CN110630273B - 一种全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道及地下工程施工领域，尤其涉及一种全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工方法，沿花岗岩地层偏压浅埋隧道施工，包括以下步骤：步骤1）平整场地和设置排水沟；步骤2）沉降观测及监控量测标；步骤3）加固操作；步骤4）设置地表降水井；步骤5）地表深孔注浆；步骤6）正洞施工，通过在隧道洞身穿越全风化花岗岩地层偏压浅埋段前，提前进行围岩整体加固处理，降低正洞围岩的含水率，使正洞轮廓径向一定范围的围岩强度加大，整体粘结性提升，便于正洞开挖时，一次性按设计图纸正常开挖支护，可在隧道掌子面距离全风化花岗岩地层偏压浅埋段较远距离时与正常开挖支护平行施工，根据施工进度提前加固，大大提高了作业效率，节约工期。
Description
技术领域
本发明涉及隧道及地下工程施工领域，尤其涉及一种全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工方法。
背景技术
随着科技发展，我国土建行业生机勃勃，其中不乏各类隧道工程。常有的隧道洞身穿越全风化花岗岩地层，尤其该地层处于“V”型冲沟地段时，往往围岩含水率较大，全风化花岗岩呈砂土状，遇水崩解流失，易坍塌，从而造成施工困难。并且全风化花岗岩颗粒与普通泥岩颗粒相比间隙极小，传统的隧道内导管注浆局部加固效果较差，浆脉难以扩散，耗时耗力，加之“V”型冲沟地段往往伴随偏压、浅埋，施工时隧道初支变形严重，地表沉降开裂，给施工带来严重的安全质量隐患，且施工缓慢，工期影响较大。
综上所述，目前亟需一种全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工方法，沿花岗岩地层偏压浅埋隧道施工，包括以下步骤：
步骤1）平整场地和设置排水沟：采用人工和机械配合平整场地，并在场地四周设置排水沟，将排水沟与场地外的自然沟渠相连通；
步骤2）沉降观测及监控量测标：对隧道洞内及地表设置沉降观测点并监控测量纪录；
步骤3）加固操作：对隧道地表、拱顶和仰拱底进行加固处理；
步骤4）设置地表降水井：在未加固处理的隧道地表上开设若干降水井；
步骤5）地表深孔注浆：在加固处理后的隧道地表上开设注浆孔并进行深孔注浆
步骤6）正洞施工：对隧道正洞开挖支护。
首先对地势起伏不平的局部地区进行挖填，并采用挖掘机及装载机配合人工进行场地平整，在平整的场地四周设置排水沟，通过排水沟将地表水引排至外界自然沟渠内，保证场地排水畅通，使隧道施工段落内花岗岩不受积水浸泡影响，在隧道洞内设置沉降观测点，以便随时进行形变量监控测量工作，通过对地表、拱顶和仰拱底加固操作，稳固隧道，在加固范围外选择适宜位置设置一定数量的地表降水井，井内安装水泵定期抽排水，以降低正洞范围内的围岩含水率，在加固处理的隧道地表上开设注浆孔并进行深孔注浆能够加固正洞和正洞径向围岩，有利于后续的隧道正洞开挖支护，通过对围岩整体加固处理，降低正洞围岩的含水率，使正洞轮廓径向的围岩强度加大，整体粘结性提升，便于正洞开挖时，正常开挖支护，从而大大提高了作业效率，节约工期，不但在全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工过程中起到了质量安全的保障作用，也大幅降低了可能出现的结构安全次生灾害的风险。
优选的，所述步骤2）中对已开隧道的挖掌子面进行封堵，挂网喷浆，所述掌子面挂网喷浆的厚度i≥20㎝，掌子面即开挖隧道不断向前推进的工作面，掌子面距离加固区的距离小于5m时，通过对已开挖掌子面进行封堵，挂网喷浆，使掌子面挂网喷浆的厚度i≥20㎝，有利于稳固隧道。
优选的，所述步骤3）中隧道地表的加固范围为隧道洞口的左、右轮廓线向外侧延伸4m~6m，隧道拱顶加固范围为拱顶向上延伸7m~9m，隧道仰拱底的加固范围为仰拱底向下延伸1m~3m。
优选的，所述步骤4）中所述降水井位于仰拱底的下方，所述降水井底部至仰拱底的距离为p≥3m。
优选的，所述步骤5）中所述注浆孔在隧道地表上呈等边三角形布置，任意相邻的所述注浆孔的距离为1.4 m~1.6m，所述注浆孔的孔径φ125mm～150mm。
优选的，所述步骤4）中所述降水井内设有滤管，所述滤管的侧壁上开有若干滤孔，所述滤孔在滤管的侧壁上呈梅花形布置。
优选的，所述步骤5）在注浆孔内设置注浆管，在注浆孔的内壁与注浆管的外壁之间先注入套壳料后，再向注浆管内灌注注浆料。
优选的，所述套壳料为膨润土和水泥浆的混合物，其中，水：水泥浆：膨润土质量比例为1.6:1:1。
优选的，所述注浆料为硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥和水玻璃的混合物。
优选的，注浆操作采用后退式分段注浆工艺，后退式分段注浆工艺，即在注浆段内由孔底进行注浆，分段步距1m，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段注浆，以此循环，直至注浆段注浆，注浆顺序为先注最外侧两排孔，然后依次向内推进，每排注浆孔中，先注两端的孔，然后间隔交错注浆。注浆初始压力为0.4～0.6Mpa，终压力为4～6Mpa。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工方法，首先对地势起伏不平的局部地区进行挖填，并采用挖掘机及装载机配合人工进行场地平整，在平整的场地四周设置排水沟，通过排水沟将地表水引排至外界自然沟渠内，保证场地排水畅通，使隧道施工段落内花岗岩不受积水浸泡影响，在隧道洞内设置沉降观测点，以便随时进行形变量监控测量工作，通过对地表、拱顶和仰拱底加固操作，稳固隧道，在加固范围外选择适宜位置设置一定数量的地表降水井，井内安装水泵定期抽排水，以降低正洞范围内的围岩含水率，在加固处理的隧道地表上开设注浆孔并进行深孔注浆能够加固正洞和正洞径向围岩，有利于后续的隧道正洞开挖支护，通过对围岩整体加固处理，降低正洞围岩的含水率，使正洞轮廓径向的围岩强度加大，整体粘结性提升，便于正洞开挖时，正常开挖支护，从而大大提高了作业效率，节约工期，不但在隧道施工过程中起到了质量安全的保障作用，也大幅降低了可能出现的结构安全次生灾害的风险。
本申请其他实施方式的有益效果是：
1. 掌子面距离加固区的距离小于5m时，通过对已开挖掌子面进行封堵，挂网喷浆，使掌子面挂网喷浆的厚度i≥20㎝，有利于稳固隧道。
2. 后退式分段注浆工艺，即在注浆段内由孔底进行注浆，分段步距1m，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段注浆，以此循环，直至注浆段注浆，注浆顺序为先注最外侧两排孔，然后依次向内推进，每排注浆孔中，先注两端的孔，然后间隔交错注浆。注浆初始压力为0.4～0.6Mpa，终压力为4～6Mpa。
附图说明
图1为本发明一种全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如附图1所示本实施例一种全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工方法，由测量人员根据施工场地需要定出征地红线，征拆完成后，采用挖掘机及装载机配合人工进行场地平整，由于地势起伏不平，需对局部地区进行挖填，以便机械进场作业；在平整的场地四周设置排水沟，将地表水引排至外界自然沟；对隧道中已开挖掌子面进行封堵，挂网喷浆，喷浆厚度不小于20cm，强度不低于25Mpa，根据规范要求对洞内及地表设置沉降观测及监控量测标，以便随时进行形变量测工作，根据受“V”型冲沟影响的偏压浅埋正洞长度明确隧道的加固范围，其中，宽度方向为隧道左右轮廓线外各5m，加固深度为拱顶以上8m范围，仰拱底以下2m范围，在正洞受冲沟影响的位置，根据冲沟的高低走势，在加固范围外选择适宜位置设置一定数量的地表降水井，井内安装水泵定期抽排水，以降低正洞范围内的围岩含水率，降水井深度至仰拱底部标高下不小于3m，根据已确定的加固范围，采用后退式进行地表深孔注浆，以加固正洞及正洞径向一定范围内的围岩，确保围岩稳定，便于下步正常施工，其中，注浆孔间距1.5m× 1.5m，为等边三角形布置，孔径φ125mm～150mm，钻孔完成后为确保注浆效果，在孔壁与注浆管外壁之间先注入套壳料，再进行注浆，根据试验段数据确定注浆详细参数，参建各方共同见证注浆加固效果，确认效果后，开始按照设计图纸或已经进行的设计变更文件进行正洞正常开挖支护。
步骤4中，降水井降水采用φ120mmPVC管井降水，管井采用φ200mm的钻头钻孔，钻至设计深度后扩孔至φ300mm，插入φ120mmPVC滤管，过滤段管壁做φ10mm滤孔，孔距50mm，梅花形布置。
选用的注浆管内壁光滑，在注浆钢管底部加闷盖，注浆管之间使用φ76mm、壁厚4mm，外套管接头满焊连接。
所述套壳料为膨润土-水泥浆材料，水：水泥：膨润土质量比例为1.6:1:1。
注浆材料为硫铝酸盐水泥外加剂普通水泥浆为主，普通水泥-水玻璃双液浆为辅，单液浆配比：W：C=(0.8～1.0):1,双液浆配比：C：S=1:1，硫铝酸盐水泥强度等级为42.5，普通水泥采用P.O42.5硅酸盐水泥，双液浆注入材料范围为加固边线四周3m范围，其余部位采用硫铝酸盐水泥浆。
后退式注浆为单孔注浆采取后退式分段注浆工艺，即在注浆段内由孔底进行注浆，分段步距1m，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段注浆，以此循环，直至注浆段注浆。注浆顺序为先注最外侧两排孔，然后依次向内推进，每排注浆孔中，先注两端的孔，然后间隔交错注浆，注浆初压力为0.4～0.6Mpa，终压力为4～6Mpa。
在加固区域选取一定范围进行试注浆，过程由见证单位见证，出具试验数据报告，明确注浆理论参数，以指导正式注浆。
本发明通过在隧道洞身穿越全风化花岗岩地层偏压浅埋段前，提前进行围岩整体加固处理，降低正洞围岩的含水率，使正洞轮廓径向一定范围的围岩强度加大，整体粘结性提升，便于正洞开挖时，一次性按设计图纸正常开挖支护；
本发明不影响正常工序，可在隧道掌子面距离全风化花岗岩地层偏压浅埋段较远距离时与正常开挖支护平行施工，根据施工进度提前加固，加固完成后掌子面刚好通过加固区域，大大提高了作业效率，节约工期；采用围岩整体加固，不但在隧道施工过程中起到了质量安全的保障作用，也大幅降低了后期运营过程可能出现的结构安全次生灾害的风险。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工方法，其特征在于：沿花岗岩地层偏压浅埋隧道施工，包括以下步骤：
步骤1)平整场地和设置排水沟：采用人工和机械配合平整场地，并在场地四周设置排水沟，将排水沟与场地外的自然沟渠相连通；
步骤2)沉降观测及监控量测标：隧道开挖，并对隧道洞内及地表设置沉降观测点并监控测量纪录；
步骤3)加固操作：对隧道地表、拱顶和仰拱底进行加固处理；
步骤4)设置地表降水井：在未加固处理的隧道地表上开设若干降水井；
步骤5)地表深孔注浆：在加固处理后的隧道地表上开设注浆孔并进行深孔注浆；
步骤6)正洞施工：对隧道正洞开挖支护；
所述步骤4)中所述降水井位于仰拱底的下方，所述降水井底部至仰拱底的距离为p≥3m，所述降水井内设有滤管，所述滤管的侧壁上开有若干滤孔，所述滤孔在滤管的侧壁上呈梅花形布置；
所述步骤5)中所述注浆孔在隧道地表上呈等边三角形布置，任意相邻的所述注浆孔的距离为1.4m～1.6m，所述注浆孔的孔径φ125mm～150mm，在所述注浆孔内设置有注浆管，在注浆孔的内壁与注浆管的外壁之间先注入套壳料后，再向注浆管内灌注注浆料；所述套壳料为膨润土和水泥浆的混合物，其中，水：水泥浆：膨润土质量比例为1.6:1:1；所述注浆料为硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥和水玻璃的混合物；注浆操作采用后退式分段注浆工艺，即在注浆段内由孔底进行注浆，分段步距1m，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段注浆，以此循环，直至注浆段注浆。
2.根据权利要求1所述的一种全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工方法，其特征在于：所述步骤2)中对已开挖隧道的掌子面进行封堵，挂网喷浆，所述掌子面挂网喷浆的厚度i≥20㎝。
3.根据权利要求1所述的一种全风化花岗岩地层偏压浅埋隧道施工方法，其特征在于：所述步骤3)中隧道地表的加固范围为隧道洞口的左、右轮廓线向外侧延伸4m～6m，隧道拱顶加固范围为拱顶向上延伸7m～9m，隧道仰拱底的加固范围为仰拱底向下延伸1m～3m。
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