CN111042843A - 一种暗挖隧道预锚定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种暗挖隧道预锚定方法，包括以下步骤：步骤1：暗挖隧道导洞开挖完成后，在导洞内设置混凝土扩大基础；步骤2：在左、右侧导洞扩大基础脚趾设计里程处设置预应力锚索；步骤3：进行预应力锚索的施工；本发明利用抗浮预应力锚索和土层的侧摩阻力来提高结构的抗拔力，保证了整个结构的抗浮稳定，预应力锚索锚固的作用部位、间距和长度可以根据需要灵活调整、施工方便、施工周期短、施工成本低于抗浮桩。

Description

一种暗挖隧道预锚定方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种暗挖隧道预锚定方法。

背景技术

我国大部分地区的水文地质条件复杂，当遇到地下水位或土体开挖卸荷等因素会导致结构的抗浮不满足要求。这些抗浮问题通常与结构的稳定性密切相关。随着全国越来越多的地下、地上基础设施的大力建设，抗浮稳定性问题越来越突出。遇到此类问题的大多数工程都属于建筑工程和地下建筑工程。目前，大多数工程采用施作抗浮桩用于提高抗拔力，以满足抗抗浮要求，然而经常会发现抗浮桩与土体一起被破坏的现象。

发明内容

本发明提供一种利用抗浮预应力锚索和土层的侧摩阻力来提高结构的抗拔力，可保证整个结构的抗浮稳定的暗挖隧道预锚定方法。

本发明采用的技术方案是：

一种暗挖隧道预锚定方法，包括以下步骤：

步骤1：暗挖隧道导洞开挖完成后，在导洞内设置混凝土扩大基础；

步骤2：在左、右侧导洞扩大基础脚趾设计里程处设置预应力锚索；

步骤3：进行预应力锚索的施工。

进一步的，所述预应力锚索施工方法如下：

S11：锚索成孔；

S12：锚索制作与安装；

S13：锚索注浆；

S14：扩大基础底部浇筑；

S15：锚索张拉；

S16：锚索锁定；

S17：锚头保护；

S18：扩大基础上部浇筑。

进一步的，所述步骤2中在左、右侧导洞扩大基础脚趾设计里程处各设置三道预应力锚索。

进一步的，所述步骤1中扩大基础分两次浇筑。

进一步的，所述步骤S12中锚索安装过程中将高压水注入孔底清空，直到没有泥浆流出；将注浆管的端头与锚索底部捆绑牢固，下放时要先将锚索底端放入孔内；锚索到达孔底后，露出部分控制在1.5m到2m之间。

进一步的，所述步骤S13锚索注浆采用一次注浆工艺，注浆压力为0.5～0.8MPa，水灰比为1:1；采用底部压力注浆法，实际注浆量以回浆孔不再排气且孔口浆液溢出浓浆为止。

进一步的，所述步骤S14扩大基础底部浇筑中，首先对扩大基础底部钢筋绑扎施工，然后对扩大基础底部模板混凝土施工，最后进行浇筑。

进一步的，所述锚索锁定过程如下：选择锚具和夹片，锚具需与每股钢绞线的位置对齐，从钢绞线的一端穿进去和钢板压平，将夹片压入锚具孔内，再用钢管将夹片与锚具压紧；重新安装千斤顶并启动油泵开始加力，等到千斤顶与锚具压紧至锁定值后，将千斤顶回油卸力。

本发明的有益效果是：

(1)本发明利用抗浮预应力锚索和土层的侧摩阻力来提高结构的抗拔力，从而保证了整个结构的抗浮稳定；

(2)本发明预应力锚索锚固的作用部位、间距和长度可以根据需要灵活调整、施工方便、施工周期短、施工成本低于抗浮桩。

附图说明

图1为暗挖隧道横断面。

图2为预应力锚索立面布置图。

图3为预应力锚索平面布置图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明是针对清华园暗挖隧道工程特点进行设计得到的。

新建京张铁路—标起止里程为DK12+413～DK22+900，全长10.487km。清华园隧道全长6020m，于DK13+400处入地，依次下穿学院南路、北三环、知春路、北四环、成府路、清华东路等。隧道自DK19+420出地面。隧道在清华东路处上跨地铁15号线，全隧近距离并行地铁13号线。

区间穿越的地层以粉质粘土、粘土、粉细砂、中粗砂层为主。粉质粘土地层遇水及失水情况下易产生湿陷下沉现象。暗挖段下穿清华东路导改路段车流量较大、重载车辆较多，区间上方重要管线较多，且该暗挖段紧邻城铁13号线暗挖施工风险较大。区间上跨15号线施工，与15号线接近关系为接近，且在本区间土体开挖施工中存在易上浮风险，施工风险较大。

清华园隧道下穿清华东路暗挖段设计里程范围：DK18+506-DK18+570，隧道开挖宽度为14.188m，开挖高度为11.216m，结构覆土厚度约为4.798～5.198m，为确保暗挖隧道施工期间的安全，单洞开挖断面较大，上半断面为细砂。

隧道采用双导洞开挖法施工，复合式衬砌结构；初支为喷射混凝土和钢筋网的设计，二衬为模筑钢筋混凝土，防水层设置在初支和二衬结构之间。如图1所示。

新建京张铁路清华园隧道DK18+509～DK18+570暗挖段上穿地铁15号线清华东路西口站折返区间(K4+400～K4+415)，该区间范围内地铁15号线为双线暗挖隧道。地铁15号线区间为单洞双线隧道，采用马蹄形断面复合式衬砌结构。初期支护厚度35cm，复合式衬砌厚60cm。新建暗挖隧道仰拱底距地铁15号线折返线区间初期支护顶面1.1m，与地铁15号线折返线区间平面交角88.8°，影响范围约15m。新建京张铁路暗挖隧道垂直于15号线，从地铁15号线上部穿过，隧道开挖底部与15号线结构顶部最小静距离为0.8m。

根据《城市轨道交通土建工程设计安全风险评估规范》(DB11/1067-2014)，暗挖隧道上穿地铁15号线，环境设施重要性为极重要，与15号线接近关系为接近，风险等级为特级。

导洞开挖完成后，在导洞内设置混凝土扩大基础，扩大基础分两次浇筑。在左、右侧导洞扩大基础脚趾设计里程处各设置3道预应力锚索，共计36道预应力锚索，如图2和图3所示。

预应力锚索施工流程：

锚索成孔→锚索制作与安装→锚索浇筑→扩大基础底部浇筑→锚索张拉→锚索锁定→锚头保护→扩大基础上部浇筑。

锚索成孔：

首先按照图纸设计位置、标高、倾角测放每个孔的位置。成孔施工的各项参数是控制施工质量的要点。锚索孔径为165mm，孔位置的允许偏差在水平方向上为±50mm，在垂直方向上为±50mm，允许的倾斜偏差为3％。实际钻孔深度应比设计长度长0.5m。

然后进行清孔，成孔后应使用高压空气和水冲洗以便清除孔内石渣、石粉和积水等。使用预制的探孔装置探孔，探孔器应很容易送入孔底且成孔深度满足设计要求。在安装锚索之前，孔口应作堵塞处理，不允许杂物进入孔内。

锚索制作与安装：

制作：锚索构造分自由段、锚固段、二次注浆管三部分。预应力锚索为无粘结式。采用5～

钢绞线。表面应无损坏和生锈，使用前严格检查钢绞线表面是否有焊痕，长度分为25m和30m两种。假设角度为90°(垂直于地面)，锚索长度应是设计长度和孔外预留长度的总和，以便满足张拉和锁定所需要求，设计吨位分别为600kN和700kN。锚索的自由段部分：刷防锈漆，要求涂抹均匀、厚实，不得有漏刷地方，每隔2m加设一个隔离架，将沥青玻璃纤维布包裹两层，然后放入套管中，套管两端20cm范围内填满黄油，锚索自由端和土体间的间隙要填充满水泥浆。锚索的锚固段部分：长度均为14m，不能有锈蚀，每隔1米加设一个隔离架，并将钢绞线依次放置在定位支架的凹槽中同时捆扎牢固，导向帽设置在锚固段底部，防止下锚时锚索插入土体。进、回浆管采用Φ20塑料管制成，锚索绑扎完后，将塑料管从隔离架上的孔洞沿锚索轴线方向从自由段向底端穿入。

安装：将高压水注入孔底清空，直到没有你讲流出，注意要将注浆管的端头与锚索底部捆绑牢固，防止锚索下放时脱落。锚索下放时要先将锚索底端放入孔内，用人力慢慢向孔内放置。避免因用力过猛而造成钢绞线弯曲时挤掉一次注浆。下锚深度控制标准：锚索到达孔底后，露出部分要控制在1.5m到2m之间，确保锚固段长度满足设计要求。

锚索注浆：锚固段注浆材料为纯水泥浆，采用强度等级不低于42.5Mpa的普通硅酸盐水泥，水泥浆胶结材料的抗压强度等级为M40，灌浆材料中加入适量微膨胀剂和早强剂。锚索注浆采用一次注浆工艺，注浆压力为0.5～0.8Mpa，水灰比为1:1。采用底部压力注浆法，实际注浆量以回浆孔不再排气且孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准。如一次注不满，要补充浆液直到注满为止。水泥浆拌制用水应不含有影响水泥凝结、硬化的有害物质。浆料应搅拌均匀，并在初凝前使用。注浆压力应符合设计要求，压力表正常无损坏。注浆过程中应考虑浆液过管路时损失的压力量，确保足够的注浆压力。

扩大基础底部浇筑：

首先进行扩大基础底部钢筋绑扎：钢筋加工成板成品后运至现场绑扎，安装时严格按照图纸规范施工，主筋应使用双面焊(长度5d)焊接，单面焊(长度10d)；焊接时应在垫板或成型焊缝上进行，不得烧伤主筋，并及时清理焊渣，焊缝的宽度和厚度应满足设计要求。横向分布筋采用绑扎搭接(搭接长度35d)。钢筋搭接同一截面的接头均不大于50％。钢筋应平直、无弯曲、无生锈、符合设计规范。

表1.钢筋加工容许偏差表

扩大基础底部模板混凝土施工：模板安装前将表面杂物清理干净并涂刷脱模剂，及时清理垫层上积水及钢筋上的污垢。模板间的拼缝应填塞严密，采用方木、钢管、对拉螺栓拼装加固。按规范加设混凝土垫块以保证保护层厚度。混凝土浇筑前，应检查支架是否按规范搭设、模板、钢筋上的杂物、积水是否清理干净，预埋件位置设置是否准确，有无遗漏，确认无误验收通过后方可进行混凝土浇筑。混凝土浇筑采用分层浇筑、振捣，每层厚度小于30cm。上层混凝土必须在下层混凝土初凝前完成浇筑。每处振动完毕后，振捣棒应边振边慢慢提出。在振动过程中避免振捣棒与模板、钢筋和其他预制件碰撞。振捣严格遵循快插慢拔的原则，逐层振捣，保证混凝土的密实度。在混凝土浇筑过程中，时刻检查模板、支架等支撑的牢固性，如遇变形、位移、下沉等情况要立即采取加固措施，加固牢靠后才能继续浇筑。混凝土浇筑完毕后尽快覆盖和洒水养护，保持养护期间混凝土表面时刻处于湿润状态。洒水养护时间一般为7d，并对施工缝处进行凿毛处理。

表2.模板安装、预埋件、预留孔允许偏差

锚索的张拉：锚索采用分批张拉的方式，扩大基础底部混凝土强度达到100％后，把第一排的12根锚索张拉至700kN。DK18+531.2～DK18+547.2范围内上台阶右侧开挖之前。将DK18+531.2、DK18+547.2处的第二排、第三排锚索张拉至600kN，DK18+530.2、DK18+548.2处的第二排、第三排锚索张拉至70kN。DK18+531.2～DK18+547.2范围内上台阶左侧开挖之前，将DK18+530.2、DK18+548.2处的第二排、第三排锚索张拉至600kN。DK18+529.2、DK18+549.2处的第二排、第三排锚索张拉至155kN。

DK18+531.2～DK18+547.2范围内中台阶开挖之前，将DK18+529.2、DK18+549.2处的第二排、第三排锚索张拉至600kN，至此预应力锚索全部张拉完成。

锚索锁定：根据钢绞线的数量选择锚具和夹片，锚具需与每股钢绞线的位置对齐，然后从钢绞线的一端穿进去和钢板压平，将夹片压入锚具孔内，再用钢管加工夹片与锚具压紧，重新安装千斤顶并启动油泵开始加力，等到千斤顶与锚具压紧至锁定值后，然后将千斤顶回油卸力。

锚头保护：在预应力锚索的加力锁定后48h内，如果没有明显的应力松弛线性，则可以进行封锚。完成后，用手持磨光机切掉多余的钢绞线，外露长度为20cm。最后，安装保护罩，填充油脂以密封锚，封锚后保持表面清洁美观。

本发明利用抗浮预应力锚索和土层的侧摩阻力来提高结构的抗拔力，从而保证了整个结构的抗浮稳定，进而有效的减少了隧道开挖卸荷对上跨15号线上浮的影响。同时预应力锚索锚固的作用部位、间距和长度可以根据需要灵活调整、施工方便、施工周期短、施工成本也低于抗浮桩。

Claims (8)

1.一种暗挖隧道预锚定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：暗挖隧道导洞开挖完成后，在导洞内设置混凝土扩大基础；

步骤2：在左、右侧导洞扩大基础脚趾设计里程处设置预应力锚索；

步骤3：进行预应力锚索的施工。

2.根据权利要求1所述的一种暗挖隧道预锚定方法，其特征在于，所述预应力锚索施工方法如下：

S11：锚索成孔；

S12：锚索制作与安装；

S13：锚索注浆；

S14：扩大基础底部浇筑；

S15：锚索张拉；

S16：锚索锁定；

S17：锚头保护；

S18：扩大基础上部浇筑。

3.根据权利要求1所述的一种暗挖隧道预锚定方法，其特征在于，所述步骤2中在左、右侧导洞扩大基础脚趾设计里程处各设置三道预应力锚索。

4.根据权利要求1所述的一种暗挖隧道预锚定方法，其特征在于，所述步骤1中扩大基础分两次浇筑。

5.根据权利要求2所述的一种暗挖隧道预锚定方法，其特征在于，所述步骤S12中锚索安装过程中将高压水注入孔底清空，直到没有泥浆流出；将注浆管的端头与锚索底部捆绑牢固，下放时要先将锚索底端放入孔内；锚索到达孔底后，露出部分控制在1.5m到2m之间。

6.根据权利要求2所述的一种暗挖隧道预锚定方法，其特征在于，所述步骤S13锚索注浆采用一次注浆工艺，注浆压力为0.5～0.8MPa，水灰比为1:1；采用底部压力注浆法，实际注浆量以回浆孔不再排气且孔口浆液溢出浓浆为止。

7.根据权利要求2所述的一种暗挖隧道预锚定方法，其特征在于，所述步骤S14扩大基础底部浇筑中，首先对扩大基础底部钢筋绑扎施工，然后对扩大基础底部模板混凝土施工，最后进行浇筑。

8.根据权利要求2所述的一种暗挖隧道预锚定方法，其特征在于，所述锚索锁定过程如下：选择锚具和夹片，锚具需与每股钢绞线的位置对齐，从钢绞线的一端穿进去和钢板压平，将夹片压入锚具孔内，再用钢管将夹片与锚具压紧；重新安装千斤顶并启动油泵开始加力，等到千斤顶与锚具压紧至锁定值后，将千斤顶回油卸力。

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