一種采用基坑支護(hù)的隧道進(jìn)洞施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用基坑支護(hù)的隧道進(jìn)洞施工方法，通過在隧道進(jìn)洞處設(shè)置基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)以平衡山體側(cè)向力、確保邊仰坡穩(wěn)定并降低邊仰坡開挖高度，并在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)施作護(hù)拱、管棚和明洞結(jié)構(gòu)后，采用混凝土回填明洞背后空隙以形成整體承載結(jié)構(gòu)，然后隧道進(jìn)洞施工。采用本發(fā)明基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)可保證隧道進(jìn)洞施工安全，開挖方量小、植被破壞小，后期覆土綠化恢復(fù)容易；因此，本發(fā)明施工方法可在任何地層中實(shí)現(xiàn)微開挖安全進(jìn)洞，特別能有效解決陡坡、斜交地形且穩(wěn)定性差的不良地質(zhì)或出現(xiàn)滑塌情況下的洞口安全進(jìn)洞。
【專利說明】
一種采用基坑支護(hù)的隧道進(jìn)洞施工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用基坑支護(hù)的隧道進(jìn)洞施工方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 公路隧道一般宜穿越穩(wěn)定性較好的山體，隧道洞口也宜選擇在地質(zhì)較好、隧道走 向與地形正交的位置。但山區(qū)地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，隧道位置選擇不可避免的要受前后公路 接線的總體線位、線形及沿線地形起伏、不良地質(zhì)、各類建構(gòu)筑物條件的影響。特別是隧道 的洞口位置，可能會(huì)出現(xiàn)隧道走向與山體斜交且山體為陡坡的不利地形，而隧道洞口選擇 在穩(wěn)定性差的大厚度土質(zhì)圍巖、順層、斷層破碎帶巖體或崩坡積體、采空區(qū)等不良地質(zhì)也不 能完全避免。處于這樣陡坡偏壓地形及不良地質(zhì)條件的洞口，往往可能邊仰坡高度大對山 體破壞嚴(yán)重，而且出現(xiàn)洞口滑坡或塌方可能性高，處理不好，不僅經(jīng)濟(jì)損失巨大，而且可能 造成人員傷亡。
[0003] 公路隧道對山體及環(huán)境的影響主要集中在洞口施工階段。為了給暗洞進(jìn)洞提供工 作面，通常需要切割山體，一方面難以避免破壞地表的植被，另一方面也容易打破山體邊仰 坡原有的平衡狀態(tài)，進(jìn)而引發(fā)滑坡、塌方等工程事故。洞口出現(xiàn)滑坡或塌方后，若直接采用 清除松散體后再常規(guī)方法進(jìn)洞，往往邊仰坡刷方高度大，不僅對山體破壞大，而且施工和運(yùn) 營期間存在較大的安全隱患。
[0004] 對上述不良地形、地質(zhì)條件下的洞口進(jìn)洞，以及洞口施工出現(xiàn)了較大的滑坡或坍 塌事故的處治，常規(guī)的前置式進(jìn)洞方法、斜交護(hù)拱進(jìn)洞法、耳墻式偏壓明洞進(jìn)洞法、拱部半 護(hù)拱進(jìn)洞法、斜交半明半暗進(jìn)洞法等進(jìn)洞方法，難以保證隧道安全進(jìn)洞及運(yùn)營期間的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于上述，本發(fā)明提供了一種采用基坑支護(hù)的隧道進(jìn)洞施工方法，可以極大提高 隧道進(jìn)洞施工的安全性，最大限度的減少對原始山體的破壞。
[0006] -種采用基坑支護(hù)的隧道進(jìn)洞施工方法，包括如下步驟：
[0007] 首先，在山體的進(jìn)洞口前施作基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，用以平衡山體，確保邊仰坡穩(wěn)定，減 少邊仰坡開挖高度;待基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在基坑內(nèi)近暗洞位置進(jìn)行局部 開挖并澆筑護(hù)拱，然后在護(hù)拱上施打管棚，以起到對山體軟弱地層的超前加固及預(yù)支護(hù)作 用;進(jìn)而從上到下挖除基坑內(nèi)的土體，挖至坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，澆筑隧道的明洞底板結(jié)構(gòu)即仰 拱;待明洞底板結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，澆筑隧道的明洞拱墻結(jié)構(gòu)并對其與基坑支護(hù)結(jié) 構(gòu)之空隙進(jìn)行回填，以形成平衡山體的共同支護(hù)結(jié)構(gòu)；最后，進(jìn)洞開挖施作隧道的暗洞結(jié) 構(gòu)。
[0008] 所述的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)由兩側(cè)排粧以及若干支撐組成，兩側(cè)排粧頂部通過冠梁連 接，基坑高度方向設(shè)置圍檁，支撐兩端與兩側(cè)冠梁或圍檁連接。
[0009] 所述的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)通過明洞底板結(jié)構(gòu)即仰拱以及明洞拱墻結(jié)構(gòu)與基坑支護(hù)結(jié) 構(gòu)間的空隙回填，與明洞結(jié)構(gòu)共同形成平衡山體的整體結(jié)構(gòu)，避免山體滑坍及隧道結(jié)構(gòu)破 壞。
[0010] 進(jìn)一步地，所述挖除基坑內(nèi)土體的過程，采用至上而下、縱向分段豎向分層、隨挖 隨撐的方式，開挖至冠梁下部支撐處施作圍檁，并通過內(nèi)支撐或外支撐連接兩側(cè)圍檁；以形 成對兩側(cè)排粧的多道支撐，從而提高基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0011] 為了使隧道的明洞底板結(jié)構(gòu)能夠起到支撐的作用，適當(dāng)延長明洞底板結(jié)構(gòu)使其能 頂住基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)排粧。
[0012] 所述排粧的形狀、尺寸、間距、根數(shù)、插入深度和配筋根據(jù)地形條件、地質(zhì)參數(shù)以及 邊仰坡開挖控制高度等計(jì)算分析確定;排粧施工可采用人工挖孔粧法、有泥漿護(hù)壁鉆孔灌 注粧法或全套管鉆孔灌注法。
[0013] 所述的支撐選用內(nèi)支撐或外支撐;所述的內(nèi)支撐在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部采用鋼筋混 凝土對撐或斜撐，其余則采用鋼筋混凝土或型鋼;所述的外支撐采用預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿。
[0014] 進(jìn)一步地，待明洞底板結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，先拆除明洞結(jié)構(gòu)高度范圍內(nèi)的 內(nèi)支撐，然后澆筑隧道的明洞拱墻結(jié)構(gòu)并在其與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)空隙回填混凝土，以起到代 替內(nèi)支撐的作用。
[0015] 進(jìn)一步地，所述的護(hù)拱為混凝土結(jié)構(gòu)，其內(nèi)預(yù)埋有型鋼拱架和用于定位管棚的孔 口管。
[0016] 進(jìn)一步地，對于特別破碎軟弱的山體，可施打雙層管棚；當(dāng)管棚打設(shè)完成后向管棚 內(nèi)分段注漿，以固結(jié)管棚周圍有限范圍內(nèi)的土體。
[0017] 進(jìn)一步地，本發(fā)明采用臺階法或分部開挖法進(jìn)洞開挖，施作隧道的暗洞結(jié)構(gòu)包括 初期支護(hù)及二次襯砌結(jié)構(gòu)，同時(shí)在隧道明洞頂部回填耕植土，恢復(fù)洞頂綠化。
[0018] 本發(fā)明通過在隧道進(jìn)洞處設(shè)置基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，以基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定原有邊、仰坡 山體或出現(xiàn)滑塌后的山體，實(shí)現(xiàn)隧道進(jìn)洞口山體平衡穩(wěn)定，再在平衡穩(wěn)定的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu) 內(nèi)施作明洞結(jié)構(gòu)及混凝土回填，最后隧道進(jìn)洞施工，保證隧道施工和運(yùn)營安全，挖方量小、 植被破壞小，后期覆土綠化恢復(fù)容易；因此，本發(fā)明方法施工工藝成熟、原材料簡單、施工中 安全度高，而且能將植被破壞程度減到最小，環(huán)境保護(hù)效果好，可在任何地層中實(shí)現(xiàn)微開挖 安全進(jìn)洞，特別能有效解決陡坡、斜交地形且穩(wěn)定性差的不良地質(zhì)或出現(xiàn)滑塌情況下的洞 口安全進(jìn)洞。
【附圖說明】
[0019] 圖1為施作基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)后進(jìn)洞口前的平面圖。
[0020] 圖2為圖1沿A-A方向的剖面圖。
[0021 ]圖3為挖除外側(cè)土體并施作護(hù)拱后的洞口立面圖。
[0022]圖4為圖3沿A-A方向的剖面圖。
[0023]圖5為隧道進(jìn)洞后的洞口立面圖。
[0024] 圖6為圖5沿A-A方向的剖面圖。
[0025] 其中：1_基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)(包括排粧），2_粧頂冠梁，3-護(hù)拱，4-管棚，5-隧道明洞拱墻 結(jié)構(gòu)，6-隧道明洞底板結(jié)構(gòu)，7-仰坡，8-邊坡，9-側(cè)墻與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)間的回填料，10-墻前 基坑待挖除土體，11-墻頂內(nèi)支撐，12-內(nèi)/外支撐，13-圍檁，14-地面線，15-地層分界線，16- 隧道暗洞結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案 進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027] 本發(fā)明采用基坑支護(hù)的隧道進(jìn)洞施工方法，包括如下步驟：
[0028] (1)如圖1和圖2所示，對施工場地清表并形成基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的平整工作面，然 后施工基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)1，并在粧頂澆筑鋼筋混凝土冠梁2。上述基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)1的施工方法可 根據(jù)地質(zhì)及地下水情況，采用人工挖孔粧、有泥漿護(hù)壁鉆孔灌注粧和全套管鉆孔灌注法等。 本實(shí)施方式采用人工挖孔粧排粧，具體施工方法如下：
[0029] ①定位放樣。
[0030] ②開挖并施作第一節(jié)井圈護(hù)壁，井圈頂面應(yīng)比場地高出150~200mm，壁厚比下面 井壁厚度增加100~150mm。
[0031]③從上到下逐節(jié)挖土并修筑井圈護(hù)壁，護(hù)壁的厚度、拉結(jié)鋼筋、配筋、混凝土強(qiáng)度 均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
[0032]④挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后清理好護(hù)壁上的淤泥和孔底殘?jiān)?、積水，隱藏工程驗(yàn)收合格后， 封底和澆注粧身混凝土。
[0033] 排粧的間距、直徑、插入深度及粧配筋可以根據(jù)基于極限平衡法的邊仰坡穩(wěn)定性 分析來確定。由于基坑深度大，為平衡山體側(cè)向壓力，通常需要設(shè)置墻頂內(nèi)支撐11、下層的 內(nèi)/外支撐12,以及圍檁13,以提高基坑支護(hù)的承載能力。墻頂內(nèi)支撐11可采用鋼筋混凝土 對撐或斜撐;為增加基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性及方便施工，內(nèi)支撐12可采用間距6~8m的鋼筋 混凝土對撐和斜撐，為了增加施工空間也可以采用錨索、錨桿等外支撐結(jié)構(gòu)形式；圍檁13可 采用鋼筋混凝土或者型鋼。
[0034] (2)如圖3和圖4所示，待基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)1、冠梁2、墻頂內(nèi)支撐11養(yǎng)護(hù)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 80%后，先在進(jìn)洞側(cè)的護(hù)拱位置開挖局部基坑，然后立模澆筑護(hù)拱3,再施打管棚4并采用水 泥漿或雙液高壓注漿。護(hù)拱3作為管棚4的支撐點(diǎn)，管棚4則起到對山體軟弱地層的超前加固 及預(yù)支護(hù)作用，護(hù)拱3通常采用C25或C30鋼筋混凝土，縱向長度可取lm~4m，高度可取1~ 1.5m，護(hù)拱內(nèi)埋設(shè)工字鋼拱架和用于定位管棚4的孔口管，孔口管內(nèi)徑要大于管棚外徑，如 管棚采用cp l〇8X6mm鋼管，孔口管采用cp 140_。在特別破碎、軟弱的地層，可以采用 雙層管棚。管棚4內(nèi)通常需要注漿，以固結(jié)管棚4周圍有限范圍內(nèi)的土體，漿液擴(kuò)散半徑不小 于0.5m，注漿采用分段注漿，通常采用水泥漿，水灰比可取0.8:1，必要時(shí)摻速凝劑，注漿壓 力：初壓0 ? 5~1 ? OMPa，終壓2 ? OMPa。
[0035] 管棚注漿完成后，按照縱向分段、豎向逐層的原則開挖基坑內(nèi)待挖除土體10至圍 檁13的底標(biāo)高下50cm，然后施作圍檁13及內(nèi)/外支撐12,圍檁13及內(nèi)/外支撐12可根據(jù)基坑 支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求施作多道。繼續(xù)開挖基坑內(nèi)待挖除土體10至明洞結(jié)構(gòu)底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，澆 筑隧道明洞底板結(jié)構(gòu)6(仰拱），為了使其起到支撐的作用，需要橫向延長隧道仰拱使其能頂 住兩側(cè)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)；
[0036] (3)如圖5和圖6所示，待隧道明洞底板結(jié)構(gòu)6達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除隧道結(jié)構(gòu)高度 內(nèi)的內(nèi)支撐12(如果是外支撐形式，則不需要拆除），然后澆筑隧道明洞拱墻結(jié)構(gòu)5(包括外 防水層和排水管），再施作側(cè)墻與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)間的回填料9(C15~C20素混凝土)并至拱頂 lm范圍，以起到代替內(nèi)支撐的作用;接著，就可以按照傳統(tǒng)工法進(jìn)洞，如臺階法、分部開挖法 等，分部開挖法包括臺階分部開挖法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD開挖等。然后施工 隧道暗洞結(jié)構(gòu)16,包括初期支護(hù)、二次襯砌。最后，在明洞頂部回填耕植土，恢復(fù)洞頂綠化。
[0037]上述的對實(shí)施例的描述是為便于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā) 明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對上述實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的 一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例， 本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用基坑支護(hù)的隧道進(jìn)洞施工方法，其特征在于： 首先，在山體的進(jìn)洞口前施作基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，用以平衡山體，確保邊仰坡穩(wěn)定，減少邊 仰坡開挖高度;待基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在基坑內(nèi)近暗洞位置進(jìn)行局部開挖 并澆筑護(hù)拱，然后在護(hù)拱上施打管棚，以起到對山體軟弱地層的超前加固及預(yù)支護(hù)作用;進(jìn) 而從上到下挖除基坑內(nèi)的土體，挖至坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，澆筑隧道的明洞底板結(jié)構(gòu)即仰拱;待 明洞底板結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，澆筑隧道的明洞拱墻結(jié)構(gòu)并對其與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)之空 隙進(jìn)行回填，以形成平衡山體的共同支護(hù)結(jié)構(gòu);最后，進(jìn)洞開挖施作隧道的暗洞結(jié)構(gòu)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道進(jìn)洞施工方法，其特征在于:所述的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)由兩側(cè) 排粧以及若干支撐組成，兩側(cè)排粧頂部通過冠梁連接，基坑高度方向設(shè)置圍檁，支撐兩端與 兩側(cè)冠梁或圍檁連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道進(jìn)洞施工方法，其特征在于：所述挖除基坑內(nèi)土體的過 程，采用至上而下、縱向分段豎向分層、隨挖隨撐的方式，開挖至冠梁下部支撐處施作圍檁， 并通過內(nèi)支撐或外支撐連接兩側(cè)圍檁。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道進(jìn)洞施工方法，其特征在于:為了使隧道的明洞底板結(jié)構(gòu) 能夠起到支撐的作用，適當(dāng)延長明洞底板結(jié)構(gòu)使其能頂住基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)排粧。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道進(jìn)洞施工方法，其特征在于：所述排粧的形狀、尺寸、間 距、根數(shù)、插入深度和配筋根據(jù)地形條件、地質(zhì)參數(shù)以及邊仰坡開挖控制高度計(jì)算分析確 定;排粧施工采用人工挖孔粧法、有泥漿護(hù)壁鉆孔灌注粧法或全套管鉆孔灌注法。6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的隧道進(jìn)洞施工方法，其特征在于:所述的支撐選用內(nèi)支撐 或外支撐;所述的內(nèi)支撐在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部采用鋼筋混凝土對撐或斜撐，其余則采用鋼 筋混凝土或型鋼;所述的外支撐采用預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的隧道進(jìn)洞施工方法，其特征在于:待明洞底板結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè) 計(jì)強(qiáng)度后，先拆除明洞結(jié)構(gòu)高度范圍內(nèi)的內(nèi)支撐，然后澆筑隧道的明洞拱墻結(jié)構(gòu)并在其與 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)空隙回填混凝土，以起到代替內(nèi)支撐的作用。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道進(jìn)洞施工方法，其特征在于:所述的護(hù)拱為混凝土結(jié)構(gòu)， 其內(nèi)預(yù)埋有型鋼拱架和用于定位管棚的孔口管。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道進(jìn)洞施工方法，其特征在于:對于特別破碎軟弱的山體， 可施打雙層管棚；當(dāng)管棚打設(shè)完成后向管棚內(nèi)分段注漿，以固結(jié)管棚周圍有限范圍內(nèi)的土 體。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道進(jìn)洞施工方法，其特征在于:采用臺階法或分部開挖法 進(jìn)洞開挖，施作隧道的暗洞結(jié)構(gòu)包括初期支護(hù)及二次襯砌結(jié)構(gòu)，同時(shí)在隧道明洞頂部回填 耕植土，恢復(fù)洞頂綠化。
【文檔編號】E02D17/02GK105839643SQ201610349845
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】李偉平, 吳德興, 趙長軍, 李 浩, 丁海洋
【申請人】浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院