CN114033427A - 一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道施工工艺技术领域，提供了一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法，包括以下步骤：S1：施工前准备；S2：在隧道远离山坡的一侧设置反压挡墙；S3：反压挡墙与山坡之间回填水泥土；S4：对隧道靠近山坡的一侧进行固定；S5：边坡加固后依次进行洞口截排水工程，掏槽施工套拱及大管棚；S6：开挖进洞，初支成环，衬砌施工；本发明采取先加固、再进洞的方式进行施工，主要采取机械开挖，解决了偏压问题，结构更安全、稳定，施工质量更好。

Description

一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工工艺技术领域，具体而言，涉及一种一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法。

背景技术

因地质构造复杂多样，地形崎岖，高差悬殊，沟谷纵横等诸多因素，导致中国西部山区交通建设一直远落后于其他地区。因地质、河流、高差等原因，导致在此区域规划修建的铁路、高速公路等项目很难具备良好的开工条件，很多隧道项目都面临征地拆迁难、施工环境差等限制进洞的问题。为了解决在山坡、峭壁地区施工的问题，传统常规的进洞方式已经不适用于该地区了，所以急需研究开发出更好的施工工法，为项目施工进度、工程质量、作业安全提供保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法，其采取先加固、再进洞的方式进行施工，主要采取机械开挖，解决了偏压问题，结构更安全、稳定，施工质量更好。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法，包括以下步骤：

S1：施工前准备；

S2：在隧道远离山坡的一侧设置反压挡墙；

S3：反压挡墙与山坡之间回填水泥土；

S4：对隧道靠近山坡的一侧进行固定；

S5：边坡加固后依次进行洞口截排水工程，掏槽施工套拱及大管棚；

S6：开挖进洞，初支成环，衬砌施工。

进一步的，S1步骤中，施工前准备主要包括：地质勘察，确定洞口位置和地基加固。

进一步的，地基加固包括：铺设钢管桩，挂网喷砼和注浆。

进一步的，在进行S2步骤前，对地基加固进行检测，地基承载力≥350kPa后方可平整场地施工。

进一步的，水泥土的含水量为2～3％。

进一步的，S3还包括以下步骤：

S31：基底处理：清理杂物，边坡挖台阶，洒水压实，水泥土施工；

S32：测量放线：挡墙及边坡放出回填控制线，按30cm一层回填；

S33：拌和：严格按照设计配合比参料、拌料，水泥含量不小于8％；

S34：铺填、整平：推平厚度保持在30cm左右；

S35：压实：首先进行快速碾压封面，然后慢速碾压4～6遍，最后夯实不少于6次。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

(1)采取先加固、再进洞的方式进行施工，主要采取机械开挖，解决了偏压问题，结构更安全、稳定，施工质量更好。

(2)工法简单、易操作，施工组织便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法的结构示意图；

图2本发明提供的一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法的流程示意图；

图标：1-山坡，2-水泥土，3-反压挡墙，4-钢管桩，5-隧道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

本申请的工法主要适用于斜交偏压隧道5进洞施工，解决了偏压隧道5进洞时的安全问题，减少了对环境的破坏，降低了隧道5进洞时对作业条件的要求。

如图1，图2所示，在本实施例中以洞口设置在山坡1左侧为例进行说明；在进洞施工前，先在隧道5左侧施工反压挡墙3(挡墙及洞门底部采用钢花管注浆进行地基加固)。反压挡墙3与山坡1间采用水泥土2(水泥掺量8％)回填反压改造地形，隧道5右侧根据地形布置长度不一的φ127*8钢管桩4对碎石土进行注浆加固，钢管桩4打入基岩深度不小于3m，注浆浆液采用1:1纯水泥浆，注浆压力1～1.5Mpa，待浆液从管口周边缝隙溢出后方可停止注浆。

洞口截排水工程、边坡加固完成后掏槽施工套拱及大管棚，管棚采用φ127无缝钢管(壁厚8mm),环向间距30cm，内设4根φ22钢筋笼，钢筋笼采用φ42*4钢管环连接。管棚采用丝扣连接，丝扣长15cm，相邻接头错开。

管棚施工完成后在管棚的保护下采用预留核心土台阶法开挖进洞，洞口管棚段采用机械开挖的方式掘进，机械无法掘进时采用弱爆破施工，循环进尺1榀钢架间距，按“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤测量、早封闭”的原则组织施工。

其中，地基加固主要包括：

由于洞门及反压挡墙3基底部分位于碎石土中，为提高地基承载力，于挡土墙基底设置φ127*8mm钢管桩4注浆加固，钢管桩4采用矩形布置，间距为1.2*1.2m,注浆材料采用1:1纯水泥浆，钢管桩4伸入挡土墙(含洞门)内50cm，进入基岩不小于3m，加固后地基承载力应≥350kPa。

钢管桩4钻设孔径10～16mm的注浆孔，注浆孔间距15～20cm,梅花形布置，头部及尾部1.5m范围不留注浆孔作为止浆段。注浆浆液采用水灰比为1:1的纯水泥浆，注浆压力一般为1～1.5MPa,注浆前应进行注浆试验，通过试验确定注浆参数确保良好胶结。

反压挡墙3施工主要包括：

反压挡墙3施工前应检测地基加固效果，地基承载力≥350kPa后方可平整场地施工。施工时应不超过15m预留一道沉降缝，且应保证外墙坡度统一为1:0.25,分层浇筑时接茬钢筋间距不大于30*30cm，插入及预留长度不小于20cm。挡墙强度达到设计要求后可进行水泥土2回填反压。

水泥土2回填主要包括：

(1)基底处理:水泥土2施工前需检查基层并清理表面的腐土和杂物。边坡较陡处挖50cm高100cm宽的台阶，以便回填土与原始地貌的搭接。如果基层土普遍松散、失水严重，则必须进行洒水，并进行碾压，然后进行水泥土2施工，并现场实测含水量，含水量控制在最佳含水量2～3％，含水量大时，翻开晾晒，含水量不足时，及时进行洒水。

(2)测量放线:挡墙及边坡放出回填控制线，按30cm一层回填。

(3)拌合:现场用搅拌机拌料，严格按照设计配合比参料，拌合时现场施工人员要注意检查拌合料是否均匀，有无灰团或土团，防止出现素土夹层。拌合过程中及结束时由试验人员在现场检测水泥含量，水泥含量不小于8％。

(4)水泥土2的运输和铺填土料:用装载机将每层填筑所需水泥土2倒入回填区，挖机配合将填土大体推平，推平厚度保持在30cm左右。

(5)整平:对摊铺好的水泥土2进行初步整平，使其表面平整，厚度均匀。

(6)压实:采用10t轻型压路机碾压。水泥土2整平完成后，首先进行快速碾压封面，这样可以防止土中水分的过早散失和表面的初次找平。然后慢速碾压4～6遍。对于边角处无法碾压的地方采用手扶式打夯机进行夯实，夯实遍数设为6遍。

套拱施工主要包括：

隧道5进口采用但不限于φ127*8mm大管棚超前预支护，左洞管棚长27m(右洞37m)，环向间距30cm。导向墙按拱部150°设置，采用C30混凝土浇筑，截面尺寸为2.0m×0.8m；为保证管棚施工精度，导向墙内设2榀I18钢拱架，钢架外设φ152*8mm导向钢管，钢管与钢架采用固定钢筋焊接，导向钢管外插角为0.5°～2°。钢架各单元由连接板焊接成型，单元间由螺栓连接。

导向墙采用木模加固，内侧采用钢管和型钢进行加固并支撑稳固；外侧采用拉杆内拉，与内侧模板连接牢固，确保模板位置准确、不变性。混凝土浇筑过程中对模板支撑进行观察，发现变形及时处理，确保导向墙的位置准确。

管棚施工主要包括：

(1)钻孔

施工时，在洞口预留作业平台，钻机固定在平台上，以减小钻机工作时偏斜，提高施钻精度。为保证钻孔方向，钻机钻速及顶推压力要调到较小位置。

钻孔采用管棚钻机。钻孔时，将钻机的钻头接上孔口管，开始施钻。刚开始施工时要低速低压，钻深1m后转入正常转速。第一根钻杆外露0.2～0.3m时，停止钻进，用两根管钳人工卡紧钻杆(注意不得卡丝扣)，钻机低速反钻，脱开钻杆，大臂退回原位，人工装入第二根钻杆，钻机低速送到第一节钻杆尾部，方向对准后联成一体。按此安装第三根、第四根或更多根，直到钻到设计长度，钻机高压风将孔内渣石清除干净后再退出钻杆。

换杆时要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通，不合格时及时更换，以保证正常作业。

钻孔过程中遇到软质围岩或流塑状黏土时，应改用低压钻进，或者采用套管跟管钻成孔。

(2)管棚制作、安装

管棚直径采用Φ127mm，壁厚8mm的热轧无缝钢管制作。单节通常取3m、6m，第一节奇数孔用3m，偶数孔用6m，前端为尖形。在无缝钢管上设置注浆孔，注浆孔采用台钻钻床钻眼，孔径为10mm，孔纵向间距为15～20cm，环向层间距为9～12cm，呈梅花形布置，钢管头、尾部设1.5m不钻孔的止浆段。钢管间接头采用15～20cm长螺纹连接。

管棚成孔后，将钻头退出，钻杆全部卸下，将预先加工好的钢管安装在大臂上，低速推进钢管，其冲击压力控制在18～20MPa。第一根管推进至外露30～40cm时，停止钻进，使顶进的联接套与钢管脱离，大臂退回原位，人工装上第二节钢管，大臂低速钻进，使其对准第一节钢管端部(严格控制角度)，人工持钳进行钢管联接，使两节钢管采用丝扣联成一体，钻机再以冲击压力顶进钢管。按同样的方法继续加长钢管至设计长度。

为加强管棚的纵向刚度，内设4根φ22钢筋笼，钢筋笼采用φ42×4mm钢管环固定。

注浆主要包括：

注浆前应采用喷射混凝土和锚固剂封堵管棚端头与周边初期支护及土层之间的空隙，防止漏浆。管棚注浆采用0.8:1～1:1水泥浆，水泥采用普通P.O42.5级硅酸盐水泥。注浆压力：初压0.5～1.0Mpa，终压2.0Mpa，利用自制阀门与管棚焊接牢固，阀门上准备有出气管与进浆管。排气管采用φ20PVC管，沿管棚内侧上方布设。

关闭孔口阀门，开启注浆泵进行管路压水试验，如有泄漏及时检修，试验压力等于注浆终压。

注浆时由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆，如有窜浆或跑浆时，采用间隔注浆，最后完成全部注浆。初压为0.5～1.0Mpa，终压2Mpa，注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。注浆顺序按照由低到高、由下往上，交错进行。注浆压力应符合设计要求，若注浆量超限，还没达到压力要求，应该调整浆液浓度继续注浆，持压15min后可停止注浆。注浆时，注浆孔管不得对准人体，防止高压浆液对施工人员的伤害。

水泥砂浆灌注：水泥浆注浆结束后及时清除管内浆液，并用M30水泥砂浆紧密填充，以增强管棚的刚度和强度。

洞身开挖主要包括：

正洞开挖支护作业利用自制多功能作业台架，待洞口支护桩和管棚完成且稳固后，即可实施隧道5暗挖进洞。根据地质条件，采用预留核心土台阶法施工，上台阶高度约6.5m，浅埋段采用机械开挖，机械开挖无法掘进时采用弱爆破施工。每循环进尺不超过1榀钢架间距。

工序代号及施工顺序：Ⅰ超前支护，2上台阶环形开挖，Ⅲ上台阶初期支护，4核心土开挖，5下台阶先行导坑开挖，Ⅵ下台阶先行导坑初期支护，7下台阶后行导坑开挖，Ⅷ下台阶后行导坑初期支护，Ⅸ仰拱及小边墙衬砌，Ⅹ仰拱填充，Ⅺ拱墙二次衬砌。

在本申请中还对整个进洞施工进行监控测量，具体如下：进洞施工时须按设计要求对洞内外观察、拱顶下沉、周边位移、地表沉降等项目进行监测。

(1)洞内外观察

①洞内观察分开挖工作面观察、已施工区段观察以及地表观察，开挖工作面观察在每次开挖后进行一次，内容包括节理发育情况、工作面稳定状态、围岩变形等；观察后绘制开挖工作面略图并作好地质素描，填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡。

②对已施工区段的观察每天至少一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的情况，以及施工质量是否符合规定的要求。

③洞外观察包括地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察。

④在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，应立即通知施工负责人采取紧急措施，并派专人进行不间断观察。

(2)拱顶下沉及周边位移

拱顶沉降及净空变化采用全站仪监测，拱顶下沉布置1个测点，周边位移设2组测线，4个测点。

(3)地表沉降

进口浅埋段开展地表沉降观测，采用全站仪监测，测点在隧道5开挖前布设，并与洞内测点布置于同一断面。沉降点横向间距2～5m，在隧道5中线附近测点适当加密，地表沉降量测应在开挖面前方2B(B为s开挖宽度)处开始进行，直到开挖面后方(3～5)B，沉降基本停止时结束，横向量测范围应延伸至隧道5中线两侧(1～2)*(B/2+H+H0)(H0为隧道5埋深)。

衬砌施工主要包括：

可以遵照新奥法原理组织，采用光面爆破、锚喷支护、仰拱先行且全幅施工，拱墙二次衬砌整体灌注，仰拱和仰拱填充分开浇筑。仰拱施工采用自行式仰拱栈桥，二衬施工采用10.5m整体液压台车。按照设计要求进洞40m后施作第一组仰拱，进洞70m后施作第一组衬砌。

以上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 (6)

1.一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：施工前准备；

S2：在隧道远离山坡的一侧设置反压挡墙；

S3：反压挡墙与山坡之间回填水泥土；

S4：对隧道靠近山坡的一侧进行固定；

S5：边坡加固后依次进行洞口截排水工程，掏槽施工套拱及大管棚；

S6：开挖进洞，初支成环，衬砌施工。

2.如权利要求1所述的一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法，其特征在于：所述S1步骤中，施工前准备主要包括：地质勘察，确定洞口位置和地基加固。

3.如权利要求2所述的一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法，其特征在于：所述地基加固包括：铺设钢管桩，挂网喷砼和注浆。

4.如权利要求3所述的一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法，其特征在于：在进行S2步骤前，对地基加固进行检测，地基承载力≥350kPa后方可平整场地施工。

5.如权利要求1所述的一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法，其特征在于：所述水泥土的含水量为2～3％。

6.如权利要求5所述的一种单侧临空斜交偏压隧道进洞施工方法，其特征在于：所述S3还包括以下步骤：

S31：基底处理：清理杂物，边坡挖台阶，洒水压实，水泥土施工；

S32：测量放线：挡墙及边坡放出回填控制线，按30cm一层回填；

S33：拌和：严格按照设计配合比参料、拌料，水泥含量不小于8％；

S34：铺填、整平：推平厚度保持在30cm左右；

S35：压实：首先进行快速碾压封面，然后慢速碾压4～6遍，最后夯实不少于6次。

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