CN110645003B - 一种全风化花岗岩偏压陡坡隧道进洞施工方法 - Google Patents

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偏压陡坡隧道进洞施工方法，沿花岗岩偏压陡坡段的隧道洞口施工，包括以下步骤：步骤1）截水沟和排水沟开挖；步骤2）边坡防护；步骤3）仰坡防护；步骤4）打设旋喷桩；步骤5）打设降水井；步骤6）导向墙施工；步骤7）超前长管棚施工；步骤8）隧道开挖施工，可有效解决全风化花岗岩遇水膨胀，颗粒崩解，边坡和仰坡自稳能力，易垮塌，滑坡，全风化花岗岩含水呈软塑状态，洞身轮廓线不易形成，开挖风险大，易塌方，地基承载力达不到设计要求，地基沉降量较大的问题。

Description

一种全风化花岗岩偏压陡坡隧道进洞施工方法

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偏压陡坡隧道进洞施工方法。

背景技术

在当前高速铁路隧道施工中，全风化花岗岩遇水膨胀，颗粒崩解，无自稳能力，作为仰坡的地层情况，易垮塌，滑坡，全风化花岗岩含水呈软塑状态，洞身轮廓线不易形成，开挖风险大，并且被水浸泡后全风化花岗岩呈流塑状态，导致地基沉降量较大，因此对全风化花岗岩偏压陡坡段隧道进洞施工难度大，工期时间长，洞身沉降量较大，从而容易出现塌方和返工事故，可能造成成本投入增加，且安全隐患大，施工质量低。

综上所述，目前亟需一种全风化花岗岩偏压陡坡隧道进洞施工方法。

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偏压陡坡隧道进洞施工方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种全风化花岗岩偏压陡坡隧道进洞施工方法，沿花岗岩偏压陡坡段的隧道洞口施工，包括以下步骤：

步骤1）截水沟和排水沟开挖：在偏压段落内开挖截水沟和排水沟，使截水沟和排水沟均与隧道洞口的已有沟渠连通；

步骤2）边坡防护：在隧道洞口的边坡上设置若干锚固桩；

步骤3）仰坡防护：对隧道洞口仰坡上的土石清方减载后喷锚支护；

步骤4）打设旋喷桩：沿隧道洞口天沟的外侧打设旋喷桩；

步骤5）打设降水井：在隧道洞口天沟的底部打设降水井；

步骤6）导向墙施工：放样并开挖导向墙断面，沿导向墙断面架设钢架，并在钢架上预埋导向钢管，最后进行导向墙浇筑；

步骤7）超前长管棚施工：对隧道进行钻孔操作，在孔内安装管棚并注浆；

步骤8）隧道开挖施工：采用四步CD法进行隧道开挖施工。

偏压隧道内普遍水系发达，地表径流量大，冲沟内土石方开挖完成后，开挖截水沟和排水沟，使截水沟和排水沟的出口与隧道洞口的沟渠连通，保证隧道内排水畅通，使隧道施工段落内花岗岩不受积水浸泡影响，在隧道洞口的边坡上设置锚固桩具有稳固边坡的作用，对于陡坡偏压地段，施工前需对既有山形进行合理设计，选择合适的坡率，陡坡面宜进行清方减载，减小顶部荷载有效控制初始变形，在通过喷锚支护对仰坡进行稳固，由于全风化花岗岩被水浸泡后呈流塑状态，为了防止地下水侵入洞口施工段，在隧道洞口天沟的外侧打设旋喷桩，使地基得到加固，确保导向墙顺利施工以及洞身轮廓线成形，通过在隧道洞口天沟的底部打设降水井，采用水泵抽取降水井内的水可有效降低地下水位，并且通过通过隧道口处沿隧道延伸方向引导拱墙，拱墙对隧道具有承重作用，可有效防止隧道坍塌，在钢架上预埋导向钢管，为管棚施工指导方向，管棚超前支护可在开挖过程中，增强地层承载力，最后采用四步CD法即用钢支撑和喷射混凝土的隔壁分隔开进行开挖的方法，进行隧道开挖施工可减小施工过程中的地面沉降，通过截水沟和排水沟开挖、锚固桩施工、仰坡防护、打设旋喷桩、打设降水井、导向墙施工、超前长管棚施工以及隧道开挖施工的配合，可有效解决全风化花岗岩遇水膨胀，颗粒崩解，边坡和仰坡自稳能力，易垮塌，滑坡，全风化花岗岩含水呈软塑状态，洞身轮廓线不易形成，开挖风险大，易塌方，地基承载力达不到设计要求，地基沉降量较大的问题。

优选的，所述步骤2）中所述锚固桩在边坡上采用跳桩法施工，跳桩施工是在成排的桩或施工中，若相邻的桩间隔很近，则采用先灌注第一根、第三根、第五根等先灌注的桩有了一定的强度之后再继续灌注第二根、第四根以避免出现桩的强度受相邻的桩施工的影响而下降的情况。

优选的，所述步骤3）中所述仰坡上的土石采用阶梯式清方减载，并逐层喷锚支护，在仰坡上通过阶梯清方减载后再逐层喷锚支护，可减小仰坡顶部荷载和控制仰坡的初始变形。

优选的，所述步骤4）中在隧道洞口天沟的外侧打设双排旋喷桩，在隧道洞口天沟的外侧打设双排旋喷桩，可有效增强天沟外侧的地基强度。

优选的，所述旋喷桩的直径0.4m~0.6m，相邻旋喷桩的间距0.3m~0.5m，所述旋喷桩的顶端至隧道仰拱底的距离为0.9m~1.1m。

优选的，所述步骤5）中所述降水井的孔径大小为0.1m~0.3m，相邻降水井的间距为1.9m~2.1m，所述降水井位于仰拱底的下方且所述降水井的底部至隧道仰拱底的距离为0.9m ~1.1m。

优选的，所述隧道洞口天沟的底部打设7~9口降水井，在隧道洞口天沟内打设7~9口降水井，通过水泵抽取降水井内的水可快速有效降低地下水位。

优选的，步骤6）所述导向墙采用C20混凝土浇筑，所述导向墙的横截面尺寸为0.8m×0.8m~1.0 m×1.0m。

优选的，步骤6）所述导向墙的骨架采用两榀工字钢连接而成，所述工字钢之间的间距为0.5 m ~0.7m，所述导向钢管的长度为0.9 m ~1.1m，相邻所述导向钢管的间距为0.3m~0.5 m。

优选的，步骤7中）注浆材料采用水泥浆，所述水泥浆中水、灰的重量比为1:1，注浆压力为0.5～1.5Mpa。

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偏压陡坡隧道进洞施工方法，偏压隧道内普遍水系发达，地表径流量大，冲沟内土石方开挖完成后，开挖截水沟和排水沟，使截水沟和排水沟的出口与隧道洞口的沟渠连通，保证隧道内排水畅通，使隧道施工段落内花岗岩不受积水浸泡影响，在隧道洞口的边坡上设置锚固桩具有稳固边坡的作用，对于陡坡偏压地段，施工前需对既有山形进行合理设计，选择合适的坡率，陡坡面宜进行清方减载，减小顶部荷载有效控制初始变形，在通过喷锚支护对仰坡进行稳固，由于全风化花岗岩被水浸泡后呈流塑状态，为了防止地下水侵入洞口施工段，在隧道洞口天沟的外侧打设旋喷桩，使地基得到加固，确保导向墙顺利施工以及洞身轮廓线成形，通过在隧道洞口天沟的底部打设降水井，采用水泵抽取降水井内的水可有效降低地下水位，并且通过通过隧道口处沿隧道延伸方向引导拱墙，拱墙对隧道具有承重作用，可有效防止隧道坍塌，在钢架上预埋导向钢管，为管棚施工指导方向，管棚超前支护可在开挖过程中，增强地层承载力，最后采用四步CD法进行隧道开挖施工可减小施工过程中的地面沉降，通过截水沟和排水沟开挖、锚固桩施工、仰坡防护、打设旋喷桩、打设降水井、导向墙施工、超前长管棚施工以及隧道开挖施工的配合，可有效解决全风化花岗岩遇水膨胀，颗粒崩解，边坡和仰坡自稳能力，易垮塌，滑坡，全风化花岗岩含水呈软塑状态，洞身轮廓线不易形成，开挖风险大，易塌方，地基承载力达不到设计要求，地基沉降量较大的问题。

本申请其他实施方式的有益效果是：

1. 在仰坡上通过阶梯清方减载后再逐层喷锚支护，可减小仰坡顶部荷载和控制仰坡的初始变形。

2. 在隧道洞口天沟的外侧打设双排旋喷桩，可有效增强天沟外侧的地基强度。

3. 在隧道洞口天沟的外侧打设双排旋喷桩，可有效增强天沟外侧的地基强度。

4. 在隧道洞口天沟内打设7~9口降水井，通过水泵抽取降水井内的水可快速有效降低地下水位。

附图说明

图1为本发明一种全风化花岗岩偏压陡坡隧道进洞施工方法的工艺流程图；

图2为本发明一种全风化花岗岩偏压陡坡隧道进洞施工方法的CD法施工工艺流程图。

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和附图2所示本实施例一种全风化花岗岩偏压陡坡隧道进洞施工方法，偏压段落内普遍水系发达，地表径流量大，雨水受季节和降水的影响很大，冲沟内土石方开挖完成后，及时施作截、排水沟，确保施工段落内不受影响，截、排水沟在边仰坡开挖前结合地形布置，水沟出口接入洞口既有沟渠，保证排水畅通性，针对偏压受力，设置锚固桩稳固边坡，锚固桩设置宜结合具体山形，确定深度与间距，施工时采用跳桩施工，陡坡偏压地段施工前需对既有山形进行合理设计，选择合适的坡率，陡坡面宜进行清方减载，减小顶部荷载有效控制初始变形，陡坡卸载宜采用阶梯式，逐层喷锚支护，由于全风化花岗岩被水浸泡后呈流塑状态，为了防止地下水侵入洞口施工段，确保导向墙顺利施工，洞身轮廓线成形，沿洞口天沟外侧打设双排旋喷桩，旋喷桩桩径0.5m，净间距0.4m，桩长至仰拱底1m，在洞口两侧天沟底部内侧往上各打设孔径大小0.2m，净距2m，孔数8个的降水井，降水井底部在仰拱下1m，导向墙施工前应结合山形，选取适宜的角度，针对陡坡地段，导向墙施工角度宜采取180°，确保后续开挖过程中的安全。导向墙预埋导向钢管设计角度为3°，施工中为确保管棚施工质量，宜将角度调整为5°，保证后续施工过程中的外插角，导向墙采用C20混凝土浇筑，横截面的结构尺寸为1m×1m，采用两榀I18工字钢做导向墙骨架，间距0.6m，导向钢管采用Φ140钢管，长度为1m，环向中心间距0.4m，钻进管棚的过程中，应采用斜度仪测量管棚的斜度，若发现斜度超出设计要求，应及时进行修正，保证外插角满足设计要求，钻孔时需安排专人及时记录前方钻孔围岩情况，为后续开挖提供指导意见，在隧道口的管棚施工中使用的是Φ108×6mm的无缝钢管，施工长度为30m，钢管连接采用Φ89×5mm钢管内套，同一区段的接头数量不得超过钢管总数量的50%。在钢管上钻注浆孔的孔径为10～16mm，孔的间距为150mm，布置方式为梅花形，尾部留150cm不钻，管棚施工应分奇偶数孔间隔施工，奇数孔设置注浆管，偶数孔设置钢管，先施工奇数孔，注浆完成后施工偶数孔，管棚注浆前应在孔口设置闸阀才能保证注浆压力，并检查是否安装好，注浆材料采用水泥浆，水灰重量比为1:1，注浆压力为0.5～1.5Mpa，注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，应检查附近有无冒浆，确保岩体和钢管周围的孔隙都是填充满的，最后采用四步CD法开挖施工，通过截水沟和排水沟开挖、锚固桩施工、仰坡防护、打设旋喷桩、打设降水井、导向墙施工、超前长管棚施工以及隧道开挖施工的配合，可有效解决全风化花岗岩遇水膨胀，颗粒崩解，边坡和仰坡自稳能力，易垮塌，滑坡，全风化花岗岩含水呈软塑状态，洞身轮廓线不易形成，开挖风险大，易塌方，地基承载力达不到设计要求，地基沉降量较大的问题。

四步CD法即用钢支撑和喷射混凝土的隔壁分隔开进行开挖的方法，可减少风化花岗岩及大跨度隧道部分开挖跨度和开挖高度，通过增加中间壁墙等临时支护构件，形成部分开挖初期支护快速封闭环，使部分开挖环环相扣，最后完成全部断面开挖与初期支护。

在仰坡上通过阶梯清方减载后再逐层喷锚支护，可减小仰坡顶部荷载和控制仰坡的初始变形。

在隧道洞口天沟的外侧打设双排旋喷桩，可有效增强天沟外侧的地基强度。

在隧道洞口天沟的外侧打设双排旋喷桩，可有效增强天沟外侧的地基强度。

在隧道洞口天沟内打设7~9口降水井，通过水泵抽取降水井内的水可快速有效降低地下水位。

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 (4)

1.一种全风化花岗岩偏压陡坡隧道进洞施工方法，其特征在于：沿花岗岩偏压陡坡段的隧道洞口施工，包括以下步骤：

步骤1)截水沟和排水沟开挖：在偏压段落内开挖截水沟和排水沟，使截水沟和排水沟均与隧道洞口的已有沟渠连通；

步骤2)边坡防护：在隧道洞口的边坡上设置若干锚固桩；

步骤3)仰坡防护：对隧道洞口仰坡上的土石清方减载后喷锚支护；

步骤4)打设旋喷桩：沿隧道洞口天沟的外侧打设旋喷桩，所述旋喷桩的直径0.4m～0.6m，相邻旋喷桩的间距0.3m～0.5m，所述旋喷桩的顶端至隧道仰拱底的距离为0.9m～1.1m；

步骤5)打设降水井：在隧道洞口天沟的底部打设降水井；

步骤6)导向墙施工：放样并开挖导向墙断面，沿导向墙断面架设钢架，并在钢架上预埋导向钢管，最后进行导向墙浇筑；

步骤7)超前长管棚施工：对隧道进行钻孔操作，在孔内安装管棚并注浆；

步骤8)隧道开挖施工：采用四步CD法进行隧道开挖施工；

其中，所述步骤2)中所述锚固桩在边坡上采用跳桩法施工安装；所述步骤3)中所述仰坡上的土石采用阶梯式清方减载，并逐层喷锚支护；所述步骤4)中在隧道洞口天沟的外侧打设双排旋喷桩；所述步骤5)中所述降水井的孔径大小为0.1m～0.3m，相邻降水井的间距为1.9m～2.1m，所述降水井位于仰拱底的下方且所述降水井的底部至隧道仰拱底的距离为0.9～1.1m；步骤7)中，隧道口的管棚施工中使用的是Φ108×6mm的无缝钢管，施工长度为30m，钢管连接采用Φ89×5mm钢管内套，同一区段的接头数量不得超过钢管总数量的50％，在钢管上钻注浆孔的孔径为10～16mm，孔的间距为150mm，布置方式为梅花形，尾部留150cm不钻，管棚施工应分奇偶数孔间隔施工，奇数孔设置注浆管，偶数孔设置钢管，先施工奇数孔，注浆完成后施工偶数孔，注浆材料采用水泥浆，所述水泥浆中水、灰的重量比为1:1，注浆压力为0.5～1.5Mpa。

2.根据权利要求1所述的一种全风化花岗岩偏压陡坡隧道进洞施工方法，其特征在于：所述隧道洞口天沟内打设7～9口降水井。

3.根据权利要求1所述的一种全风化花岗岩偏压陡坡隧道进洞施工方法，其特征在于：所述步骤6)所述导向墙采用C20混凝土浇筑，所述导向墙的横截面尺寸为0.8m×0.8m～1.0m×1.0m。

4.根据权利要求3所述的一种全风化花岗岩偏压陡坡隧道进洞施工方法，其特征在于：步骤6)所述导向墙的骨架采用两榀工字钢连接而成，所述工字钢之间的间距为0.5m～0.7m，所述导向钢管的长度为0.9m～1.1m，相邻所述导向钢管的间距为0.3m～0.5m。

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