬机、弯切机、斗车、振捣棒、风镐、空气压缩机、潜水泵、风钻等施工机具；安装提升设备，布置好出渣道路，合理堆放材料和机具，使其不增加孔壁压力、不影响施工操作。
测量放样确定所述人工挖孔桩的准确位置，具体地，在桩外侧设置桩中心的十字控制桩，设置护桩并固桩，间隔预定时间检查校核护桩，以保证所述人工挖孔桩的位置不发生偏移。
从上至下逐层人工挖掘形成桩孔，具体地，采用从上到下逐层用镐、锹进行开挖，遇坚硬土或大块孤石采用锤、钎破碎，按设计桩径加20cm控制截面大小；孔内挖出的土装入吊桶，采用提升设备将渣土垂直运输到地面，堆积到指定地点，以防止污染环境；除去岩层、较坚硬密实土层，其他土层情况必须施作护壁，以保持孔壁的稳定性，保证施工的安全；一次开挖深度控制在80～150cm，当挖空深度大于6m时，需加设通风和照明措施，以保证施工的安全性。
制作钢筋笼并吊入所述桩孔中，具体地，钢筋笼的制作需要在专用台架上进行，采用三个固定架进行固定，保证主筋和箍筋的轴线、平顺度和间距符合设计和规范要求；焊制时使用直角尺进行控制，确保钢筋笼加强箍筋与主筋垂直；为保证骨架在吊装和运输过程中不变形，按照一定间隔距离进行吊装和运输，且在钢筋笼的加强箍筋内部焊接临时三角支撑，在吊装入孔过程中逐段去掉。
钢筋笼骨架吊装时采用两点吊装：第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上部三分点之间；钢筋笼骨架入孔时应缓慢下放，避免摆动碰撞孔壁，防止孔口坍塌；调整钢筋笼的中心位置，并将钢筋笼固定与孔壁固定，以避免在混凝土灌注过程中发生浮笼现象。
采用混凝土灌注入所述桩孔中形成所述人工挖孔桩，具体地，浇筑混凝土时使用塔吊料斗，料斗口中心对准桩中心垂直下落；混凝土坍落度控制在10cm～14cm，开始灌注时孔底积水深度不超过5cm，加快灌注的速度，使得混凝土对孔壁的压力大于渗水压力，以防止水渗入孔内；由井下操作人员使用插入式振动器分层捣实砼，每层厚度不超过50cm，插点间距40-50cm；每个桩的桩芯砼一次连续浇捣完毕，不留设施工缝，交接班间隙不超过0.5h。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述人工挖掘形成桩孔后，还包括：在桩孔中心位置保留核心土，沿桩孔的孔口位置环向开始挖掘，施工至第一预定深度后施作护壁及锁口圈以维护加固桩孔的孔口，阻挡井上土石及其它物体滚入井下伤人，并且便于挡水和定位。
根据本发明的一种实施方式，优选地，在人工挖掘形成桩孔的过程中，每挖掘0.8～1.5m深的桩孔，在所述桩孔壁采用立模灌注混凝土护壁，以加固所述桩孔的孔壁，防止塌孔。
具体地，混凝土护壁厚度为25cm，混凝土设计强度为C20，在浇筑混凝土时，将护壁模板顶部用铁板铺平，再用串筒将混凝土下滑至铁板上，人工铲入模板内，并用振捣棒振捣密实。
根据本发明的一种实施方式，优选地，在人工挖掘形成桩孔的过程中，挖掘所述桩孔达到设计高程后，进行孔底处理，检查孔底形状、孔径、孔深、垂直度、嵌入岩层深度是否符合设计要求。
根据本发明的技术方案，步骤S4)在钢花管注浆加固及挖孔桩加固施工完成后，在所述钢花管和人工挖孔桩上方施作筏板，施工流程简便易行，所述筏板将所述钢花管注浆结构及挖孔桩加固结构连接成整体，提高了承载能力，避免隧道的不均匀沉降，保证了隧道的施工和后期使用的安全。
根据本发明的一种实施方式，所述钢花管注浆加固注浆的过程中注浆压力逐步升高，当注浆压力达到设计终压值并稳定持续10min以上，注浆量与设计注浆量大致接近，进浆量在20～30L/min以下的情况下注浆加固施工结束。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S4)还包括：在钢花管注浆加固施工完成后，在钢花管注浆范围内钻设多个检查孔，通过所述检查孔对注浆效果进行检查；通过所述检查孔在1.0MPa压力下，进行压水检查，使得进水量符合预定要求；通过所述检查孔取芯，取芯率不小于50％，进行无侧限抗压强度试验，使得抗压强度在预定范围内；在进水量和抗压强度不符合要求的情况下，进行补充注浆。
根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S4)在钢花管注浆加固及挖孔桩加固施工完成后，在所述钢花管和人工挖孔桩上方施作筏板，包括：按照设计要求测量放线确定施作筏板的工作面；清理、平整形成施作筏板的工作面；在所述工作面上绑扎钢筋，在钢筋周边和内部预定位置进行立模板操作，在所述模板内浇筑混凝土形成所述筏板。
本发明的目的是提供一种隧道隧底溶洞处理施工方法，通过填充充满排水或引水处理后的土体空层，为隧道提供支撑力，避免隧道发生变形而影响正常的施工，也避免隧道在施工和使用的过程中发生安全事故；通过使用钢花管打穿隧底溶洞或隧底溶洞周围的软弱夹层并嵌入隧底溶洞的下方基岩大于预定长度，对填充后的溶洞空间及周围的软弱土层进行加固处理，以增强对隧道的支撑强度，保证隧道施工和隧道使用过程中的安全；在所述钢花管对隧底溶洞周围的土层进行注浆加固的同时进行人工挖孔桩的加固施工，提高了施工的效率，保证了施工的进度；在钢花管注浆加固及挖孔桩加固施工完成后，在所述钢花管和人工挖孔桩上方施作筏板，施工流程简便易行，所述筏板将所述钢花管注浆结构及挖孔桩加固结构连接成整体，提高了承载能力，避免隧道的不均匀沉降，保证了隧道的施工和后期使用的安全。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (8)
1.一种隧道隧底溶洞处理施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：
S1)对隧底溶洞进行排水或引水处理后，采用洞渣、块石填充充满所述溶洞空间；
S2)使用钢花管打穿隧底溶洞或隧底溶洞周围的软弱夹层并嵌入隧底溶洞的下方基岩大于预定长度；
S3)通过所述钢花管对隧底溶洞周围的土层进行注浆加固，同时进行人工挖孔桩的加固施工；
其中，进行人工挖孔桩的加固施工包括：对施工场地进行清理平整、夯打密实，进行施工准备；
测量放样确定所述人工挖孔桩的准确位置；
从上至下逐层人工挖掘形成桩孔；人工挖掘形成桩孔后，在桩孔中心位置保留核心土，沿桩孔的孔口位置环向开始挖掘，施工至第一预定深度后施作护壁及锁口圈以维护加固桩孔的孔口；
制作钢筋笼并吊入所述桩孔中；
采用混凝土灌注入所述桩孔中形成所述人工挖孔桩；
S4)在钢花管注浆加固及挖孔桩加固施工完成后，在所述钢花管和人工挖孔桩上方施作筏板。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S2)中，所述预定长度为1m。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S2)中，所述钢花管为分节无缝钢管，相邻两节无缝钢管之间采用螺纹套管连接。
4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S3)通过所述钢花管对隧底溶洞周围的土层进行注浆加固，包括：采用水灰比为1:1的水泥浆进行注浆加固，水泥采用强度等级大于等于32.5的普通硅酸盐水泥，注浆压力为3.0MPa。
5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在人工挖掘形成桩孔的过程中，每挖掘0.8～1.5m深的桩孔，在所述桩孔壁采用立模灌注混凝土护壁。
6.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在人工挖掘形成桩孔的过程中，挖掘所述桩孔达到设计高程后，进行孔底处理，检查孔底形状、孔径、孔深、垂直度、嵌入岩层深度是否符合设计要求。
7.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S4)还包括：在钢花管注浆加固施工完成后，在钢花管注浆范围内钻设多个检查孔，通过所述检查孔对注浆效果进行检查；
通过所述检查孔在1.0MPa压力下，进行压水检查，使得进水量符合预定要求；
通过所述检查孔取芯，取芯率不小于50％，进行无侧限抗压强度试验，使得抗压强度在预定范围内；
在进水量和抗压强度不符合要求的情况下，进行补充注浆。
8.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S4)在钢花管注浆加固及挖孔桩加固施工完成后，在所述钢花管和人工挖孔桩上方施作筏板，包括：
按照设计要求测量放线确定施作筏板的工作面；
清理、平整形成施作筏板的工作面；
在所述工作面上绑扎钢筋，在钢筋周边和内部预定位置进行立模板操作，在所述模板内浇筑混凝土形成所述筏板。
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