CN110529120B - Ⅵ级围岩浅埋暗挖黄土隧道凿除侵限构筑物施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Ⅵ级围岩浅埋暗挖黄土隧道凿除侵限构筑物施工方法，包括如下步骤：（1）、土体加固；（2）、清除框构内土体；（3）、布设监控量测点；（4）、水钻分片打眼，凿除侵入框构底板；（5）、掌子面平行掘进；（6）、分析监控量测数据；（7）、框构对应里程段，初支加强施工；（8）、框构内部砌筑三七砖墙；（9）、框构上方开口；（10）、回填片石混凝土。本方法在凿除入侵隧道顶顶部框构时，可保证施工的安全性，防止土方的坍塌，严格把控洞内沉降，保证施工作业人员的安全。同时，与掌子面的平行施工，节约时间，提高效率，减少工期，增加经济效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工领域，具体为一种Ⅵ级围岩浅埋暗挖黄土隧道凿除侵限构筑物施工方法，适用于暗挖隧道构筑物的凿除。
背景技术
二十世纪以来，随着地表用地的日益紧张，环保的日益严峻，人们将目光逐渐转移到地下。地下工程的日益繁荣，缓解了用地困难的窘迫现状。暗挖隧道、地铁的蓬勃发展，解决了不少交通运输问题。然而，暗挖隧道的施工，也伴随着各种各样的难题，侵限构筑物的凿除便是其中一个。如何安全、快速的凿除构筑物，成为施工的难点。
发明内容
暗挖隧道施工存在着一定的危险系数，本施工方法以安全为前提，通过框构周边布设监控量测点，时时监控施工过程中土体稳定情况；为保证施工期间土体的稳定，施做旋喷桩稳定隧道顶部松散土体；由于框构底板较厚，采用水钻分片打眼的方法进行框构底板的凿除，分组分片施工，最后采用机械进行吊出；框构凿除的过程中，隧道掌子面与其平行施工，节约了施工时间，保证了施工工期和施工安全，取得了良好的社会和经济效益。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种Ⅵ级围岩浅埋暗挖黄土隧道凿除侵限构筑物施工方法，包括如下步骤：
（1）、土体加固
将框构侵入隧道侧回填至框构顶板位置，对框构该侧隧道上方土体采用单管高压旋喷桩加固，加固范围为纵向沿线路方向框构侵入长度两侧各延长1~1.5m，横向距隧道中线12m，加固深度10m，水泥采用普通硅酸盐水泥，旋喷桩注浆加固后土体28天无侧限抗压强度不得小于2Mpa，渗透系数应小于6×10-8cm/s；
旋喷桩施工工艺流程：原地面整平，测量放线，钻机就位，钻进至设计深度，喷浆、搅拌、提升，提升至停浆面，复升设计深度，提升搅拌至桩顶，钻机移位；
旋喷桩施工时随时做好压力和流量的观测工作，按要求如实记录高压灌浆的各项参数和出现的异常现象；灌浆结束，当喷头达到设计桩顶高程时，应继续向上灌浆0.5m，以保证有效桩长满足设计要求。
（2）、清除框构内土体
框构内部封堵大量废土，现场人工配合机械进行清整。
（3）、布设监控量测点
框构至掌子面间沿隧道走向每隔3米设置纵向监控量测点；隧道外轮廓线外两侧各10m范围每隔2米设置横向监控量测点；洞内每隔3米布设拱顶监测点和收敛点，上午和下午各测量一次，同时观察隧道洞内外沉降情况，超出规定沉降范围则预警。
（4）、水钻分片打眼，凿除侵入框构底板
施工前先清理施工区域内的障碍物，清除施工面浮土及松石，放出基线位置，复核切割线位置无误后，采用水钻分片切割；
施工人员及机械自从框构一侧进入，利用水钻对影响隧道掘进底板进行排眼凿除；水钻排眼施工时将侵限部分底板分成1.5m×1m的混凝土块，利用挖机将其吊出至不影响隧道施工位置。
（5）、掌子面平行掘进
水钻打眼的同时，隧道掌子面继续向前掘进，两者平行作业；掌子面继续按照设计三台阶临时仰拱法施工，临时钢架采用H175工字钢，纵向每2榀设一处，且与洞身钢架以螺栓连接，洞身钢架架设后在相应位置焊接预埋钢板并预置螺栓，以便临时钢架连接，连接钢板接头处焊缝高度不小于6mm；相邻钢架采用HRB400钢筋连接，环向间距1m，焊接于钢架内翼缘除；每台阶两侧拱脚锁脚锚管采用4根无缝钢管；采用C30喷射混凝土，钢架与初喷混凝土间喷射密实。
（6）、分析监控量测数据
掌子面和框构凿除同时施工的情况下，监控量测每出一次数据，测量人员立即上报监控量测数据情况，测量数据在超出规定的情况下，每榀施做临时仰拱，锁脚锚管由原来的每侧4个改为每侧6个，同时缩小连接筋的距离；若沉降呈继续加大趋势，立即停止掌子面的施工，封闭成环，进行二衬仰拱和二衬拱墙的施做；沉降得以控制以后，再继续开挖掌子面施工。
（7）、框构对应里程段，初支加强施工
框构凿除完成以后，隧道施做二衬；掌子面施工至该段框构对应的里程时，加强支护措施，锁脚每处采用6根锁脚锚管，并进行注浆；临时仰拱由原来的每2榀一设改为每榀设置；垫块在之前的基础上每边加大10cm，初支闭环、二衬仰拱和二衬拱墙施工。
（8）、框构内部砌筑三七砖墙
待框构对应里程段二衬施工完成，并达到设计强度后，在框构内距隧道外轮廓线5m处砌筑三七砖墙；砖墙砌筑至框构顶板底。
（9）、框构上方开口
三七砖墙达到设计强度后，清除框构上方土体，采用炮锤凿除框构顶板，在框构上方开口。
（10）、回填片石混凝土
框构上方开口完成以后，采用C20片石混凝土进行回填，浇筑高度至框构顶部位置，片石混凝土上方采用土体回填，这样整体的凿除框构施工全部完成。
本发明方法具有如下优点：
1、Ⅵ级浅埋暗挖黄土隧道，结构松散，稳定性差，框构周边的土体松散，在切除框构底板时，加固周边土体，防止周边土体坍塌，保证了施工的安全性。
2、采用旋喷桩加固周边土体，保证施工安全。
3、加密布设监控量测点，随时监控土体情况，为安全施工提供了参考数据。
4、采用水钻分片打眼的方法，增加了工作面，减少了粉尘污染和噪音污染。
5、采取洞外切除入侵部位的框构底板，空间大，有利于施工操作。
6、采取洞外操作与洞内平行作业的原则，节省了施工时间，提高了施工效率。
7、在凿除侵入框构的同时，保证掌子面的平行施工，节省时间，保证了施工工期，提高了施工效率。在保证工程质量的前提下，有效的节约了能源，增强环保，提高了工效，节约工期，节能效果明显。
8、该技术的实施，针对性强，操作简单，易于作业人员掌握，降低资源消耗，达到经济效益最大化。
9、该技术可推广应用于暗挖隧道侵限构筑物凿除的工程中，具有较高的经济效益。
10、通过实践，该施工方法能够解决工期紧、施工化繁为简等问题，保证施工的安全和质量、提高施工进度，降低工程综合造价，该项技术成熟，经济、社会效益明显，具有较好的推广应用价值。
本施工方法应用于太原铁路枢纽新建西南环线工程XNHS-1标段东晋隧道暗挖段施工。承建的里程为改DK6+127-改DK7+239.25段，长度为1112.25m。隧道为铁路双线隧道，围岩等级为VI级，土质为粉质粘土，隧道最大埋深为16.7m，纵坡为3‰，水位均在隧道拱顶以上，隧道区地下水类型为第四系孔隙潜水，主要赋存在第四系粉土、砂土及碎石土地层中；该框构侵限长度为20.16m，宽度为1.5m，厚度为0.8m，该段里程隧道埋深为10m，框构周边土体为回填土，土体松散，施工中存在着坍塌的危险。采用本方法施工，保证了施工安全，节省了施工工期，获得了业主、监理和公司的认可和好评，取得了良好的社会和经济效益。
附图说明
图1表示本发明工艺流程示意图。
图2表示2-9m广场北街框架中桥平面位置布置图。
图3表示框构与隧道横断面关系图。
图4表示框构与隧道纵断面关系图。
图5表示旋喷桩布置示意图。
具体实施方式
下面以太原铁路枢纽新建西南环线工程XNHS-1标段东晋隧道暗挖段凿除侵限框构为例进行说明。
图2表示2-9m广场北街框架中桥平面位置布置，图3表示框构与隧道横断面关系，图4表示框构与隧道纵断面关系。
承建的里程为改DK6+127-改DK7+239.25段，纵坡为3‰，水位均在隧道拱顶以上。侵限框构为2-9m规划广场北街框构，采用顶进法施工，现已废弃多年，该段框构对应里程为改DK7+172-改DK7+192，框构侵限长度为20.16m，宽度为1.5m，厚度为0.8m，该里程段隧道埋深为10m，框构周边土体为回填土，土体松散，施工中存在着坍塌的危险。具体的Ⅵ级围岩浅埋暗挖黄土隧道凿除侵限构筑物施工方法如下：
1、土体加固
将框构西侧回填至框构顶板位置，对框构西侧隧道上方土体采用φ600mm@450mm单管高压旋喷桩加固，加固范围为纵向沿线路方向长23m，横向距隧道中线12m，加固深度10m，水泥采用普通硅酸盐水泥，可根据需要加入适量的外加剂及掺合料，水泥用量通过试验确定，水泥浆的水灰比一般为0.45~0.55，并根据施工实际情况确定，为加快浆液的凝结速度，根据实际情况加入速凝剂。旋喷桩注浆加固后土体28天无侧限抗压强度不得小于2Mpa，渗透系数应小于6×10-8cm/s。
旋喷桩施工工艺流程：原地面整平→测量放线→钻机就位→钻进至设计深度→喷浆、搅拌、提升→提升至停浆面→复升设计深度→提升搅拌至桩顶→钻机移位。
旋喷桩施工时随时做好压力和流量的观测工作，按要求如实记录高压灌浆的各项参数和出现的异常现象。灌浆结束，当喷头达到设计桩顶高程时，不能马上停止灌浆作业，应继续向上灌浆0.5m，以保证有效桩长满足设计要求。
2、清除框构内土体
框构已经废弃多年，内部封堵大量废土，现场人工配合机械进行清整。
3、布设监控量测点
框构至掌子面间沿隧道走向每隔3米设置纵向监控量测点；隧道外轮廓线外两侧各10m范围每隔2米设置横向监控量测点；洞内每隔3米布设拱顶监测点和收敛点，上午和下午各测量一次，同时观察隧道洞内外沉降情况，超出规定沉降范围则预警。
4、水钻分片打眼，凿除侵入框构底板
施工前先清理施工区域内的障碍物，清除施工面浮土及松石，放出基线位置，复核切割线位置无误后，采用水钻分片切割。
施工人员及机械自从框构东侧进入，利用4台φ108mm水钻对影响隧道掘进底板进行排眼凿除。根据调查：框构底板侵限部分宽1.5m，纵向长20.16m，底板厚0.8m，水钻排眼施工时将侵限部分底板分成1.5m×1m的混凝土块，利用挖机将其吊出至不影响隧道施工位置。
5、掌子面平行掘进
水钻打眼的同时，隧道掌子面继续向前掘进，两者平行作业，提高施工效率。掌子面继续按照原施工方案进行施工，采用三台阶临时仰拱法施工。临时钢架采用H175工字钢，纵向每2榀设一处，且与洞身钢架以螺栓连接，洞身钢架架设后在相应位置焊接预埋钢板并预置螺栓，以便临时钢架连接，连接钢板接头处焊缝高度不小于6mm；相邻钢架采用HRB400Φ22钢筋连接，环向间距1m，焊接于钢架内翼缘除；每台阶两侧拱脚锁脚锚管采用4根Φ42无缝钢管，壁厚5mm，L=4m；采用C30喷射混凝土，钢架与初喷混凝土间喷射密实。
6、分析监控量测数据
掌子面和框构凿除同时施工的情况下，安全一定要放到第一位。监控量测每出一次数据，测量人员立即上报监控量测数据情况。测量数据偏大（超出相应规定）的情况下，必要时，可以每榀施做临时仰拱，锁脚锚管由原来的每侧4个改为每侧6个，同时缩小连接筋的距离。若沉降得不到控制，呈继续加大的趋势，立即停止掌子面的施工，及时封闭成环，加紧二衬仰拱和二衬拱墙的施做。沉降得以控制以后，再继续开挖掌子面施工。
7、框构对应里程段，初支加强施工
框构凿除完成以后，隧道加紧施工，及时施做二衬。掌子面施工至该段框构对应的里程时，加强支护措施。锁脚每处采用6根锁脚锚管，并进行注浆。临时仰拱由原来的每2榀一设改为每榀一设。垫块在之前的基础上每边加大10cm。初支闭环、二衬仰拱和二衬拱墙紧跟施工。
8、框构内部砌筑三七砖墙
待框构对应里程段二衬施工完成，并达到设计强度后，在框构内距隧道东侧外轮廓线5m处砌筑三七砖墙。三七砖墙高度砌筑至框构顶板底部，施工时严格保证砌筑质量。
9、框构上方开口
三七砖墙达到设计强度后，清除框构上方土体。采用炮锤凿除框构顶板，在框构上方开口。
10、回填片石混凝土
框构上方开口完成以后，采用C20片石混凝土进行回填，浇筑高度至框构顶部位置，片石混凝土上方采用土体回填，这样整体的凿除框构施工全部完成。
传统的方法施工，掌子面一边掘进一边进行凿除。由于空间狭小，不能采用机械破除，需安排2名工人用电钻进行凿除，2名电焊工对底板内的钢筋进行切割。拱架间距为0.65m，每次开挖间距0.8m，工人每循环施工需要凿除长为0.8m，宽为1.5m，厚度为0.8m的钢筋混凝土底板，每日进尺只能保证一榀，框构侵入隧道顶部纵向长度为20.16m，需施工32个循环才能通过框构的侵扰，需耗时32天左右才能通过框构，影响正常施工进度32个循环。采用本方法共计节省37万元。
本方法在凿除入侵隧道顶顶部框构时，可保证施工的安全性，防止土方的坍塌，严格把控洞内沉降，保证施工作业人员的安全。同时，与掌子面的平行施工，节约时间，提高效率，减少工期，增加经济效益。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖于本发明权利要求书的保护范围中。
Claims (1)
1.一种Ⅵ级围岩浅埋暗挖黄土隧道凿除侵限构筑物施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、土体加固
将框构侵入隧道侧回填至框构顶板位置，对框构该侧隧道上方土体采用单管高压旋喷桩加固，加固范围为纵向沿线路方向框构侵入长度两侧各延长1~1.5m，横向距隧道中线12m，加固深度10m，水泥采用普通硅酸盐水泥，旋喷桩注浆加固后土体28天无侧限抗压强度不得小于2Mpa，渗透系数应小于6×10-8cm/s；
旋喷桩施工工艺流程：原地面整平，测量放线，钻机就位，钻进至设计深度，喷浆、搅拌、提升，提升至停浆面，复升设计深度，提升搅拌至桩顶，钻机移位；
旋喷桩施工时随时做好压力和流量的观测工作，按要求如实记录高压灌浆的各项参数和出现的异常现象；灌浆结束，当喷头达到设计桩顶高程时，应继续向上灌浆0.5m，以保证有效桩长满足设计要求；
（2）、清除框构内土体
框构内部封堵大量废土，现场人工配合机械进行清整；
（3）、布设监控量测点
框构至掌子面间沿隧道走向每隔3米设置纵向监控量测点；隧道外轮廓线外两侧各10m范围每隔2米设置横向监控量测点；洞内每隔3米布设拱顶监测点和收敛点，上午和下午各测量一次，同时观察隧道洞内外沉降情况，超出规定沉降范围则预警；
（4）、水钻分片打眼，凿除侵入框构底板
施工前先清理施工区域内的障碍物，清除施工面浮土及松石，放出基线位置，复核切割线位置无误后，采用水钻分片切割；
施工人员及机械自框构一侧进入，利用水钻对影响隧道掘进底板进行排眼凿除；水钻排眼施工时将侵限部分底板分成1.5m×1m的混凝土块，利用挖机将其吊出至不影响隧道施工位置；
（5）、掌子面平行掘进
水钻打眼的同时，隧道掌子面继续向前掘进，两者平行作业；
掌子面继续按照原施工方案进行施工，采用三台阶临时仰拱法施工，临时钢架采用H175工字钢，纵向每2榀设一处，且与洞身钢架以螺栓连接，洞身钢架架设后在相应位置焊接预埋钢板并预置螺栓，以便临时钢架连接，连接钢板接头处焊缝高度不小于6mm；相邻钢架采用HRB400钢筋连接，环向间距1m，焊接于钢架内翼缘处；每台阶两侧拱脚锁脚锚管采用4根无缝钢管；采用C30喷射混凝土，钢架与初喷混凝土间喷射密实；
（6）、分析监控量测数据
掌子面和框构凿除同时施工的情况下，监控量测每出一次数据，测量人员立即上报监控量测数据情况，测量数据在超出规定的情况下，每榀施做临时仰拱，锁脚锚管由原来的每侧4个改为每侧6个，同时缩小连接筋的距离；若沉降呈继续加大趋势，立即停止掌子面的施工，封闭成环，进行二衬仰拱和二衬拱墙的施做；沉降得以控制以后，再继续开挖掌子面施工；
（7）、框构对应里程段，初支加强施工
框构凿除完成以后，隧道施做二衬；掌子面施工至该段框构对应的里程时，加强支护措施，锁脚每处采用6根锁脚锚管，并进行注浆；临时仰拱由原来的每2榀一设改为每榀设置；垫块在之前的基础上每边加大10cm，初支闭环、二衬仰拱和二衬拱墙施工；
（8）、框构内部砌筑三七砖墙
待框构对应里程段二衬施工完成，并达到设计强度后，在框构内距隧道外轮廓线5m处砌筑三七砖墙；三七砖墙高度砌筑至框构顶板底部；
（9）、框构上方开口
三七砖墙达到设计强度后，清除框构上方土体，采用炮锤凿除框构顶板，在框构上方开口；
（10）、回填片石混凝土
框构上方开口完成以后，采用C20片石混凝土进行回填，浇筑高度至框构顶部位置，片石混凝土上方采用土体回填，这样整体的凿除框构施工全部完成。
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