CN112963168A - 扰动敏感地层超小净距大断面群洞隧道马头门施工方法 - Google Patents

扰动敏感地层超小净距大断面群洞隧道马头门施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种扰动敏感地层超小净距大断面群洞隧道马头门施工方法，包括注浆支护，马头门预处理，马头门洞支护，马头门破除施工及支护监测等五个步骤。本发明一方面大大减少了对隧道洞口围岩的扰动，支护体系更加简洁，力系转换更加合理，减少了支护成本；另一方面马头门进洞之前对不平衡地层压力预先强转换，初支预构筑并及时封闭成环，支护作业稳定性及可靠性好；同时群洞隧道马头门开门过程中遵循先大后小、对称施工的原则，并增大工作面纵向错开距离，从而有效消除群洞效应不利影响。

Description

扰动敏感地层超小净距大断面群洞隧道马头门施工方法
技术领域
本发明涉及隧道工程施工领域，涉及一种扰动敏感地层超小净距大断面群洞隧道马头门施工方法。
背景技术
在地铁隧道施工中，将横通道进入区间正线隧道的施工称为马头门暗挖进洞施工。马头门施工由于要破坏横通道原有初支结构，属于隧道结构最薄弱的环节，属于高风险工程。
在开挖施工中，需多次大面积破除横通道初支，容易导致马头门附近横通道初支变形过大甚至破坏等问题；同时密集马头门施工引起围岩地应力状态多次扰动，施工不当易造成原有结构的变形过大，甚至造成破坏坍塌；同时马头门部位局部结构受力复杂，拱顶及拱脚部位产生应力集中，极易发生破坏，历来就是地下工程施工的难点。
超小净距大断面群洞隧道马头门暗挖进洞施工对隧道结构的安全提出了更大的挑战，群洞隧道施工中，各个导洞的开挖会产生相互影响，前洞开挖会使周边围岩产生应力重分布，后洞开挖中，围岩应力二次扰动，易导致后洞围岩变形过大，同时前洞围岩应力的二次扰动导致初支结构受力增大，如果初支结构变形或者受力过大，会对隧道结构安全产生重大影响。对于超小净距大断面群洞隧道，隧道之间距离小，断面更大，马头门破除进洞工序多，应力场叠加效应更加显著，围岩和结构失稳的可能性更大，同时大断面隧道马头门暗挖进洞工程自身存在较大风险，叠加小净距邻近隧道施工工况，施工中结构安全控制应引起高度重视，避免失稳破坏。
目前，对于马头门暗挖进洞控制措施通常采用超前注浆加固，设置加强环梁及加强马头门格栅钢架等措施。但是对于在扰动敏感地层中进行超小净距大断面群洞隧道马头门暗挖进洞施工，由于其敏感的地层及环境，常规的控制措施难以达到风险控制效果，需要结合围岩、支护结构、工序及施工方案等综合控制来保证施工安全。
因此针对目前的施工现状，迫切需要开发一种在城市复杂敏感环境中，针对超小净距大断面群洞隧道马头门暗挖进洞施工控制方法，以满足施工安全可靠的需求。
发明内容
本发明公开了一种扰动敏感地层超小净距大断面群洞隧道马头门施工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种扰动敏感地层超小净距大断面群洞隧道马头门施工方法，包括如下步骤：
S1，注浆支护，横通道初支施工完成后，对横通道两侧暗挖进洞区间隧道进行全断面深孔注浆堵水兼加固土体，注浆范围为隧道轮廓外3m
S2，马头门预处理，注浆加固完成后，施做横通道二衬及预留洞口环梁，环梁钢筋延伸至隧道二衬内侧钢筋内侧，使横通道二衬与马头门隧道二衬连接；
S3，马头门洞支护，以马头门洞口预留环梁为管棚定位梁，在马头门顶部120°~150°范围内，施做管棚超前支护；
S4，马头门破除施工，按照先大后小、对称施工的原则，对横通道两侧马头门对称施工，同时先施工中间大断面隧道，再依次对称破除邻近隧道马头门，各个导洞之间工作面纵向错开至少错开8m；
S5，支护监测，通过S4步骤完成马头门破除并进入到施工隧道洞后，洞口密排三榀格栅钢架，首榀格栅钢架在拱顶、拱腰及边墙位置安装钢筋计及土压力盒，然后在后续施工中，同步由钢筋计及土压力盒对初支结构内力监测结果分析马头门受力及变形状态。
进一步的，所述S1步骤中，注浆浆液为水泥和水玻璃双体积比为1:1~1:0.6比例混合得到，并通过双液注浆泵输送到混合器中混合后再进行注浆作业。
进一步的，所述S1步骤时，按照以下步骤进行：
第一步，钻孔标识，在注浆部位标识出孔位，且钻孔孔位偏差不宜大于 200mm，成孔偏斜率不宜大于1%，深孔注浆孔位布置应根据注浆范围和隧道开挖形式，横通道及区间暗挖隧道全断面注浆孔；
第二步，钻孔开挖，完成钻孔标识后即可进行开挖，在进行开挖时首先在先开挖导洞靠近迎土侧位置，距迎土侧400mm～600mm处梅花形布设双排注浆孔，在导洞中部间距@800mm×800mm，梅花形布置注浆孔；在填土、砂卵石地层中，注浆压力宜控制在0.5~1.0MPa，其余地层宜控制在1~2MPa，扩散半径为0.5m，注浆孔端部间距取0.8m。用双液注浆泵泵送，在混合器中混合，然后注入工程对象。
进一步的，所述S2步骤中，横通道二衬施工中，在马头门进洞洞口预留环梁，环梁钢筋延伸至隧道二衬内侧钢筋内侧，使横通道二衬与马头门隧道二衬连接。
进一步的，所述S3步骤中，以马头门洞口预留环梁为管棚定位梁，在马头门150°范围内施做管棚超前支护；管棚采用φ89mm，t=4.5mm的热轧无缝钢管，长10m，钢管环向间距为300mm，外插角为1°~3°，浆液采用水泥水玻璃双液浆，为使注浆后管棚周围土体得到很好的加固，使该段土体形成一个具有一定厚度，连续而坚硬的壳体，采用后退分段注浆法注浆。
进一步的，所述S4步骤中，分部分块破除马头门施工中，先施工中间大断面隧道，再依次对称破除邻近隧道马头门，横通道两侧马头门对称施工；各个导洞之间工作面纵向错开至少错开8m，以减小群洞效应的不利影响。
本发明的方法，施工速度快，一方面大大减少了对隧道洞口围岩的扰动，支护体系更加简洁，力系转换更加合理。充分利用了“大隧小打”的理念，减少了支护成本；另一方面马头门进洞之前对不平衡地层压力预先强转换，初支预构筑并及时封闭成环，支护作业稳定性及可靠性好；同时群洞隧道马头门开门过程中遵循先大后小（控制沉降）、对称施工（减小偏压影响）的原则，并可增大工作面纵向错开距离，从而有效消除群洞效应不利影响；此外本发明在施工中同步加强开门过程对受力转换体系和隧道初支结构应力和变形的监测，根据监测信息反馈以优化开门步序控制，从而极大的提高了群洞隧道马头门暗挖进洞施工安全。
附图说明
图1为本发明施工作业流程示意图；
图2为注浆作业流程图；
图3为注浆范围支护范围结构示意图；
图4为施工作业面横断面局部结构示意图；
图5为环梁结构示意图；
图6为作业面马头门破除施工工序布局图；
图7为榀格栅钢架、钢筋计及土压力盒结构示意图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
如图1—7所示，一种扰动敏感地层超小净距大断面群洞隧道马头门施工方法，包括如下步骤：
S1，注浆支护，横通道1初支施工完成后，对横通道1两侧暗挖进洞区间隧道7进行全断面深孔注浆堵水兼加固土体，注浆范围2为隧道7轮廓外3m；
S2，马头门预处理，注浆加固完成后，施做横通道1二衬及预留洞口环梁3，环梁3钢筋延伸至隧道7二衬内侧钢筋内侧，使横通道二衬与马头门隧道7二衬连接；
S3，马头门洞支护，以马头门洞口预留环梁3为管棚定位梁，在马头门顶部120°~150°范围内，施做管棚超前支护；
S4，马头门破除施工，按照先大后小、对称施工的原则，对横通道两侧马头门对称施工，同时先施工中间大断面隧道7，再依次对称破除邻近隧道7马头门，各个导洞之间工作面纵向错开至少错开8m；
S5，支护监测，通过S4步骤完成马头门破除并进入到施工隧道7洞后，洞口密排三榀格栅钢架4，首榀格栅钢架4在拱顶、拱腰及边墙位置安装钢筋计5及土压力盒6，然后在后续施工中，同步由钢筋计5及土压力盒6对初支结构内力监测结果分析马头门受力及变形状态。
本实施例中，所述S1步骤中，注浆浆液为水泥和水玻璃双体积比为1:10.6比例混合得到，并通过双液注浆泵输送到混合器中混合后再进行注浆作业。
重点说明的，所述S1步骤时，按照以下步骤进行：
第一步，钻孔标识，在注浆部位标识出孔位，且钻孔孔位偏差不宜大于 200mm，成孔偏斜率不宜大于1%，深孔注浆孔位布置应根据注浆范围和隧道7开挖形式，横通道及区间暗挖隧道7全断面注浆孔；
第二步，钻孔开挖，完成钻孔标识后即可进行开挖，在进行开挖时首先在先开挖导洞靠近迎土侧位置，距迎土侧400mm～600mm处梅花形布设双排注浆孔，在导洞中部间距@800mm×800mm，梅花形布置注浆孔；在填土、砂卵石地层中，注浆压力宜控制在0.5~1.0MPa，其余地层宜控制在1~2MPa，扩散半径为0.5m，注浆孔端部间距取0.8m。用双液注浆泵泵送，在混合器中混合，然后注入工程对象。
本实施例中，所述S2步骤中，横通道1二衬施工中，在马头门进洞洞口预留环梁3，环梁3钢筋延伸至隧道7二衬内侧钢筋内侧，使横通道二衬与马头门隧道7二衬连接。
值得注意的，所述S3步骤中，以马头门洞口预留环梁3为管棚定位梁，在马头门150°范围内施做管棚超前支护；管棚采用φ89mm，t=4.5mm的热轧无缝钢管，长10m，钢管环向间距为300mm，外插角为1°~3°，浆液采用水泥水玻璃双液浆，为使注浆后管棚周围土体得到很好的加固，使该段土体形成一个具有一定厚度，连续而坚硬的壳体，采用后退分段注浆法注浆。
此外，所述S4步骤中，分部分块破除马头门施工中，先施工中间大断面隧道7，再依次对称破除邻近隧道马头门，横通1道两侧马头门对称施工；各个导洞之间工作面纵向错开至少错开8m，以减小群洞效应的不利影响。
本发明的方法，施工速度快，一方面大大减少了对隧道洞口围岩的扰动，支护体系更加简洁，力系转换更加合理。充分利用了“大隧小打”的理念，减少了支护成本；另一方面马头门进洞之前对不平衡地层压力预先强转换，初支预构筑并及时封闭成环，支护作业稳定性及可靠性好；同时群洞隧道马头门开门过程中遵循先大后小（控制沉降）、对称施工（减小偏压影响）的原则，并可增大工作面纵向错开距离，从而有效消除群洞效应不利影响；此外本发明在施工中同步加强开门过程对受力转换体系和隧道初支结构应力和变形的监测，根据监测信息反馈以优化开门步序控制，从而极大的提高了群洞隧道马头门暗挖进洞施工安全。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种扰动敏感地层超小净距大断面群洞隧道马头门施工方法，其特征在于，所述扰动敏感地层超小净距大断面群洞隧道马头门施工方法包括如下步骤：
S1，注浆支护，横通道初支施工完成后，对横通道两侧暗挖进洞区间隧道进行全断面深孔注浆堵水兼加固土体，注浆范围为隧道轮廓外3m
S2，马头门预处理，注浆加固完成后，施做横通道二衬及预留洞口环梁，环梁钢筋延伸至隧道二衬内侧钢筋内侧，使横通道二衬与马头门隧道二衬连接；
S3，马头门洞支护，以马头门洞口预留环梁为管棚定位梁，在马头门顶部120°~150°范围内，施做管棚超前支护；
S4，马头门破除施工，按照先大后小、对称施工的原则，对横通道两侧马头门对称施工，同时先施工中间大断面隧道，再依次对称破除邻近隧道马头门，各个导洞之间工作面纵向错开至少错开8m；
S5，支护监测，通过S4步骤完成马头门破除并进入到施工隧道洞后，洞口密排三榀格栅钢架，首榀格栅钢架在拱顶、拱腰及边墙位置安装钢筋计及土压力盒，然后在后续施工中，同步由钢筋计及土压力盒对初支结构内力监测结果分析马头门受力及变形状态。
2.根据权利要求1所述的一种软弱围岩超大断面隧道的施工结构及施工方法，其特征在于，所述S1步骤中，注浆浆液为水泥和水玻璃双体积比为1:1~1:0.6比例混合得到，并通过双液注浆泵输送到混合器中混合后再进行注浆作业。
3.根据权利要求1所述的一种软弱围岩超大断面隧道的施工结构及施工方法，其特征在于，所述S1步骤时，按照以下步骤进行：
第一步，钻孔标识，在注浆部位标识出孔位，且钻孔孔位偏差不宜大于 200mm，成孔偏斜率不宜大于1%，深孔注浆孔位布置应根据注浆范围和隧道开挖形式，横通道及区间暗挖隧道全断面注浆孔；
第二步，钻孔开挖，完成钻孔标识后即可进行开挖，在进行开挖时首先在先开挖导洞靠近迎土侧位置，距迎土侧400mm～600mm处梅花形布设双排注浆孔，在导洞中部间距@800mm×800mm，梅花形布置注浆孔；在填土、砂卵石地层中，注浆压力宜控制在0.5~1.0MPa，其余地层宜控制在1~2MPa，扩散半径为0.5m，注浆孔端部间距取0.8m。用双液注浆泵泵送，在混合器中混合，然后注入工程对象。
4.根据权利要求1所述的一种软弱围岩超大断面隧道的施工结构及施工方法，其特征在于，所述S2步骤中，横通道二衬施工中，在马头门进洞洞口预留环梁，环梁钢筋延伸至隧道二衬内侧钢筋内侧，使横通道二衬与马头门隧道二衬连接。
5.根据权利要求1所述的一种软弱围岩超大断面隧道的施工结构及施工方法，其特征在于，所述S3步骤中，以马头门洞口预留环梁为管棚定位梁，在马头门150°范围内施做管棚超前支护；管棚采用φ89mm，t=4.5mm的热轧无缝钢管，长10m，钢管环向间距为300mm，外插角为1°~3°，浆液采用水泥水玻璃双液浆，为使注浆后管棚周围土体得到很好的加固，使该段土体形成一个具有一定厚度，连续而坚硬的壳体，采用后退分段注浆法注浆。
6.根据权利要求1所述的一种软弱围岩超大断面隧道的施工结构及施工方法，其特征在于，所述S4步骤中，分部分块破除马头门施工中，先施工中间大断面隧道，再依次对称破除邻近隧道马头门，横通道两侧马头门对称施工；各个导洞之间工作面纵向错开至少错开8m，以减小群洞效应的不利影响。
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