CN111946351B - 一种轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法，包括以下步骤：对联络通道开口处管片进行加固补强，对联络通道钻设水平探孔；将联络通道处侧部的管片进行拆除，在联络通道开挖处搭设开挖平台；在开挖面周边进行钻孔取芯，在掌子面中部打孔预裂；对掌子面进行凿平处理，清渣继续开挖，对开挖面进行喷锚封闭。

Description

一种轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法

技术领域

本发明属于轨道交通联络通道开挖技术领域，具体涉及一种轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

近年来，在城市轨道交通施工区域，盾构法凭借安全、施工迅速、对环境影响小等优点，已成为区间施工的主流工法。联络通道是位于隧道区间左线右线之间的一项消防疏散工程。盾构区间联络通道作为盾构法隧道附属工程，因其洞内开洞时的应力重分布及暗挖工法自身的高风险，所以其施工工法逐渐被人们所重视，并形成了较为成熟的浅埋暗挖法、冻结法等施工工法。

高水位地层、砂质地层、饱和软土地层以及复杂施工环境下联络通道采用成熟的暗挖施工和冻结法施工工法，硬岩地层中的联络通道施工则因安全风险相对较小，开挖方式不同、各地岩性差异等问题，一直没有形成较为系统、成熟的快速开挖施工工法。发明人发现，硬岩地层联络通道一般采用人工风镐爆破台阶法施工，这种方式难以实现安全、快速开挖。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法，该方法施工效率高、快速施工初支，及时封闭暴露岩体、施工安全和降低人工成本等优点，形成了较为系统的施工理念。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法，包括以下步骤：

对联络通道开口处管片进行加固补强，对联络通道钻设水平探孔；

将联络通道处侧部的管片进行拆除，在联络通道开挖处搭设开挖平台；

在开挖面周边进行钻孔取芯，在掌子面中部打孔预裂；

对掌子面进行凿平处理，清渣继续开挖，对开挖面进行喷锚封闭。

作为进一步的技术方案，其中加固补强的过程为：

对联络通道开口处前后管片进行二次注浆处理，紧固隧道管片连接螺栓，对管片开口侧位置上方、下方土体二次进行注浆补强。

作为进一步的技术方案，注浆补强时，从联络通道中心向两侧逐环多孔进行注浆，注浆压力从小到大逐步增加。

作为进一步的技术方案，钻设水平探孔后，若联络通道存在岩溶裂隙水，对水源补给孔及其侧孔进行注浆处理，注浆方式采用注双液浆或灌注砂浆。

作为进一步的技术方案，拆除管片前，对隧道开挖处顶部的管片采用临时钢架进行临时支撑加固，临时钢架与管片的接触面加设钢板，在钢板与管片间设置橡胶垫，并对临时钢架施加预应力；对隧道及临时钢架的沉降、位移、变形进行实时监测，若出现异常立即停止施工，并加强支撑。

作为进一步的技术方案，拆除管片前，将联络通道前后管片的纵向和环向连接螺栓进行复紧，将未拆除钢管片的环、纵缝进行焊接连接。

作为进一步的技术方案，拆除管片时，先拆除一片钢管片，再拆除剩余钢管片，拆除顺序为：先拆除隧道中心线下的第一钢管片，再拆除隧道中心线上的第二钢管片，待联络通道贯通后再拆除第一钢管片下方的第二钢管片。

作为进一步的技术方案，钻孔取芯时，先钻取底部，由外而内、由下到上进行钻孔，钻孔均匀布设；打孔预裂的步骤为：在掌子面中部钻设孔眼，孔眼以梅花形式布设，而后采用劈裂机插入孔眼进行预裂。

作为进一步的技术方案，使用风炮对掌子面突出部分进行凿平处理，二级皮人工进行清渣，清渣后，重复钻孔取芯、打孔预裂、凿平处理的过程。

作为进一步的技术方案，当开挖深度到达设定值后，对联络通道左、右两侧进行开挖放大，对开挖面进行钢格栅架设、喷混以封闭。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

采用本发明的方法，可以有效的避免因爆破产生的噪声、震动等对周边管线、建筑物的不良影响和给附近居民的生活和工作带来极大的干扰，规避了爆破参数不当引起隧道塌陷等重大安全事故，具备工序简单、施工便捷、施工效率高、施工风险低等优点，具有极大的推广价值。

本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的开挖方法的流程示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的探孔布置示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的4环管片支撑加固平面示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的2环管片支撑加固平面示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的预应力支架断面示意图；

图6a是本发明根据一个或多个实施方式的隧道断面示意图；

图6b是本发明根据一个或多个实施方式的管片拆除顺序示意图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的联络通道开挖工艺流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中如出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法。

本发明的一种典型的实施方式中，提出一种轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法，该开挖方法包括水钻取芯、打孔预裂、风炮凿边等，在监控量测基础上，形成了“加固补强、拆除管片、水钻取芯、打孔预裂、风炮凿边、喷锚封闭”的关键内容。

如图1所示，联络通道快速开挖方法的具体工作过程如下：

1、壁后注浆加固：

在联络通道施工前，对区间联络通道开口处前后各3环管片进行二次注浆处理，对管片开口侧位置上方及下方土体进行加固加强，确保管片与联络通道相连接处土体的稳定。

加固前，进一步紧固隧道管片连接螺栓，确保管片间连接紧密。

对管片开口侧位置上方、下方土体二次注浆补强，注浆压力控制在2bar左右，并根据管片情况进行实际调整。注浆材料选用双液浆即：水玻璃+水泥浆液。注浆浆液配比及相关技术指标如下表1所示：

表1浆液配合比

水泥浆液	水玻璃(40玻美度左右)与水泥浆	初凝控制时间
			1：1	1：1	≈20s

为保证补充注浆效果，补充注浆时采用从联络通道中心向两侧逐环进行，多孔进行注浆，孔位尽量保持对称，压力从小到大逐步增加。

2、超前地质预报：

在注浆加固完成后，对联络通道进行水平钻孔形成探孔，以充分了解联络通道前方详细的地质情况，确保开挖施工安全。

(1)在联络通道开挖前先采用MGY-100A地质钻机进行超前探孔，孔径

孔深3m；

(2)开挖面高2.9m,宽3.7m,探孔位置以洞门中心线为基准，在洞门中心打设一个探孔，如图2所示；

(3)根据地质芯样以及现场开挖面实际地质情况进行综合分析，有无不良形态；

(4)通过地质信息的及时、准确预报，为施工提供决策依据，及时调整施工方法和支护参数。

根据地勘报告现象，若该区间联络通道存在岩溶裂隙水，而探测结果显示岩溶裂隙水较大时，对水源补给孔及其两侧孔进行处理，处理方式优先选用注双液浆，当双液浆无法产生有效作用时，采用灌注砂浆。

①注双液浆法:依次或同时对相应孔位进行袖阀管注浆，当孔位具备注浆条件后，先注入水泥浆液，同时观察掌子面是否有浆液流出。确认有水泥浆液流出后，调配双液浆凝固时间，分别按照凝固时间 120s、90s、60s、30s、15s调整配比，按照凝固时间由长到短依次进行注浆，每种配比尝试注浆1h左右(具体时间根据现场情况调整)，若持续流出则更换时间更短的配比，直到掌子面不再流出浆液为止，过程中做好施工记录，特别是最终压力值，作为后续施工的经验值。双液浆中水泥浆与水玻璃体积比C:S＝1:(0.5～1)，水玻璃浓度为35波美度，模数m＝2.4～2.8。

②灌注砂浆法:当双液浆调整至最短凝固时间仍不能对涌水产生有效作用时，尝试进行灌注砂浆。

3、临时钢架架设，进行临时加固：

联络通道施工前，对左线(开挖方向)前后2环管片(含联络通道处2环钢管片)采用临时钢架进行支撑加固，对右线联络通道处2 环钢管片采用临时钢架进行支撑加固。临时钢架加固都是针对隧道开挖处顶部的管片进行临时支撑加固。左线临时钢支架平面如图3所示，右线临时钢支架平面如图4所示。

(1)联络通道临时钢架支撑采用40b、25b工字钢；

(2)各管片型钢支撑之间采用M16螺栓连接，需焊接部位采用双面焊焊接，焊缝高度不小于10mm，焊接工艺及质量按国家现行标准的有关规定执行；

(3)钢板和型钢的材质应符合《普通碳素结构钢技术条件》的规定，并具有符合国家标准的出厂证明书；

(4)钢支撑与盾构管片的接触面加设300X200X20mm的钢板，在钢板与管片间设10mm橡胶垫，并在使用时施加预应力，预应力支架断面如图5所示；

(5)管片支撑底部纵向支撑下部采用三角钢垫块进行卡死固定，钢垫块两侧采用钢筋点焊于管片螺栓上拉紧，保证支撑体系整体稳定性；

(6)管片支撑安装前，需由测量组进行定位放线，保证支撑体系符合设计图纸要求；

(7)管片支撑安装过程中，采取人工配合进行支撑安装，过程中，现场安全员及技术人员需全程监督；

(8)施工期间应对盾构隧道及管片支撑系统进行实时监测，包括支架体系沉降、位移及变形观测，若出现异常应立即停止施工，并及时加强支撑；

(9)开口环不开口部位均匀设置不少于7个支撑点，予以均匀支撑(支撑能力不小于500KN/点)，且支撑点避开管片纵、环缝及手孔位置，尽可能设置在环肋板与纵肋板交接处，并适当焊接钢管片的环、纵缝，以控制隧道变形。

为方便渣土运输，现场架设时可将底部2根25工字钢横撑拆卸。

4、钢管片拆除：

在拆除钢管片开洞前，利用扭矩扳手将联络通道前后共10环管片的纵向和环向连接螺栓进行复紧，包括钢管片和砼管片间的连接螺栓，扭矩需达到300N·M。

此外将未拆除钢管片的环、纵缝进行焊接连接，提高钢管片门架结构的刚度和整体稳定性。焊接采用对称式焊接，以防止应力集中，引起钢管片变形。用手工电弧焊焊接，焊接前应首先对拼装缝进行除锈除垢处理，避免虚焊。

将联络通道处侧部的管片进行拆除：在施工必需的准备工作做好后，根据探孔情况，可先拆除一片钢管片，观测工作面情况，认为可行后，拆除剩余钢管片。

具体的操作方式为：开管片时，准备2台32t千斤顶，5t、10t和2t 手拉葫芦各一个。两台千斤顶架在被开管片两侧，中间用一根横梁同钢管片直接相连，通过顶推横梁向外推拉钢管片，5t、10t葫芦作为主拉拔管片用，一端钩住欲拆管片，一端套挂在对面隧道管片上，水平方向加力向外(隧道内)拉拔管片。2t葫芦悬吊在欲拆管片上方管片上，一端钩住欲拆管片，以防管片拉出时突然砸落在工作平台上。在用千斤顶及5t葫芦拉拔期间要注意观察管片外移情况，并随时注意调整2t葫芦拉紧程度和方向。因管片锈蚀而拉出困难时，应用大锤锤振管片，减轻拔出应力。

管片的拆除顺序为：先拆除隧道中心线下的第一钢管片，再拆除隧道中心线上的第二钢管片，待联络通道贯通后再拆除第一钢管片下方的第二钢管片。拆除多列管片时，先拆除第一列隧道中心线下的第一钢管片，而后拆除第一列隧道中心线上的第二钢管片，再拆除第二列隧道中心线下的第一钢管片，而后拆除第二列隧道中心线上的第二钢管片，最后待联络通道贯通后拆除所有列第一钢管片下方的第二钢管片，如图6a和图6b所示，先拉一号，接着拉二、三、四号，待通道贯通后再拉五、六号。

5、开挖平台搭设：

在联络通道开挖处竖向四个40b工字钢支腿上横向铺设2个走道板，走道板之间进行焊接加固，靠近开挖处与管片钢环进行焊接，形成开挖平台。

平台底部采用

钢管横向铺设，四周采用

钢筋进行支撑。

6、开挖：

开挖施工工艺流程图如图7所示，包括以下步骤：

(1)水钻取芯：

钢管片拽出后采用150水钻在开挖面周边进行钻孔取芯，先钻取底部，由外而内、由下到上进行钻孔，钻孔均匀布设，每次水钻进尺70cm。

上部钻孔时对采用支腿进行支撑，使用手拉葫芦进行固定，上部钻孔时每次操作不得少于两人进行。

(2)掌子面打孔：

在掌子面中部用风炮钻眼，钻孔深度70-100cm，钻孔呈梅花形布设(钻孔可垂直打设，也可带角度)。

(3)劈裂机预裂：

采用劈裂机插入孔眼进行预裂，预裂无关人员退出工作面，预裂机压力控制在58Mpa。

(4)风炮凿边：

使用风炮对掌子面突出部分进行凿平处理，防止水平钻进时水钻头接触不平，造成倾斜。

(5)人工出渣：

人工对渣土进行清理，使用三轮车倒运，进入下个施工循环。渣土车装运不得太满。

(6)喷锚封闭：

当开挖深度到达3m后，对往通道左、右两侧进行放大，操作方法与上述相同，当开挖面地层存在破裂，可采用风稿进行凿除。通道开挖面空间出来后进行钢格栅架设→喷混及时对开挖面进行封闭。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法，其特征是，包括以下步骤：

对联络通道开口处管片进行加固补强，对联络通道钻设水平探孔；

钻设水平探孔后，若联络通道存在岩溶裂隙水，对水源补给孔及其侧孔进行注浆处理，注浆方式采用注双液浆或灌注砂浆；

对相应孔位进行袖阀管注浆，当孔位具备注浆条件后，先注入水泥浆液，同时观察掌子面是否有浆液流出；确认有水泥浆液流出后，调配双液浆凝固时间，分别按照凝固时间120s、90s、60s、30s、15s调整配比，按照凝固时间由长到短依次进行注浆，直到掌子面不再流出浆液为止；

将联络通道处侧部的管片进行拆除，在联络通道开挖处搭设开挖平台；

在开挖面周边进行钻孔取芯，在掌子面中部打孔预裂；

钻孔取芯时，先钻取底部，由外而内、由下到上进行钻孔，钻孔均匀布设；打孔预裂的步骤为：在掌子面中部钻设孔眼，孔眼以梅花形式布设，而后采用劈裂机插入孔眼进行预裂；

对掌子面进行凿平处理，清渣继续开挖，对开挖面进行喷锚封闭。

2.如权利要求1所述的轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法，其特征是，其中加固补强的过程为：

对联络通道开口处前后管片进行二次注浆处理，紧固隧道管片连接螺栓，对管片开口侧位置上方、下方土体二次进行注浆补强。

3.如权利要求2所述的轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法，其特征是，注浆补强时，从联络通道中心向两侧逐环多孔进行注浆，注浆压力从小到大逐步增加。

4.如权利要求1所述的轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法，其特征是，拆除管片前，对隧道开挖处顶部的管片采用临时钢架进行临时支撑加固，临时钢架与管片的接触面加设钢板，在钢板与管片间设置橡胶垫，并对临时钢架施加预应力；对隧道及临时钢架的沉降、位移、变形进行实时监测，若出现异常立即停止施工，并加强支撑。

5.如权利要求1所述的轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法，其特征是，拆除管片前，将联络通道前后管片的纵向和环向连接螺栓进行复紧，将未拆除钢管片的环、纵缝进行焊接连接。

6.如权利要求1所述的轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法，其特征是，拆除管片时，先拆除一片钢管片，再拆除剩余钢管片，拆除顺序为：先拆除隧道中心线下的第一钢管片，再拆除隧道中心线上的第二钢管片，待联络通道贯通后再拆除第一钢管片下方的第二钢管片。

7.如权利要求1所述的轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法，其特征是，使用风炮对掌子面突出部分进行凿平处理，二级皮人工进行清渣，清渣后，重复钻孔取芯、打孔预裂、凿平处理的过程。

8.如权利要求1所述的轨道交通硬岩地层联络通道的快速开挖方法，其特征是，当开挖深度到达设定值后，对联络通道左、右两侧进行开挖放大，对开挖面进行钢格栅架设、喷混以封闭。

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