CN112127900B - 穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造的施工方法 - Google Patents

穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造的施工方法，该方法包括半墙半拱防护构造和明拱暗作反向暗挖进洞的施工方法；明拱暗作反向暗挖进洞施工方法包括了反压回填土、超前注浆支护、三台阶七步预留核心土工法、监控量测的方法；本发明通过利用回填土对堆积体进行护脚反压，再在其上施作大管棚、钢筋网、回填混凝土，使其形成拱圈效应防护；半明半暗套拱两侧支承面，为暗挖提供防护体，做到少扰动堆积体维持其相对稳定状态；本发明提供的隧道洞口防护构造型式稳定、结构简单，受力性能较好，在半墙半拱套拱的防护作用下，反向暗挖出洞的施工方法极大的提高了隧道施工的安全性、可靠性和经济性，避免了大开挖，保护了生态环境。

Description

穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造的施工 方法
技术领域
本发明属于公路工程、铁路工程等隧道工程施工技术领域，涉及隧道穿不良地质段施工，特别是不良地质段洞口工程进洞施工，具体涉及一种穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造的施工方法。
背景技术
隧道洞口穿堆积体施工一直是隧道施工中的技术难点和安全管控的重点，采用传统的直接明挖进洞势必会造成堆积体扰动而引发塌方和山体变形，需对堆积体进行提前进行钢管桩预加固注浆，辅助工程施工工作量大，工程造价高且时间周期较长，施工时安全风险高，不利于项目的各项控制。采用穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造及进洞施工方法，做到了隧道施工综合防护的效果，能有效减少施工工程量，缩短了施工时间，降低工程造价，同时降低了施工安全风险，减少了大开挖，保护了生态环境，保证项目工程正常推进施工。
发明内容
针对现有技术的问题，本发明提供了一种穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造的施工方法，该方法利用回填土对堆积体进行护脚反压，再在其上施作大管棚、钢筋网、回填混凝土，使其形成拱圈效应防护；半明半暗套拱两侧支承面，一侧固定于堆积体上，另一侧固定于抗滑桩桩板墙上，为暗挖提供防护体，做到少扰动堆积体维持其相对稳定状态，在不扰动堆积体的前提下，通过明拱暗作，对明拱段进行回填反压，在半墙半拱套拱混凝土的防护作用下，从进洞方向反向暗挖出洞，双层超前小导管支护，按照三台阶七步预留核心土工法施工，同步动态做好洞内拱顶沉降、边墙收敛变形和堆积体边坡变形监测工作，做到信息及时反馈指导现场施工，半明半暗段套拱施工完成后，反向暗挖施工出洞，直至出洞完成暗挖工作。
上述方法的具体步骤如下：
S1、现场测量并放线，清理坡面浮动的危石，对堆积体外侧抗滑桩桩基施工场地进行平整，为桩基施工提供平台；
S2、在抗滑桩桩板墙的桩基位置开槽，开挖一段护壁支护一段；桩基基坑开挖采用人工挖孔分段跳槽施工；
S3、对堆积体坡面和明暗交界坡面进行边坡防护施工；
S4、完成抗滑桩桩板墙的抗滑桩之间的系梁及其后挡土板的施工；
S5、洞口段堆积体下脚反压回填土，回填至套拱混凝土层底部高程；
S6、修整半明半暗段反压回填土并夯实成型；
S7、沿套拱混凝土层位置两个底脚位置测量标线，分别在堆积体外侧和抗滑桩桩板墙内侧打设锁脚锚管和锁脚锚杆；
S8、铺设套拱混凝土层底木模，做好加固措施；
S9、安装外侧端头部位套拱内3榀套拱工字钢，做好连接固定工作；沿明洞半拱段安放大管棚层，一端与套拱工字钢焊接牢固，另一端使其伸入与后成型的暗洞初支衬砌内工字钢间距3倍以上长度搭接的土体内；
S10、套拱内大管棚层上绑扎钢筋网，套拱下弧段安装外摸板并进行加固；
S11、浇筑套拱混凝土和套拱护脚回填混凝土并养护；
S12、大管棚层注浆施工，水泥浆水灰比0.8:1~1:1，注浆压力：0.5~1.0MPa；
S13、浇筑套拱上回填混凝土形成回填混凝土层5，并预留排水沟的位置；
S14、浇筑套拱回填混凝土5外侧排水沟10；
S15、从洞内调整施工工法暗挖出洞，施工方法按照三台阶七步预留核心土工法施工，套拱混凝土下方，逐段挖除回填土及半明半暗洞内土体时安装的初支工字钢；
S16、完成洞顶回填黏土的施工，形成回填黏土层；
S17、半明半暗洞口段施工完成，施工明洞段二次衬砌。
所述堆积体在扰动后及其不稳定，在不扰动堆积体的情况下，对堆积体坡脚进行反压回填护脚；套拱采用半拱形式露天明作，因地势而设置套拱长度范围，做到尽量不扰动原堆积体，使其达到既有的土体应力平衡。
所述套拱内端头部位设置3榀工字钢，在其上安放大管棚和安装钢筋网，与暗洞初支工字钢形成搭接，最少搭接3榀工字钢，使其形成拱壳构造作为结构和施工的防护体
对堆积体进行小导管注浆加固和挂网C25喷混凝土防护，有效保证出洞施工安全，边坡坡面防护参数为φ42×4mm注浆小导管，L=5m，间距120×120cm，梅花形布置，10cm厚C25喷射混凝土，挂φ8钢筋网20×20cm；水泥浆水灰比0.8:1~1:1，注浆压力0.5~1.0MPa；所述堆积体坡面防护范围为边坡侧和明暗洞交接正面坡面至抗滑桩桩板墙位置。
所述套拱一侧每榀套拱工字钢用4根φ32锁脚锚杆锚固于抗滑桩桩板墙内侧，锁脚锚杆位置在抗滑桩桩板墙施工时采用PVC管提前预埋预留，采用后注浆方式锚固锚杆，锚杆外露与套拱混凝土形成锚固；套拱另一侧采用φ42锁脚锚管固定于已加固好的堆积体内，采用钻孔安插锚管形式注浆锚固，锚管外露与套拱混凝土形成锚固，为后续暗挖施工提供锁脚支撑。
所述反压回填土为为路基开挖土石混合物，要求满足夯实后相互之间有粘结力能够自稳。
所述套拱采用C20混凝土一次性浇筑成型，待套拱混凝土强度达到设计强度后，其上回填混凝土采用C20混凝土二次浇筑成型，并在外侧预留排水沟，回填混凝土与堆积体侧和抗滑桩桩板墙侧紧密贴合。
所述套拱内安装大管棚，在大管棚上绑扎钢筋网。大管棚一段焊接固定于端头工字钢，另一侧伸进暗洞堆积体内，伸进长度大于后成型暗洞初支工字钢间距3倍以上长度，形成有效搭接。
所述套拱底模采用木模板施工，方便暗挖出洞时拆除。
所述暗挖施工采用反向出洞方法，从洞内按照三台阶七步预留核心土工法施工，半明半暗段套拱施工完成后，反向暗挖施工出洞，暗挖超前支护采用φ42双层小导管注浆加固，保证洞内施工安全。
本发明至少包括以下效果：
1、本发明隧道洞口防护构造及施工方法实用于隧道洞口段穿堆积体地层施工；
2、本发明投入的人力、设备、材料为常规隧道施工所需的，无需增加新设备和资源投入，施工成本较低；
3、本发明提供的隧道洞口防护构造型式稳定、结构简单，受力性能较好，通过新型套拱和锁脚锚杆（管）充分结合，能够承受偏压地形不均匀荷载，为隧道提供承载能力；
4、本发明提供的隧道洞口防护构造结构及进洞施工方法，能为大断面穿堆积体浅埋偏压隧道提供暗挖保护作用，该防护构造及施工方法极大的提高了隧道施工的安全性、可靠性和经济性，避免了大开挖，保护了生态环境。
附图说明
图1为本发明施工方法图；
图2为洞口段外部大样图；
图3为洞内三台阶七步预留核心土工法示意图；
图4为洞口段横断面图；
图5为暗挖段纵断面图；
图6为施工方法纵断面图；
图中：1-堆积体、2-回填土、3-套拱混凝土层、4-大管棚层、5-回填混凝土层、6-套拱护脚回填混凝土；7-抗滑桩桩板墙、8-系梁、9-挡土板、10-排水沟、11-套拱工字钢、12-钢筋网、13-初支工字钢、14-边坡防护、15-锁脚锚杆、16-锁脚锚管、17-回填黏土层；100-暗洞岩体、101-暗洞段超前小导管A、102-暗洞段超前小导管B、103暗洞段初支工字钢、104-暗洞段初支衬砌、105-暗洞段仰拱衬砌及回填混凝土、106-暗洞段二次衬砌、107-钢栈桥。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述的方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述材料和设备，如无特殊说明，均可从商业途径获得；术语中编号和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明专利和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置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专利的限制。
如图1-6所示，本穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造的施工方法如下：
步骤一：现场测量并放线，清理坡面浮动的危石，对堆积体1外侧抗滑桩桩基施工场地进行平整，为桩基施工提供平台；
步骤二：抗滑桩桩板墙7的桩基位置开槽，开挖一段护壁支护一段；桩基基坑开挖采用人工挖孔分段跳槽施工；
步骤三：对堆积体1坡面和明暗交界坡面进行边坡防护14施工，边坡坡面防护参数为φ42×4mm注浆小导管，L=5m，间距120×120cm，梅花形布置，10cm厚C25喷射混凝土，挂φ8钢筋网20×20cm；水泥浆水灰比0.8:1～1:1，注浆压力0.5～1.0MPa；
步骤四：完成抗滑桩桩板墙7的抗滑桩之间的系梁8及其后挡土板9的施工；
步骤五：洞口段堆积体1下脚反压回填土2，回填至套拱混凝土层3底部高程；
步骤六：修整半明半暗段反压回填土2并夯实成型；
步骤七：沿套拱混凝土层3位置两个底脚位置测量标线，分别在堆积体1外侧和抗滑桩桩板墙7内侧打设锁脚锚管16和锁脚锚杆15；锁脚锚杆(管)参数：φ32（42），L=2（4.5）m，间距60cm双排（套拱工字钢部位拱脚单榀设置8根）；
步骤八：铺设套拱混凝土层3底木模，做好加固措施；
步骤九：安装外侧端头部位套拱内3榀套拱工字钢11，做好连接固定工作；沿明洞半拱段安放大管棚层4，一端与套拱工字钢焊接牢固，另一端使其伸入与后成型的暗洞初支衬砌内暗洞段初支工字钢103间距3倍以上长度搭接的土体内；
步骤十：套拱内大管棚层4上绑扎钢筋网12；套拱下弧段安装外摸板并进行加固；
步骤十一：浇筑套拱混凝土和套拱护脚回填混凝土6并养护；
步骤十二：大管棚层4注浆施工，水泥浆水灰比0.8:1～1:1，注浆压力：0.5～1.0MPa；
步骤十三：浇筑套拱上回填混凝土形成回填混凝土层5，并预留排水沟10的位置；
步骤十四：浇筑套拱回填混凝土层5外侧排水沟10；
步骤十五：从洞内调整施工工法暗挖出洞，施工方法按照三台阶七步预留核心土工法施工，套拱混凝土下方，逐段挖除回填土及半明半暗洞内土体时安装的初支工字钢13；
步骤十六：完成洞顶回填黏土的施工，形成回填黏土层17，进行绿化施工；
步骤十七：半明半暗洞口段施工完成，施工明洞段二次衬砌。
反向暗挖出洞施工步骤如下：
步骤一：从洞内距离明暗分界线50m范围反向出洞，保证开挖暗洞岩体100掌子面至暗洞段二次衬砌106端头距离30～50m，按照三台阶七步预留核心土工法施工；
步骤二：布设监控量测点位，每15～20m布设一个断面，每个断面5个点，拱顶中心一个点，两侧边墙各两个点，监测水平收敛及拱顶下沉量；
步骤二：测量标线（包含预留变形量），安装暗洞段初支工字钢103；
步骤三：暗挖施工，施作洞内超前支护，在暗洞段初支工字钢103位置打设暗洞段超前小导管A 101和暗洞段超前小导管B 102，并进行注浆加固；注浆小导管A 101和B 102支护参数：（1）双层φ42×4mm超前小导管，L=4.5m，α1=5～15°、α2=30～35°，环向间距40cm，纵向排距180cm，搭接长度≥100cm,水泥浆水灰比0.8:1~1:1，注浆压力：0.5～1.0MPa；
步骤四：按照①～⑦图中所示完成上、中、下台阶分部错距同步施作暗洞段初支衬砌104；
步骤五：安装钢栈桥107；同步施作暗洞段仰拱衬砌及回填混凝土105；
步骤六：施作暗洞段二次衬砌106；
步骤七：动态监控量测贯穿暗挖全过程，直至出洞施工完成。
上述施工方法中，未尽说明的地方均为常规隧道施工及既有工法施工范畴，在此不一一叙述。
本发明的内容不限于以上叙述内容所列举，也不限于抗滑桩桩板墙及套拱长度范围的改变而变化，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造的施工方法，其特征在于：利用回填土对堆积体进行护脚反压，再在其上施作大管棚、钢筋网、回填混凝土，使其形成拱圈效应防护；半明半暗套拱两侧支承面，一侧固定于堆积体上，另一侧固定于抗滑桩桩板墙上，为暗挖提供防护体，做到少扰动堆积体维持其相对稳定状态，在不扰动堆积体的前提下，通过明拱暗作，对明拱段进行回填反压，在半墙半拱套拱混凝土的防护作用下，从进洞方向反向暗挖出洞，双层超前小导管支护，按照三台阶七步预留核心土工法施工，同步动态做好洞内拱顶沉降、边墙收敛变形和堆积体边坡变形监测工作，做到信息及时反馈指导现场施工，半明半暗段套拱施工完成后，反向暗挖施工出洞，直至出洞完成暗挖工作；
具体步骤如下：
S1、现场测量并放线，清理坡面浮动的危石，对堆积体外侧抗滑桩桩基施工场地进行平整，为桩基施工提供平台；
S2、在抗滑桩桩板墙（7）的桩基位置开槽，开挖一段护壁支护一段；桩基基坑开挖采用人工挖孔分段跳槽施工；
S3、对堆积体坡面和明暗交界坡面进行边坡防护施工；
S4、完成抗滑桩桩板墙的抗滑桩之间的系梁（8）及其后挡土板（9）的施工；
S5、洞口段堆积体下脚反压回填土（2），回填至套拱混凝土层（3）底部高程；
S6、修整半明半暗段反压回填土并夯实成型；
S7、沿套拱混凝土层（3）位置两个底脚位置测量标线，分别在堆积体外侧和抗滑桩桩板墙内侧打设锁脚锚管（16）和锁脚锚杆（15）；
S8、铺设套拱混凝土层（3）底木模，做好加固措施；
S9、安装外侧端头部位套拱内3榀套拱工字钢（11），做好连接固定工作；沿明洞半拱段安放大管棚层（4），一端与套拱工字钢焊接牢固，另一端使其伸入与后成型的暗洞初支衬砌内工字钢间距3倍以上长度搭接的土体内；
S10、套拱内大管棚层上绑扎钢筋网（12），套拱下弧段安装外摸板并进行加固；
S11、浇筑套拱混凝土和套拱护脚回填混凝土并养护；
S12、大管棚层注浆施工，水泥浆水灰比0.8:1~1:1，注浆压力：0.5~1.0MPa；
S13、浇筑套拱上回填混凝土形成回填混凝土层（5），并预留排水沟的位置；
S14、浇筑套拱回填混凝土层（5）外侧排水沟10；
S15、从洞内调整施工工法暗挖出洞，施工方法按照三台阶七步预留核心土工法施工，套拱混凝土下方，逐段挖除回填土及半明半暗洞内土体时安装的初支工字钢（13）；
S16、完成洞顶回填黏土的施工，形成回填黏土层；
S17、半明半暗洞口段施工完成，施工明洞段二次衬砌。
2.根据权利要求1所述的穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造的施工方法，其特征在于，对堆积体进行小导管注浆加固和挂网C25喷混凝土防护，边坡坡面防护参数为φ42×4mm注浆小导管，L=5m，间距120×120cm，梅花形布置，10cm厚C25喷射混凝土，挂φ8钢筋网20×20cm；水泥浆水灰比0.8:1~1:1，注浆压力0.5~1.0MPa。
3.根据权利要求1所述的穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造的施工方法，其特征在于：套拱一侧每榀套拱工字钢用4根φ32锁脚锚杆锚固于抗滑桩桩板墙内侧，锁脚锚杆位置在抗滑桩桩板墙施工时采用PVC管提前预埋预留，采用后注浆方式锚固锚杆，锚杆外露与套拱混凝土形成锚固；套拱另一侧采用φ42锁脚锚管固定于已加固好的堆积体内，采用钻孔安插锚管形式注浆锚固，锚管外露与套拱混凝土形成锚固，为后续暗挖施工提供锁脚支撑。
4.根据权利要求1所述的穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造的施工方法，其特征在于：套拱采用C20混凝土一次性浇筑成型，待套拱混凝土强度达到设计强度后，其上回填混凝土采用C20混凝土二次浇筑成型，并在外侧预留排水沟，回填混凝土与堆积体侧和抗滑桩桩板墙侧紧密贴合。
5.根据权利要求1所述的穿堆积体浅埋偏压隧道明拱暗作半墙半拱防护构造的施工方法，其特征在于：半明半暗段套拱施工完成后，反向暗挖施工出洞，暗挖超前支护采用φ42双层小导管注浆加固，保证洞内施工安全。
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