CN110792440B - 一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,所施工黄土隧道包括隧道进洞口段、冲谷浅埋隧道段和前侧隧道段,冲谷浅埋隧道段连接于隧道进洞口段与前侧隧道段之间;对所施工黄土隧道进行施工时,包括步骤:一、隧道进洞口段施工;二、冲谷浅埋隧道段施工;三、前侧隧道段施工。本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好,根据隧道进洞口段、冲谷浅埋隧道段和前侧隧道段所处地层不同选取合理的超前加固方法与隧道基底加固方法对隧道土体进行加固,能有效确保富水大断面黄土隧道的开挖过程安全、可靠,并能有效提高开挖成型隧道洞的稳定性。

Description

一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域,尤其是涉及一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法。
背景技术
沟谷是暴流侵蚀所成的槽形洼地,小的仅长十余米,大的可达数十公里。暴流大多由坡地片流汇集而成,因为坡地上地表不是平整的,因而存在局部低平的凹地。在凹地中,它的两侧和上游片流水质点向中间最低处汇集,形成流心线,在此水层增厚,流速加大,冲刷能力增强的情况下,逐渐把凹地冲刷加深形成了沟谷和沟谷流水。按沟谷的大小和发育形态,可分为四种主要类型:即细沟、切沟、冲沟和坳沟(干谷)。其中,切沟通常发育在裸露的坡地上,水流顺坡流动,往往聚成多条股流,侵蚀后形成大致平行的细沟,细沟不断侵蚀扩大,发展成冲沟(宽深约1m~2m,横剖面呈V形)。冲沟由切沟进一步发育而成,在水流溯源侵蚀作用下,沟头不断后退,产生陡坎和跌水;由于侵蚀作用,沟槽加宽,横剖面呈V形,长度达到数千米~数十千米,深宽度为数米~数十米。冲沟是由间断流水在地表冲刷形成的沟槽,冲沟是侵蚀沟中规模最大的一种,长度可达数千米或数十千米,深度可达数米或数十米,有时可达百米以上。
黄土是指在地质时代中的第四纪期间,以风力搬运的黄色粉土沉积物。黄土湿陷系数(也称湿陷系数)是评价黄土湿陷性的力学参数,指在一定压力下,黄土湿陷系数是指土样浸水前后高度之差与土样原始高度之比。黄土湿陷系数是评价黄土湿陷性的一个重要指标,可由试验直接测出。根据黄土湿陷系数不同,黄土分为湿陷性黄土和非湿陷性黄土。其中,非湿陷性黄土是指在自重和外部荷载作用下被水浸湿后完全不发生湿陷或黄土湿陷系数<0.015的黄土。非湿陷性黄土是黄土是在干旱气候条件下形成的特种土,一般为浅黄、灰黄或黄褐色,具有目视可见的大孔和垂直节理。湿陷性黄土是指在上覆土层自重应力作用下,或者在自重应力和附加应力共同作用下,因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土,属于特殊土,有些杂填土也具有湿陷性,广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。通过地质勘察发现,黄土地层中黄土的类型较多,根据材质划分为砂质黄土(也称为砂黄土)、黏性黄土(也称为粘性黄土或粘黄土)等,其中砂黄土是指含有细砂颗粒量较高一般大于30%的黄土且其实质是黄土状土,粘黄土是指细砂含量小于15%、粘土含量大于25%的黄土且其实质是黄土状土;根据所处地质年代分为新黄土和老黄土,老黄土是地质年代属于早、中更新世的黄土且其一般不具有湿陷性,新黄土指比老黄土年代晚的黄土,新黄土结构疏松且一般具有湿陷性,新黄土多分布于老黄土之上。
黄土沟谷是指黄土地区发育的沟谷,可分为沟底、沟头和沟坡三个组成部分。黄土沟谷的形成和发展主要是沟谷流水侵蚀和坡面黄土物质移动的结果。黄土地区沟谷很发育,地面被切割得支离破碎,形成千沟万壑的景观。中国黄土高原的沟谷,通常可分为三种,即沟间上的小沟(如细沟、浅沟、切沟)、沟间地之间的沟谷(如冲沟、干沟)和河沟。黄土冲沟是黄土堆积上暂时性线状水流侵蚀作用形成的沟谷,以沟深、壁陡、向源侵蚀作用显著为特征,主要发育在黄土覆盖较厚以及植被稀少的地区。黄土冲沟有以下特点:第一、冲沟多狭而深,深度一般由数米到十几米,有的达数十米,长度从数百米到数千米;第二、沟头的形状多呈楔状、巷状或掌状等等;第三、冲沟分布多呈树枝状或格状等,是由细小的纹沟发展而成;第四、雨季时,冲沟常发生崩坍、滑坡、滑塌、泻溜等,对农田、道路和建筑物危害严重。
黄土地层具有多孔性、垂直节理发育、透水性强和沉陷性等地质特性,在隧道工程施工中易产生掌子面坍塌和初期支护结构大变形等情况,尤其对位于黄土冲沟内的浅埋黄土隧道进行施工时,开挖难度更大。由于在黄土沟谷发育过程中,除流水冲刷外,跌水、涡流和重力崩塌等都起着重要作用。经地质勘察发现,黄土冲沟内地表下方一般均为淤积土,含水量大,并且冲谷越深,地表下方淤积土越厚,黄土冲沟内地表下方数十米范围内可能为淤积土。淤积土在静水或缓慢流水中堆积而形成的土,淤积土地层内土体为淤积土,土体含水率大(含水率通常都在20%以上),竖向裂隙发育,隧道开挖后拱顶掉块且呈大块状散体结构,因而极易产生掌子面坍塌和初期支护结构大变形等情况,施工风险高且施工难度大。并且,黄土冲沟所处区域的地层多为而砂质新黄土、黏质新黄土、砂质老黄土、黏质老黄土和岩层,其中岩层为砂岩及泥岩,穿越黄土冲沟隧道所处地层中的含水率较高,部分段落含水率20%以上,局部含水率可达29%,掌子面、各台阶底部以及边墙与仰拱底部受水浸泡,泥化非常严重。尤其是浅埋隧道及隧道浅埋段的土层渗透系数高、含水率大,围岩含水率受大气降水影响显著,施工过程中掌子面易滑塌,严重时会诱发隧道塌方、冒顶,给隧道带来极大风险。
另外,由于黄土特殊的力学特性和结构特征,围岩稳定性差、承载力低成为黄土隧道施工面临的主要问题。运营期的黄土隧道、尤其是重载铁路隧道,在长期列车振动荷载作用下基底极易产生沉降变形,严重时导致行车条件恶化,危及行车安全。因此,根据黄土的工程特性,采用合理可行、有效耐久性的基底加固处理技术,提高基底的承载能力是重载黄土铁路隧道建设亟需解决的工程难题。黄土隧道施工时,需有效提高隧道基底承载力,并有效解决黄土隧道基础软弱、沉降变形大等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好,根据隧道进洞口段、冲谷浅埋隧道段和前侧隧道段所处地层不同选取合理的超前加固方法与隧道基底加固方法对隧道土体进行加固,能有效确保富水大断面黄土隧道的开挖过程安全、可靠,并能有效提高开挖成型隧道洞的稳定性。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征在于:所施工黄土隧道包括隧道进洞口段、位于所述隧道进洞口段前侧的冲谷浅埋隧道段和位于所述冲谷浅埋隧道段前侧的前侧隧道段,所述冲谷浅埋隧道段连接于所述隧道进洞口段与所述前侧隧道段之间,所述冲谷浅埋隧道段和所述隧道进洞口段均为浅埋隧道;
所述隧道进洞口段、所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段的隧道支护结构均相同且三者的隧道支护结构均为复合式支护结构;所述复合式支护结构包括隧道初期支护结构和布设于所述隧道初期支护结构内侧的隧道二次衬砌,所述隧道初期支护结构和所述隧道二次衬砌均为对所施工黄土隧道的隧道洞进行全断面支护的全断面支护结构,所述隧道二次衬砌为钢筋混凝土衬砌;所述隧道初期支护结构分为对隧道洞的拱墙进行初期支护的拱墙初期支护结构和对隧道洞底部进行初期支护的初期支护仰拱,所述隧道二次衬砌分为对隧道洞的拱墙进行支护的拱墙二次衬砌和对隧道洞底部进行支护的仰拱二次衬砌;所述仰拱二次衬砌位于初期支护仰拱上方且二者组成隧道仰拱结构,所述仰拱二次衬砌上设置有仰拱回填层,所述仰拱二次衬砌的上表面为水平面,所述拱墙二次衬砌的左右两侧底部均为水平面,所述拱墙二次衬砌支撑于仰拱二次衬砌上且二者浇筑为一体,所述仰拱回填层为混凝土填充层;所述隧道进洞口段沿隧道纵向延伸方向由后向前分为多个隧道节段;
所述隧道进洞口段的隧道洞位于湿陷性地层内,所述湿陷性地层为湿陷性黄土地层,所述湿陷性地层为砂黄土地层且其为新黄土地层,所述湿陷性地层中位于所述隧道进洞口段开挖面下方的地层厚度大于6m;所述湿陷性地层位于非湿陷性地层上方,所述非湿陷性地层为非湿陷性黄土地层且其层厚不小于5m;
所述冲谷浅埋隧道段为位于黄土冲沟内且穿越黄土地层的浅埋隧道,所述冲谷浅埋隧道段所处施工区域的地层为被加固地层,所述冲谷浅埋隧道段为直线形隧道且其与被加固地层均呈水平布设;所述黄土地层位于岩层上方,所述黄土地层与岩层之间的分界面为土石分界面;所述黄土地层包括淤积土地层和位于所述淤积土地层下方的淤积土下方地层,所述淤积土下方地层为非湿陷性黄土地层,所述冲谷浅埋隧道段位于所述淤积土下方地层内,所述淤积土地层位于所述冲谷浅埋隧道段上方;所述淤积土下方地层位于所述土石分界面上方,所述冲谷浅埋隧道段的开挖面底部与所述土石分界面之间的竖向间距不大于6m;
所述前侧隧道段为位于下部地层内的深埋隧道,所述下部地层为非湿陷性黄土地层,所述前侧隧道段的隧道埋深大于50m;所述下部地层下方为下部岩层,所述前侧隧道段的开挖面底部与位于其下方的下部岩层上表面之间的竖向间距不大于6m;所述隧道进洞口段和所述冲谷浅埋隧道段的隧道埋深均不大于50m;
对所施工黄土隧道进行施工时,包括以下步骤:
步骤一、隧道进洞口段施工:沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述隧道进洞口段中的多个所述隧道节段分别进行施工;多个所述隧道节段的施工方法均相同;
对所述隧道进洞口段中的任一个所述隧道节段进行施工时,过程如下:
步骤101、超前帷幕注浆:沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段前方的地层进行超前帷幕注浆,获得该隧道节段的超前帷幕注浆加固结构;
步骤102、隧道开挖及初期支护:沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段的隧道洞进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞进行初期支护,获得施工成型的所述隧道初期支护结构;
步骤103、二衬施工:步骤102中由后向前对开挖成型的隧道洞进行初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对所述隧道二次衬砌进行施工,获得施工成型的所述隧道二次衬砌和所述隧道仰拱结构;
步骤104、基底加固:步骤103中由后向前对所述隧道二次衬砌进行施工过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段进行基底加固,并获得进洞口段基底加固结构;
所述进洞口段基底加固结构包括多排对所述隧道进洞口段的隧道下方土体进行加固的高压旋喷桩,多排所述高压旋喷桩沿所述隧道进洞口段的隧道纵向延伸方向由后向前布设,多排所述高压旋喷桩呈均匀布设;
每排所述高压旋喷桩均包括多个呈竖直向布设且均位于同一隧道横断面上的高压旋喷桩,前后相邻两排所述高压旋喷桩中的高压旋喷桩呈交错布设;所述进洞口段基底加固结构中所有高压旋喷桩呈梅花形布设且其呈均匀布设,所述进洞口段基底加固结构中相邻两个所述高压旋喷桩的间距均为80cm~120cm;所述进洞口段基底加固结构中所有高压旋喷桩的桩径均相同,每个所述高压旋喷桩均由上至下经所述隧道仰拱结构和湿陷性地层后伸入至非湿陷性地层内,每个所述高压旋喷桩底端伸入至非湿陷性地层内的长度均不小于0.5m,每个所述高压旋喷桩的顶端均与其所处位置处仰拱二次衬砌的上表面相平齐;所述隧道进洞口段内所述隧道仰拱结构以及位于所述隧道仰拱结构下方的湿陷性地层和非湿陷性地层组成待钻孔结构,所述待钻孔结构内设置有多个用于施工高压旋喷桩的竖向钻孔,所述竖向钻孔的孔深与高压旋喷桩的桩长相同,所述竖向钻孔的孔径为
步骤104中由后向前对当前所施工隧道节段进行基底加固时,由后向前在步骤103中施工成型的所述隧道仰拱结构上对多排所述高压旋喷桩分别进行施工;
步骤二、冲谷浅埋隧道段施工,过程如下:
步骤201、袖阀管注浆超前加固:对所述冲谷浅埋隧道段所处施工区域的地层进行袖阀管注浆加固;
所述被加固地层沿所述冲谷浅埋隧道段的隧道纵向延伸方向布设,所述被加固地层的纵向长度与所述冲谷浅埋隧道段的纵向长度相同且其宽度大于所述冲谷浅埋隧道段的开挖宽度;所述被加固地层的横截面为矩形,所述被加固地层的上表面高于所述冲谷浅埋隧道段的拱顶,所述被加固地层的底面位于所述土石分界面下方;所述被加固地层内开有多排供袖阀管注浆用的注浆孔,多排所述注浆孔沿隧道纵向延伸方向由后向前布设,每排所述注浆孔均包括多个呈竖直向布设且均位于同一隧道横断面上的注浆孔,前后相邻两排所述注浆孔中的注浆孔呈交错布设;所述被加固地层内所有注浆孔呈梅花形布设且其呈均匀布设,所述被加固地层内相邻两个所述注浆孔之间的间距为1.8m~2.2m;所述注浆孔为呈竖直向布设且从地表由上至下钻入至岩层内的圆柱形钻孔,每个所述注浆孔的孔底均与被加固地层的底面相平齐;
对被加固地层进行袖阀管注浆加固时,包括以下步骤:
步骤F1、钻孔及袖阀管安装:对被加固地层内多排所述注浆孔中的各注浆孔分别进行钻孔,并在每个成型的注浆孔内均安装一个袖阀管,同时使所安装袖阀管的底部伸入至所安装注浆孔的孔底;
待被加固地层内多排所述注浆孔均钻孔完成且每个注浆孔内均安装所述袖阀管后,获得安装到位的多排所述袖阀管;
步骤F2、袖阀管注浆:通过步骤F1中多排所述袖阀管对被加固地层进行袖阀管注浆加固,完成被加固地层的袖阀管注浆加固过程;
步骤202、隧道开挖及初期支护:沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述冲谷浅埋隧道段的隧道洞进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞进行初期支护,获得施工成型的所述隧道初期支护结构;
步骤203、二衬施工:步骤202中由后向前对开挖成型的隧道洞进行初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对所述隧道二次衬砌进行施工;
步骤三、前侧隧道段施工,过程如下:
步骤301、隧道开挖及初期支护:沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段的隧道洞进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞进行初期支护,获得施工成型的所述隧道初期支护结构;
步骤302、基底加固:步骤301中由后向前对开挖成型的隧道洞进行初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段进行基底加固,并获得前侧基底加固结构;
所述前侧基底加固结构包括多排对所述前侧隧道段的隧道下方土体进行加固的钢管桩,多排所述钢管桩沿所述前侧隧道段的隧道纵向延伸方向由后向前布设,多排所述钢管桩呈均匀布设;
本步骤中,由后向前对所述前侧隧道段进行基底加固时,由后向前在步骤301中所述隧道仰拱结构中的初期支护仰拱上对多排所述钢管桩分别进行施工;
每排所述钢管桩均包括多个呈竖直向布设且均位于同一隧道横断面上的钢管桩,前后相邻两排所述钢管桩中的钢管桩呈交错布设;所述钢管桩为圆柱形桩,所述前侧基底加固结构中所有钢管桩呈梅花形布设且其呈均匀布设,所述前侧基底加固结构中相邻两个所述钢管桩的间距均为80cm~120cm;所述前侧基底加固结构中所有钢管桩的桩径均相同,每个所述钢管桩均由上至下经所述隧道仰拱结构和下部地层后插入至所述下部岩层内,每个所述钢管桩底端插入至下部岩层内的长度均不小于0.5m,每个所述钢管桩的顶端均与其所处位置处初期支护仰拱的上表面相平齐;所述前侧隧道段内的初期支护仰拱以及位于初期支护仰拱下方的下部地层和下部岩层组成需钻孔结构,所述需钻孔结构内设置有多个用于施工钢管桩的竖直向钻孔,所述竖直向钻孔的孔深与钢管桩的桩长相同,所述竖直向钻孔的孔径为且其孔径与钢管桩的外径相同;
步骤303、二衬施工:步骤302中由后向前对所述前侧隧道段进行基底加固过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对所述隧道二次衬砌进行施工,获得施工成型的所述隧道二次衬砌,并使所述隧道二次衬砌位于步骤302中施工成型的钢管桩上方。
上述一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征是:步骤103中所述隧道仰拱结构内埋设有多个用于施工高压旋喷桩的定位管,所述定位管为呈竖直向布设的PVC管;每个所述高压旋喷桩的施工位置处均布设有一个所述定位管,每个所述定位管的上端均伸出至所述隧道仰拱结构上方,每个所述定位管底部均支撑于初期支护仰拱上;
所述仰拱二次衬砌内设置有仰拱钢筋笼,每个所述定位管均固定于所述仰拱钢筋笼上,所述仰拱钢筋笼的上表面为水平面;
步骤103中由后向前在已施工完成的初期支护仰拱上对仰拱二次衬砌进行施工时,过程如下:
步骤C1、仰拱钢筋笼绑扎:由后向前在已施工完成的初期支护仰拱上对仰拱二次衬砌内的所述仰拱钢筋笼进行绑扎;
步骤C2、定位管安装:步骤C1中由后向前对所述仰拱钢筋笼进行绑扎过程中,由后向前在已施工完成的初期支护仰拱上布设多排所述定位管,使每个所述定位管底部均支撑于初期支护仰拱上,并将各定位管均固定于已绑扎成型的所述仰拱钢筋笼上;
步骤C2、混凝土浇筑:步骤C2中由前至后布设多排所述定位管过程中,由后向前对仰拱二次衬砌进行混凝土浇筑,并使已绑扎完成的所述仰拱钢筋笼和已安装好的定位管均浇筑于仰拱二次衬砌内,同时使所施工仰拱二次衬砌与位于其下方的初期支护仰拱紧固连接为一体。
上述一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征是:步骤302中由后向前在初期支护仰拱上对多排所述钢管桩分别进行施工时,多排所述钢管桩的施工方法均相同;每个所述钢管桩均包括一个安装于所述竖直向钻孔内的竖向钢管和一个由注入所述竖向钢管内的水泥浆施工成型的管内注浆结构;
所述钢管桩为一期钢管桩或二期钢管桩,每排所述钢管桩中均包括多个所述一期钢管桩和多个所述二期钢管桩,每排所述钢管桩中所述一期钢管桩和所述二期钢管桩呈交错布设;
其中,对任一排所述钢管桩进行施工时,包括以下步骤:
步骤G1、钻孔及竖向钢管安装:对该排所述钢管桩中各钢管桩所处的竖直向钻孔分别进行钻孔,并在每个成型的所述竖直向钻孔内均安装一个所述竖向钢管,并使各竖向钢管底部均支撑于一个所述竖直向钻孔的孔底;
步骤G2、一期钢管桩注浆:对该排所述钢管桩中的各一期钢管桩分别进行注浆,并且由左右两侧向中部对称进行注浆,获得施工成型的多个所述一期钢管桩;
步骤G3、二期钢管桩注浆:对该排所述钢管桩中的各二期钢管桩分别进行注浆,并且由左右两侧向中部对称进行注浆,获得施工成型的多个所述二期钢管桩。
上述一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征是:步骤104中由后向前对多排所述高压旋喷桩分别进行施工时,多排所述高压旋喷桩的施工方法均相同;所述高压旋喷桩为一期旋喷桩或二期旋喷桩,每排所述高压旋喷桩中均包括多个所述一期旋喷桩和多个所述二期旋喷桩,每排所述高压旋喷桩中所述一期旋喷桩和所述二期旋喷桩呈交错布设;
其中,对任一排所述高压旋喷桩进行施工时,包括以下步骤:
步骤J1、一期旋喷桩施工:对该排所述高压旋喷桩中的各一期旋喷桩分别进行施工;
步骤J2、二期旋喷桩注浆:对该排所述高压旋喷桩中的各二期旋喷桩分别进行施工。
上述一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征是:步骤102中进行隧道开挖及初期支护时,先沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段的拱部进行超前支护,并获得当前所施工隧道节段的超前支护结构;由后向前对当前所施工隧道节段的拱部进行超前支护过程中,再沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞进行初期支护;
步骤202中进行隧道开挖及初期支护时,先沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述冲谷浅埋隧道段的拱部进行超前支护,并获得所述冲谷浅埋隧道段的超前支护结构;由后向前对所述冲谷浅埋隧道段的拱部进行超前支护过程中,再沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述冲谷浅埋隧道段进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞进行初期支护;
步骤301中进行隧道开挖及初期支护时,先沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段的拱部进行超前支护,并获得所述前侧隧道段的超前支护结构;由后向前对所述前侧隧道段的拱部进行超前支护过程中,再沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞进行初期支护。
上述一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征是:当前所施工隧道节段的超前支护结构、所述冲谷浅埋隧道段的超前支护结构和所述前侧隧道段的超前支护结构均相同且三者均为超前小导管注浆支护结构。
上述一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征是:所述隧道进洞口段、所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段的隧道洞横断面结构和尺寸均相同;
所述隧道洞的横断面积大于100m2,所述隧道洞由上至下分为上部洞体、中部洞体和下部洞体;所述上部洞体为由后向前对所施工黄土隧道进行上台阶开挖后形成的洞体,所述中部洞体为由后向前对所施工黄土隧道进行中台阶开挖后形成的洞体,所述下部洞体为由后向前对所施工黄土隧道进行下台阶开挖后形成的洞体;
所述隧道初期支护结构包括对隧道洞进行全断面支护的全断面支撑结构、对隧道洞的拱墙进行初期支护的拱墙网喷支护结构、对隧道洞底部进行初期支护的仰拱初期支护结构和布设于所述全断面支撑结构外侧的锚固体系;所述全断面支撑结构包括多榀沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的全断面支撑架,前后相邻两榀所述全断面支撑架均通过多道纵向连接钢筋紧固连接为一体,所述纵向连接钢筋呈水平布设且其沿隧道纵向延伸方向布设,多道所述纵向连接钢筋沿所述全断面支撑架的轮廓线进行布设;所述全断面支撑架的形状与隧道洞的横断面形状相同,每榀所述全断面支撑架均由一个对隧道洞的拱墙进行支护的拱墙支撑拱架和一个对隧道洞底部进行支护的隧道仰拱支架拼接而成,所述隧道仰拱支架位于所述拱墙支撑拱架的正下方且二者位于同一隧道横断面上,所述隧道仰拱支架与所述拱墙支撑拱架形成一个封闭式全断面支架;
所述拱墙网喷支护结构与所述全断面支撑结构中的所述拱墙钢拱架组成拱墙初期支护结构,所述仰拱初期支护结构与所述全断面支撑结构中的隧道仰拱支架组成初期支护仰拱;所述仰拱初期支护结构为一层喷射于隧道洞底部的仰拱混凝土喷射层,所述隧道仰拱支架固定于仰拱混凝土喷射层内;
所述拱墙支撑拱架由一个位于上部洞体内的上部拱架、两个对称布设于上部拱架左右两侧下方且均位于中部洞体内的中部侧支架、两个对称布设于上部拱架左右两侧下方且均位于下部洞体内的下部侧支架组成,所述隧道仰拱支架位于下部洞体内;每个所述中部侧支架均连接于一个所述下部侧支架上端与上部拱架之间;所述隧道仰拱支架的左端与一个所述下部侧支架底部紧固连接,所述隧道仰拱支架的右端与另一个所述下部侧支架底部紧固连接;
所述锚固体系包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的锚固组,每榀所述全断面支撑架外侧均布设有一个所述锚固组,每榀所述全断面支撑架与其上所布设的所述锚固组均布设于隧道洞的同一个横断面上;
每个所述锚固组均包括左右两组对称布设于上部拱架左右两侧底部外侧的上锁脚锚管、左右两组对称布设的中锁脚锚管和左右两组对称布设的下锁脚锚管,两组所述上锁脚锚管、两组所述中锁脚锚管和两组所述下锁脚锚管均布设于隧道洞的同一个横断面上;每个所述中部侧支架的底部外侧均设置有一组所述中锁脚锚管,每个所述下部侧支架的底部外侧均设置有一组所述下锁脚锚管;每组所述上锁脚锚管均包括上下两个平行布设的上锁脚锚管,每组所述中锁脚锚管均包括上下两个平行布设的中锁脚锚管,每组所述下锁脚锚管均包括上下两个平行布设的下锁脚锚管;所述上锁脚锚管、中锁脚锚管和下锁脚锚管均为由内至外进入隧道洞周侧土层内的锁脚锚管且三者由内向外逐渐向下倾斜;
步骤102中进行隧道开挖及初期支护时、步骤202中进行隧道开挖及初期支护时和步骤301中进行隧道开挖及初期支护时,所采用的隧道开挖初期支护方法均相同;
步骤102中进行隧道开挖及初期支护时,包括以下步骤:
步骤B1、上部洞体开挖及初期支护:沿隧道纵向延伸方向由后向前对上部洞体进行开挖;
所述上部洞体开挖过程中,由后向前对开挖成型的上部洞体拱部进行网喷支护,同时由后向前在开挖成型的上部洞体内安装上部拱架,完成上部洞体的开挖及初期支护施工过程;
步骤B2、中部洞体开挖及初期支护:步骤B1中进行上部洞体开挖及初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已开挖成型的上部洞体下方对中部洞体进行开挖;
所述中部洞体开挖过程中,由后向前对开挖成型的中部洞体左右两侧分别进行网喷支护,同时由后向前在开挖成型的中部洞体左右两侧分别安装中部侧支架,并使每个所述中部侧支架均与步骤B1中所述上部拱架紧固连接为一体,完成中部洞体的开挖及初期支护施工过程;
本步骤中,所述中部洞体的开挖面位于上部洞体的开挖面后方且二者之间的水平间距为4m~6m;
步骤B3、下部洞体开挖及初期支护:步骤B2中进行中部洞体开挖及初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已开挖成型的中部洞体下方对下部洞体进行开挖;
所述下部洞体开挖过程中,由后向前对开挖成型的下部洞体左右两侧分别进行网喷支护,网喷支护过程中同步由后向前在开挖成型的下部洞体左右两侧分别安装下部侧支架,并使每个所述下部侧支架均与步骤B2中所述中部侧支架紧固连接为一体;同时,由后向前在下部洞体底部安装隧道仰拱支架并使所安装隧道仰拱支架与下部洞体左右两侧所安装的下部侧支架紧固连接为一体;所述隧道仰拱支架安装过程中,同步由后向前在隧道洞底部喷射一层混凝土形成仰拱混凝土喷射层,并使隧道仰拱支架固定于仰拱混凝土喷射层内,完成下部洞体的开挖及初期支护施工过程;
本步骤中,所述下部洞体的开挖面位于中部洞体的开挖面后方且二者之间的水平间距为4m~6m;
本步骤中,由后向前对下部洞体进行开挖过程中,获得开挖成型的隧道洞;由后向前对开挖成型的下部洞体左右两侧分别进行网喷支护后,获得施工成型的所述拱墙网喷支护结构;所述拱墙网喷支护结构与仰拱混凝土喷射层连接。
上述一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征是:所述隧道二次衬砌的左右两个矮边墙分别为拱墙二次衬砌左右两侧底部的衬砌节段;
步骤104、步骤203和步骤303中由后向前对所述隧道二次衬砌进行施工时,由后向前在已施工完成的初期支护仰拱上对仰拱二次衬砌进行施工,获得施工成型的仰拱二次衬砌;由后向前对仰拱二次衬砌进行施工过程中,由后向前在已施工完成的仰拱二次衬砌上对拱墙二次衬砌进行施工,并使所施工拱墙二次衬砌与位于其下方的仰拱二次衬砌连接为一体,获得施工成型的所述隧道二次衬砌;
步骤203和步骤303中由后向前对仰拱二次衬砌进行施工过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的仰拱二次衬砌上对仰拱回填层进行施工。
上述一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征是:步骤104、步骤203和步骤303中对拱墙二次衬砌进行施工时,采用二衬台车沿隧道纵向延伸方向由后向前对拱墙二次衬砌进行施工;
步骤104、步骤203和步骤303中进行二衬施工时,所述仰拱二次衬砌的施工进度均快于拱墙二次衬砌的施工进度;步骤203和步骤303中进行二衬施工时,所述仰拱回填层的施工进度与仰拱二次衬砌的施工进度相同;
所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段均沿隧道纵向延伸方向由后向前分为多个隧道段;所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段内所述仰拱回填层与仰拱二次衬砌组成隧道仰拱及回填结构;
步骤203和步骤303中进行二衬施工时,采用可移动仰拱栈桥由后向前对所述隧道仰拱及回填结构进行施工;
采用可移动仰拱栈桥由后向前对所述隧道仰拱及回填结构进行施工时,由后向前对多个所述隧道段分别进行隧道仰拱及回填施工;多个所述隧道段的隧道仰拱及回填施工方法均相同;
对所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段中的任一个所述隧道段进行隧道仰拱及回填施工时,过程如下:
步骤A1:栈桥水平前移:沿隧道纵向延伸方向,将可移动仰拱栈桥向前水平移动至当前所施工隧道段的施工位置处;
步骤A2、仰拱二次衬砌浇筑:采用步骤A1中移动到位的可移动仰拱栈桥,由下至上对当前所施工隧道段的仰拱二次衬砌进行混凝土浇筑;
步骤A3、仰拱回填:待步骤A2中完成仰拱二次衬砌浇筑后,采用步骤A1中移动到位的可移动仰拱栈桥,由下至上对当前所施工隧道段的仰拱回填层进行混凝土浇筑;
待步骤A2中和步骤A3中所浇筑的混凝土均终凝后,完成当前所施工隧道段的隧道仰拱及回填施工过程;
步骤A4、返回步骤A1,对下一个所述隧道段进行隧道仰拱及回填施工。
上述一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征是:步骤104中由后向前对当前所施工隧道节段进行基底加固过程中,由后向前在内部布设有高压旋喷桩的仰拱二次衬砌上施工仰拱回填层,并使所施工仰拱回填层与其下方的仰拱二次衬砌和仰拱回填层均浇筑为一体。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、方法步骤简单、设计合理且施工简便,投入施工成本较低。
2、超前加固方法设计合理且使用效果好,针对隧道所处区域的地层不同,选取不同的超前加固方法。
对于位于黄土冲沟内、地表为淤积土地层且邻近土石分界面的浅埋隧道段(即冲谷浅埋隧道段),采用袖阀管注浆进行超前加固,并且被加固地层的位置与范围设计合理,通过对被加固地层进行注浆加固,能确保冲谷浅埋隧道段的隧道开挖过程安全、可靠,并能有效提高开挖成型隧道洞的稳定性。并且,被加固地层内设置有注浆检查孔且注浆检查孔位置布设合理,能对注浆加固后被加固地层各位置处的注浆效果进行有效检查,确保袖阀管注浆加固效果。同时,袖阀管注浆加固效果好,采用袖阀管且通过多排注浆孔对被加固地层进行注浆加固,既能对隧道洞洞身进行加固,也能对隧道基底进行加固,加固效果可靠,能对淤积土地层进行简便、快速且有效加固,确保隧道开挖过程安全、可靠,并能有效提高开挖成型隧道洞的稳定性,防止隧道开挖过程中掌子面坍塌并能有效控制初期支护结构发生大变形;与全断面帷幕注浆加固相比,能大幅度提高施工效率,减少施工工期,降低施工成本。并且,采用袖阀管注浆进行加固时,可以分段、定量和间歇注浆,能较好地控制注浆范围和注浆压力,可进行重复注浆,且发生冒浆与串浆的可能性很小,注浆加固效果易于保证。
对于位于湿陷性黄土地层内的浅埋隧道(即隧道进洞口段),采用超前帷幕注浆进行超前加固,土体加固效好,能确保隧道开挖过程安全、可靠,克服湿陷性黄土地层内隧道开挖过程后存在的掌子面易坍塌、土体变形严重造成初支变形异常等问题。
对于位于非湿陷性黄土地层内的深埋隧道(即前侧隧道段),由于周侧土体稳定性较好,因而无需进行超前加固,能有效节约施工成本,保证施工工期。
3、基底加固方法设计合理且使用效果好,针对隧道所处区域的地层不同,选取不同的基底加固方法。
对于位于黄土冲沟内、地表为淤积土地层且邻近土石分界面的浅埋隧道段(即冲谷浅埋隧道段),由于采用袖阀管注浆进行超前加固时不仅对隧道洞洞身进行加固,并且对隧道基底进行加固,加固效果可靠,因而无需再专门采取基底加固措施,隧道基底承载力高,不会出现隧道基础软弱、沉降变形大等问题。并且,所采用的袖阀管超前注浆加固方法简单、设计合理且施工简便,既能对隧道洞洞身进行加固,也能对隧道基底进行加固,加固效果可靠。
对于位于湿陷性黄土地层内且隧道下方软土层厚度大、隧道基底极易产生沉降变形的浅埋隧道(即隧道进洞口段),采用基于高压旋喷桩的基底加固结构能简便、快速进行有效加固,并能有效控制隧道进洞口段的隧道基底沉降量,确保黄土隧道的稳定性。
前侧隧道段与下部岩层邻近,采用钢管桩进行隧底加固,不仅施工简便,并且支撑稳固,加固效果可靠,多排钢管桩形成一个位于前侧隧道段与下部岩层之间的刚性支撑结构,能充分发挥钢管混凝土结构的优势,结构稳固且承载性能优良,不会发生变形和移位,能有效提高埋深大且邻近岩层的深埋隧道基底加固施工。
4、将隧道超前加固结构与隧道基底加固结构相结合,能有效解决富水地层中大断面黄土隧道施工过程中存在的掌子面易坍塌、初期支护变形大、隧道基础软弱、沉降变形大等诸多问题,确保隧道施工过程安全、可靠,并能保证施工成型的隧道结构稳定。
5、所采用的隧道支护结构设计合理、施工简便且投入成本较低,将对所施工黄土隧道的隧道洞拱部进行超前支护的隧道超前支护结构以及对隧道洞进行全断面支护的隧道初期支护结构和隧道二次衬砌组成联合支护体系,对大断面黄土隧道进行稳固、可靠支护。
6、所采用的全断面支撑架能对隧道洞进行全断面支护,支护稳固、可靠,并且全断面支撑架由拱墙支撑拱架和隧道仰拱支架拼装而成,拱墙支撑拱架由上部拱架、两个中部侧部支架和两个下部侧部支架拼装而成,实际进行隧道开挖时能简便进行组装,满足隧道洞断面分块支撑需求,使上部洞体的初期支护不受中部洞体和下部洞体内初期支护施工的影响,中部洞体的初期支护也不受下部洞体初期支护施工的影响,并且上部洞体和中部洞体的初期支护均在开挖完成后立即进行施工,因而支护及时、稳固,再加上此时隧道洞尚未全面开挖,因而隧道上部洞体和中部洞体内初期支护结构的支撑稳固性能进一步得到保证,并且隧道上部洞体和中部洞体内的初期支护过程更易于进行,同时支护更有力,更有利于隧道施工安全。
7、采用锚固体系对隧道洞围岩进行全断面固定,进一步提高初期支护稳定性。并且,锚固体系与全断面支撑架连接为一体,进一步提高整体稳固性,同时,施工简便。
8、通过选取合理的隧道超前加固方法与隧道基底加固方法,使富水黄土隧道中隧道进洞口段、冲谷浅埋隧道段和前侧隧道段的隧道开挖方法均采用三台阶开挖法进行施工即可,施工简便且施工效率高,并且开挖过程安全、可靠。
9、隧道进洞口段采用的基于高压旋喷桩的基底加固结构施工简便、使用效果好且实用价值高,采用多排高压旋喷桩对黄土隧道进行基底加固,施工速度快、施工效率高,高压旋喷桩上部与隧道仰拱结构紧固连接为一体,能简便、快速对隧道底部软土层厚度大于10m且隧道基底日沉降量大于50mm的黄土隧道基底进行有效加固,并能有效控制隧道基底沉降量,确保黄土隧道的稳定性;同时,将二次衬砌仰拱的上表面调整为水平面,一方面将二次衬砌仰拱上表面作为高压旋喷桩的施工平台,进一步加快黄土隧道基底加固过程,能有效加快隧底衬砌施工进度,进一步确保黄土隧道的稳定性,并且高压旋喷桩与隧道仰拱结构紧固连接为一体,能进一步提高黄土隧道基底加固效果,尤其适用于隧道底部软土层厚度大、隧道基底日沉降量大的砂黄土层隧道基底加固。同时,基底加固方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好,将二次衬砌仰拱的上表面调整为水平面,并将终凝后的二次衬砌仰拱上表面作为高压旋喷桩的施工平台,既不会对二次衬砌仰拱造成损坏,同时能有效加快黄土隧道基底加固过程,并能有效加快隧道二次衬砌施工进度,进一步确保黄土隧道的稳定性,并且使高压旋喷桩与隧道仰拱结构紧固连接为一体,有效提高黄土隧道基底加固效果;同时高压旋喷桩上部与仰拱回填层浇筑为一体,能进一步提高高压旋喷桩的加固效果,进一步提高隧道仰拱、仰拱填充与基底加固结构的整体性。
10、前侧隧道段所采用的基于钢管桩的基底加固结构施工简便、使用效果好且实用价值高,采用多排钢管桩对黄土隧道进行基底加固,施工速度快、施工效率高,钢管桩与隧道初期支护结构和隧道二次衬砌紧固连接为一体,结构稳固且承载性能优良,不会发生变形和移位,能有效提高埋深大且邻近岩层的深埋隧道基底加固施工过程。
11、通过选取合理的隧道超前加固方法与隧道基底加固方法,使富水黄土隧道中隧道进洞口段、冲谷浅埋隧道段和前侧隧道段的超前支护均采用超前小导管注浆支护结构,施工简便且施工效率高,能有效确保大断面黄土隧道的超前支护强度和支护效果,能对黄土隧道拱部变形进行有效限制。
12、将二次衬砌仰拱的上表面调整为水平面并使仰拱二次衬砌与仰拱填充层的交界面调整为水平面,施工简便且施工效率高,混凝土浇筑过程中无需保证仰拱二次衬砌的弧形,无需采用弧形模板,浇筑方便大幅简便,浇筑简便,并且仰拱二次衬砌的施工质量易于保证。并且,冲谷浅埋隧道段和前侧隧道段中仰拱填充层与仰拱二次衬砌可同时浇筑,能大幅简化仰拱二次衬砌与仰拱填充层的施工过程。另外,隧道进洞口段、冲谷浅埋隧道段和前侧隧道段中仰拱二次衬砌与仰拱填充层的混凝土均不会混为一体,能有效确保仰拱二次衬砌与仰拱填充层的施工质量,避免因混凝土等级不同而造成的仰拱二次衬砌与仰拱填充层的施工质量不能保证等问题。
13、隧道二次衬砌结构合理,隧道二次衬砌由仰拱二次衬砌和拱墙二次衬砌连接而成,将仰拱二次衬砌内部的中间弧形部分优化为水平面。优化后的仰拱二次衬砌使隧道仰拱结构的刚度整体大幅提升,并且施工中无需安装弧形模板,混凝土振捣简便且振捣质量易控,仰拱二次衬砌的外观尺寸和施工质量更易于控制,并且能大幅提高隧道仰拱的施工效率,所述隧道二次衬砌的封闭时间大大缩短,并且没有弧形模板的干扰使得仰拱混凝土易于振捣,混凝土质量大大提升。同时,将现有的二衬拱墙衬砌与两个矮边墙连接组成整体衬砌(即拱墙二次衬砌)进行施工,并且采用二衬台车对拱墙二次衬砌进行施工,一次施工成型,能进一步提高隧道二次衬砌的施工效率,加快所述隧道二次衬砌封闭时间,缩短所述隧道二次衬砌的封环时间,进一步提高所施工黄土隧道的结构稳定性,同时能有效减少所述隧道二次衬砌中的施工缝,使隧道二次衬砌的整体性更强,整体受力效果更佳。
另外,隧道二次衬砌结构设计合理且施工方法简单、施工质量易于控制,从而能大幅度降低施工成本,节约施工工期,并能确保施工安全。施工成型的隧道支护结构稳固,能进一步提高基底加固结构的加固效果,使隧道支护结构与基底加固结构相辅相成,互相制约,并确保深埋大断面隧道的整体稳固性。
14、所采用的超前小导管注浆支护结构设计合理、施工简便且使用效果好,对隧道洞拱部进行有效加固并形成一个稳固的拱墙承载环,能有效提高洞体周侧岩层的自稳能力,能有效节省施工成本、节约工期,同时施工设备简单,并且隧道进洞施工后及时进行初期支护施工,工序衔接紧密。并且,支护过程中对周侧土层的扰动小,施工成本较低,能有效解决受隧道开挖后所产生的水平压力影响隧道拱部容易出现受压变形、沉降等问题,能对隧道拱部进行稳固支护。
15、所采用的隧道开挖与支护方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好,采用三台阶开挖方式并对中部洞体开挖面与上部洞体开挖面和下部洞体开挖面之间的间距均进行限定,实现大断面隧道的短台阶或微台阶开挖,确保开挖成型隧道洞的稳定性;并且,采用全断面支撑架结构隧道洞进行分层支护,并采用锚固体系对隧道洞外侧进行整体加固,确保大断面黄土隧道洞的结构稳定性,确保施工安全;同时,将下部洞体开挖面后侧的隧底回填土层作为供湿喷机械手前后移动的临时移动平台,并对上部洞体和中部洞体的开挖高度进行限定,实现开挖过程中通过湿喷机械手进行混凝土喷射的目的,能有效加快施工进度,并能使初期支护快速封闭成环,进一步确保隧道结构稳固性,施工简单,施工速度快,并且施工过程安全、可靠。同时,隧道二次衬砌结构设计合理且施工方法简单、施工质量易于控制,从而能大幅度降低施工成本,节约施工工期,并能确保施工安全。由上述内容可知,所采用的支护方法通过三台阶施工方法,具有安全可靠、机械化程度高、施工速度快、劳动强低、工期提前、节约成本等特点,根据黄土隧道地质特性,将下台阶与仰拱初支同时施工,能够保证在最短时间及时封闭成环,防治围岩变形过大,确保施工安全;并且,简化施工工法,防止各工序之间的干扰,可最大限度满足机械化施工,降低劳动强度,且采用空间全断面流水施工,能够提高施工效率,降低工程成本。另外,取消临时仰拱,降低了工程成本,且避免了临时仰拱拆除过程中出现安全风险。因而,能简便、快速完成黄土沟谷内浅埋隧道的施工过程,并且施工过程安全、可靠。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的施工方法流程框图。
图2为本发明进行袖阀管注浆超前加固时的方法流程框图。
图3为本发明被加固地层内所有注浆孔的平面布设位置示意图。
图4为本发明被加固地层的立面布设位置示意图。
图5为本发明被加固地层内注浆孔与注浆检查孔的平面布设位置示意图。
图6为本发明复合式支护结构的横断面结构示意图。
图7为本发明冲谷浅埋隧道段和前侧隧道段施工过程中复合式支护结构的纵断面结构示意图。
图8为本发明湿喷机械手的施工状态示意图。
图9为本发明隧道洞内侧下部的横断面结构示意图。
图10为本发明前模板的结构示意图。
图11为本发明竖向钻孔的立面布设位置示意图。
图12为本发明仰拱二次衬砌上高压旋喷桩的平面布设位置示意图。
图13为本发明定位管的布设位置示意图。
图14为本发明隧道进洞口段施工过程中复合式支护结构的纵断面结构示意图。
图15为本发明钢管桩的立面布设位置示意图。
附图标记说明:
1—隧道洞; 1-1—上部洞体; 1-2—中部洞体;
1-3—下部洞体; 2—隧道仰拱支架; 2-1—上部拱架;
5—中部侧支架; 6—下部侧支架; 7—隧底回填土层;
8—上锁脚锚管; 9—中锁脚锚管; 10—下锁脚锚管;
12—拱墙初期支护结构; 13—初期支护仰拱; 14—拱墙二次衬砌;
15—仰拱二次衬砌; 16—仰拱回填层; 17—可移动仰拱栈桥;
18—矮边墙; 19—拱墙混凝土喷射层;
20—仰拱混凝土喷射层; 21—湿喷机械手; 22—注浆小导管;
23—水沟电缆槽; 24—侧模板; 25—前模板;
26—内部检查孔; 27—外部检查孔; 28—被加固地层;
29—黄土地层; 30—岩层; 31—注浆孔;
32—钢管桩; 33—高压旋喷桩; 34—竖向钻孔;
35—定位管; 36—前侧模板; 37—下部地层;
38—下部岩层。
具体实施方式
如图1所示的一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,所施工黄土隧道包括隧道进洞口段、位于所述隧道进洞口段前侧的冲谷浅埋隧道段和位于所述冲谷浅埋隧道段前侧的前侧隧道段,所述冲谷浅埋隧道段连接于所述隧道进洞口段与所述前侧隧道段之间,所述冲谷浅埋隧道段和所述隧道进洞口段均为浅埋隧道;其中,所施工黄土隧道中所述隧道进洞口段和冲谷浅埋隧道段均位于富水地层内;
所述隧道进洞口段、所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段的隧道支护结构均相同且三者的隧道支护结构均为复合式支护结构,详见图6、图7和图9;所述复合式支护结构包括隧道初期支护结构和布设于所述隧道初期支护结构内侧的隧道二次衬砌,所述隧道初期支护结构和所述隧道二次衬砌均为对所施工黄土隧道的隧道洞1进行全断面支护的全断面支护结构,所述隧道二次衬砌为钢筋混凝土衬砌;所述隧道初期支护结构分为对隧道洞1的拱墙进行初期支护的拱墙初期支护结构12和对隧道洞1底部进行初期支护的初期支护仰拱13,所述隧道二次衬砌分为对隧道洞1的拱墙进行支护的拱墙二次衬砌14和对隧道洞1底部进行支护的仰拱二次衬砌15;所述仰拱二次衬砌15位于初期支护仰拱13上方且二者组成隧道仰拱结构,所述仰拱二次衬砌15上设置有仰拱回填层16,所述仰拱二次衬砌15的上表面为水平面,所述拱墙二次衬砌14的左右两侧底部均为水平面,所述拱墙二次衬砌14支撑于仰拱二次衬砌15上且二者浇筑为一体,所述仰拱回填层16为混凝土填充层;所述隧道进洞口段沿隧道纵向延伸方向由后向前分为多个隧道节段;
所述隧道进洞口段的隧道洞1位于湿陷性地层3内,所述湿陷性地层3为湿陷性黄土地层,所述湿陷性地层3为砂黄土地层且其为新黄土地层,所述湿陷性地层3中位于所述隧道进洞口段开挖面下方的地层厚度大于6m;所述湿陷性地层3位于非湿陷性地层4上方,所述非湿陷性地层4为非湿陷性黄土地层且其层厚不小于5m。
结合图3和图4,所述冲谷浅埋隧道段为位于黄土冲沟内且穿越黄土地层29的浅埋隧道,所述冲谷浅埋隧道段所处施工区域的地层为被加固地层28,所述冲谷浅埋隧道段为直线形隧道且其与被加固地层28均呈水平布设;所述黄土地层29位于岩层30上方,所述黄土地层29与岩层30之间的分界面为土石分界面;所述黄土地层29包括淤积土地层和位于所述淤积土地层下方的淤积土下方地层,所述淤积土下方地层为非湿陷性黄土地层,所述冲谷浅埋隧道段位于所述淤积土下方地层内,所述淤积土地层位于所述冲谷浅埋隧道段上方;所述淤积土下方地层位于所述土石分界面上方,所述冲谷浅埋隧道段的开挖面底部与所述土石分界面之间的竖向间距不大于6m;
所述前侧隧道段为位于下部地层37内的深埋隧道,所述下部地层37为非湿陷性黄土地层,所述前侧隧道段的隧道埋深大于50m;所述下部地层37下方为下部岩层38,所述前侧隧道段的开挖面底部与位于其下方的下部岩层38上表面之间的竖向间距不大于6m;所述隧道进洞口段和所述冲谷浅埋隧道段的隧道埋深均不大于50m;其中,所述下部地层37和下部岩层38均呈水平布设;
对所施工黄土隧道进行施工时,包括以下步骤:
步骤一、隧道进洞口段施工:沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述隧道进洞口段中的多个所述隧道节段分别进行施工;多个所述隧道节段的施工方法均相同;
对所述隧道进洞口段中的任一个所述隧道节段进行施工时,过程如下:
步骤101、超前帷幕注浆:沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段前方的地层进行超前帷幕注浆,获得该隧道节段的超前帷幕注浆加固结构;
步骤102、隧道开挖及初期支护:沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段的隧道洞1进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞1进行初期支护,获得施工成型的所述隧道初期支护结构;
步骤103、二衬施工:步骤102中由后向前对开挖成型的隧道洞1进行初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对所述隧道二次衬砌进行施工,获得施工成型的所述隧道二次衬砌和所述隧道仰拱结构;
步骤104、基底加固:步骤103中由后向前对所述隧道二次衬砌进行施工过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段进行基底加固,并获得进洞口段基底加固结构;
如图11、图12所示,所述进洞口段基底加固结构包括多排对所述隧道进洞口段的隧道下方土体进行加固的高压旋喷桩33,多排所述高压旋喷桩33沿所述隧道进洞口段的隧道纵向延伸方向由后向前布设,多排所述高压旋喷桩33呈均匀布设;
每排所述高压旋喷桩33均包括多个呈竖直向布设且均位于同一隧道横断面上的高压旋喷桩33,前后相邻两排所述高压旋喷桩33中的高压旋喷桩33呈交错布设;所述进洞口段基底加固结构中所有高压旋喷桩33呈梅花形布设且其呈均匀布设,所述进洞口段基底加固结构中相邻两个所述高压旋喷桩33的间距均为80cm~120cm;所述进洞口段基底加固结构中所有高压旋喷桩33的桩径均相同,每个所述高压旋喷桩33均由上至下经所述隧道仰拱结构和湿陷性地层3后伸入至非湿陷性地层4内,每个所述高压旋喷桩33底端伸入至非湿陷性地层4内的长度均不小于0.5m,每个所述高压旋喷桩33的顶端均与其所处位置处仰拱二次衬砌15的上表面相平齐;所述隧道进洞口段内所述隧道仰拱结构以及位于所述隧道仰拱结构下方的湿陷性地层3和非湿陷性地层4组成待钻孔结构,所述待钻孔结构内设置有多个用于施工高压旋喷桩33的竖向钻孔34,所述竖向钻孔34的孔深与高压旋喷桩33的桩长相同,所述竖向钻孔34的孔径为
步骤104中由后向前对当前所施工隧道节段进行基底加固时,由后向前在步骤103中施工成型的所述隧道仰拱结构上对多排所述高压旋喷桩33分别进行施工;
步骤二、冲谷浅埋隧道段施工,过程如下:
步骤201、袖阀管注浆超前加固:对所述冲谷浅埋隧道段所处施工区域的地层进行袖阀管注浆加固;
所述被加固地层28沿所述冲谷浅埋隧道段的隧道纵向延伸方向布设,所述被加固地层28的纵向长度与所述冲谷浅埋隧道段的纵向长度相同且其宽度大于所述冲谷浅埋隧道段的开挖宽度;所述被加固地层28的横截面为矩形,所述被加固地层28的上表面高于所述冲谷浅埋隧道段的拱顶,所述被加固地层28的底面位于所述土石分界面下方;所述被加固地层28内开有多排供袖阀管注浆用的注浆孔31,多排所述注浆孔31沿隧道纵向延伸方向由后向前布设,每排所述注浆孔31均包括多个呈竖直向布设且均位于同一隧道横断面上的注浆孔31,前后相邻两排所述注浆孔31中的注浆孔31呈交错布设;所述被加固地层28内所有注浆孔31呈梅花形布设且其呈均匀布设,所述被加固地层28内相邻两个所述注浆孔31之间的间距为1.8m~2.2m;所述注浆孔31为呈竖直向布设且从地表由上至下钻入至岩层30内的圆柱形钻孔,每个所述注浆孔31的孔底均与被加固地层28的底面相平齐;
如图2所示,对被加固地层28进行袖阀管注浆加固时,包括以下步骤:
步骤F1、钻孔及袖阀管安装:对被加固地层28内多排所述注浆孔31中的各注浆孔31分别进行钻孔,并在每个成型的注浆孔31内均安装一个袖阀管,同时使所安装袖阀管的底部伸入至所安装注浆孔31的孔底;
待被加固地层28内多排所述注浆孔31均钻孔完成且每个注浆孔31内均安装所述袖阀管后,获得安装到位的多排所述袖阀管;
步骤F2、袖阀管注浆:通过步骤F1中多排所述袖阀管对被加固地层28进行袖阀管注浆加固,完成被加固地层28的袖阀管注浆加固过程;
步骤202、隧道开挖及初期支护:沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述冲谷浅埋隧道段的隧道洞1进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞1进行初期支护,获得施工成型的所述隧道初期支护结构;
步骤203、二衬施工:步骤202中由后向前对开挖成型的隧道洞1进行初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对所述隧道二次衬砌进行施工;
步骤三、前侧隧道段施工,过程如下:
步骤301、隧道开挖及初期支护:沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段的隧道洞1进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞1进行初期支护,获得施工成型的所述隧道初期支护结构;
步骤302、基底加固:步骤301中由后向前对开挖成型的隧道洞1进行初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段进行基底加固,并获得前侧基底加固结构;
结合图15,所述前侧基底加固结构包括多排对所述前侧隧道段的隧道下方土体进行加固的钢管桩32,多排所述钢管桩32沿所述前侧隧道段的隧道纵向延伸方向由后向前布设,多排所述钢管桩32呈均匀布设;
本步骤中,由后向前对所述前侧隧道段进行基底加固时,由后向前在步骤301中所述隧道仰拱结构中的初期支护仰拱13上对多排所述钢管桩32分别进行施工;
每排所述钢管桩32均包括多个呈竖直向布设且均位于同一隧道横断面上的钢管桩32,前后相邻两排所述钢管桩32中的钢管桩32呈交错布设;所述钢管桩32为圆柱形桩,所述前侧基底加固结构中所有钢管桩32呈梅花形布设且其呈均匀布设,所述前侧基底加固结构中相邻两个所述钢管桩32的间距均为80cm~120cm;所述前侧基底加固结构中所有钢管桩32的桩径均相同,每个所述钢管桩32均由上至下经所述隧道仰拱结构和所述下部地层37后插入至下部岩层38内,每个所述钢管桩32底端插入至下部岩层38内的长度均不小于0.5m,每个所述钢管桩32的顶端均与其所处位置处初期支护仰拱13的上表面相平齐;所述前侧隧道段内的初期支护仰拱13以及位于初期支护仰拱13下方的下部地层37和下部岩层38组成需钻孔结构,所述需钻孔结构内设置有多个用于施工钢管桩32的竖直向钻孔,所述竖直向钻孔的孔深与钢管桩32的桩长相同,所述竖直向钻孔的孔径为且其孔径与钢管桩32的外径相同;
步骤303、二衬施工:步骤302中由后向前对所述前侧隧道段进行基底加固过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对所述隧道二次衬砌进行施工,获得施工成型的所述隧道二次衬砌,并使所述隧道二次衬砌位于步骤302中施工成型的钢管桩32上方。
其中,所述隧道进洞口段开挖面为所述隧道进洞口段的隧道洞1的开挖面,所述隧道进洞口段的开挖面底部指的是所述隧道进洞口段的隧道洞1底部。所述冲谷浅埋隧道段的开挖面底部指的是所述冲谷浅埋隧道段的隧道洞1底部。所述前侧隧道段的开挖面底部指的是所述前侧隧道段的隧道洞1底部。本实施例中,所述非湿陷性地层4下方为下部岩层,所述隧道进洞口段的开挖面底部与所述下部岩层上表面之间的间距大于11m。
由于所述隧道进洞口段位于湿陷性地层3内,并且该湿陷性地层3为砂黄土地层且其为新黄土地层,该湿陷性地层3土体含水率为20以上,因而隧道开挖后存在掌子面易坍塌、土体变形严重造成初支变形异常等问题,本发明采用超前帷幕注浆法(具体是全断面帷幕注浆技术)进行超前加固后,土体加固效好,能确保隧道开挖过程安全、可靠。另外,由于所述隧道进洞口段的开挖面底部与所述下部岩层上表面之间的间距大于11m,并且所述湿陷性地层3中位于所述隧道进洞口段开挖面下方的地层厚度大于6m,因而所述隧道进洞口段下方的软土层厚度非常大,隧道基底极易产生沉降变形,因而需有效提高隧道基底承载力,并有效解决黄土隧道基础软弱、沉降变形大等问题。
根据本领域公知常识,超前帷幕注浆指对隧道前方一定范围的土体进行全面加固,在开挖区域周边形成隔水帷幕,以防止地下水渗流给隧道施工带来较大风险。步骤101中进行超前帷幕注浆时,按照常规的超前帷幕注浆方法对当前所施工隧道节段掌子面前方的地层进行超前帷幕注浆。本实施例中,步骤101中进行超前帷幕注浆时,采用全断面帷幕注浆法对当前所施工隧道节段掌子面前方的土体进行加固,实际施工简便,并且土体加固效果好。所述隧道进洞口段中各隧道节段的长度均不小于步骤101中所述超前帷幕注浆加固结构的长度。
由于所述隧道进洞口段下方的软土层厚度非常大,隧道基底极易产生沉降变形,采用所述进洞口段基底加固结构能简便、快速对隧道底部软土层厚度大于10m且隧道基底日沉降量大于50mm的所述隧道进洞口段基底进行有效加固,并能有效控制所述隧道进洞口段的隧道基底沉降量,确保黄土隧道的稳定性。
所述湿陷性地层3分为上土层和下土层,所述上土层为新黄土层,所述下土层为粘黄土层且其为新黄土层,所述非湿陷性地层4为粘黄土层且其为老黄土层。所述上土层中包含砂黄土层。
本实施例中,所述基底加固结构中所有高压旋喷桩33的桩长均相同。所施工黄土隧道、湿陷性地层3和非湿陷性地层4均呈水平布设。
实际施工时,所述拱墙二次衬砌14位于拱墙初期支护结构12内侧,所述仰拱二次衬砌15位于初期支护仰拱13的正上方。所述初期支护仰拱13布设于拱墙初期支护结构12的正下方,所述仰拱二次衬砌15布设于拱墙二次衬砌14的正下方。
本实施例中,将仰拱二次衬砌15的上表面调整为水平面后,能进一步简化高压旋喷桩33的施工过程,无需等到仰拱填充完成后再对高压旋喷桩33进行施工;待仰拱二次衬砌15施工完成后,便可直接将仰拱二次衬砌15的上表面作为高压旋喷桩33的施工平台,沿隧道纵向延伸方向由后向前对多排所述高压旋喷桩33进行施工。并且,施工成型的高压旋喷桩33上部节段与仰拱二次衬砌15紧固浇筑为一体,能有效提高高压旋喷桩33与隧道仰拱的整体性和支护强度,形成牢靠、稳固的桩基础,能有效提高所施工黄土隧道的地基承载能力,确保所施工黄土隧道的结构稳定性,防止所施工黄土隧道发生沉降等危害,避免所施工黄土隧道发生基底沉降,能有效简化隧道基底沉降控制难度。同时,能有效增大高压旋喷桩33上部与仰拱二次衬砌15紧固浇筑为一体的节段高度,从而进一步提高高压旋喷桩33的承载效果,进一步提高高压旋喷桩33与仰拱二次衬砌15的整体性和支护力度。
如图13所示,为方便对各高压旋喷桩33进行准确定位,步骤103中所述隧道仰拱结构内埋设有多个用于施工高压旋喷桩33的定位管35,所述定位管35为呈竖直向布设的PVC管;每个所述高压旋喷桩33的施工位置处均布设有一个所述定位管35,每个所述定位管35的上端均伸出至所述隧道仰拱结构上方,每个所述定位管35底部均支撑于初期支护仰拱13上。
本实施例中,所述仰拱二次衬砌15内设置有仰拱钢筋笼,每个所述定位管35均固定于所述仰拱钢筋笼上,所述仰拱钢筋笼的上表面为水平面。因而,所述定位管35固定简便、牢靠,并且定位准确。
本实施例中,所述基底加固结构中相邻两个所述高压旋喷桩33的间距均为100cm,所述竖向钻孔34的孔径为并且,高压旋喷桩33的桩长为13m。
施工成型后,所述高压旋喷桩33的有效桩径为
实际施工时,可根据具体需要,对高压旋喷桩33的桩径、竖向钻孔34的孔径以及所述基底加固结构中相邻两个所述高压旋喷桩33的间距进行相应调整。并且,每个所述高压旋喷桩33底端伸入至非湿陷性地层4内的长度为0.5m~1.5m。
本实施例中,一排所述高压旋喷桩33中所包括高压旋喷桩33的数量为10个或11个。
实际施工时,可根据具体需要,对一排所述高压旋喷桩33中所包括高压旋喷桩33的数量以及各高压旋喷桩33的布设位置分别进行相应调整。
所述冲谷浅埋隧道段底部指的是所述冲谷浅埋隧道段的开挖轮廓线底部,所述冲谷浅埋隧道段的拱顶指的是所述冲谷浅埋隧道段的开挖轮廓线拱顶(即所述冲谷浅埋隧道段的隧道开挖断面顶部)。所述冲谷浅埋隧道段的隧道埋深小于30m,隧道埋深指的是隧道开挖断面的顶部至自然地面(即地表)的垂直距离。
本实施例中,所述冲谷浅埋隧道段的隧道埋深为15m~25m,所述冲谷浅埋隧道段的长度为20m~50m。
如图3所示,所述被加固地层28的上表面与所述冲谷浅埋隧道段拱顶之间的竖向间距为H,H的取值范围为4m~6m。本实施例中,H=5m。实际施工时,可根据具体需要,对H的取值大小进行相应调整。
实际施工时,所述注浆孔31的孔径为所述注浆孔31底部位于岩层30内的孔段高度不小于0.5m,其中所述注浆孔31底部位于岩层30内的孔段高度记作H1。所述被加固地层28的高度记作H0,H0=H+H2+H1,其中H2为所述冲谷浅埋隧道段的开挖高度。
本实施例中,所述注浆孔31的孔径为
实际施工过程中,可根据具体需要,对所述被加固地层内相邻两个所述注浆孔31之间的间距、所述注浆孔31的孔径以及所述注浆孔31底部位于岩层30内的孔段高度进行相应调整。
本实施例中,步骤104中由后向前对当前所施工隧道节段进行基底加固时,由后向前在内部布设有高压旋喷桩33的仰拱二次衬砌15上施工仰拱回填层16,并使所施工仰拱回填层16与其下方的仰拱二次衬砌15和仰拱回填层16均浇筑为一体。实际施工时,所述湿陷性地层3的层厚大于10m,所述隧道进洞口段的沉降量大于50mm,因而需采用高压旋喷桩33进行基底加固。
经地质补勘确定,所述隧道进洞口段下方的土层由上至下分别为砂质新黄土层、黏质新黄土层、黏质老黄土层和风化泥岩层。其中,砂质新黄土层内土体为砂质新黄土,砂质新黄土为砂黄土且其为新黄土。所述砂质新黄土层分为上部土层和下部土层,所述上部土层的层厚为0.9m,所述上部土层砂质新黄土为松散状且潮湿;所述下部土层的层厚为1.7m,所述下部土层内的砂质新黄土稍密且为饱和土。所述黏质新黄土层的层厚为9.6m;所述黏质新黄土层的土体为黏质新黄土,黏质新黄土为粘黄土且其为新黄土,黏质新黄土软塑。所述黏质老黄土层的层厚为8.2m,所述黏质老黄土层的土体为黏质老黄土,黏质老黄土为粘黄土且其为老黄土,黏质老黄土硬塑。其中,所述砂质新黄土层为所述上土层,所述黏质新黄土层组成所述下土层。所述黏质老黄土层为非湿陷性地层4。
所述砂质新黄土层和黏质新黄土层组成湿陷性地层3,所述黏质老黄土层为非湿陷性地层4。本实施例中,所述湿陷性地层3的层厚为12.2m,所施工黄土隧道的沉降量为55mm,并且湿陷性地层3内存在所述砂质新黄土层,采用多排所述高压旋喷桩33进行加固后,能确保所施工黄土隧道的隧底加固效果。因而,所述高压旋喷桩33适用于隧道底部湿陷性地层3的厚度大于10m、湿陷性地层3存在砂黄土层且沉降控制难度大的黄土隧道基底加固。每个所述高压旋喷桩33底端伸入至非湿陷性地层4内的长度为0.8m。实际施工时,可根据具体需要,对每个所述高压旋喷桩33底端伸入至非湿陷性地层4内的长度进行相应调整。
对高压旋喷桩33进行施工时,采用低架旋喷桩钻机进行钻孔,低架旋喷桩钻机能满足隧道洞内施工需求。本实施例中,采用GXPZ-30低架旋喷桩钻机进行钻孔,该钻机的外形尺寸为3.2m×0.9m×3m,成桩直径为具有施工速度快、最高钻速可达到150r/min,设备占用空间较小,适合在隧道洞内施工,施工干扰较小;并且,回转器压力为30kN,可保证施工质量。
步骤104中对高压旋喷桩33进行施工时,将仰拱二次衬砌15的上表面作为高压旋喷桩33的施工平台。
实际施工时,先清理已施工成型初期支护仰拱6上的仰拱回填土(即仰拱回填洞渣)后,对仰拱二次衬砌15内的所述钢筋笼进行绑扎前,按照设计间距在已施工成型的初期支护仰拱6上对各高压旋喷桩33的桩位分别进行测量放线,并做明显标示。对各高压旋喷桩33的桩位进行确定时,应避开所述全断面支撑架的位置,以防后期施工时破坏所述全断面支撑架。对仰拱二次衬砌15内的所述钢筋笼进行绑扎过程中,再根据测量得出的各高压旋喷桩33的桩位,对多个所述定位管35分别进行固定。对仰拱二次衬砌15进行混凝土浇筑时,注意保护定位管35。待仰拱二次衬砌15施工完成后,获得多个通过定位管35施工成型的预留洞,所述定位管35的外径小于竖向钻孔34的孔径。
所述仰拱二次衬砌15施工完成后,在各预留洞所处位置处,采用地质钻机由上至下对所述隧道仰拱结构进行钻孔,完成所述隧道仰拱结构上的引孔过程。随后,采用所述低架旋喷桩钻机对各竖向钻孔34进行钻孔。钻孔完成后,对各高压旋喷桩33分别进行施工。待多排所述高压旋喷桩33均施工完成后,完成所施工黄土隧道的基底加固过程。
对各高压旋喷桩33进行施工时,按照常规高压旋喷桩施工方法进行施工即可,施工简便且施工过程易于控制。根据本领域公知常识,所述高压旋喷桩33是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合,形成连续搭接的水泥加固体,注浆压力为20MPa~24MPa,注浆管提升速度为0.3m/min~0.4m/min,水泥浆输送到高压喷嘴的时间3s~5s,注浆速度60L/min~75L/min。
并且,对各高压旋喷桩33进行施工时,先将底部带高压喷嘴的注浆管由上至下下放入竖向钻孔34内,再由下至上进行旋喷作业。施工过程中,先达到预定的喷射压力且喷浆旋转30s使水泥浆与桩底端土充分搅拌后,再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管,按0.3m/min~0.4m/min的速度进行提升,直至距高压旋喷桩33的桩顶1m时,放慢搅拌速度和提升速度,因而高压旋喷桩33的施工效率高,能有效提高所施工黄土隧道的基底加固进度。
本实施例中,所述高压旋喷桩33为先施工旋喷桩或后施工旋喷桩,每排所述高压旋喷桩33中包括多个所述先施工旋喷桩和多个所述后施工旋喷桩,并且每排所述高压旋喷桩33中所述先施工旋喷桩和所述后施工旋喷桩呈交错布设,目的是防止一排所述高压旋喷桩33中相邻两个所述高压旋喷桩33施工时串浆。一排所述高压旋喷桩33中相邻两个所述高压旋喷桩33的施工时间间隔不少于48h。
所述隧道进洞口段、所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段的隧道洞1横断面结构和尺寸均相同;并且,所述隧道洞1的横断面积大于100m2。因而,所述隧道进洞口段、所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段的隧道开挖断面均不小于100m2,所述隧道进洞口段、所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段均为大断面隧道。本实施例中,所述隧道进洞口段、所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段的隧道开挖断面为110m2~170m2
所述冲谷浅埋隧道段的开挖宽度记作D1,所述被加固地层28的宽度记作D2,其中D1<D2,D1的取值范围为10m~15m。
所述被加固地层28的左侧壁和右侧壁对称布设于所述冲谷浅埋隧道段的左右两侧,所述被加固地层28的宽度比所述冲谷浅埋隧道段的开挖宽度大5m~8m。本实施例中,所述被加固地层28的宽度比所述冲谷浅埋隧道段的开挖宽度大6m,因而D2=D1+6m。
实际施工时,可根据具体需要,对被加固地层28的宽度(即D2的取值大小)进行相应调整。
如图3所示,本实施例中,所述被加固地层28内所有注浆孔31分多列进行布设,每列所述注浆孔31均包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设于同一竖直面上的注浆孔31;所述冲谷浅埋隧道段的隧道中线上布设有一列所述注浆孔31。
所述被加固地层28内多列所述注浆孔31中位于最左侧的一列所述注浆孔31均为左端注浆孔,所述被加固地层28内多列所述注浆孔31中位于最右侧的一列所述注浆孔31均为右端注浆孔,所述左端注浆孔与被加固地层28的左侧壁紧靠,所述右端注浆孔与被加固地层28的右侧壁紧靠。
如图3所示,所述被加固地层28内位于所述冲谷浅埋隧道段左侧的左侧注浆孔,所述被加固地层28内位于所述冲谷浅埋隧道段右侧的右侧注浆孔;所述被加固地层28内的所有左侧注浆孔分左右两列进行布设,所述被加固地层28内的所有右侧注浆孔分左右两列进行布设。所述左端注浆孔为位于最左侧的所述左侧注浆孔,所述右端注浆孔为位于最右侧的所述右侧注浆孔。
步骤F2中完成被加固地层28的袖阀管注浆加固过程后,还需采用钻孔取芯方法对被加固地层28的袖阀管注浆加固效果进行检查;
采用钻孔取芯方法对被加固地层28的袖阀管注浆加固效果进行检查时,采用钻孔取芯钻机由上至下在被加固地层28内钻取检查孔并获得各检查孔内的钻芯;
被加固地层28内钻取的检查孔为内部检查孔26,所述内部检查孔26为注浆检查孔;所述注浆检查孔为呈竖直向布设且从地表由上至下钻入至岩层30内的圆柱形钻孔,所述注浆检查孔的孔底位于被加固地层28的底面下方;
如图5所示,所述内部检查孔26的数量为多个,多个所述内部检查孔26由左至右分为三个检查孔组,每个所述检查孔组均位于左右相邻两列所述注浆孔31之间;每个所述检查孔组均包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设于同一竖直面上的内部检查孔26;三个所述检查孔组分别为中部检查孔组、位于所述中部检查孔组左侧的左侧检查孔组和位于所述中部检查孔组右侧的右侧检查孔组,所述左侧检查孔组和所述右侧检查孔组对称布设于所述中部检查孔组的左右两侧,所述中部检查孔组位于所述冲谷浅埋隧道段的隧道中线左侧或右侧;所述中部检查孔组中的内部检查孔26与所述左侧检查孔组中的内部检查孔26呈交错布设;所述左侧检查孔组和所述右侧检查孔组均位于所述冲谷浅埋隧道段的开挖轮廓线外侧。因而,所述左侧检查孔组和所述中部检查孔组之间的间距与所述右侧检查孔组和所述中部检查孔组之间的间距相同。
本实施例中,所述中部检查孔组中包括四个所述注浆检查孔。所述左侧检查孔组中包括前后两个所述注浆检查孔。
实际施工时,可根据具体需要,对所述中部检查孔组中所包括注浆检查孔的数量和各注浆检查孔的布设位置以及所述左侧检查孔组中所包括注浆检查孔的数量和各注浆检查孔的布设位置分别进行相应调整。
本实施例中,采用钻孔取芯方法对被加固地层28的袖阀管注浆加固效果进行检查时,还需采用钻孔取芯钻机由上至下在被加固地层28外侧钻取一个外部检查孔27,所述外部检查孔27位于被加固地层28的左侧或右侧;所述外部检查孔27为所述注浆检查孔。
本实施例中,采用钻孔取芯方法对被加固地层28的袖阀管注浆加固效果进行检查时,还需采用钻孔取芯钻机由上至下在被加固地层28中部钻取左右两个内侧中部检查孔,两个所述内侧中部检查孔位于所述冲谷浅埋隧道段的同一个横断面上,所述内侧中部检查孔与所述冲谷浅埋隧道段前后两端之间的间距均相同,所述内侧中部检查孔为内部检查孔26;两个所述内侧中部检查孔均为所述注浆检查孔;
一个所述内侧中部检查孔位于所述冲谷浅埋隧道段的开挖轮廓线外侧,另一个所述内侧中部检查孔位于所述冲谷浅埋隧道段的开挖轮廓线内。
所述注浆检查孔底部位于岩层30内的孔段高度为0.5m~1m。本实施例中,所述注浆检查孔底部位于岩层30内的孔段高度为0.5m。所述注浆检查孔的孔径为实际施工时,可根据具体需要,对所述注浆检查孔底部位于岩层30内的孔段高度和所述注浆检查孔的孔径分别进行相应调整。
本实施例中,所述冲谷浅埋隧道段的最小埋深为15m,地表下10m厚度范围内为淤积土,含水率大(在沟谷内),掌子面为黏质老黄土,其中黏质老黄土为粘黄土且其为老黄土,硬塑,含水率大。经钻孔取芯检测含水率为23.1%~25.5%,竖向裂隙发育,开挖后拱顶掉块,呈大块状散体结构,隧底3.5m处为土石分界。
步骤201中对所述冲谷浅埋隧道段进行袖阀管注浆超前加固时,对所述冲谷浅埋隧道段的隧道横向轮廓线外左右两侧3m范围内进行加固,所述冲谷浅埋隧道段上部加固至开挖轮廓线拱顶以上5m范围内,所述冲谷浅埋隧道段底部加固至土石分界面下0.5m处。所述注浆孔31按梅花形布设,共203个注浆孔31。
步骤201中采用袖阀管进行注浆加固时,可以按照常规的袖阀管注浆法进行加固。实际进行注浆时,所采用的浆液为普通水泥浆单液浆或水泥-水玻璃双液浆进行注浆。因而,所采用的浆液为水泥浆或水泥-水玻璃双液浆。
本实施例中,如图2所示,步骤201中每排所述注浆孔31所处的隧道横断面为被加固地层28的一个注浆加固面,被加固地层28内位于最后侧的一排所述注浆孔31为后端注浆孔,所述后端注浆孔所处的所述注浆加固面为后端加固面;每排所述注浆孔31中均包括多个一期注浆孔和多个二期注浆孔,所述一期注浆孔和所述二期注浆孔呈交错布设;
步骤F2中进行袖阀管注浆时,沿隧道纵向延伸方向由后向前通过多排所述袖阀管分别对被加固地层28进行注浆加固,多排所述袖阀管的注浆加固方法均相同;
其中,通过任一排所述袖阀管对被加固地层28进行注浆加固时,均通过该排所述袖阀管由先至后分多次对被加固地层28进行袖阀管注浆加固,该排所述袖阀管所处的注浆加固面为当前加固面;通过该排所述袖阀管进行注浆加固时,过程如下:
步骤F21、第一次袖阀管注浆加固:通过该排所述袖阀管对被加固地层28进行第一次注浆加固,包括以下步骤:
步骤F211、一期注浆孔注浆加固:通过该排所述袖阀管中位于各一期注浆孔内的所述袖阀管进行注浆加固,并且由左右两侧向中部对称进行注浆加固;
步骤F212、二期注浆孔注浆加固:通过步骤F211中该排所述袖阀管中位于各二期注浆孔内的所述袖阀管进行注浆加固,并且由左右两侧向中部对称进行注浆加固;
步骤F211中通过任一个所述一期注浆孔内的所述袖阀管进行注浆加固时和步骤F212中通过任一个所述二期注浆孔内的所述袖阀管进行注浆加固时,均采用分段式注浆方法进行注浆,注浆分段步距为50cm~100cm且注浆速度为10L/min~100L/min;
并且,步骤F211中和步骤F212中通过任一个注浆孔31内的所述袖阀管进行注浆过程中,对该注浆孔31内所述袖阀管的注浆压力和注浆速度进行同步观测,当注浆压力达到F0且维持10min以上不变时或注浆速度减小至5L/min以下时,停止注浆,完成一个注浆孔31内所述袖阀管的注浆加固过程,并对本次注浆加固时该注浆孔31的注浆加固终止条件进行记录;其中,F0为预先设计的注浆终压值且F0的取值范围为4MPa~6MPa;
每个所述注浆孔31的注浆加固终止条件均为注浆压力达标或注浆量达标;
对任一个所述注浆孔31的注浆加固终止条件进行确定时,当该注浆孔31内所述袖阀管停止注浆时,所述袖阀管的注浆压力达到设计终压值F0且维持10min以上不变时,判断为该注浆孔31的注浆加固终止条件为注浆压力达标;当该注浆孔31内所述袖阀管停止注浆时,所述袖阀管的注浆速度减小至5L/min以下,判断为该注浆孔31的注浆加固终止条件为注浆量达标;
步骤F213、袖阀管注浆加固完成判断:对步骤F211中和步骤F212中所记录的本次注浆加固时被加固地层28内所有注浆孔31的注浆加固终止条件进行判断:当步骤F211中和步骤F212中所记录的本次注浆加固时被加固地层28内所有注浆孔31的注浆加固终止条件均为注浆压力达标时,判断为完成当前加固面的袖阀管注浆加固过程,进入步骤F24;否则,进入步骤F22;
步骤F22、下一次袖阀管注浆加固:通过该排所述袖阀管对被加固地层28进行下一次注浆加固,包括以下步骤:
步骤F221、一期注浆孔注浆加固:通过该排所述袖阀管中位于各一期注浆孔内的所述袖阀管进行注浆加固,并且由左右两侧向中部对称进行注浆加固;
步骤F222、二期注浆孔注浆加固:通过步骤F221中该排所述袖阀管中位于各二期注浆孔内的所述袖阀管进行注浆加固,并且由左右两侧向中部对称进行注浆加固;
步骤F221中通过任一个所述一期注浆孔内的所述袖阀管进行注浆加固时和步骤F222中通过任一个所述二期注浆孔内的所述袖阀管进行注浆加固时,均采用分段式注浆方法进行注浆,注浆分段步距为50cm~100cm且注浆速度为10L/min~100L/min;
并且,步骤F221中和步骤F222中通过任一个注浆孔31内的所述袖阀管进行注浆过程中,对该注浆孔31内所述袖阀管的注浆压力和注浆速度进行同步观测,当注浆压力达到设计终压值F0且维持10min以上不变时或注浆速度减小至5L/min以下时,停止注浆,完成一个注浆孔31内所述袖阀管的注浆加固过程,并对本次注浆加固时该注浆孔31的注浆加固终止条件进行记录;
步骤F223、袖阀管注浆加固完成判断:对步骤F221中和步骤F222中所记录的本次注浆加固时被加固地层28内所有注浆孔31的注浆加固终止条件进行判断:当步骤F221中和步骤F222中所记录的本次注浆加固时被加固地层28内所有注浆孔31的注浆加固终止条件均为注浆压力达标时,判断为完成,判断为完成当前加固面的袖阀管注浆加固过程,进入步骤F24;否则,进入步骤F23;
步骤F23、返回步骤F22,通过该排所述袖阀管对被加固地层28进行下一次注浆加固;
步骤F24、下一排袖阀管注浆加固:按照步骤F21至步骤F23中所述的方法,通过下一排所述袖阀管对被加固地层28进行注浆加固;
步骤F25、被加固地层注浆加固完成判断:判断是否完成被加固地层28中所述后端加固面的袖阀管注浆加固过程,当判断得出完成被加固地层28中所述后端加固面的袖阀管注浆加固过程时,判断为完成被加固地层28的袖阀管注浆加固过程,进入步骤二;否则,返回步骤F24。
采用分段式注浆方法进行注浆时,每段注浆长度称为注浆步距(也称为注浆分段步距)。
根据本领域公知常识,袖阀管注浆法是由法国Soletanche基础工程公司于上个世纪50年代首创的一种注浆工法,又称Soletanche法;袖阀管注浆工法由于能较好地控制注浆范围和注浆压力、可进行重复注浆、发生冒浆与串浆的可能性很小等特点,被国内外公认为最可靠的注浆工法之一。袖阀管注浆法中采用袖阀管进行注浆,袖阀管结构主要由Ф48mmPVC外管、橡胶套、堵头、接头、盖帽、6分镀锌注浆链接管、注浆器止浆圈等组成。袖阀管注浆是在土体中设置钻孔,在钻孔完成后,灌注套壳料,孔底返浆后,放置袖阀管,袖阀管将永久留置在土中,袖阀管下部每隔一段距离留设出浆孔,在出浆孔外设置封堵装置。注浆时,将带限流阀的注浆管置入袖阀管内,对需要注浆部分进行注浆。浆液以钻孔为中心,在土体裂隙中形成树根网状浆脉复合体。
本实施例中,步骤F2中通过多排所述袖阀管对被加固地层28进行袖阀管注浆加固时,浆液扩散半径为1.1m,所注浆液为水泥浆,所述水泥浆的水灰比为0.8∶1。
步骤F1中在每个成型的注浆孔31内均安装一个袖阀管时,将所述袖阀管分节段下入注浆孔31内直至将注浆孔31内下到注浆孔31孔底,再在注浆孔31的孔口与所述袖阀管之间采用速凝水泥砂浆进行填充封堵,以防止注浆时返浆。所述袖阀管安装完成后,注入套壳料。本实施例中,所述套壳料由水、石灰和黄土按重量比为(1.5~1.6)∶1∶1的比例均匀混合而成。
步骤201中进行袖阀管注浆超前加固时,对所述冲谷浅埋隧道段的隧道洞1洞身进行加固的同时,也对所述冲谷浅埋隧道段的隧底进行加固,能有效提高隧道基底承载力,并有效解决所述冲谷浅埋隧道段基础软弱、沉降变形大等问题。由于每排所述注浆孔31所处的隧道横断面为被加固地层28的一个注浆加固面,由后向前对被加固地层28进行超前加固时,沿隧道纵向延伸方向由后向前对多个所述注浆加固面进行注浆加固,加固效果好。
本实施例中,步骤201中进行袖阀管注浆超前加固之前,先对所述冲谷浅埋隧道段的掌子面喷射一层混凝土进行封闭。
为确保施工工期,步骤202中进行隧道开挖及初期支护时,步骤201中进行袖阀管注浆超前加固过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述冲谷浅埋隧道段进行开挖,所述冲谷浅埋隧道段的开挖面位于当前进行袖阀管注浆加固的所述注浆加固面后方;所述冲谷浅埋隧道段的开挖面与此时进行袖阀管注浆加固的所述注浆加固面之间的间距大于15m。其中,所述冲谷浅埋隧道段的开挖面指的是上部洞体1-1的开挖面。
本实施例中,步骤201中采用所述袖阀管进行注浆时,采用KBY90/16液压式双液浆注浆机进行注浆,并且采用后退式分段注浆方式。
每孔首次注浆完毕后,立即用清水冲洗袖阀管,确保再次注浆时管道畅通,当首次注浆由于串浆、漏浆使注浆量未达到注浆效果时,要进行二次注浆,必要时可适当提高注浆压力使浆液在地层中均匀扩散,确保注浆效果。通过多排所述注浆孔31由后向前对被加固地层28进行超前加固后,地表采取垂直取芯方式进行注浆效果检查。并且,实际进行注浆效果检查时,通过多个所述注浆检查孔进行检查,经检查发现,软弱地层被浆液充填密实,地层取得良好的改良效果。
本实施例中,所述仰拱二次衬砌15内设置有仰拱钢筋笼,每个所述定位管35均固定于所述仰拱钢筋笼上,所述仰拱钢筋笼的上表面为水平面;
步骤103中由后向前在已施工完成的初期支护仰拱13上对仰拱二次衬砌15进行施工时,过程如下:
步骤C1、仰拱钢筋笼绑扎:由后向前在已施工完成的初期支护仰拱13上对仰拱二次衬砌15内的所述仰拱钢筋笼进行绑扎;
步骤C2、定位管安装:步骤C1中由后向前对所述仰拱钢筋笼进行绑扎过程中,由后向前在已施工完成的初期支护仰拱13上布设多排所述定位管35,使每个所述定位管35底部均支撑于初期支护仰拱13上,并将各定位管35均固定于已绑扎成型的所述仰拱钢筋笼上;
步骤C2、混凝土浇筑:步骤C2中由前至后布设多排所述定位管35过程中,由后向前对仰拱二次衬砌15进行混凝土浇筑,并使已绑扎完成的所述仰拱钢筋笼和已安装好的定位管35均浇筑于仰拱二次衬砌15内,同时使所施工仰拱二次衬砌15与位于其下方的初期支护仰拱13紧固连接为一体。
步骤104中由后向前对多排所述高压旋喷桩33分别进行施工时,多排所述高压旋喷桩33的施工方法均相同;所述高压旋喷桩33为一期旋喷桩或二期旋喷桩,每排所述高压旋喷桩33中均包括多个所述一期旋喷桩和多个所述二期旋喷桩,每排所述高压旋喷桩33中所述一期旋喷桩和所述二期旋喷桩呈交错布设;
其中,对任一排所述高压旋喷桩33进行施工时,包括以下步骤:
步骤J1、一期旋喷桩施工:对该排所述高压旋喷桩33中的各一期旋喷桩分别进行施工;
步骤J2、二期旋喷桩注浆:对该排所述高压旋喷桩33中的各二期旋喷桩分别进行施工。
相应地,步骤302中由后向前在初期支护仰拱13上对多排所述钢管桩32分别进行施工时,多排所述钢管桩32的施工方法均相同;每个所述钢管桩32均包括一个安装于所述竖直向钻孔内的竖向钢管和一个由注入所述竖向钢管内的水泥浆施工成型的管内注浆结构;
所述钢管桩32为一期钢管桩或二期钢管桩,每排所述钢管桩32中均包括多个所述一期钢管桩和多个所述二期钢管桩,每排所述钢管桩32中所述一期钢管桩和所述二期钢管桩呈交错布设;
其中,对任一排所述钢管桩32进行施工时,包括以下步骤:
步骤G1、钻孔及竖向钢管安装:对该排所述钢管桩32中各钢管桩32所处的竖直向钻孔分别进行钻孔,并在每个成型的所述竖直向钻孔内均安装一个所述竖向钢管,并使各竖向钢管底部均支撑于一个所述竖直向钻孔的孔底;
步骤G2、一期钢管桩注浆:对该排所述钢管桩32中的各一期钢管桩分别进行注浆,并且由左右两侧向中部对称进行注浆,获得施工成型的多个所述一期钢管桩;
步骤G3、二期钢管桩注浆:对该排所述钢管桩32中的各二期钢管桩分别进行注浆,并且由左右两侧向中部对称进行注浆,获得施工成型的多个所述二期钢管桩。
如图6、图7所示,所述复合式支护结构还包括对隧道洞1拱部进行超前支护的隧道超前支护结构,所述隧道超前支护结构、所述隧道初期支护结构和所述隧道二次衬砌组成所述复合式支护结构。所述隧道超前支护结构位于所述隧道初期支护结构上方,所述隧道初期支护结构和所述隧道二次衬砌均为对隧道洞1进行全断面支护的全断面支护结构,所述隧道二次衬砌为钢筋混凝土衬砌。
本实施例中,所述隧道洞1由上至下分为上部洞体1-1、中部洞体1-2和下部洞体1-3;所述上部洞体1-1为由后向前对所施工黄土隧道进行上台阶开挖后形成的洞体,所述中部洞体1-2为由后向前对所施工黄土隧道进行中台阶开挖后形成的洞体,所述下部洞体1-3为由后向前对所施工黄土隧道进行下台阶开挖后形成的洞体;
所述隧道初期支护结构分为对隧道洞1的拱墙进行初期支护的拱墙初期支护结构12和对隧道洞1底部进行初期支护的初期支护仰拱13,所述隧道二次衬砌分为对隧道洞1的拱墙进行支护的拱墙二次衬砌14和对隧道洞1底部进行支护的仰拱二次衬砌15;所述仰拱二次衬砌15位于初期支护仰拱13上方,所述仰拱二次衬砌15上设置有仰拱回填层16,所述仰拱二次衬砌15的上表面为水平面,所述拱墙二次衬砌14的左右两侧底部均为水平面,所述拱墙二次衬砌14支撑于仰拱二次衬砌15上且二者浇筑为一体,所述仰拱回填层16为混凝土填充层;
所述隧道初期支护结构包括对隧道洞1进行全断面支护的全断面支撑结构、对隧道洞1的拱墙进行初期支护的拱墙网喷支护结构、对隧道洞1底部进行初期支护的仰拱初期支护结构和布设于所述全断面支撑结构外侧的锚固体系;所述全断面支撑结构包括多榀沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的全断面支撑架,前后相邻两榀所述全断面支撑架均通过多道纵向连接钢筋紧固连接为一体,所述纵向连接钢筋呈水平布设且其沿隧道纵向延伸方向布设,多道所述纵向连接钢筋沿所述全断面支撑架的轮廓线进行布设;所述全断面支撑架的形状与隧道洞1的横断面形状相同,每榀所述全断面支撑架均由一个对隧道洞1的拱墙进行支护的拱墙支撑拱架和一个对隧道洞1底部进行支护的隧道仰拱支架2拼接而成,所述隧道仰拱支架2位于所述拱墙支撑拱架的正下方且二者位于同一隧道横断面上,所述隧道仰拱支架2与所述拱墙支撑拱架形成一个封闭式全断面支架;
所述拱墙网喷支护结构与所述全断面支撑结构中的所述拱墙钢拱架组成拱墙初期支护结构12,所述仰拱初期支护结构与所述全断面支撑结构中的隧道仰拱支架2组成初期支护仰拱13;所述仰拱初期支护结构为一层喷射于隧道洞1底部的仰拱混凝土喷射层20,所述隧道仰拱支架2固定于仰拱混凝土喷射层20内;
所述拱墙支撑拱架由一个位于上部洞体1-1内的上部拱架2-1、两个对称布设于上部拱架2-1左右两侧下方且均位于中部洞体1-2内的中部侧支架5、两个对称布设于上部拱架2-1左右两侧下方且均位于下部洞体1-3内的下部侧支架6组成,所述隧道仰拱支架2位于下部洞体1-3内;每个所述中部侧支架5均连接于一个所述下部侧支架6上端与上部拱架2-1之间;所述隧道仰拱支架2的左端与一个所述下部侧支架6底部紧固连接,所述隧道仰拱支架2的右端与另一个所述下部侧支架6底部紧固连接;
所述锚固体系包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的锚固组,每榀所述全断面支撑架外侧均布设有一个所述锚固组,每榀所述全断面支撑架与其上所布设的所述锚固组均布设于隧道洞1的同一个横断面上;
每个所述锚固组均包括左右两组对称布设于上部拱架2-1左右两侧底部外侧的上锁脚锚管8、左右两组对称布设的中锁脚锚管9和左右两组对称布设的下锁脚锚管10,两组所述上锁脚锚管8、两组所述中锁脚锚管9和两组所述下锁脚锚管10均布设于隧道洞1的同一个横断面上;每个所述中部侧支架5的底部外侧均设置有一组所述中锁脚锚管9,每个所述下部侧支架6的底部外侧均设置有一组所述下锁脚锚管10;每组所述上锁脚锚管8均包括上下两个平行布设的上锁脚锚管8,每组所述中锁脚锚管9均包括上下两个平行布设的中锁脚锚管9,每组所述下锁脚锚管10均包括上下两个平行布设的下锁脚锚管10;所述上锁脚锚管8、中锁脚锚管9和下锁脚锚管10均为由内至外进入隧道洞1周侧土层内的锁脚锚管且三者由内向外逐渐向下倾斜。
本实施例中,步骤104中每排所述高压旋喷桩33均位于前后相邻两榀所述全断面支撑架之间,并且步骤302中每排所述钢管桩32均位于前后相邻两榀所述全断面支撑架之间。
本实施例中,步骤102中进行隧道开挖及初期支护时,先沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段的拱部进行超前支护,并获得当前所施工隧道节段的超前支护结构;由后向前对当前所施工隧道节段的拱部进行超前支护过程中,再沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞1进行初期支护;
步骤202中进行隧道开挖及初期支护时,先沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述冲谷浅埋隧道段的拱部进行超前支护,并获得所述冲谷浅埋隧道段的超前支护结构;由后向前对所述冲谷浅埋隧道段的拱部进行超前支护过程中,再沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述冲谷浅埋隧道段进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞1进行初期支护;
步骤301中进行隧道开挖及初期支护时,先沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段的拱部进行超前支护,并获得所述前侧隧道段的超前支护结构;由后向前对所述前侧隧道段的拱部进行超前支护过程中,再沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞1进行初期支护。
本实施例中,当前所施工隧道节段的超前支护结构、所述冲谷浅埋隧道段的超前支护结构和所述前侧隧道段的超前支护结构均相同且三者均为超前小导管注浆支护结构。
由于所述隧道进洞口段位于湿陷性地层3内,并且所述隧道进洞口段下方的软土层厚度非常大,因而预先采用超前帷幕注浆法进行超前加固后,后续进行隧道开挖时便可以采用三台阶法进行正常开挖;并且,超前支护方式采用所述超前小导管注浆支护结构对隧道洞1拱部进行超前支护便可达到超前支护效果;并且,采用基于高压旋喷桩33的所述进洞口段基底加固结构能简便、快速对隧道底部软土层厚度大于10m且隧道基底日沉降量大于50mm的所述隧道进洞口段基底进行有效加固,并能有效控制所述隧道进洞口段的隧道基底沉降量,确保黄土隧道的稳定性。
对于位于淤积土地层下方的所述冲谷浅埋隧道段,步骤201中进行袖阀管注浆超前加固后,采用袖阀管且通过多排注浆孔对被加固地层进行注浆加固,既能对所述冲谷浅埋隧道段隧道洞1洞身进行加固,也能对隧道基底进行加固,加固效果可靠,尤其适用于位于黄土冲谷内地表下方为淤积土的浅埋隧道段超前加固,能对淤积土地层进行简便、快速且有效加固,确保隧道开挖过程安全、可靠,并能有效提高开挖成型隧道洞1的稳定性,后续进行隧道开挖时便可以采用三台阶法进行正常开挖;并且,超前支护方式采用所述超前小导管注浆支护结构对隧道洞1拱部进行超前支护便可达到超前支护效果。同时,所述冲谷浅埋隧道段内无需再采用其它隧道基底加固措施。
由于所述前侧隧道段为深埋隧道且其位于非湿陷性黄土地层内,所处地层稳定,因而开挖之前无需进行超前加固,采用三台阶法进行正常开挖即可;并且,超前支护方式采用所述超前小导管注浆支护结构对隧道洞1拱部进行超前支护便可达到超前支护效果。但由于所述前侧隧道段埋深较大,因而隧道开挖后土体变形较大,尤其是隧道基底的承载力较弱,因而需进行基底加固。由于所述前侧隧道段与所述下部岩层(38)邻近,因而钢管桩32进行隧底加固,不仅施工简便,并且支撑稳固,加固效果可靠,多排所述钢管桩32形成一个位于所述前侧隧道段与所述下部岩层(38)之间的刚性支撑结构,能充分发挥钢管桩体的优势,结构稳固且承载性能优良,不会发生变形和移位,能有效提高埋深大且邻近岩层的深埋隧道基底加固施工。
本实施例中,所述隧道二次衬砌的左右两个矮边墙18分别为拱墙二次衬砌14左右两侧底部的衬砌节段;
步骤104、步骤203和步骤303中由后向前对所述隧道二次衬砌进行施工时,由后向前在已施工完成的初期支护仰拱13上对仰拱二次衬砌15进行施工,获得施工成型的仰拱二次衬砌15;由后向前对仰拱二次衬砌15进行施工过程中,由后向前在已施工完成的仰拱二次衬砌15上对拱墙二次衬砌14进行施工,并使所施工拱墙二次衬砌14与位于其下方的仰拱二次衬砌15连接为一体,获得施工成型的所述隧道二次衬砌;
步骤203和步骤303中由后向前对仰拱二次衬砌15进行施工过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的仰拱二次衬砌15上对仰拱回填层16进行施工。并且,所述仰拱二次衬砌15与初期支护仰拱13组成施工成型的所述隧道仰拱结构;
而步骤104中由后向前对当前所施工隧道节段进行基底加固过程中,由后向前在内部布设有高压旋喷桩33的仰拱二次衬砌15上施工仰拱回填层16,并使所施工仰拱回填层16与其下方的仰拱二次衬砌15和仰拱回填层16均浇筑为一体。
所述上部洞体1-1和中部洞体1-2的开挖高度均为3.5m~4.5m,所述下部洞体1-3的开挖面后方设置有隧底回填土层7,所述隧底回填土层7位于下部洞体1-3内;结合图8,所述隧底回填土层7为供湿喷机械手21进行前后移动的临时移动平台。同时,通过隧底回填土层7也能进一步提高隧道洞1底部的结构稳固性。
本实施例中,所述隧底回填土层7的上表面为水平面。
本实施例中,所述上部拱架2-1与中部侧支架5之间、所述中部侧支架5与下部侧支架6之间以及所述下部侧支架6与隧道仰拱支架2之间均通过连接螺栓进行固定连接。所述上部拱架2-1的两端、中部侧支架5的两端、下部侧支架6的两端和隧道仰拱支架2的两端均设置有供所述连接螺栓安装的连接钢板。
为确保加工质量并提高现场施工效率,所述全断面支撑架采用工厂化集中加工与配送,并满足所有工作面半小时内配送到位的要求。
实际施工时,所述隧道洞1的开挖高度为11m~15m,所述隧道洞1的开挖宽度为10m~15m。并且,所施工隧道为埋深大于50m的深埋隧道。
本实施例中,所述隧道洞1的开挖高度为12m,所述上部洞体1-1的高度(即上台阶高度)为4m,所述中部洞体1-2的高度(即中台阶高度)为3.5m。实际施工过程中,可根据具体需要,对隧道洞1的开挖高度以及上部洞体1-1的高度和中部洞体1-2的高度分别进行相应调整。
为确保开挖安全,所述上部洞体1-1采用中部预留核心土的方式进行开挖,所述上部洞体1-1内核心土的顶面净空高度为1.5m~1.8m。所述中部洞体1-2和下部洞体1-3开挖过程中是否预留核心土根据掌子面的稳定性而定。
所述拱墙网喷支护结构包括挂装在隧道洞1拱墙上的拱墙钢筋网片和一层喷射于隧道洞1拱墙上的拱墙混凝土喷射层19,所述拱墙钢筋网片固定在所述拱墙钢拱架上,所述拱墙钢筋网片与所述拱墙钢拱架均固定于拱墙混凝土喷射层19内。
本实施例中,所述拱墙混凝土喷射层19和仰拱混凝土喷射层20均为采用湿喷机械手21喷射形成的混凝土层。
实际施工时,所述隧底回填土层7后端与上部洞体1-1的开挖面之间的水平间距不大于45m。
实际对下部洞体1-3进行开挖过程中,及时对开挖成型的下部洞体1-3进行初期支护,并获得初期支护仰拱13;所述下部洞体1-3初期支护完成后,及时在初期支护仰拱13上对隧底回填土层7进行回填。对隧底回填土层7进行回填时,采用下部洞体1-3内的洞渣(即渣土)对隧底回填土层7进行回填。
对上部洞体1-1、中部洞体1-2和下部洞体1-3进行开挖过程中,均采用挖掘机将开挖形成的洞渣装至自卸汽车,并通过自卸汽车进行外运。对开挖形成的洞渣进行外运时,还需预留用于回填隧底回填土层7所用的洞渣,且将预留的洞渣置于下部洞体1-3的内侧一侧以便及时对隧底回填土层7进行回填。
本实施例中,所述全断面支撑结构中多榀所述全断面支撑架呈均匀布设,前后相邻两榀所述全断面支撑架之间的间距为L,其中L的取值范围为0.5m~1m。
实际施工时,可根据具体需要,对前后相邻两榀所述全断面支撑架之间的间距(即L的取值大小)进行相应调整。
为确保锚固效果,本实施例中,所述中锁脚锚管9和下锁脚锚管10与竖直面之间的夹角均为45°。
所述上部拱架2-1为圆弧形,每个所述上锁脚锚管8与其所连接位置处上部拱架2-1的拱架切面之间的夹角均为45°;所述拱架切面为与上部拱架2-1的外轮廓线呈垂直布设的平面。其中,每个所述上锁脚锚管8所连接位置处上部拱架2-1的拱架切面均为与该上锁脚锚管8所连接位置处上部拱架2-1的外轮廓线呈垂直布设的平面。
本实施例中,所述拱墙支撑拱架和隧道仰拱支架2均为格栅钢架。
并且,每个所述下部侧支架6底部均垫装有一块泡沫铝垫板或混凝土垫板,以控制位移及沉降。
本实施例中,步骤102中进行隧道开挖及初期支护时、步骤202中进行隧道开挖及初期支护时和步骤301中进行隧道开挖及初期支护时,所采用的隧道开挖初期支护方法均相同;
步骤102中进行隧道开挖及初期支护时,包括以下步骤:
步骤B1、上部洞体开挖及初期支护:沿隧道纵向延伸方向由后向前对上部洞体1-1进行开挖;
所述上部洞体1-1开挖过程中,由后向前对开挖成型的上部洞体1-1拱部进行网喷支护,同时由后向前在开挖成型的上部洞体1-1内安装上部拱架2-1,完成上部洞体1-1的开挖及初期支护施工过程;
步骤B2、中部洞体开挖及初期支护:步骤B1中进行上部洞体开挖及初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已开挖成型的上部洞体1-1下方对中部洞体1-2进行开挖;
所述中部洞体1-2开挖过程中,由后向前对开挖成型的中部洞体1-2左右两侧分别进行网喷支护,同时由后向前在开挖成型的中部洞体1-2左右两侧分别安装中部侧支架5,并使每个所述中部侧支架5均与步骤B1中所述上部拱架2-1紧固连接为一体,完成中部洞体1-2的开挖及初期支护施工过程;
本步骤中,所述中部洞体1-2的开挖面位于上部洞体1-1的开挖面后方且二者之间的水平间距为4m~6m;
步骤B3、下部洞体开挖及初期支护:步骤B2中进行中部洞体开挖及初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已开挖成型的中部洞体1-2下方对下部洞体1-3进行开挖;
所述下部洞体1-3开挖过程中,由后向前对开挖成型的下部洞体1-3左右两侧分别进行网喷支护,网喷支护过程中同步由后向前在开挖成型的下部洞体1-3左右两侧分别安装下部侧支架6,并使每个所述下部侧支架6均与步骤B2中所述中部侧支架5紧固连接为一体;同时,由后向前在下部洞体1-3底部安装隧道仰拱支架2并使所安装隧道仰拱支架2与下部洞体1-3左右两侧所安装的下部侧支架6紧固连接为一体;所述隧道仰拱支架2安装过程中,同步由后向前在隧道洞1底部喷射一层混凝土形成仰拱混凝土喷射层20,并使隧道仰拱支架2固定于仰拱混凝土喷射层20内,完成下部洞体1-3的开挖及初期支护施工过程;
本步骤中,所述下部洞体1-3的开挖面位于中部洞体1-2的开挖面后方且二者之间的水平间距为4m~6m;
本步骤中,由后向前对下部洞体1-3进行开挖过程中,获得开挖成型的隧道洞1;由后向前对开挖成型的下部洞体1-3左右两侧分别进行网喷支护后,获得施工成型的所述拱墙网喷支护结构;所述拱墙网喷支护结构与仰拱混凝土喷射层20连接。
本实施例中,步骤B1中对上部洞体1-1进行开挖时,采用带松土器的挖掘机进行开挖,并且在上部洞体1-1的四周侧均预留30cm~50cm厚度的土层作为人工修整层,人工修整层由人工采用刀具进行开挖,确保开挖精度,严禁挖掘机触碰所述全断面支撑架,确保安全和防止超挖,必要时预留核心土保证掌子面稳定。
步骤B1中由后向前在开挖成型的上部洞体1-1内安装上部拱架2-1过程中,在每个已安装完成上部拱架2-1的左右两侧底部分别设置泡沫铝垫板或混凝土垫板以控制位移及沉降,并在每个已安装完成上部拱架2-1的左右两侧分别打设上锁脚锚管8;同时,在每个已安装完成上部拱架2-1的左右两侧底部分别铺设一层砂垫层以利于上部拱架2-1与中部侧支架5进行螺栓连接。
步骤B2中对中部洞体1-2进行开挖时,采用带松土器的挖掘机进行开挖,并且在中部洞体1-2的左右两侧和底部均预留30cm~50cm厚度的土层作为人工修整层,严禁机械一次开挖至边,人工修整层由人工采用刀具进行开挖,确保开挖精度,严禁挖掘机触碰所述全断面支撑架,确保安全和防止超挖,必要时预留核心土保证掌子面稳定。
步骤B2中由后向前在开挖成型的中部洞体1-2左右两侧分别安装中部侧支架5过程中,在每个已安装完成中部侧支架5底部分别设置泡沫铝垫板或混凝土垫板以控制位移及沉降,并在每个已安装完成中部侧支架5外侧分别打设中锁脚锚管9;同时,在每个已安装完成中部侧支架5底部分别铺设一层砂垫层以利于中部侧支架5与下部侧支架6进行螺栓连接。
步骤B3中对下部洞体1-3进行开挖时,采用带松土器的挖掘机进行开挖,并且在下部洞体1-3的左右两侧和底部均预留30cm~50cm厚度的土层作为人工修整层,严禁机械一次开挖至边,人工修整层由人工采用刀具进行开挖,确保开挖精度,严禁挖掘机触碰所述全断面支撑架,确保安全和防止超挖,必要时预留核心土保证掌子面稳定。
步骤B3中由后向前在开挖成型的下部洞体1-3左右两侧分别安装下部侧支架6过程中,在每个已安装完成下部侧支架6底部分别设置泡沫铝垫板或混凝土垫板以控制位移及沉降,并在每个已安装完成下部侧支架6外侧分别打设下锁脚锚管10。
由于所施工黄土隧道采用台阶法开挖,对所施工黄土隧道进行开挖过程中,所述全断面支撑架分步进行安装且其暂时不能封闭成环,造成初期支护极易出现较大变形。本发明采用上锁脚锚管8、中锁脚锚管9和下锁脚锚管10分别对上部拱架2-1、中部侧支架5和下部侧支架6的拱脚进行约束,能有效防止上部拱架2-1、中部侧支架5和下部侧支架6的拱脚发生转动和移动,提高钢架整体稳定性,以防止初支出现较大变形。
本实施例中,所述上锁脚锚管8、中锁脚锚管9和下锁脚锚管10均为壁厚5mm、长度4m且直径Φ42mm的无缝钢管,上锁脚锚管8、中锁脚锚管9和下锁脚锚管10的内端均通过连接钢筋焊接固定在所述全断面支撑架上。所述上锁脚锚管8、中锁脚锚管9和下锁脚锚管10的长度和打入角度设计合理,不仅有利于限制围岩的变形,而且有助于发挥支护结构的承载力。并且,每个锚固位置处所述上锁脚锚管8、中锁脚锚管9和下锁脚锚管10的数量均为两个,能进一步提高锚固效果。
所述上锁脚锚管8、中锁脚锚管9和下锁脚锚管10为倾斜锚管,对所述倾斜锚管进行安装时,先对所述倾斜锚管所安装的钻孔进行钻设,因作业空间有限,为切实有效保证锁脚锚管的钻孔深度及角度,采用“三次钻进法”进行钻孔,依次选用长度为2m、3m和4m的钻杆,将钻孔深度按1.5m、2.5m和4m的顺序逐步钻进至设计深度。钻孔完成后,对所述倾斜锚管进行安装,安装时用凿岩机接送管器将直接将所述倾斜锚管打入钻孔中。
本实施例中,步骤B1中进行上部洞体开挖及初期支护时,所述上部洞体1-1的开挖进尺为2L~3L;
步骤B2中进行中部洞体开挖及初期支护时,所述中部洞体1-2的开挖进尺为2L~3L;
步骤B3中进行下部洞体开挖及初期支护时,所述下部洞体1-3的开挖进尺为2L~3L。
本实施例中,步骤B1中由后向前对上部洞体1-1拱部进行网喷支护时,先由后向前在上部洞体1-1拱部挂装拱部钢筋网片,同时由后向前在上部洞体1-1内安装上部拱架2-1,并使所挂装的拱部钢筋网片与所安装的上部拱架2-1紧固连接;再由后向前在开挖成型的上部洞体1-1内壁上喷射一层混凝土,形成拱部混凝土喷射层,并使所挂装的拱部钢筋网片与所安装的上部拱架2-1均固定于所述拱部混凝土喷射层内,完成上部洞体1-1的开挖及初期支护施工过程;
步骤B2中由后向前对中部洞体1-2左右两侧分别进行网喷支护时,先由后向前在中部洞体1-2左右两侧分别挂装中部钢筋网片,同时由后向前在中部洞体1-2左右两侧分别安装中部侧支架5,并使所挂装的中部钢筋网片与所安装的中部侧支架5紧固连接,同时使所挂装的中部钢筋网片与步骤B1中所述拱部钢筋网片紧固连接;再由后向前在中部洞体1-2的左右两侧内壁上分别喷射一层混凝土,形成中部混凝土喷射层,使所述中部混凝土喷射层与步骤B1中所述拱部混凝土喷射层连接,并使所挂装的中部钢筋网片与所安装的中部侧支架5均固定于所述中部混凝土喷射层内,完成中部洞体1-2的开挖及初期支护施工过程;
步骤B3中由后向前对下部洞体1-3左右两侧分别进行网喷支护时,先由后向前在下部洞体1-3左右两侧分别挂装下部钢筋网片,同时由后向前在下部洞体1-3左右两侧分别安装下部侧支架6,并使所挂装的下部钢筋网片与所安装的下部侧支架6紧固连接,同时使所挂装的下部钢筋网片与步骤B2中所述中部钢筋网片紧固连接;再由后向前在下部洞体1-3的左右两侧内壁上分别喷射一层混凝土,形成下部混凝土喷射层,使所述下部混凝土喷射层与步骤B2中所述中部混凝土喷射层连接,并使所挂装的下部钢筋网片与所安装的下部侧支架6均固定于所述下部混凝土喷射层内,完成下部洞体1-3左右两侧的网喷支护过程,获得施工成型的所述拱墙网喷支护结构;
步骤B1中所述拱部钢筋网片、步骤B2中所述中部钢筋网片与步骤B3中所述下部钢筋网片由上至下连接组成所述拱墙钢筋网片,步骤B1中所述拱部混凝土喷射层、步骤B2中所述中部混凝土喷射层与步骤B3中所述下部混凝土喷射层由上至下连接组成拱墙混凝土喷射层19。
如图7所示,本实施例中,步骤B1中所述上部洞体1-1的开挖进尺、步骤B2中所述中部洞体1-2的开挖进尺与步骤B3中所述下部洞体1-3的开挖进尺均相同;
步骤102中进行隧道开挖及初期支护时,所述湿喷机械手21通过隧底回填土层7沿隧道纵向延伸方向分多次进行向前移动,每次向前移动距离均与下部洞体1-3的开挖进尺相同;
所述湿喷机械手21每次向前移动到位后,位于隧底回填土层7前方的已开挖成型下部洞体1-3的长度均与下部洞体1-3的开挖进尺相同,此时位于隧底回填土层7前方的已开挖成型下部洞体1-3为当前所开挖下部洞体;
所述湿喷机械手21每次向前移动到位后,先采用湿喷机械手21由后向前对当前所开挖下部洞体内的所述下部混凝土喷射层和仰拱混凝土喷射层20同步进行喷射,同时完成当前所开挖下部洞体的开挖及初期支护施工过程;待当前所开挖下部洞体的开挖及初期支护施工过程完成后,在当前所开挖下部洞体内已施工成型的初期支护仰拱13上施工隧底回填土层7,此时所施工的隧底回填土层7为供湿喷机械手21下一次向前移动所用的移动平台;
待当前所开挖下部洞体内的所述下部混凝土喷射层和仰拱混凝土喷射层20均喷射完成后,再采用湿喷机械手21由后向前对位于当前所开挖下部洞体前方且此时已开挖成型的上部洞体1-1和中部洞体1-2分别进行混凝土喷射,同时完成位于当前所开挖下部洞体前方的上部洞体1-1和中部洞体1-2的开挖及初期支护施工过程;
待位于当前所开挖下部洞体前方且此时已开挖成型的上部洞体1-1和中部洞体1-2内混凝土喷射完成后,对湿喷机械手21进行下一次向前移动。
由上述内容可知,所述初期支护仰拱13的施工过程与下部洞体1-3的开挖过程同步进行,因而下部洞体1-3开挖与初期支护仰拱13施工同步进行,能确保初期支护及时封闭成环,并保证在最短时间内初期支护封闭成环,防治围岩变形过大,确保施工安全。并且,初期支护封闭成环后,为大型机械在洞内移动提高便利,从而能最多限度满足大型机械化施工需求,降低劳动强度,实现上中下台阶同步作业,实现全断面流水施工,能有效提高施工效率,降低工程成本,达到安全、经济、高效的施工目的,
实际施工时,所述上部洞体1-1的开挖面与下部洞体1-3的开挖面之间的水平间距为8m~10m。因而,初期支护仰拱13封闭成环(即初期支护封闭成环)的进度与上部洞体1-1的开挖面之间的水平间距为8m~10m,能确保隧道开挖过程安全、可靠顺利,并能确保大断面黄土隧道的稳固性。
并且,由于初期支护仰拱13封闭成环(即初期支护封闭成环)的进度与上部洞体1-1的开挖面之间的水平间距为8m~10m,因而能确保湿喷机械手21的工作长度满足施工需求,确保湿喷机械手21能对前方的上部洞体1-1进行混凝土喷射。
本实施例中,所述拱墙混凝土喷射层19和仰拱混凝土喷射层20的层厚均为30cm且均采用C25混凝土。
所述湿喷机械手21为移动式混凝土喷射机械手。本实施例中,所述湿喷机械手21为中国铁建重工集团有限公司生产的HPS3016S型湿喷机械手(也称为HPS3016轮胎式混凝土喷射台车)或中铁岩锋成都科技有限公司生产的TKJ-20型湿喷机械手(也称为TKJ-20型混凝土喷射机械手)。
本实施例中,所述上部洞体1-1和所述中部洞体1-2的开挖高度均能满足湿喷机械手21的操作空间。
对于预留核心土的台阶进行开挖时,在喷射混凝土前进行挖除或局部修整,以确保湿喷机械手21有足够的正常作业空间。
对拱墙混凝土喷射层19和仰拱混凝土喷射层20进行喷射时,先进行初喷,再进行复喷。其中,实际进行初喷时,沿隧道开挖断面从一侧拱脚开始喷射,经过拱部直至另一侧拱脚结束;首次喷射时喷射厚度应控制在边墙10cm~15cm,拱部5cm~10cm。
待初喷混凝土初凝后,按照自下而上的顺序进行复喷。仰拱在喷射时应先喷射中间后喷射两边,中间喷射厚度应大于两边厚度。
边墙复喷时在第一次初喷基础上直接喷射至设计厚度。拱部每次喷射厚度应控制在4cm~5cm,每次喷射间隔5~10min,这样可以大幅减少回弹量。喷射过程中,喷嘴与受喷面间距宜为1.0cm~1.5m,喷嘴喷射过程中作连续、缓慢的横向或环向移动。若受喷面被钢架、钢筋网遮挡时,根据具体情况变换喷嘴的喷射角度和与受喷面的距离,将钢架、钢筋网背后喷填密实。喷射过程中如遇到受喷面有裂隙渗漏水时,应先喷射无水处,逐渐喷射覆盖至有渗水处,在喷射渗水处时速凝剂使用量可在标准用量的基础上增加0.5%~2.0%的掺量,总掺量不得超过水泥用量的6.0%。
喷射混凝土后,应立即进行潮湿性养护,一般养护不少于14d。喷射混凝土作业的环境温度不得低于5℃。
为进一步提高所施工黄土隧道底部的稳定性,所述隧道初期支护结构中前后相邻两榀所述隧道仰拱支架2之间均通过多道由左至右布设的纵向连接件进行紧固连接,多道所述纵向连接件均呈水平布设且其沿所述隧道仰拱支架的轮廓线进行布设。
本实施例中,所述纵向连接件为槽钢。
实际施工时,所述纵向连接件也可以采用其它类型的型钢。
本实施例中,步骤104、步骤203和步骤303中对拱墙二次衬砌14进行施工时,采用二衬台车沿隧道纵向延伸方向由后向前对拱墙二次衬砌14进行施工。因而,实际施工简便,并且施工效率高,施工质量易于保证。
所述隧道二次衬砌的左右两个矮边墙18为拱墙二次衬砌14左右两侧底部的衬砌节段。
步骤104、步骤203和步骤303中对拱墙二次衬砌14进行施工时,均同步完成两个所述矮边墙18的施工过程,并且左右两个矮边墙18也采用二衬台车进行施工。其中所述二衬台车为常规的衬砌台车,只需根据拱墙二次衬砌14的横截面形状对衬砌台车的成型模板进行加工即可。因而,所述二衬台车上所装的成型模板为拱墙二次衬砌14的成型模板,具体是对拱墙二次衬砌14的内壁进行成型的弧形模板,结构简单,并且施工简便。并且,由于所述仰拱二次衬砌15的上表面为水平面,因而所述成型模板能平稳支撑于仰拱二次衬砌15上,支撑稳固、可靠,并能有效确保所施工成型隧道二次衬砌的施工质量。
步骤104、步骤203和步骤303中进行二衬施工时,所述仰拱二次衬砌15的施工进度快于拱墙二次衬砌14的施工进度,从而能进一步确保所施工黄土隧道底部的稳固性,并能有效加快所述隧道二次衬砌的封闭成环时间。
根据本领域公知常识,隧道二次衬砌(简称二次衬砌或二衬)是隧道工程施工中在隧道初期支护结构(简称初期支护或初支)内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌,与隧道初期支护结构共同组成复合式衬砌。所述隧道二次衬砌包括左右两个矮边墙18,两个所述矮边墙18对称布设于二衬仰拱的左右两侧上方,所述矮边墙18是铁路隧道二次衬砌中的一个术语,又称小边墙。所述隧道二次衬砌由隧底衬砌和布设于所述隧道仰拱正上方的二衬拱墙衬砌连接而成,所述隧底衬砌由二衬仰拱和两个所述矮边墙18连接组成,所述隧底衬砌也称为隧道仰拱,因而两个所述矮边墙18为所述隧道仰拱的一部分,所述隧道仰拱为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构,是隧道结构的主要组成部分之一。两个所述矮边墙18对称布设于所述二衬仰拱的左右两侧上方,所述二衬拱墙衬砌的左右两侧底部与所述二衬仰拱之间均通过一个所述矮边墙18连接,所述隧底衬砌与所述二衬拱墙衬砌均为钢筋混凝土衬砌且二者的横截面均为拱形。
目前,对隧道复合式衬砌进行施工时,一般采用将初支与所述二衬仰拱一起施作的方法,并在所述二衬仰拱上施作一定高度的矮边墙18,然后再进行仰拱填充,存在施工工序多、效率低等问题。同时,由于仰拱填充应在所述二衬仰拱的混凝土终凝后浇筑,并且必须保证所述二衬仰拱的弧形,这就要求所述二衬仰拱与矮边墙18的施工必须借助模板成型,否则仰拱施工将会出现下列问题:首先不能很好成型;其次振捣难以进行,因为混凝土一旦振捣就会向底部溜滑。另外,目前很少有隧道施工时采用仰拱模板,往往是仅在仰拱填充顶面位置安装矮边墙侧模板,仰拱填充与所述二衬仰拱同时浇筑。待仰拱填充到位后,工人将混凝土铲进矮边墙模板,稍作插捣,不敢振捣。这样一来,矮边墙18的质量就大打折扣,而且所述二衬仰拱与仰拱填充的混凝土等级不同,往往是先倾倒所述二衬仰拱的混凝土于隧底,然后再倾倒仰拱填充的混凝土,两者混在一起。由于矮边墙18本属于隧道仰拱,却使用的是填充混凝土,加上不振捣,矮边墙18的强度其实是相当低的。而且从拆模后可以看出,蜂窝麻面严重,外观质量也羞于见人,只好采用调制的水泥浆抹面进行掩盖;还存在模板重复利用凹凸不平,不加整修,不涂刷脱模剂等问题,施工成型的矮边墙18的台阶线型极差,导致二衬台车模板与其接触不紧密,错台和漏浆严重。因此适当优化二次衬砌结构,在确保隧道结构安全的前提下,能有效提升施工效率,使得工程更加经济、合理。
本实施例中,两个所述矮边墙18为拱墙二次衬砌14左右两侧底部的衬砌节段,因而两个所述矮边墙18为拱墙二次衬砌7的一部分。
为保证仰拱二次衬砌15与矮边墙18的施工质量,并有效提高施工效率,对仰拱二次衬砌15与仰拱填充层16的交界面进行调整,将仰拱二次衬砌15与仰拱填充层16的交界面调整为平面,仰拱填充层16与仰拱二次衬砌15可同时浇筑,这样能大幅简化仰拱二次衬砌15与仰拱填充层16的施工过程,并且仰拱二次衬砌15与仰拱填充层16的混凝土不会混为一体,能有效确保仰拱二次衬砌15与仰拱填充层16的施工质量,避免因混凝土等级不同而造成的仰拱二次衬砌15与仰拱填充层16的施工质量不能保证等问题。同时,仰拱二次衬砌15的上表面为水平面,混凝土浇筑过程中无需保证仰拱二次衬砌15的弧形,无需采用弧形模板,浇筑方便大幅简便,浇筑简便,并且仰拱二次衬砌15的施工质量易于保证。
所述隧道二衬衬砌内左右两侧对称设置有水沟电缆槽23,所述水沟电缆槽23为所施工黄土隧道1内预先设计的用于排水和敷设电缆的沟槽。本实施例中,所述仰拱填充层16布设于两个所述水沟电缆槽23之间。两个所述水沟电缆槽23对称支撑于仰拱二次衬砌15的左右两侧上方,两个所述水沟电缆槽23对称布设于仰拱填充层16的左右两侧。
所述仰拱二次衬砌15的上表面浇筑成平面,并且对仰拱二次衬砌15的上表面高度进行确定时,根据预先设计的所述隧道仰拱的内轮廓线(即所述隧道仰拱的设计内轮廓线,该设计内轮廓线为弧形轮廓线)与预先设计的水沟电缆槽23底部之间的交点进行确定,所述仰拱二次衬砌15的上表面和所述隧道仰拱的设计内轮廓线与预先设计的水沟电缆槽23底部之间的交点布设于同一水平面上。本实施例中,所述仰拱二次衬砌15采用与预先设计的所述隧道仰拱同标号的混凝土一次浇筑而成,所述仰拱填充层16采用与预先设计的仰拱填充同标号的混凝土一次浇筑而成。本实施例中,所述仰拱填充层16采用C20混凝土浇筑而成。并且,仰拱二次衬砌15与仰拱填充层16分开浇筑。对仰拱二次衬砌15与仰拱填充层16进行混凝土浇筑过程中,严格按照大体积混凝土分层振捣。
本实施例中,对仰拱二次衬砌15进行浇筑时,采用移动式仰拱栈桥17进行整幅浇筑,且将仰拱二次衬砌15内部的中间弧形部分优化为水平面。
优化后的仰拱二次衬砌15使隧道仰拱结构的刚度整体大幅提升,并且施工中无需安装弧形模板,混凝土振捣简便且振捣质量易控,仰拱二次衬砌15的外观尺寸和施工质量更易于控制,并且能大幅提高隧道仰拱的施工效率,所述隧道二次衬砌的封闭时间大大缩短,并且没有弧形模板的干扰使得仰拱混凝土易于振捣,混凝土质量大大提升。本实施例中,由于仰拱二次衬砌15的上表面为水平面,因而对仰拱二次衬砌15进行混凝土浇筑时,无需采用成型模板,只需对所浇筑混凝土的上表面高度进行监测即可,待所浇筑混凝土的上表面高度与仰拱二次衬砌15的上表面高度相同时,完成仰拱二次衬砌15的混凝土浇筑施工过程,因而能大幅度简化仰拱二次衬砌15的施工过程。
另外,需说明的是:本发明并非仅仅将仰拱二次衬砌15的混凝土浇筑为平面,而是将仰拱二次衬砌15内的所述仰拱钢筋笼的上表面也设置为水平面,确保仰拱二次衬砌15的整个横断面内均设置有钢筋笼,并且所述仰拱钢筋笼的上表面为水平面,能有效简化所述仰拱钢筋笼的绑扎过程。
本实施例中,将现有的所述二衬拱墙衬砌与两个所述矮边墙18连接组成拱墙二次衬砌14,因而将现有的所述二衬拱墙衬砌与两个所述矮边墙18作为整体衬砌进行施工,并且采用二衬台车对拱墙二次衬砌14进行施工。因而,现有的所述二衬拱墙衬砌与两个所述矮边墙18采用二衬台车一次施工成型,能进一步提高所述隧道二次衬砌的施工效率,加快所述隧道二次衬砌封闭时间,缩短所述隧道二次衬砌的封环时间,进一步提高所施工黄土隧道的结构稳定性。
并且,将现有的所述二衬拱墙衬砌与两个所述矮边墙18浇筑为一体,能有效减少所述隧道二次衬砌中的施工缝,使所述隧道二次衬砌的整体性更强,整体受力效果更佳。同时,能有效解决现有隧道二次衬砌施工方法中先对仰拱进行超前施工再利用组合钢模板对矮边墙进行施工时存在的以下问题:第一、避免仰拱超前施工后再利用组合钢模板对矮边墙18进行施工时,矮边墙18施工过程对已施工完成的二衬仰拱可能造成的损害;第二、避免为防止矮边墙18施工过程对已施工完成的二次衬底仰拱8可能造成的损害,必须等到二衬仰拱终凝后再对矮边墙18进行施工,因而施工效率大幅度提高,施工工期有效缩短;第三、矮边墙18与二衬仰拱连接处的施工质量与连接强度能得到保证,能有效节约施工成本,并能进一步提高施工效率,减少后期加强措施施工成本和施工工期。
所述仰拱二次衬砌15的一次浇筑长度按照对拱墙二次衬砌14进行施工的二衬台车的长度进行确定,并且仰拱二次衬砌15的一次浇筑长度为二衬台车长度(即一环拱墙二次衬砌14的纵向长度)的2倍或3倍,能大幅提高隧道仰拱的施工效率,进一步确保所施工黄土隧道1的稳定性。本实施例中,仰拱二次衬砌15的一次浇筑长度为二衬台车长度(即一环拱墙二次衬砌14的纵向长度)的2倍,所述二衬台车的长度为12m,仰拱二次衬砌15的一次最大浇筑长度为24m。
对所施工黄土隧道进行开挖过程中,对仰拱二次衬砌15进行浇筑时,一次开挖,一次清底且分次浇筑,减少了工序间的施工干扰,减少了施工缝,保证了施工质量。并且,对仰拱二次衬砌15进行施工时,先进行清底,然后进行钢筋绑扎,最后浇筑混凝土。
本实施例中,步骤104、步骤203和步骤303中进行二衬施工时,所述仰拱二次衬砌15的施工进度均快于拱墙二次衬砌14的施工进度。并且。步骤203和步骤303中进行二衬施工时,所述仰拱回填层16的施工进度与仰拱二次衬砌15的施工进度相同;步骤104中进行二衬施工时,所述仰拱二次衬砌15的施工进度快于仰拱回填层16的施工进度。
所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段均沿隧道纵向延伸方向由后向前分为多个隧道段;所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段内所述仰拱回填层16与仰拱二次衬砌15组成隧道仰拱及回填结构;
步骤203和步骤303中进行二衬施工时,采用可移动仰拱栈桥17由后向前对所述隧道仰拱及回填结构进行施工;
采用可移动仰拱栈桥17由后向前对所述隧道仰拱及回填结构进行施工时,由后向前对多个所述隧道段分别进行隧道仰拱及回填施工;多个所述隧道段的隧道仰拱及回填施工方法均相同;
对所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段中任一个所述隧道段进行隧道仰拱及回填施工时,过程如下:
步骤A1:栈桥水平前移:沿隧道纵向延伸方向,将可移动仰拱栈桥17向前水平移动至当前所施工隧道段的施工位置处;
步骤A2、仰拱二次衬砌浇筑:采用步骤A1中移动到位的可移动仰拱栈桥17,由下至上对当前所施工隧道段的仰拱二次衬砌15进行混凝土浇筑;
步骤A3、仰拱回填:待步骤A2中完成仰拱二次衬砌浇筑后,采用步骤A1中移动到位的可移动仰拱栈桥17,由下至上对当前所施工隧道段的仰拱回填层16进行混凝土浇筑;
待步骤A2中和步骤A3中所浇筑的混凝土均终凝后,完成当前所施工隧道段的隧道仰拱及回填施工过程;
步骤A4、返回步骤A1,对下一个所述隧道段进行隧道仰拱及回填施工。
本实施例中,所述仰拱二次衬砌15和拱墙二次衬砌14均为钢筋混凝土衬砌;
步骤104、步骤203和步骤303中由后向前对仰拱二次衬砌15进行施工时,由后向前在已施工完成的初期支护仰拱13上对仰拱二次衬砌15内的钢筋笼进行绑扎,此时所绑扎钢筋笼为仰拱钢筋笼;由后向前对所述仰拱钢筋笼进行绑扎过程中,由后向前对仰拱二次衬砌15进行混凝土浇筑,并使已绑扎完成的所述仰拱钢筋笼浇筑于仰拱二次衬砌15内,同时使所施工仰拱二次衬砌15与位于其下方的初期支护仰拱13紧固连接为一体;
步骤104、步骤203和步骤303中由后向前对拱墙二次衬砌14进行施工时,由后向前在已施工完成的仰拱二次衬砌15上对拱墙二次衬砌14内的钢筋笼进行绑扎,并使所绑扎钢筋笼与位于其正下方的所述仰拱钢筋笼紧固连接,此时所绑扎钢筋笼为拱墙钢筋笼;由后向前对所述拱墙钢筋笼进行绑扎过程中,由后向前对拱墙二次衬砌14进行混凝土浇筑,使已绑扎完成的所述拱墙钢筋笼浇筑于拱墙二次衬砌14内,并使所施工拱墙二次衬砌14与位于其下方的初期支护仰拱13紧固连接为一体,同时使所施工拱墙二次衬砌14与位于其外侧的拱墙初期支护结构12紧固连接为一体;
所述仰拱钢筋笼的绑扎进度快于所述拱墙钢筋笼的绑扎进度,所述仰拱二次衬砌15的混凝土浇筑进度快于拱墙二次衬砌14的混凝土浇筑进度。本实施例中,所述仰拱钢筋笼的上表面为水平面。
如图7所示,本实施例中,步骤203和步骤303中进行二衬施工及仰拱回填时,所述仰拱回填层16的施工进度与仰拱二次衬砌15的施工进度相同,能有效加快隧道施工进度,同时由于仰拱回填层16与仰拱二次衬砌15之间的交界面为水平面,因而仰拱回填层16与仰拱二次衬砌15的混凝土浇筑互不影响,不会出现仰拱回填层16与仰拱二次衬砌15的混凝土混合影响仰拱回填层16与仰拱二次衬砌15施工质量的问题。实际施工时,所述仰拱回填层16与仰拱二次衬砌15组成隧道仰拱及回填结构;步骤203和步骤303中所述仰拱回填层16与仰拱二次衬砌15的施工进度相同。
本实施例中,所述可移动仰拱栈桥17包括栈桥本体和安装在所述栈桥本体底部的成型模板。
本实施例中,步骤203和步骤303中进行二衬施工时,所述隧底回填土层7的上表面与仰拱回填层16的上表面相平齐;所采用的成型模板由左右两个对称布设的侧模板24和一个对所述隧道仰拱及回填结构的前侧壁进行成型的前模板25拼接而成,所述仰拱二次衬砌15的上表面无需采用模板,所述成型模板结构简单,所述侧模板24为矩形模板且其为对仰拱回填层16的左侧壁或右侧壁进行成型的竖向模板,两个所述侧模板24均沿隧道纵向延伸方向布设,两个所述侧模板24之间的净距与仰拱回填层16的横向宽度相同;两个所述侧模板24的高度均不小于仰拱回填层16的层厚,两个所述侧模板24的底面布设于同一水平面上且二者的底面均与仰拱二次衬砌15的上表面高度相平齐;如图10所示,所述前模板25与侧模板24呈垂直布设,所述前模板25为对仰拱回填层16与仰拱二次衬砌15的前侧壁进行成型的竖向模板;所述前模板25由上模板和位于所述上模板的正下方的下模板组成,所述下模板为对仰拱二次衬砌15的前侧壁进行成型的模板,所述下模板的形状和尺寸均与仰拱二次衬砌15的横截面形状和尺寸相同,所述下模板底部支撑于初期支护仰拱13上;所述上模板为对仰拱回填层16的前侧壁进行成型的模板,所述上模板为矩形模板且其高度不小于仰拱回填层16的层厚,所述上模板的底面与仰拱二次衬砌15的上表面相平齐。所述上模板与所述下模板加工制作为一体。
步骤203和步骤303中进行二衬施工时,所述可移动仰拱栈桥17为仰拱施工栈桥,由于隧底回填土层7的上表面与仰拱回填层16的上表面相平齐,隧底回填土层7与仰拱回填层16组成供可移动仰拱栈桥17移动的水平移动平台。并且,如图7所示,所述可移动仰拱栈桥17的前侧支撑于隧底回填土层7上,可移动仰拱栈桥17的后侧支撑于已施工成型的仰拱回填层16上,实际施工非常简便。
本实施例中,对所述冲谷浅埋隧道段与所述前侧隧道段的任一个所述隧道节段进行隧道仰拱及回填施工之前,先沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段内的隧底回填土层7进行清理。
相应地,如图14所示,步骤104中对仰拱二次衬砌15进行施工时,所述可移动仰拱栈桥17所采用的成型模板为一块对仰拱二次衬砌15的前侧壁进行成型的前侧模板36,所述前侧模板36呈竖直向布设且其布设于一个隧道横断面上,所述前侧模板36的形状和尺寸均与仰拱二次衬砌15的横截面形状和尺寸相同,所述前侧模板36的底部支撑于初期支护仰拱13上。此时,所述可移动仰拱栈桥17包括栈桥本体和安装在所述栈桥本体底部的前侧模板36。
本实施例中,所述隧道进洞口段沿隧道纵向延伸方向由后向前分为多个隧道分段;所述仰拱回填层16与仰拱二次衬砌15组成隧道仰拱及回填结构,步骤104中进行二衬施工时,采用可移动仰拱栈桥17由后向前对仰拱二次衬砌15进行施工;
采用可移动仰拱栈桥17由后向前对仰拱二次衬砌15进行施工时,由后向前对所述隧道进洞口段中的多个所述隧道分段分别进行仰拱二衬施工;多个所述隧道分段的仰拱二衬施工方法均相同;
对所述隧道进洞口段中的任一个所述隧道分段进行仰拱二衬施工时,过程如下:
步骤H1:栈桥水平前移:沿隧道纵向延伸方向,将可移动仰拱栈桥17向前水平移动至当前所施工隧道分段的施工位置处;
步骤H2、仰拱二次衬砌浇筑:采用步骤H1中移动到位的可移动仰拱栈桥17,由下至上对当前所施工隧道分段的仰拱二次衬砌15进行混凝土浇筑;
待步骤H2中所浇筑的混凝土均终凝后,完成当前所施工隧道分段的隧道仰拱施工过程;
步骤H3、返回步骤H1,对下一个所述隧道分段进行仰拱二衬施工。
步骤104中进行二衬施工时,所述可移动仰拱栈桥17为仰拱施工栈桥,由于隧底回填土层7的上表面与仰拱二次衬砌15的上表面相平齐,隧底回填土层7与仰拱二次衬砌15组成供可移动仰拱栈桥17移动的水平移动平台。并且,如图14所示,所述可移动仰拱栈桥17的前侧支撑于隧底回填土层7上,可移动仰拱栈桥17的后侧支撑于已施工成型的仰拱二次衬砌15上,实际施工非常简便。本实施例中,对所述隧道进洞口段中的任一个所述隧道分段进行隧道仰拱及回填施工之前,先沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道分段内的隧底回填土层7进行清理。
本实施例中,所述仰拱钢筋笼底部包括多道由后向前布设的拱形钢筋,每道所述拱形钢筋均位于隧道洞1的一个隧道横断面上,多道所述拱形钢筋均呈平行布设且其形状均与仰拱二次衬砌15的形状相同;每道所述拱形钢筋的左右两端均伸出至仰拱二次衬砌15上方,每道所述拱形钢筋两端伸出至仰拱二次衬砌15上方的节段均为用于连接所述拱墙钢筋笼的钢筋外露段;
由后向前对所述拱墙钢筋笼进行绑扎过程中,将所绑扎拱墙钢筋笼与位于其下方的所述钢筋外露段进行紧固连接。
如图6、图7所示,本实施例中,所述超前小导管注浆支护结构包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前对隧道洞1拱部进行超前支护的拱部超前小导管注浆支护结构;多个所述拱部超前小导管注浆支护结构的结构均相同,前后相邻两个所述拱部超前小导管注浆支护结构之间的搭接长度不小于0.5m;
每个所述拱部超前小导管注浆支护结构均包括多根由后向前钻进至隧道洞1掌子面前方土体内的注浆小导管22和一个对多根所述注浆小导管22进行导向的小导管导向架,多根所述注浆小导管22沿上部洞体1-1的拱部轮廓线由左至右布设于同一隧道断面上;每个所述超前小导管注浆支护结构中所有注浆小导管22的结构和尺寸均相同;所述小导管导向架为一个所述上部拱架2-1,所述小导管导向架上开有多个对注浆小导管22进行导向的导向孔,多个所述导向孔沿上部洞体1-1的拱部轮廓线由左至右布设。
本实施例中,所述注浆小导管22采用直径为Φ42mm且壁厚为3.5mm的热轧无缝钢管,注浆小导管22的长度为3.5m~4.0m,并且在隧道洞1拱部120°范围设置注浆小导管22,注浆小导管22的环向间距为40cm。步骤201中进行隧道开挖及初期支护之前,先采用所述超前小导管注浆支护结构对所施工隧道拱部进行超前支护。
所述注浆小导管22安设采用钻孔打入法,即先按设计要求钻孔,然后将注浆小导管22穿过所述小导管导向架,用锤击或钻机顶进,顶入长度不小于注浆小导管22总长度的90%,且外露长度以利于注浆管路的接入,并用高压风将钢管内的砂石吹出。并且,采用注浆小导管22注浆时,所注浆液为水泥砂浆,以增强注浆小导管22的强度。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征在于:所施工黄土隧道包括隧道进洞口段、位于所述隧道进洞口段前侧的冲谷浅埋隧道段和位于所述冲谷浅埋隧道段前侧的前侧隧道段,所述冲谷浅埋隧道段连接于所述隧道进洞口段与所述前侧隧道段之间,所述冲谷浅埋隧道段和所述隧道进洞口段均为浅埋隧道;
所述隧道进洞口段、所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段的隧道支护结构均相同且三者的隧道支护结构均为复合式支护结构;所述复合式支护结构包括隧道初期支护结构和布设于所述隧道初期支护结构内侧的隧道二次衬砌,所述隧道初期支护结构和所述隧道二次衬砌均为对所施工黄土隧道的隧道洞(1)进行全断面支护的全断面支护结构,所述隧道二次衬砌为钢筋混凝土衬砌;所述隧道初期支护结构分为对隧道洞(1)的拱墙进行初期支护的拱墙初期支护结构(12)和对隧道洞(1)底部进行初期支护的初期支护仰拱(13),所述隧道二次衬砌分为对隧道洞(1)的拱墙进行支护的拱墙二次衬砌(14)和对隧道洞(1)底部进行支护的仰拱二次衬砌(15);所述仰拱二次衬砌(15)位于初期支护仰拱(13)上方且二者组成隧道仰拱结构,所述仰拱二次衬砌(15)上设置有仰拱回填层(16),所述仰拱二次衬砌(15)的上表面为水平面,所述拱墙二次衬砌(14)的左右两侧底部均为水平面,所述拱墙二次衬砌(14)支撑于仰拱二次衬砌(15)上且二者浇筑为一体,所述仰拱回填层(16)为混凝土填充层;所述隧道进洞口段沿隧道纵向延伸方向由后向前分为多个隧道节段;
所述隧道进洞口段的隧道洞(1)位于湿陷性地层(3)内,所述湿陷性地层(3)为湿陷性黄土地层,所述湿陷性地层(3)为砂黄土地层且其为新黄土地层,所述湿陷性地层(3)中位于所述隧道进洞口段开挖面下方的地层厚度大于6m;所述湿陷性地层(3)位于非湿陷性地层(4)上方,所述非湿陷性地层(4)为非湿陷性黄土地层且其层厚不小于5m;
所述冲谷浅埋隧道段为位于黄土冲沟内且穿越黄土地层(29)的浅埋隧道,所述冲谷浅埋隧道段所处施工区域的地层为被加固地层(28),所述冲谷浅埋隧道段为直线形隧道且其与被加固地层(28)均呈水平布设;所述黄土地层(29)位于岩层(30)上方,所述黄土地层(29)与岩层(30)之间的分界面为土石分界面;所述黄土地层(29)包括淤积土地层和位于所述淤积土地层下方的淤积土下方地层,所述淤积土下方地层为非湿陷性黄土地层,所述冲谷浅埋隧道段位于所述淤积土下方地层内,所述淤积土地层位于所述冲谷浅埋隧道段上方;所述淤积土下方地层位于所述土石分界面上方,所述冲谷浅埋隧道段的开挖面底部与所述土石分界面之间的竖向间距不大于6m;
所述前侧隧道段为位于下部地层(37)内的深埋隧道,所述下部地层(37)为非湿陷性黄土地层,所述前侧隧道段的隧道埋深大于50m;所述下部地层(37)下方为下部岩层(38),所述前侧隧道段的开挖面底部与位于其下方的下部岩层(38)上表面之间的竖向间距不大于6m;所述隧道进洞口段和所述冲谷浅埋隧道段的隧道埋深均不大于50m;
对所施工黄土隧道进行施工时,包括以下步骤:
步骤一、隧道进洞口段施工:沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述隧道进洞口段中的多个所述隧道节段分别进行施工;多个所述隧道节段的施工方法均相同;
对所述隧道进洞口段中的任一个所述隧道节段进行施工时,过程如下:
步骤101、超前帷幕注浆:沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段前方的地层进行超前帷幕注浆,获得该隧道节段的超前帷幕注浆加固结构;
步骤102、隧道开挖及初期支护:沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段的隧道洞(1)进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞(1)进行初期支护,获得施工成型的所述隧道初期支护结构;
步骤103、二衬施工:步骤102中由后向前对开挖成型的隧道洞(1)进行初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对所述隧道二次衬砌进行施工,获得施工成型的所述隧道二次衬砌和所述隧道仰拱结构;
步骤104、基底加固:步骤103中由后向前对所述隧道二次衬砌进行施工过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段进行基底加固,并获得进洞口段基底加固结构;
所述进洞口段基底加固结构包括多排对所述隧道进洞口段的隧道下方土体进行加固的高压旋喷桩(33),多排所述高压旋喷桩(33)沿所述隧道进洞口段的隧道纵向延伸方向由后向前布设,多排所述高压旋喷桩(33)呈均匀布设;
每排所述高压旋喷桩(33)均包括多个呈竖直向布设且均位于同一隧道横断面上的高压旋喷桩(33),前后相邻两排所述高压旋喷桩(33)中的高压旋喷桩(33)呈交错布设;所述进洞口段基底加固结构中所有高压旋喷桩(33)呈梅花形布设且其呈均匀布设,所述进洞口段基底加固结构中相邻两个所述高压旋喷桩(33)的间距均为80cm~120cm;所述进洞口段基底加固结构中所有高压旋喷桩(33)的桩径均相同,每个所述高压旋喷桩(33)均由上至下经所述隧道仰拱结构和湿陷性地层(3)后伸入至非湿陷性地层(4)内,每个所述高压旋喷桩(33)底端伸入至非湿陷性地层(4)内的长度均不小于0.5m,每个所述高压旋喷桩(33)的顶端均与其所处位置处仰拱二次衬砌(15)的上表面相平齐;所述隧道进洞口段内所述隧道仰拱结构以及位于所述隧道仰拱结构下方的湿陷性地层(3)和非湿陷性地层(4)组成待钻孔结构,所述待钻孔结构内设置有多个用于施工高压旋喷桩(33)的竖向钻孔(34),所述竖向钻孔(34)的孔深与高压旋喷桩(33)的桩长相同,所述竖向钻孔(34)的孔径为
步骤104中由后向前对当前所施工隧道节段进行基底加固时,由后向前在步骤103中施工成型的所述隧道仰拱结构上对多排所述高压旋喷桩(33)分别进行施工;
步骤二、冲谷浅埋隧道段施工,过程如下:
步骤201、袖阀管注浆超前加固:对所述冲谷浅埋隧道段所处施工区域的地层进行袖阀管注浆加固;
所述被加固地层(28)沿所述冲谷浅埋隧道段的隧道纵向延伸方向布设,所述被加固地层(28)的纵向长度与所述冲谷浅埋隧道段的纵向长度相同且其宽度大于所述冲谷浅埋隧道段的开挖宽度;所述被加固地层(28)的横截面为矩形,所述被加固地层(28)的上表面高于所述冲谷浅埋隧道段的拱顶,所述被加固地层(28)的底面位于所述土石分界面下方;所述被加固地层(28)内开有多排供袖阀管注浆用的注浆孔(31),多排所述注浆孔(31)沿隧道纵向延伸方向由后向前布设,每排所述注浆孔(31)均包括多个呈竖直向布设且均位于同一隧道横断面上的注浆孔(31),前后相邻两排所述注浆孔(31)中的注浆孔(31)呈交错布设;所述被加固地层(28)内所有注浆孔(31)呈梅花形布设且其呈均匀布设,所述被加固地层(28)内相邻两个所述注浆孔(31)之间的间距为1.8m~2.2m;所述注浆孔(31)为呈竖直向布设且从地表由上至下钻入至岩层(30)内的圆柱形钻孔,每个所述注浆孔(31)的孔底均与被加固地层(28)的底面相平齐;
对被加固地层(28)进行袖阀管注浆加固时,包括以下步骤:
步骤F1、钻孔及袖阀管安装:对被加固地层(28)内多排所述注浆孔(31)中的各注浆孔(31)分别进行钻孔,并在每个成型的注浆孔(31)内均安装一个袖阀管,同时使所安装袖阀管的底部伸入至所安装注浆孔(31)的孔底;
待被加固地层(28)内多排所述注浆孔(31)均钻孔完成且每个注浆孔(31)内均安装所述袖阀管后,获得安装到位的多排所述袖阀管;
步骤F2、袖阀管注浆:通过步骤F1中多排所述袖阀管对被加固地层(28)进行袖阀管注浆加固,完成被加固地层(28)的袖阀管注浆加固过程;
步骤202、隧道开挖及初期支护:沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述冲谷浅埋隧道段的隧道洞(1)进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞(1)进行初期支护,获得施工成型的所述隧道初期支护结构;
步骤203、二衬施工:步骤202中由后向前对开挖成型的隧道洞(1)进行初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对所述隧道二次衬砌进行施工;
步骤三、前侧隧道段施工,过程如下:
步骤301、隧道开挖及初期支护:沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段的隧道洞(1)进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞(1)进行初期支护,获得施工成型的所述隧道初期支护结构;
步骤302、基底加固:步骤301中由后向前对开挖成型的隧道洞(1)进行初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段进行基底加固,并获得前侧基底加固结构;
所述前侧基底加固结构包括多排对所述前侧隧道段的隧道下方土体进行加固的钢管桩(32),多排所述钢管桩(32)沿所述前侧隧道段的隧道纵向延伸方向由后向前布设,多排所述钢管桩(32)呈均匀布设;
本步骤中,由后向前对所述前侧隧道段进行基底加固时,由后向前在步骤301中所述隧道仰拱结构中的初期支护仰拱(13)上对多排所述钢管桩(32)分别进行施工;
每排所述钢管桩(32)均包括多个呈竖直向布设且均位于同一隧道横断面上的钢管桩(32),前后相邻两排所述钢管桩(32)中的钢管桩(32)呈交错布设;所述钢管桩(32)为圆柱形桩,所述前侧基底加固结构中所有钢管桩(32)呈梅花形布设且其呈均匀布设,所述前侧基底加固结构中相邻两个所述钢管桩(32)的间距均为80cm~120cm;所述前侧基底加固结构中所有钢管桩(32)的桩径均相同,每个所述钢管桩(32)均由上至下经所述隧道仰拱结构和下部地层(37)后插入至所述下部岩层(38)内,每个所述钢管桩(32)底端插入至下部岩层(38)内的长度均不小于0.5m,每个所述钢管桩(32)的顶端均与其所处位置处初期支护仰拱(13)的上表面相平齐;所述前侧隧道段内的初期支护仰拱(13)以及位于初期支护仰拱(13)下方的下部地层(37)和下部岩层(38)组成需钻孔结构,所述需钻孔结构内设置有多个用于施工钢管桩(32)的竖直向钻孔,所述竖直向钻孔的孔深与钢管桩(32)的桩长相同,所述竖直向钻孔的孔径为且其孔径与钢管桩(32)的外径相同;
步骤303、二衬施工:步骤302中由后向前对所述前侧隧道段进行基底加固过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对所述隧道二次衬砌进行施工,获得施工成型的所述隧道二次衬砌,并使所述隧道二次衬砌位于步骤302中施工成型的钢管桩(32)上方。
2.按照权利要求1所述的一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征在于:步骤103中所述隧道仰拱结构内埋设有多个用于施工高压旋喷桩(33)的定位管(35),所述定位管(35)为呈竖直向布设的PVC管;每个所述高压旋喷桩(33)的施工位置处均布设有一个所述定位管(35),每个所述定位管(35)的上端均伸出至所述隧道仰拱结构上方,每个所述定位管(35)底部均支撑于初期支护仰拱(6)上;
所述仰拱二次衬砌(15)内设置有仰拱钢筋笼,每个所述定位管(35)均固定于所述仰拱钢筋笼上,所述仰拱钢筋笼的上表面为水平面;
步骤103中由后向前在已施工完成的初期支护仰拱(13)上对仰拱二次衬砌(15)进行施工时,过程如下:
步骤C1、仰拱钢筋笼绑扎:由后向前在已施工完成的初期支护仰拱(13)上对仰拱二次衬砌(15)内的所述仰拱钢筋笼进行绑扎;
步骤C2、定位管安装:步骤C1中由后向前对所述仰拱钢筋笼进行绑扎过程中,由后向前在已施工完成的初期支护仰拱(13)上布设多排所述定位管(35),使每个所述定位管(35)底部均支撑于初期支护仰拱(13)上,并将各定位管(35)均固定于已绑扎成型的所述仰拱钢筋笼上;
步骤C2、混凝土浇筑:步骤C2中由前至后布设多排所述定位管(35)过程中,由后向前对仰拱二次衬砌(15)进行混凝土浇筑,并使已绑扎完成的所述仰拱钢筋笼和已安装好的定位管(35)均浇筑于仰拱二次衬砌(15)内,同时使所施工仰拱二次衬砌(15)与位于其下方的初期支护仰拱(13)紧固连接为一体。
3.按照权利要求1或2所述的一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征在于:步骤302中由后向前在初期支护仰拱(13)上对多排所述钢管桩(32)分别进行施工时,多排所述钢管桩(32)的施工方法均相同;每个所述钢管桩(32)均包括一个安装于所述竖直向钻孔内的竖向钢管和一个由注入所述竖向钢管内的水泥浆施工成型的管内注浆结构;
所述钢管桩(32)为一期钢管桩或二期钢管桩,每排所述钢管桩(32)中均包括多个所述一期钢管桩和多个所述二期钢管桩,每排所述钢管桩(32)中所述一期钢管桩和所述二期钢管桩呈交错布设;
其中,对任一排所述钢管桩(32)进行施工时,包括以下步骤:
步骤G1、钻孔及竖向钢管安装:对该排所述钢管桩(32)中各钢管桩(32)所处的竖直向钻孔分别进行钻孔,并在每个成型的所述竖直向钻孔内均安装一个所述竖向钢管,并使各竖向钢管底部均支撑于一个所述竖直向钻孔的孔底;
步骤G2、一期钢管桩注浆:对该排所述钢管桩(32)中的各一期钢管桩分别进行注浆,并且由左右两侧向中部对称进行注浆,获得施工成型的多个所述一期钢管桩;
步骤G3、二期钢管桩注浆:对该排所述钢管桩(32)中的各二期钢管桩分别进行注浆,并且由左右两侧向中部对称进行注浆,获得施工成型的多个所述二期钢管桩。
4.按照权利要求1或2所述的一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征在于:步骤104中由后向前对多排所述高压旋喷桩(33)分别进行施工时,多排所述高压旋喷桩(33)的施工方法均相同;所述高压旋喷桩(33)为一期旋喷桩或二期旋喷桩,每排所述高压旋喷桩(33)中均包括多个所述一期旋喷桩和多个所述二期旋喷桩,每排所述高压旋喷桩(33)中所述一期旋喷桩和所述二期旋喷桩呈交错布设;
其中,对任一排所述高压旋喷桩(33)进行施工时,包括以下步骤:
步骤J1、一期旋喷桩施工:对该排所述高压旋喷桩(33)中的各一期旋喷桩分别进行施工;
步骤J2、二期旋喷桩注浆:对该排所述高压旋喷桩(33)中的各二期旋喷桩分别进行施工。
5.按照权利要求1或2所述的一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征在于:步骤102中进行隧道开挖及初期支护时,先沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段的拱部进行超前支护,并获得当前所施工隧道节段的超前支护结构;由后向前对当前所施工隧道节段的拱部进行超前支护过程中,再沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞(1)进行初期支护;
步骤202中进行隧道开挖及初期支护时,先沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述冲谷浅埋隧道段的拱部进行超前支护,并获得所述冲谷浅埋隧道段的超前支护结构;由后向前对所述冲谷浅埋隧道段的拱部进行超前支护过程中,再沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述冲谷浅埋隧道段进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞(1)进行初期支护;
步骤301中进行隧道开挖及初期支护时,先沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段的拱部进行超前支护,并获得所述前侧隧道段的超前支护结构;由后向前对所述前侧隧道段的拱部进行超前支护过程中,再沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段进行开挖,开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞(1)进行初期支护。
6.按照权利要求5所述的一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征在于:当前所施工隧道节段的超前支护结构、所述冲谷浅埋隧道段的超前支护结构和所述前侧隧道段的超前支护结构均相同且三者均为超前小导管注浆支护结构。
7.按照权利要求1或2所述的一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征在于:所述隧道进洞口段、所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段的隧道洞(1)横断面结构和尺寸均相同;
所述隧道洞(1)的横断面积大于100m2,所述隧道洞(1)由上至下分为上部洞体(1-1)、中部洞体(1-2)和下部洞体(1-3);所述上部洞体(1-1)为由后向前对所施工黄土隧道进行上台阶开挖后形成的洞体,所述中部洞体(1-2)为由后向前对所施工黄土隧道进行中台阶开挖后形成的洞体,所述下部洞体(1-3)为由后向前对所施工黄土隧道进行下台阶开挖后形成的洞体;
所述隧道初期支护结构包括对隧道洞(1)进行全断面支护的全断面支撑结构、对隧道洞(1)的拱墙进行初期支护的拱墙网喷支护结构、对隧道洞(1)底部进行初期支护的仰拱初期支护结构和布设于所述全断面支撑结构外侧的锚固体系;所述全断面支撑结构包括多榀沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的全断面支撑架,前后相邻两榀所述全断面支撑架均通过多道纵向连接钢筋紧固连接为一体,所述纵向连接钢筋呈水平布设且其沿隧道纵向延伸方向布设,多道所述纵向连接钢筋沿所述全断面支撑架的轮廓线进行布设;所述全断面支撑架的形状与隧道洞(1)的横断面形状相同,每榀所述全断面支撑架均由一个对隧道洞(1)的拱墙进行支护的拱墙支撑拱架和一个对隧道洞(1)底部进行支护的隧道仰拱支架(2)拼接而成,所述隧道仰拱支架(2)位于所述拱墙支撑拱架的正下方且二者位于同一隧道横断面上,所述隧道仰拱支架(2)与所述拱墙支撑拱架形成一个封闭式全断面支架;
所述拱墙网喷支护结构与所述全断面支撑结构中的所述拱墙钢拱架组成拱墙初期支护结构(12),所述仰拱初期支护结构与所述全断面支撑结构中的隧道仰拱支架(2)组成初期支护仰拱(13);所述仰拱初期支护结构为一层喷射于隧道洞(1)底部的仰拱混凝土喷射层(20),所述隧道仰拱支架(2)固定于仰拱混凝土喷射层(20)内;
所述拱墙支撑拱架由一个位于上部洞体(1-1)内的上部拱架(2-1)、两个对称布设于上部拱架(2-1)左右两侧下方且均位于中部洞体(1-2)内的中部侧支架(5)、两个对称布设于上部拱架(2-1)左右两侧下方且均位于下部洞体(1-3)内的下部侧支架(6)组成,所述隧道仰拱支架(2)位于下部洞体(1-3)内;每个所述中部侧支架(5)均连接于一个所述下部侧支架(6)上端与上部拱架(2-1)之间;所述隧道仰拱支架(2)的左端与一个所述下部侧支架(6)底部紧固连接,所述隧道仰拱支架(2)的右端与另一个所述下部侧支架(6)底部紧固连接;
所述锚固体系包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的锚固组,每榀所述全断面支撑架外侧均布设有一个所述锚固组,每榀所述全断面支撑架与其上所布设的所述锚固组均布设于隧道洞(1)的同一个横断面上;
每个所述锚固组均包括左右两组对称布设于上部拱架(2-1)左右两侧底部外侧的上锁脚锚管(8)、左右两组对称布设的中锁脚锚管(9)和左右两组对称布设的下锁脚锚管(10),两组所述上锁脚锚管(8)、两组所述中锁脚锚管(9)和两组所述下锁脚锚管(10)均布设于隧道洞(1)的同一个横断面上;每个所述中部侧支架(5)的底部外侧均设置有一组所述中锁脚锚管(9),每个所述下部侧支架(6)的底部外侧均设置有一组所述下锁脚锚管(10);每组所述上锁脚锚管(8)均包括上下两个平行布设的上锁脚锚管(8),每组所述中锁脚锚管(9)均包括上下两个平行布设的中锁脚锚管(9),每组所述下锁脚锚管(10)均包括上下两个平行布设的下锁脚锚管(10);所述上锁脚锚管(8)、中锁脚锚管(9)和下锁脚锚管(10)均为由内至外进入隧道洞(1)周侧土层内的锁脚锚管且三者由内向外逐渐向下倾斜;
步骤102中进行隧道开挖及初期支护时、步骤202中进行隧道开挖及初期支护时和步骤301中进行隧道开挖及初期支护时,所采用的隧道开挖初期支护方法均相同;
步骤102中进行隧道开挖及初期支护时,包括以下步骤:
步骤B1、上部洞体开挖及初期支护:沿隧道纵向延伸方向由后向前对上部洞体(1-1)进行开挖;
所述上部洞体(1-1)开挖过程中,由后向前对开挖成型的上部洞体(1-1)拱部进行网喷支护,同时由后向前在开挖成型的上部洞体(1-1)内安装上部拱架(2-1),完成上部洞体(1-1)的开挖及初期支护施工过程;
步骤B2、中部洞体开挖及初期支护:步骤B1中进行上部洞体开挖及初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已开挖成型的上部洞体(1-1)下方对中部洞体(1-2)进行开挖;
所述中部洞体(1-2)开挖过程中,由后向前对开挖成型的中部洞体(1-2)左右两侧分别进行网喷支护,同时由后向前在开挖成型的中部洞体(1-2)左右两侧分别安装中部侧支架(5),并使每个所述中部侧支架(5)均与步骤B1中所述上部拱架(2-1)紧固连接为一体,完成中部洞体(1-2)的开挖及初期支护施工过程;
本步骤中,所述中部洞体(1-2)的开挖面位于上部洞体(1-1)的开挖面后方且二者之间的水平间距为4m~6m;
步骤B3、下部洞体开挖及初期支护:步骤B2中进行中部洞体开挖及初期支护过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已开挖成型的中部洞体(1-2)下方对下部洞体(1-3)进行开挖;
所述下部洞体(1-3)开挖过程中,由后向前对开挖成型的下部洞体(1-3)左右两侧分别进行网喷支护,网喷支护过程中同步由后向前在开挖成型的下部洞体(1-3)左右两侧分别安装下部侧支架(6),并使每个所述下部侧支架(6)均与步骤B2中所述中部侧支架(5)紧固连接为一体;同时,由后向前在下部洞体(1-3)底部安装隧道仰拱支架(2)并使所安装隧道仰拱支架(2)与下部洞体(1-3)左右两侧所安装的下部侧支架(6)紧固连接为一体;所述隧道仰拱支架(2)安装过程中,同步由后向前在隧道洞(1)底部喷射一层混凝土形成仰拱混凝土喷射层(20),并使隧道仰拱支架(2)固定于仰拱混凝土喷射层(20)内,完成下部洞体(1-3)的开挖及初期支护施工过程;
本步骤中,所述下部洞体(1-3)的开挖面位于中部洞体(1-2)的开挖面后方且二者之间的水平间距为4m~6m;
本步骤中,由后向前对下部洞体(1-3)进行开挖过程中,获得开挖成型的隧道洞(1);由后向前对开挖成型的下部洞体(1-3)左右两侧分别进行网喷支护后,获得施工成型的所述拱墙网喷支护结构;所述拱墙网喷支护结构与仰拱混凝土喷射层(20)连接。
8.按照权利要求1或2所述的一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征在于:所述隧道二次衬砌的左右两个矮边墙(18)分别为拱墙二次衬砌(14)左右两侧底部的衬砌节段;
步骤104、步骤203和步骤303中由后向前对所述隧道二次衬砌进行施工时,由后向前在已施工完成的初期支护仰拱(13)上对仰拱二次衬砌(15)进行施工,获得施工成型的仰拱二次衬砌(15);由后向前对仰拱二次衬砌(15)进行施工过程中,由后向前在已施工完成的仰拱二次衬砌(15)上对拱墙二次衬砌(14)进行施工,并使所施工拱墙二次衬砌(14)与位于其下方的仰拱二次衬砌(15)连接为一体,获得施工成型的所述隧道二次衬砌;
步骤203和步骤303中由后向前对仰拱二次衬砌(15)进行施工过程中,沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的仰拱二次衬砌(15)上对仰拱回填层(16)进行施工。
9.按照权利要求8所述的一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征在于:步骤104、步骤203和步骤303中对拱墙二次衬砌(14)进行施工时,采用二衬台车沿隧道纵向延伸方向由后向前对拱墙二次衬砌(14)进行施工;
步骤104、步骤203和步骤303中进行二衬施工时,所述仰拱二次衬砌(15)的施工进度均快于拱墙二次衬砌(14)的施工进度;步骤203和步骤303中进行二衬施工时,所述仰拱回填层(16)的施工进度与仰拱二次衬砌(15)的施工进度相同;
所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段均沿隧道纵向延伸方向由后向前分为多个隧道段;所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段内所述仰拱回填层(16)与仰拱二次衬砌(15)组成隧道仰拱及回填结构;
步骤203和步骤303中进行二衬施工时,采用可移动仰拱栈桥(17)由后向前对所述隧道仰拱及回填结构进行施工;
采用可移动仰拱栈桥(17)由后向前对所述隧道仰拱及回填结构进行施工时,由后向前对多个所述隧道段分别进行隧道仰拱及回填施工;多个所述隧道段的隧道仰拱及回填施工方法均相同;
对所述冲谷浅埋隧道段和所述前侧隧道段中的任一个所述隧道段进行隧道仰拱及回填施工时,过程如下:
步骤A1:栈桥水平前移:沿隧道纵向延伸方向,将可移动仰拱栈桥(17)向前水平移动至当前所施工隧道段的施工位置处;
步骤A2、仰拱二次衬砌浇筑:采用步骤A1中移动到位的可移动仰拱栈桥(17),由下至上对当前所施工隧道段的仰拱二次衬砌(15)进行混凝土浇筑;
步骤A3、仰拱回填:待步骤A2中完成仰拱二次衬砌浇筑后,采用步骤A1中移动到位的可移动仰拱栈桥(17),由下至上对当前所施工隧道段的仰拱回填层(16)进行混凝土浇筑;
待步骤A2中和步骤A3中所浇筑的混凝土均终凝后,完成当前所施工隧道段的隧道仰拱及回填施工过程;
步骤A4、返回步骤A1,对下一个所述隧道段进行隧道仰拱及回填施工。
10.按照权利要求1或2所述的一种穿越黄土冲谷的富水黄土隧道施工方法,其特征在于:步骤104中由后向前对当前所施工隧道节段进行基底加固过程中,由后向前在内部布设有高压旋喷桩(33)的仰拱二次衬砌(15)上施工仰拱回填层(16),并使所施工仰拱回填层(16)与其下方的仰拱二次衬砌(15)和仰拱回填层(16)均浇筑为一体。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3241356B2 (ja) * 2000-03-31 2001-12-25 株式会社ケー・エフ・シー トンネルの補強工法
KR20050108108A (ko) * 2004-05-11 2005-11-16 윤효석 터널의 굴착면보강방법
CN105951707A (zh) * 2016-06-23 2016-09-21 中铁四局集团有限公司 超浅埋湿陷性黄土隧道地基水泥土挤密桩加固结构及施工方法
CN106121661A (zh) * 2016-08-08 2016-11-16 中铁二局集团有限公司 一种隧道洞身通过黄土分界面富水地层施工方法
CN106640120A (zh) * 2016-10-31 2017-05-10 彭峰 地表定点深孔分层注浆施工方法
CN209067230U (zh) * 2018-11-22 2019-07-05 中铁二十局集团第六工程有限公司 超前密排小导管黄土隧道进洞加固结构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3241356B2 (ja) * 2000-03-31 2001-12-25 株式会社ケー・エフ・シー トンネルの補強工法
KR20050108108A (ko) * 2004-05-11 2005-11-16 윤효석 터널의 굴착면보강방법
CN105951707A (zh) * 2016-06-23 2016-09-21 中铁四局集团有限公司 超浅埋湿陷性黄土隧道地基水泥土挤密桩加固结构及施工方法
CN106121661A (zh) * 2016-08-08 2016-11-16 中铁二局集团有限公司 一种隧道洞身通过黄土分界面富水地层施工方法
CN106640120A (zh) * 2016-10-31 2017-05-10 彭峰 地表定点深孔分层注浆施工方法
CN209067230U (zh) * 2018-11-22 2019-07-05 中铁二十局集团第六工程有限公司 超前密排小导管黄土隧道进洞加固结构

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