CN111764932A - 一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法 - Google Patents

一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,属于隧道施工技术领域,包括如下步骤:S1:地表处理;S2:洞侧处理,隧道两侧设置井点降水井,降水井侧壁上开设孔径为60mm排水孔,并在排水孔的上表面插入注浆小导管,下表面防排水处理,排水孔与隧道走向相互垂直,且排水孔与水平面之间夹角呈45度‑60度;S3:洞内处理;S4:增强隧道后期防排水。过排水孔可以在隧道施工过程中,以及隧道施工之后对隧道方向富水泥土中的水份进行引流,减小隧道壁受到的来自隧道上方和侧方的水压,提高隧道施工的安全性。

Description

一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法
技术领域
本发明涉隧道施工技术领域,特别涉一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法。
背景技术
泥质富水破碎浅埋隧道施工通常采用全断面帷幕注浆堵水加固和直接排水的方法,从隧道侧壁开挖泄水支洞分水降压后注浆堵水法等施工技术,但是传统帷幕注浆将超高压地层裂隙进行封堵,将压力集中到围岩加固圈外,隧道结构将承受6.3Mpa以上压力,结构稳定性无法保障,隧道内排水能力有限,长时间进行水量放水,极其容易将造成隧道淹井,造成极大的危险。
专利号为CN201310230039.8提供了一种长大反坡隧道超高水压富水破碎带施工方法,涉及一种隧道施工方法,采取超前注浆减少隧道涌水量,缓解隧道反坡排水压力,避免隧道淹井事故发生;然后钻孔适当排水,降低围岩背后水压,保证隧道结构及施工安全,减少了施工作业工程量和作业难度,较好的控制注浆质量,减少了排水设施的额外投入,使经济效益更加明显,同时减少了隧道修建造成的地下水大量流失和施工中涌水排放对环境的破坏,保护了生态环境。
针对石炭系强-中风化砂岩、泥岩,岩体结构薄弱,发生轻微变形就会发生滑塌,施工难度大的特点,采用加强防排水、地表井点降水、地表预加固;洞内采用超前大管棚结合超前小导管、初支背后注浆加固技术,通过优化支护参数,调整三台阶七步开挖法,缩短工序时长等技术对策,利用先进的监控量测技术对隧道洞内洞外变形数据分析反馈,并及时采取相应措施,确保了施工安全,有效降低了施工风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,过排水孔可以在隧道施工过程中,以及隧道施工之后对隧道方向富水泥土中的水份进行引流,减小隧道壁受到的来自隧道上方和侧方的水压,提高隧道施工的安全性,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,包括如下步骤:
S1:地表处理,对施工中出现的塌坑、裂缝,人工进行修整、回填、压实并建造粘土层和地表防排水层;
S2:洞侧处理,隧道两侧设置井点降水井,降水井侧壁上开设孔径为60mm排水孔,并在排水孔的上表面插入注浆小导管,下表面防排水处理,排水孔与隧道走向相互垂直,且排水孔与水平面之间夹角呈45度-60度;
S3:洞内处理;采用短三台阶七步预留核心土法形成封闭的环状受力结构,施做洞内超前管棚并增设超前小导管和锁脚锚管;
S4:增强隧道后期防排水,增加隧道环向排水管数量,加大排除盲管尺寸,设置双层防水板,增设止水带,减少地下水对后期二衬的破坏。
进一步地,S1包括如下步骤:
S101:人工将塌坑、裂缝修整为规则的基坑、沟槽;
S102:采用掺灰量为8%的灰土将基坑和沟槽回填并压实,压实度不小于90%;
S103:S102中回填至距原地面50cm时铺设一层防水板;
S104:填筑50cm的黏土层并进行封闭;
S105:黏土层上建造50cm厚地表防排水层。
进一步地,S2中降水井设置在隧道洞身外3.3m处,且隧道洞身两侧各3个降水井,相邻降水井之间的纵向间距为15m,降水井的孔径600mm,深度为仰拱底以下20m,井壁管采用准300×4mm钢管,滤石为3-5cm碎石,抽水管采用120mm钢管。
进一步地,S2中注浆小导管采用准48mm注浆钢花管,管口段1m不开孔,其余部分按15cm间距交错设置注浆孔,孔径12mm,注浆小导管管纵向按1.2m每排,横向按洞顶向两侧间隔1.2m每排,洞身部分注浆小导管管打设深度至开挖轮廓线,洞身外侧部分注浆管打设深度至仰拱底标高,且注浆为水泥浆加5%水玻璃浆液,水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa。
进一步地,S2中排水孔与水平面之间夹角呈45度,排水孔下表面采用45cm厚度的M10浆砌片石和50cm厚度的M15水泥砂浆封层,进行防排水处理。
进一步地,S2中排水孔与水平面之间夹角呈60度,排水孔下表面采用45cm厚度的M10浆砌片石和50cm厚度的M15水泥砂浆封层,进行防排水处理。
进一步地,S3包括如下步骤:
S301:采用短三台阶七步预留核心土法,尽早形成封闭的环状受力结构,缩短二衬、仰拱距掌子面的距离;
S302:施做洞内超前管棚,采用4榀间距50cm,I22b钢拱架搭设2m套拱,套拱拱部120°范围内埋设准105mm的导向管,大管棚采用长25m,准98mm的自进式管棚注浆,注浆完成后,采用M30水泥沙浆填充,完成洞内超前管棚的建造;
S303:增设超前小导管,选用孔径42mmL=3m,前端呈尖锥状,尾部焊上准6mm加劲箍的无缝钢管,管壁四周按15cm间距钻设8mm压浆孔,管端预留1m不设压浆孔,钢管与衬砌中线平行以10°~15°仰角打入拱部围岩,并注浆;
S304:增设锁脚锚管,每处钢拱架拱脚采用双层4根长3.5m,准42mm锁脚锚管进行加固,每2根锁脚锚管采用U形钢筋进行加固。
进一步地,S303中超前小导管口装上孔口阀,连接注浆管路,注浆为水泥浆,水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa,施工开挖过程中,超前支护环向间距为0.4m/根,拱部若仍然有掉块超挖现场时,小导管应加密至0.2-0.25m。
进一步地,S4包括如下步骤:
S401:初支背后围岩注浆封堵地下水,采用长4-6m注浆管对初支背后围岩采用双液浆进行注浆加固,注浆材料为水泥浆加5%水玻璃浆液,水泥浆水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa;
S402:加密排水管,加密初支面环向排水管,2-3m设置1环,渗入初支面的地下水通过环向盲管排入纵向排水通道,在仰拱施工缝顶部沿横向增加埋设准150mmHDPE排水管,将通过仰拱底部渗入的地下水通过横向盲管及时排入纵向排水通道;
S403:双层防水,在原有厚1.5mm防水板的基础上增加一层厚1.2mm防水板,形成双层防水板。
进一步地,所述S101,人工将塌坑、裂缝修整为规则的基坑、沟槽之前还包括:
A1、建立直角坐标系,并获取塌坑、裂缝的拐点的坐标,将塌坑、裂缝的拐点分别记为a1,a2,Λ,an,其中,第i个拐点ai的坐标可表示为:(xi,yi);
A2、对相邻拐点进行拟合;
首先根据下述公式获取相邻两个拐点之间的直线关系
Figure BDA0002570818410000041
k=yi-w·xi
f(x)=y=wx+k
其中,w为第一参数,k为第二参数,yi为第i个拐点的纵坐标,xi为第i个拐点的横坐标,yi+1为第i+1个拐点的纵坐标,xi+1为第i+1个拐点的横坐标,f(x)为第i个拐点和第i+1个拐点的直线关系,x为拐点的横坐标变量,y为拐点的纵坐标变量;
然后,对第i-1个拐点的坐标和第i+2个拐点的坐标进行判断;
αi-1=|wxi-1+k-yi-1|
αi+2=|wxi+2+k-yi+2|
其中,αi-1为第i-1个拐点的判断值,αi+2为第i+2个拐点的判断值,xi-1为第i-1个拐点的横坐标,yi-1为第i-1个拐点的纵坐标,xi+2为第i+2个拐点的横坐标,yi+2为第i+2个拐点的纵坐标;
当判断值大于预设值时,说明第i-1个拐点或第i+2个拐点不符合第i个拐点和第i+1个拐点的直线关系,需要单独与其他拐点进行拟合,当判断值小于等于于预设值时,说明第i-1个拐点或第i+2个拐点符合第i个拐点和第i+1个拐点的直线关系,可以连接在同一条直线上,但需要对第i-2个拐点或第i+3个拐点进行判断;
进而人工按照拟合后的直线将塌坑、裂缝修整为规则的基坑、沟槽。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明提出的一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,在隧道围岩富水破碎、砂质泥岩的情况下,地表采用加强防排水、井点降水、地表预加固,洞内采用超前大管棚结合超前小导管和初支背后注浆加固技术,相比传统的施工方法,通过排水孔可以在隧道施工过程中,以及隧道施工之后对隧道方向富水泥土中的水份进行引流,减小隧道壁受到的来自隧道上方和侧方的水压,提高隧道施工的安全性。
附图说明
图1为本发明的泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法的流程图;
图2为本发明实施例一中的泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法的排水孔分布图;
图3为本发明的泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法的S1流程图;
图4为本发明的泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法的S3流程图;
图5为本发明的泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法的S4流程图;
图6为本发明实施例二中的泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法的排水孔分布图;
图7为本发明实施例三中的泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法的排水孔分布图。
图中:1、隧道;2、降水井;3、排水孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1-2,一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,包括如下步骤:
S1:地表处理,对施工中出现的塌坑、裂缝,人工进行修整、回填、压实并建造粘土层和地表防排水层;
S2:洞侧处理,隧道1两侧设置井点降水井2,降水井2侧壁上开设孔径为60mm排水孔3,并在排水孔3的上表面插入注浆小导管,下表面防排水处理,排水孔3与隧道1走向相互垂直,且排水孔3与水平面之间夹角呈45度-60度;排水孔3和降水井2减少地下水对掌子面的影响,采用降水井2对洞身附近地下水进行抽排,进而将隧道1洞身地下水将至仰拱底,排水孔3可以在隧道1施工过程中,以及隧道1施工之后进行引流,减小隧道1壁受到的来自隧道1上方和侧方的水压,提高隧道1施工的安全性;降水井2设置在隧道1洞身外3.3m处,且隧道1洞身两侧各3个降水井2,相邻降水井2之间的纵向间距为15m,降水井2的孔径600mm,深度为仰拱底以下20m,井壁管采用准300×4mm钢管,滤石为3-5cm碎石,抽水管采用120mm钢管;注浆小导管采用准48mm注浆钢花管,管口段1m不开孔,其余部分按15cm间距交错设置注浆孔,孔径12mm,注浆小导管管纵向按1.2m每排,横向按洞顶向两侧间隔1.2m每排,洞身部分注浆小导管管打设深度至开挖轮廓线,洞身外侧部分注浆管打设深度至仰拱底标高,且注浆为水泥浆加5%水玻璃浆液,水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa;排水孔3与水平面之间夹角呈30度,排水孔3下表面采用45cm厚度的M10浆砌片石和50cm厚度的M15水泥砂浆封层,进行防排水处理;
S3:洞内处理;采用短三台阶七步预留核心土法形成封闭的环状受力结构,施做洞内超前管棚并增设超前小导管和锁脚锚管;
S4:增强隧道1后期防排水,增加隧道1环向排水管数量,加大排除盲管尺寸,设置双层防水板,增设止水带,减少地下水对后期二衬的破坏。
请参阅图3,S1包括如下步骤:
S101:人工将塌坑、裂缝修整为规则的基坑、沟槽;开挖过程中洞内拱顶出现较大下沉,导致地表出现塌陷、裂缝,因此需要对地表进行处理,增加地表防水性;
S102:采用掺灰量为8%的灰土将基坑和沟槽回填并压实,压实度不小于90%;灰土用于建立止水带;
S103:S102中回填至距原地面50cm时铺设一层防水板;
S104:填筑50cm的黏土层并进行封闭;
S105:黏土层上建造50cm厚地表防排水层。
请参阅图4,S3包括如下步骤:
S301:采用短三台阶七步预留核心土法,尽早形成封闭的环状受力结构,缩短二衬、仰拱距掌子面的距离,仰拱距掌子面不超过30m,二衬距掌子面不超过45m,开挖过程中掌子面每次只能开挖1榀,中下台阶错开3m每次开挖不超过3榀,仰拱每次开挖不超过3m,每循环仰拱不超过6m,掌子面开挖完成后及时喷护4cm初喷层混凝土封闭掌子面;
S302:施做洞内超前管棚,采用4榀间距50cm,I22b钢拱架搭设2m套拱,套拱拱部120°范围内埋设准105mm的导向管,大管棚采用长25m,准98mm的自进式管棚注浆,注浆完成后,采用M30水泥沙浆填充,完成洞内超前管棚的建造;采用潜孔钻机打设注浆孔,注浆材料为水泥浆加5%水玻璃浆液,水泥浆水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa;
S303:增设超前小导管,选用孔径42mmL=3m,前端呈尖锥状,尾部焊上准6mm加劲箍的无缝钢管,管壁四周按15cm间距钻设8mm压浆孔,管端预留1m不设压浆孔,钢管与衬砌中线平行以10°~15°仰角打入拱部围岩,并注浆;超前小导管口装上孔口阀,连接注浆管路,注浆为水泥浆,水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa,施工开挖过程中,超前支护环向间距为0.4m/根,拱部若仍然有掉块超挖现场时,小导管应加密至0.2-0.25m;
S304:增设锁脚锚管,每处钢拱架拱脚采用双层4根长3.5m,准42mm锁脚锚管进行加固,每2根锁脚锚管采用U形钢筋进行加固。
请参阅图5,S4包括如下步骤:
S401:初支背后围岩注浆封堵地下水,采用长4-6m注浆管对初支背后围岩采用双液浆进行注浆加固,注浆材料为水泥浆加5%水玻璃浆液,水泥浆水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa;
S402:加密排水管,加密初支面环向排水管,2-3m设置1环,渗入初支面的地下水通过环向盲管排入纵向排水通道,在仰拱施工缝顶部沿横向增加埋设准150mmHDPE排水管,将通过仰拱底部渗入的地下水通过横向盲管及时排入纵向排水通道;
S403:双层防水,在原有厚1.5mm防水板的基础上增加一层厚1.2mm防水板,形成双层防水板。
实施例二
请参阅图1,图6,一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,包括如下步骤:
S1:地表处理,对施工中出现的塌坑、裂缝,人工进行修整、回填、压实并建造粘土层和地表防排水层;
S2:洞侧处理,隧道1两侧设置井点降水井2,降水井2侧壁上开设孔径为60mm排水孔3,并在排水孔3的上表面插入注浆小导管,下表面防排水处理,排水孔3与隧道1走向相互垂直,且排水孔3与水平面之间夹角呈45度-60度;排水孔3和降水井2减少地下水对掌子面的影响,采用降水井2对洞身附近地下水进行抽排,进而将隧道1洞身地下水将至仰拱底,排水孔3可以在隧道1施工过程中,以及隧道1施工之后进行引流,减小隧道1壁受到的来自隧道1上方和侧方的水压,提高隧道1施工的安全性;降水井2设置在隧道1洞身外3.3m处,且隧道1洞身两侧各3个降水井2,相邻降水井2之间的纵向间距为15m,降水井2的孔径600mm,深度为仰拱底以下20m,井壁管采用准300×4mm钢管,滤石为3-5cm碎石,抽水管采用120mm钢管;注浆小导管采用准48mm注浆钢花管,管口段1m不开孔,其余部分按15cm间距交错设置注浆孔,孔径12mm,注浆小导管管纵向按1.2m每排,横向按洞顶向两侧间隔1.2m每排,洞身部分注浆小导管管打设深度至开挖轮廓线,洞身外侧部分注浆管打设深度至仰拱底标高,且注浆为水泥浆加5%水玻璃浆液,水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa;排水孔3与水平面之间夹角呈45度,排水孔3下表面采用45cm厚度的M10浆砌片石和50cm厚度的M15水泥砂浆封层,进行防排水处理;
S3:洞内处理;采用短三台阶七步预留核心土法形成封闭的环状受力结构,施做洞内超前管棚并增设超前小导管和锁脚锚管;
S4:增强隧道1后期防排水,增加隧道1环向排水管数量,加大排除盲管尺寸,设置双层防水板,增设止水带,减少地下水对后期二衬的破坏。
请参阅图3,S1包括如下步骤:
S101:人工将塌坑、裂缝修整为规则的基坑、沟槽;开挖过程中洞内拱顶出现较大下沉,导致地表出现塌陷、裂缝,因此需要对地表进行处理,增加地表防水性;
S102:采用掺灰量为8%的灰土将基坑和沟槽回填并压实,压实度不小于90%;灰土用于建立止水带;
S103:S102中回填至距原地面50cm时铺设一层防水板;
S104:填筑50cm的黏土层并进行封闭;
S105:黏土层上建造50cm厚地表防排水层。
请参阅图4,S3包括如下步骤:
S301:采用短三台阶七步预留核心土法,尽早形成封闭的环状受力结构,缩短二衬、仰拱距掌子面的距离,仰拱距掌子面不超过30m,二衬距掌子面不超过45m,开挖过程中掌子面每次只能开挖1榀,中下台阶错开3m每次开挖不超过3榀,仰拱每次开挖不超过3m,每循环仰拱不超过6m,掌子面开挖完成后及时喷护4cm初喷层混凝土封闭掌子面;
S302:施做洞内超前管棚,采用4榀间距50cm,I22b钢拱架搭设2m套拱,套拱拱部120°范围内埋设准105mm的导向管,大管棚采用长25m,准98mm的自进式管棚注浆,注浆完成后,采用M30水泥沙浆填充,完成洞内超前管棚的建造;采用潜孔钻机打设注浆孔,注浆材料为水泥浆加5%水玻璃浆液,水泥浆水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa;
S303:增设超前小导管,选用孔径42mmL=3m,前端呈尖锥状,尾部焊上准6mm加劲箍的无缝钢管,管壁四周按15cm间距钻设8mm压浆孔,管端预留1m不设压浆孔,钢管与衬砌中线平行以10°~15°仰角打入拱部围岩,并注浆;超前小导管口装上孔口阀,连接注浆管路,注浆为水泥浆,水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa,施工开挖过程中,超前支护环向间距为0.4m/根,拱部若仍然有掉块超挖现场时,小导管应加密至0.2-0.25m;
S304:增设锁脚锚管,每处钢拱架拱脚采用双层4根长3.5m,准42mm锁脚锚管进行加固,每2根锁脚锚管采用U形钢筋进行加固。
请参阅图5,S4包括如下步骤:
S401:初支背后围岩注浆封堵地下水,采用长4-6m注浆管对初支背后围岩采用双液浆进行注浆加固,注浆材料为水泥浆加5%水玻璃浆液,水泥浆水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa;
S402:加密排水管,加密初支面环向排水管,2-3m设置1环,渗入初支面的地下水通过环向盲管排入纵向排水通道,在仰拱施工缝顶部沿横向增加埋设准150mmHDPE排水管,将通过仰拱底部渗入的地下水通过横向盲管及时排入纵向排水通道;
S403:双层防水,在原有厚1.5mm防水板的基础上增加一层厚1.2mm防水板,形成双层防水板。
实施例三
请参阅图1,图7,一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,包括如下步骤:
S1:地表处理,对施工中出现的塌坑、裂缝,人工进行修整、回填、压实并建造粘土层和地表防排水层;
S2:洞侧处理,隧道1两侧设置井点降水井2,降水井2侧壁上开设孔径为60mm排水孔3,并在排水孔3的上表面插入注浆小导管,下表面防排水处理,排水孔3与隧道1走向相互垂直,且排水孔3与水平面之间夹角呈45度-60度;排水孔3和降水井2减少地下水对掌子面的影响,采用降水井2对洞身附近地下水进行抽排,进而将隧道1洞身地下水将至仰拱底,排水孔3可以在隧道1施工过程中,以及隧道1施工之后进行引流,减小隧道1壁受到的来自隧道1上方和侧方的水压,提高隧道1施工的安全性;降水井2设置在隧道1洞身外3.3m处,且隧道1洞身两侧各3个降水井2,相邻降水井2之间的纵向间距为15m,降水井2的孔径600mm,深度为仰拱底以下20m,井壁管采用准300×4mm钢管,滤石为3-5cm碎石,抽水管采用120mm钢管;注浆小导管采用准48mm注浆钢花管,管口段1m不开孔,其余部分按15cm间距交错设置注浆孔,孔径12mm,注浆小导管管纵向按1.2m每排,横向按洞顶向两侧间隔1.2m每排,洞身部分注浆小导管管打设深度至开挖轮廓线,洞身外侧部分注浆管打设深度至仰拱底标高,且注浆为水泥浆加5%水玻璃浆液,水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa;排水孔3与水平面之间夹角呈60度,排水孔3下表面采用45cm厚度的M10浆砌片石和50cm厚度的M15水泥砂浆封层,进行防排水处理;
S3:洞内处理;采用短三台阶七步预留核心土法形成封闭的环状受力结构,施做洞内超前管棚并增设超前小导管和锁脚锚管;
S4:增强隧道1后期防排水,增加隧道1环向排水管数量,加大排除盲管尺寸,设置双层防水板,增设止水带,减少地下水对后期二衬的破坏。
请参阅图3,S1包括如下步骤:
S101:人工将塌坑、裂缝修整为规则的基坑、沟槽;开挖过程中洞内拱顶出现较大下沉,导致地表出现塌陷、裂缝,因此需要对地表进行处理,增加地表防水性;
S102:采用掺灰量为8%的灰土将基坑和沟槽回填并压实,压实度不小于90%;灰土用于建立止水带;
S103:S102中回填至距原地面50cm时铺设一层防水板;
S104:填筑50cm的黏土层并进行封闭;
S105:黏土层上建造50cm厚地表防排水层。
请参阅图4,S3包括如下步骤:
S301:采用短三台阶七步预留核心土法,尽早形成封闭的环状受力结构,缩短二衬、仰拱距掌子面的距离,仰拱距掌子面不超过30m,二衬距掌子面不超过45m,开挖过程中掌子面每次只能开挖1榀,中下台阶错开3m每次开挖不超过3榀,仰拱每次开挖不超过3m,每循环仰拱不超过6m,掌子面开挖完成后及时喷护4cm初喷层混凝土封闭掌子面;
S302:施做洞内超前管棚,采用4榀间距50cm,I22b钢拱架搭设2m套拱,套拱拱部120°范围内埋设准105mm的导向管,大管棚采用长25m,准98mm的自进式管棚注浆,注浆完成后,采用M30水泥沙浆填充,完成洞内超前管棚的建造;采用潜孔钻机打设注浆孔,注浆材料为水泥浆加5%水玻璃浆液,水泥浆水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa;
S303:增设超前小导管,选用孔径42mmL=3m,前端呈尖锥状,尾部焊上准6mm加劲箍的无缝钢管,管壁四周按15cm间距钻设8mm压浆孔,管端预留1m不设压浆孔,钢管与衬砌中线平行以10°~15°仰角打入拱部围岩,并注浆;超前小导管口装上孔口阀,连接注浆管路,注浆为水泥浆,水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa,施工开挖过程中,超前支护环向间距为0.4m/根,拱部若仍然有掉块超挖现场时,小导管应加密至0.2-0.25m;
S304:增设锁脚锚管,每处钢拱架拱脚采用双层4根长3.5m,准42mm锁脚锚管进行加固,每2根锁脚锚管采用U形钢筋进行加固。
请参阅图5,S4包括如下步骤:
S401:初支背后围岩注浆封堵地下水,采用长4-6m注浆管对初支背后围岩采用双液浆进行注浆加固,注浆材料为水泥浆加5%水玻璃浆液,水泥浆水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa;
S402:加密排水管,加密初支面环向排水管,2-3m设置1环,渗入初支面的地下水通过环向盲管排入纵向排水通道,在仰拱施工缝顶部沿横向增加埋设准150mmHDPE排水管,将通过仰拱底部渗入的地下水通过横向盲管及时排入纵向排水通道;
S403:双层防水,在原有厚1.5mm防水板的基础上增加一层厚1.2mm防水板,形成双层防水板。
综上所述:本发明提出的一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,在隧道1围岩富水破碎、砂质泥岩的情况下,地表采用加强防排水、井点降水、地表预加固,洞内采用超前大管棚结合超前小导管和初支背后注浆加固技术,相比传统的施工方法,通过排水孔3可以在隧道1施工过程中,以及隧道1施工之后对隧道方向富水泥土中的水份进行引流,减小隧道1壁受到的来自隧道1上方和侧方的水压,提高隧道1施工的安全性。
实施例四
一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,进一步地,所述S101,人工将塌坑、裂缝修整为规则的基坑、沟槽之前还包括:
A1、建立直角坐标系,并获取塌坑、裂缝的拐点的坐标,将塌坑、裂缝的拐点分别记为a1,a2,Λ,an,其中,第i个拐点ai的坐标可表示为:(xi,yi);
A2、对相邻拐点进行拟合;
首先根据下述公式获取相邻两个拐点之间的直线关系
Figure BDA0002570818410000141
k=yi-w·xi
f(x)=y=wx+k
其中,w为第一参数,k为第二参数,yi为第i个拐点的纵坐标,xi为第i个拐点的横坐标,yi+1为第i+1个拐点的纵坐标,xi+1为第i+1个拐点的横坐标,f(x)为第i个拐点和第i+1个拐点的直线关系,x为拐点的横坐标变量,y为拐点的纵坐标变量;
然后,对第i-1个拐点的坐标和第i+2个拐点的坐标进行判断;
αi-1=|wxi-1+k-yi-1|
αi+2=|wxi+2+k-yi+2|
其中,αi-1为第i-1个拐点的判断值,αi+2为第i+2个拐点的判断值,xi-1为第i-1个拐点的横坐标,yi-1为第i-1个拐点的纵坐标,xi+2为第i+2个拐点的横坐标,yi+2为第i+2个拐点的纵坐标;
当判断值大于预设值时,说明第i-1个拐点或第i+2个拐点不符合第i个拐点和第i+1个拐点的直线关系,需要单独与其他拐点进行拟合,当判断值小于等于于预设值时,说明第i-1个拐点或第i+2个拐点符合第i个拐点和第i+1个拐点的直线关系,可以连接在同一条直线上,但需要对第i-2个拐点或第i+3个拐点进行判断;
进而人工按照拟合后的直线将塌坑、裂缝修整为规则的基坑、沟槽。
有益效果:通过上述技术方案在人工将塌坑、裂缝修整为规则的基坑、沟槽之前进行估计预算规则边线,有效避免因修整导致材料浪费的操作工程量加大,而且拟合的关系是一次直线关系,与要求的规则边线更加符合。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:地表处理,对施工中出现的塌坑、裂缝,人工进行修整、回填、压实并建造粘土层和地表防排水层;
S2:洞侧处理,隧道(1)两侧设置井点降水井(2),降水井(2)侧壁上开设孔径为60mm排水孔(3),并在排水孔(3)的上表面插入注浆小导管,下表面防排水处理,排水孔(3)与隧道(1)走向相互垂直,且排水孔(3)与水平面之间夹角呈45度-60度;
S3:洞内处理;采用短三台阶七步预留核心土法形成封闭的环状受力结构,施做洞内超前管棚并增设超前小导管和锁脚锚管;
S4:增强隧道(1)后期防排水,增加隧道(1)环向排水管数量,加大排除盲管尺寸,设置双层防水板,增设止水带,减少地下水对后期二衬的破坏。
2.如权利要求1所述的一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,其特征在于,S1包括如下步骤:
S101:人工将塌坑、裂缝修整为规则的基坑、沟槽;
S102:采用掺灰量为8%的灰土将基坑和沟槽回填并压实,压实度不小于90%;
S103:S102中回填至距原地面50cm时铺设一层防水板;
S104:填筑50cm的黏土层并进行封闭;
S105:黏土层上建造50cm厚地表防排水层。
3.如权利要求1所述的一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,其特征在于,S2中降水井(2)设置在隧道(1)洞身外3.3m处,且隧道(1)洞身两侧各3个降水井(2),相邻降水井(2)之间的纵向间距为15m,降水井(2)的孔径600mm,深度为仰拱底以下20m,井壁管采用准300×4mm钢管,滤石为3-5cm碎石,抽水管采用120mm钢管。
4.如权利要求1所述的一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,其特征在于,S2中注浆小导管采用准48mm注浆钢花管,管口段1m不开孔,其余部分按15cm间距交错设置注浆孔,孔径12mm,注浆小导管管纵向按1.2m每排,横向按洞顶向两侧间隔1.2m每排,洞身部分注浆小导管管打设深度至开挖轮廓线,洞身外侧部分注浆管打设深度至仰拱底标高,且注浆为水泥浆加5%水玻璃浆液,水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa。
5.如权利要求1所述的一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,其特征在于,S2中排水孔(3)与水平面之间夹角呈45度,排水孔(3)下表面采用45cm厚度的M10浆砌片石和50cm厚度的M15水泥砂浆封层,进行防排水处理。
6.如权利要求1所述的一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,其特征在于,S2中排水孔(3)与水平面之间夹角呈60度,排水孔(3)下表面采用45cm厚度的M10浆砌片石和50cm厚度的M15水泥砂浆封层,进行防排水处理。
7.如权利要求1所述的一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,其特征在于,S3包括如下步骤:
S301:采用短三台阶七步预留核心土法,尽早形成封闭的环状受力结构,缩短二衬、仰拱距掌子面的距离;
S302:施做洞内超前管棚,采用4榀间距50cm,I22b钢拱架搭设2m套拱,套拱拱部120°范围内埋设准105mm的导向管,大管棚采用长25m,准98mm的自进式管棚注浆,注浆完成后,采用M30水泥沙浆填充,完成洞内超前管棚的建造;
S303:增设超前小导管,选用孔径42mmL=3m,前端呈尖锥状,尾部焊上准6mm加劲箍的无缝钢管,管壁四周按15cm间距钻设8mm压浆孔,管端预留1m不设压浆孔,钢管与衬砌中线平行以10°~15°仰角打入拱部围岩,并注浆;
S304:增设锁脚锚管,每处钢拱架拱脚采用双层4根长3.5m,准42mm锁脚锚管进行加固,每2根锁脚锚管采用U形钢筋进行加固。
8.如权利要求8所述的一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,其特征在于,S303中超前小导管口装上孔口阀,连接注浆管路,注浆为水泥浆,水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa,施工开挖过程中,超前支护环向间距为0.4m/根,拱部若仍然有掉块超挖现场时,小导管应加密至0.2-0.25m。
9.如权利要求1所述的一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,其特征在于,S4包括如下步骤:
S401:初支背后围岩注浆封堵地下水,采用长4-6m注浆管对初支背后围岩采用双液浆进行注浆加固,注浆材料为水泥浆加5%水玻璃浆液,水泥浆水灰比1∶1,注浆终压为1.0MPa;
S402:加密排水管,加密初支面环向排水管,2-3m设置1环,渗入初支面的地下水通过环向盲管排入纵向排水通道,在仰拱施工缝顶部沿横向增加埋设准150mmHDPE排水管,将通过仰拱底部渗入的地下水通过横向盲管及时排入纵向排水通道;
S403:双层防水,在原有厚1.5mm防水板的基础上增加一层厚1.2mm防水板,形成双层防水板。
10.如权利要求2所述的一种泥质富水破碎浅埋隧道低风险施工方法,其特征在于,所述S101,人工将塌坑、裂缝修整为规则的基坑、沟槽之前还包括:
A1、建立直角坐标系,并获取塌坑、裂缝的拐点的坐标,将塌坑、裂缝的拐点分别记为a1,a2,Λ,an,其中,第i个拐点ai的坐标可表示为:(xi,yi);
A2、对相邻拐点进行拟合;
首先根据下述公式获取相邻两个拐点之间的直线关系
Figure FDA0002570818400000041
k=yi-w·xi
f(x)=y=wx+k
其中,w为第一参数,k为第二参数,yi为第i个拐点的纵坐标,xi为第i个拐点的横坐标,yi+1为第i+1个拐点的纵坐标,xi+1为第i+1个拐点的横坐标,f(x)为第i个拐点和第i+1个拐点的直线关系,x为拐点的横坐标变量,y为拐点的纵坐标变量;
然后,对第i-1个拐点的坐标和第i+2个拐点的坐标进行判断;
αi-1=|wxi-1+k-yi-1|
αi+2=|wxi+2+k-yi+2|
其中,αi-1为第i-1个拐点的判断值,αi+2为第i+2个拐点的判断值,xi-1为第i-1个拐点的横坐标,yi-1为第i-1个拐点的纵坐标,xi+2为第i+2个拐点的横坐标,yi+2为第i+2个拐点的纵坐标;
当判断值大于预设值时,说明第i-1个拐点或第i+2个拐点不符合第i个拐点和第i+1个拐点的直线关系,需要单独与其他拐点进行拟合,当判断值小于等于于预设值时,说明第i-1个拐点或第i+2个拐点符合第i个拐点和第i+1个拐点的直线关系,可以连接在同一条直线上,但需要对第i-2个拐点或第i+3个拐点进行判断;
进而人工按照拟合后的直线将塌坑、裂缝修整为规则的基坑、沟槽。
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