一種富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法，采用正洞下半斷面雙側壁導洞超前，分部封閉成環(huán)，對正洞進行超前降排水，并保障正洞初支拱架拱腳穩(wěn)固，正洞上半斷面采用弧形導坑預留核心土法開挖，拱部一次開挖到位，正洞上部初支鋼架一次拼接到位封閉成環(huán)，減少多次拼接對圍巖的擾動，快速建立正洞初支拱架整體結構。本施工方法較傳統(tǒng)CD法、CRD法、雙側壁導坑法施工安全性高，施工進度快工期短，部少機械及勞動力資源配置低，鋼架一次拼接施工偏差小，初期支護施工質量高，建立正洞初支拱架整體結構速度快，拱頂沉降小。
【專利說明】一種富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及隧道施工領域，尤其涉及一種富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法。
【背景技術】
[0002]當今社會，交通系統(tǒng)的發(fā)展直接制約著國家綜合實力的發(fā)展。在我國西部和中部交通建設中，臨江近河的中下游飽水沉積地層的隧道建設量大面廣，飽水粉細砂地層不同于一般軟巖、土的特性，其具有擾動觸變流動性，造成該地層隧道成洞困難，穩(wěn)定性差，支護難度大。目前國內外該地層隧道與地下工程施工基本采用盾構法及冷凍法進行，超大斷面隧道的礦山法施工該類隧道國內外無此先例。
[0003]采用盾構法及冷凍法的施工進度慢，穩(wěn)定性差，施工安全性低，施工成本和能耗較聞。
[0004]鑒于上述缺陷，本發(fā)明作者經過長時間的研究和實踐獲取了本創(chuàng)作。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水隧道施工方法，用以克服上述技術缺陷。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水隧道施工方法，該具體過程為:
[0007]步驟a，導洞下部超前降水；
[0008]步驟b，測量定位并放樣；
[0009]步驟C，環(huán)導洞邊墻、邊墻施做超前支護；
[0010]步驟d，臺階法先行側導洞開挖，初期支護、側壁、臨時仰拱；
[0011]步驟e，臺階法后行側導洞開挖，初期支護、側壁、臨時仰拱；
[0012]步驟f，上部弧形導坑預留核心土開挖，初期支護、臨時仰拱、中隔壁；
[0013]步驟g，對初支背后回填注漿加固，分臺階開挖核心土 ；
[0014]步驟h，仰拱開挖，初支封閉成環(huán)，澆注仰拱及填充混凝土 ；
[0015]步驟i，支護檢驗、質量監(jiān)控，若初支拱架收斂變形嚴重，則增加二次防護，執(zhí)行下述步驟j ;
[0016]步驟j，拆除側壁、臨時拱仰、中隔壁；
[0017]步驟k,復合式襯砌施工。
[0018]進一步地，在上述步驟a中，導洞下部超前降水，首先，步驟al，對管井布置；
[0019]導洞掌子面布置2?4排4?5m長度超前管井，弧形導坑開挖面及拱腳位置井管間距0.5?Im ;邊墻及拱腳位置井管斜向外插，可適當加密間距到0.3?0.5m，采用4m、5m井管交錯布置；每循環(huán)開挖后正洞邊墻側的井管必須保留，確保距掌子面5?1m范圍能持續(xù)降水。
[0020]進一步地，在上述步驟a中，步驟a2，井點管制作；
[0021]PPR真空井管采用Φ32ΡΡΙ?管加工，井管長度4?5m，管頭50?80cm長度鉆孔外包裹100目雙層濾網，采用高壓風或高壓水直接沖孔插管施工；
[0022]無縫鋼管井管采用Φ 42無縫管加工，井管長度4?5m，管頭加工為箭頭完全封閉，在管頭后40?60cm段焊接Φ 35鋼管，此段管壁上開長條形槽孔，外包裹100目雙層濾網采用鐵絲扎緊完成；
[0023]井點管采用<t32PVC管制作,插入地面以下Im長位置間隔20cm鉆Φ 8孔,采用濾網包裹，濾網網格應小于粉細砂粒徑大?。槐匾獣r可以采用雙層濾網，第一層濾網緊包PVC管，第二層濾網直徑大于PVC管直徑6cm，兩層濾網之間填充粒徑為l-3cm細礫石濾料，管口包裹緊密。
[0024]進一步地，在上述步驟b中，根據(jù)設計降水要求測量定出每個井點管位置，如果設計降水管間距不能滿足現(xiàn)場施工要求，可加密；
[0025]步驟bl，鉆孔:采用高壓水槍沖孔，成孔垂直偏差控制在1%之內，成孔深度應比設計深度深0.5m以上，成孔后立即插入井點管，頂部比地面高出50cm左右；
[0026]步驟b2，填礫料:井點管插入后，及時在井點管與孔壁間填充粒徑為l-3cm細礫石濾料；
[0027]步驟b3，洗井:；采用壓力為0.8Mpa，排氣量為9m3/min的空壓機與真空泵聯(lián)合洗井，直至抽出清水為止；
[0028]步驟b4，集水坑排水；集水坑設置在導洞基底與正洞仰拱部位，匯集施工抽排水跟邊墻滲水，集水坑設置濾網，采用大功率潛水水泵及離心泵集中抽排到洞外；
[0029]步驟b5，真空輕型井點降水施工；
[0030]步驟b6，抽水:安裝前應對管路、水泵本身和控制系統(tǒng)作一次全面細致的檢查，如無問題，方可放入井中使用。
[0031]進一步地,在上述步驟b5中，
[0032]每個導洞上導布置2?4臺7.5Kw的V6型真空泵，下導I?2臺，順邊墻位置擺放；
[0033]每臺泵連接兩節(jié)Φ 80集水主管，每節(jié)主管長4.0m，布置8?12個帶閘閥的Φ 32孔井管，通過鋼絲軟管跟井管連接，每臺真空泵可連接16?24孔管井；
[0034]V6型真空泵運行使各個井管周圍形成負壓將粉細砂圍巖中的水抽排出來；
[0035]降水施工時真空負壓控制在-0.06MPa以下，如果壓力升高，必須對降水管進行逐根排查，看有無漏氣，同時必須檢查插入土層中的鋼管密封是否到位，漏氣部位必須采用膠布纏緊；保證掌子面5?1m范圍邊墻及掌子面降水持續(xù)進行。
[0036]進一步地，在上述步驟c中，包括步驟Cl，導洞超前支護:
[0037]步驟cll，超前小導管采用Φ 42鋼管，長度2.6m，拱部間距0.lm，邊墻間距0.2m，外插角5?10° ;
[0038]步驟cl2，超前小導管全環(huán)施作，每榀鋼架施作，利用超前小導管插板封堵，保證開挖施工順利進行；
[0039]步驟c2，導洞采用全人工開挖、出碴，將導洞斷面調整變??；
[0040]步驟c3，調整側壁拱架弧形，對導洞先行側增設臨時仰拱，每部成環(huán)，加強施工安全性。
[0041]進一步地,在上述步驟d, f中，
[0042]對導洞分臺階降水，先行側必須先進行超前降水后開挖施工，兩側邊墻的外插降水管井必須保留，保證后行側開挖時能持續(xù)降水，后行側施工方式同上部，必須先降水后施工；其中，
[0043]導洞采用臺階法施工，開挖高度5.3m，根據(jù)鈣質膠結層面標高確定上臺階高度為
2.5m,下臺階高度2.8m ；
[0044]上臺階采用弧形導坑法開挖，每循環(huán)掘進尺0.5m,開挖施工時邊開挖邊對拱部及掌子面插五合板封堵，拱部直接在上循環(huán)超前小導管背后插板，掌子面采用Φ 22鋼筋做骨架網片后堵板，Φ 22鋼筋與核心土錨固管焊接支撐；
[0045]下臺階施工兩邊墻可錯開2?3m施工，每側一次掘進長度0.5?lm，及時安裝拱架噴射混凝土支護，下臺階每完成3?5m進行一次臨時仰拱施工；
[0046]側壁導洞邊墻拱架直接為正洞工25a型鋼拱架，內側拱架及臨時仰拱拱架采用工20a型鋼拱架，部采用雙層連接筋及網片，噴射C30混凝土支護。
[0047]進一步地，正洞上斷面施工時，采用超前支護:
[0048]超前小導管采用Φ 42小導管,長度L為2.6m,拱部間距0.1m,邊墻間距0.2m,外插角5?10° ;超前小導管需全環(huán)施作，每榀鋼架施作，利用超前小導管插板封堵，保證開挖施工順利進行。
[0049]進一步地，在上述步驟h中，中隔壁緊跟掌子面，拖后掌子面3?4m增設臨時仰拱，及時回填注漿，回填注漿前方里程斷面與掌子面之間距離控制在6?Sm。中隔壁隨核心土削挖分節(jié)施工，最終跟臨時仰拱結為一體；中隔壁拱腳采用支墊槽鋼或方木增強支撐力；進行徑向回填注漿施工，回填注漿施工完畢5?7天，圍巖基本穩(wěn)定后及時進行襯砌施工。
[0050]進一步地,在上述步驟j中:
[0051 ] 步驟j I，正洞仰拱施工，必須先開挖連接側壁導坑拱架腿，每次接2?3個腿，嚴禁大范圍開挖、接腿；
[0052]步驟j2，待側壁導坑接腿支護完成后再進行仰拱開挖，安裝仰拱拱架，初支及時封閉成環(huán)，每次開挖仰拱2?3榀拱架(I?1.5m)，嚴禁開挖過大，造成初支變形；
[0053]步驟j3，仰拱開挖初支完成3m，及時澆筑一次仰拱混凝土、仰拱填充混凝土，使隧道整體達到穩(wěn)定；
[0054]步驟j4，仰拱施工完畢達到100%強度后，根據(jù)圍巖監(jiān)控量測情況，隧道整體變形趨于穩(wěn)定，即可逐步拆除臨時支撐，施工二襯混凝土。
[0055]與現(xiàn)有技術相比較本發(fā)明的有益效果在于:本施工方法較傳統(tǒng)CD法、CRD法、雙側壁導坑法施工安全性高，施工進度快工期短，部少機械及勞動力資源配置低，鋼架一次拼接施工偏差小，初期支護施工質量高，建立正洞初支拱架整體結構速度快，拱頂沉降小，具有極大推廣價值，社會效益良好。為類似地質條件隧道施工積累了寶貴經驗。本方法與傳統(tǒng)方法相比工藝簡單。降低了對施工人員的技術要求，避免了施工中由于人員操作引發(fā)的種種問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0056]圖1為本發(fā)明富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0057]以下結合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術特征和優(yōu)點作更詳細的說明。
[0058]本發(fā)明隧道富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工的工藝原理是:正洞下半斷面雙側壁導洞超前，分部封閉成環(huán)，對正洞進行超前降排水，并保障正洞初支拱架拱腳穩(wěn)固。正洞上半斷面采用弧形導坑預留核心土法開挖，拱部一次開挖到位，正洞上部初支鋼架一次拼接到位封閉成環(huán)，減少多次拼接對圍巖的擾動，減小施工誤差，快速建立正洞初支拱架整體結構，確保工程質量和施工安全。
[0059]請參閱圖1所示，其為本發(fā)明隧道富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工的流程示意圖，該具體過程為:
[0060]步驟a，導洞下部超前降水；
[0061]步驟b，測量定位并放樣；
[0062]步驟C，環(huán)導洞邊墻、邊墻施做超前支護；
[0063]步驟d，臺階法先行側導洞開挖，初期支護、側壁、臨時仰拱；
[0064]步驟e，臺階法后行側導洞開挖，初期支護、側壁、臨時仰拱；
[0065]步驟f，上部弧形導坑預留核心土開挖，初期支護、臨時拱、中隔壁，核心土依靠環(huán)核心土錨固管及在核心土兩側豎向施工Φ42小導管插板加固；
[0066]步驟g，對初支背后回填注漿加固，水泥漿采用1:1水灰比配置，分臺階開挖核心土，上斷面往前掘進過程逐步削挖核心土，設中隔壁及臨時仰拱，確保圍巖在進一步收斂變形時施工安全；
[0067]步驟h，仰拱開挖，初支封閉成環(huán)，澆注仰拱及填充混凝土 ；
[0068]步驟i，支護檢驗、質量監(jiān)控，若初支拱架收斂變形嚴重，則增加二次防護，執(zhí)行下述步驟j ;二次支護邊墻設工16鋼架，間距為I榀/1.0m，拱墻掛設Φ8鋼筋網，網孔間距20cmX20cm,拱墻設置Φ 22連接筋，環(huán)向間距1.0m0每榀設置16根Φ 42錨管，L_4.0m ;拱墻噴射C25混凝土厚20cm。
[0069]步驟j，拆除側壁、臨時拱仰、中隔壁；
[0070]步驟k,復合式襯砌施工。
[0071 ] 其中，在上述步驟a中，導洞下部超前降水，首先，步驟al，對管井布置；
[0072]步驟al I，導洞掌子面布置2?4排4?5m長度超前管井，弧形導坑開挖面及拱腳位置井管間距0.5?Im ;
[0073]步驟al2，邊墻及拱腳位置井管斜向外插，可適當加密間距到0.3?0.5m，采用4m、5m井管交錯布置，以保證降水效果；
[0074]步驟al3，每循環(huán)開挖后正洞邊墻側的井管必須保留，確保距掌子面5?1m范圍能持續(xù)降水。
[0075]步驟a2，井點管制作；
[0076]步驟a21，PPR真空井管采用Φ 32PPR管加工，井管長度4?5m，管頭50?80cm長度鉆孔外包裹100目雙層濾網，采用高壓風或高壓水直接沖孔插管施工；
[0077]步驟a22,無縫鋼管井管采用Φ 42無縫管加工,井管長度4?5m,管頭加工為箭頭完全封閉，在管頭后40?60cm段焊接Φ 35鋼管，此段管壁上開長條形槽孔，外包裹100目雙層濾網采用鐵絲扎緊完成；無縫鋼管井管適用于有板結塊、孤石地段，無法采用高壓風、水沖孔時，直接采用風槍鉆孔后采用風槍推進完成。
[0078]步驟a23，井點管采用Φ 32PVC管制作，插入地面以下Im長位置間隔20cm鉆Φ8孔，采用濾網包裹，濾網網格應小于粉細砂粒徑大小；必要時可以采用雙層濾網，第一層濾網緊包PVC管，第二層濾網直徑大于PVC管直徑6cm，兩層濾網之間填充粒徑為l-3cm細礫石濾料，管口包裹緊密。
[0079]步驟b中，根據(jù)設計降水要求測量定出每個井點管位置，如果設計降水管間距不能滿足現(xiàn)場施工要求，可加密。
[0080]步驟bl，鉆孔:采用高壓水槍沖孔，成孔垂直偏差控制在1%之內，成孔深度應比設計深度深0.5m以上，成孔后立即插入井點管，頂部比地面高出50cm左右。
[0081]步驟b2，填礫料:井點管插入后，及時在井點管與孔壁間填充粒徑為l_3em細礫石濾料。濾料必須符合級配要求，將設計砂礫規(guī)格上、下限以外的顆粒篩除，合格率要大于90 %，雜質含量不大于3 %。用鐵鍬下料，以防止分層不均勻和沖擊井管，填濾料要一次連續(xù)完成，從底填到井口下Im左右，上部采用不含砂石的粘土分層回填并夯壓封口。
[0082]步驟b3，洗井:洗井的主要目的在于清除停留在孔內和透水層中的泥漿與孔壁的泥漿，疏通透水層，并在井周圍形成良好的反濾層。采用壓力為0.81^&，排氣量為9!113/1^11的空壓機與真空泵聯(lián)合洗井，直至抽出清水為止。
[0083]步驟b4，集水坑排水；
[0084]集水坑設置在導洞基底與正洞仰拱部位，匯集施工抽排水跟邊墻滲水，集水坑設置濾網，采用大功率潛水水泵及離心泵集中抽排到洞外。
[0085]步驟b5，真空輕型井點降水施工:
[0086]步驟b51,每個導洞上導布置2?4臺7.5Kw的V6型真空泵,下導I?2臺，順邊墻位置擺放。根據(jù)出水量情況可隨時調整增加真空泵數(shù)量。
[0087]步驟b52，每臺泵連接兩節(jié)Φ 80集水主管，每節(jié)主管長4.0m，布置8?12個帶閘閥的Φ32孔井管，通過鋼絲軟管跟井管連接，每臺真空泵可連接16?24孔管井。
[0088]步驟b53，V6型真空泵運行使各個井管周圍形成負壓將粉細砂圍巖中的水抽排出來。
[0089]步驟b54，降水施工時真空負壓控制在-0.06MPa以下，如果壓力升高，必須對降水管進行逐根排查，看有無漏氣，同時必須檢查插入土層中的鋼管密封是否到位，漏氣部位必須采用膠布纏緊。
[0090]步驟b55，保證掌子面5?1m范圍邊墻及掌子面降水持續(xù)進行。
[0091]步驟b6，抽水:安裝前應對管路、水泵本身和控制系統(tǒng)作一次全面細致的檢查，如無問題，方可放入井中使用。
[0092]在上述步驟c中，包括步驟Cl，導洞超前支護:
[0093]步驟cll，超前小導管采用Φ 42鋼管，長度2.6m，拱部間距0.lm，邊墻間距0.2m，
外插角5?10。ο
[0094]步驟cl2，超前小導管全環(huán)施作，每榀鋼架施作，利用超前小導管插板封堵，保證開挖施工順利進行。
[0095]步驟c2，導洞采用全人工開挖、出碴，將導洞斷面調整變小，提高人工施工效率。
[0096]步驟c3，調整側壁拱架弧形，使側壁受力更好，對導洞先行側增設臨時仰拱，每部成環(huán)，加強施工安全性。保證導洞超前，解決隧道最根本問題。
[0097]上述步驟d，f的具體過程為:
[0098]對導洞分臺階降水，先行側必須先進行超前降水后開挖施工，兩側邊墻的外插降水管井必須保留，保證后行側開挖時能持續(xù)降水。后行側施工方式同上部，必須先降水后施工。
[0099]導洞采用臺階法施工，開挖高度5.3m。根據(jù)鈣質膠結層面標高確定上臺階高度為
2.5m，下臺階高度2.Sm。確保下臺階開挖后支護拱架腳伸入鈣質膠結層30?50cm，確保初支受壓后不會因為基底支撐力不足而下沉、開裂、變形。
[0100]上臺階采用弧形導坑法開挖，每循環(huán)掘進尺0.5m。開挖施工時邊開挖邊對拱部及掌子面插五合板封堵，拱部直接在上循環(huán)超前小導管背后插板，掌子面采用Φ 22鋼筋做骨架網片后堵板，Φ 22鋼筋與核心土錨固管焊接支撐，確保開挖施工安全。
[0101]下臺階施工兩邊墻可錯開2?3m施工，每側一次掘進長度0.5?lm，及時安裝拱架噴射混凝土支護。下臺階每完成3?5m進行一次臨時仰拱施工。確保側壁導洞支護及時封閉成環(huán)，保障隧道施工安全及質量。
[0102]側壁導洞邊墻拱架直接為正洞工25a型鋼拱架，內側拱架及臨時仰拱拱架采用工20a型鋼拱架。全部采用雙層連接筋及網片，噴射C30混凝土支護。
[0103]正洞上斷面施工時，采用超前支護:
[0104]超前小導管采用Φ 42小導管,長度L為2.6m,拱部間距0.1m,邊墻間距0.2m,外插角5?10°。
[0105]超前小導管需全環(huán)施作，每榀鋼架施作，利用超前小導管插板封堵，保證開挖施工順利進行。
[0106]在上述步驟h中，中隔壁緊跟掌子面，拖后掌子面3?4m增設臨時仰拱，及時回填注漿，回填注漿前方里程斷面與掌子面之間距離控制在6?Sm。中隔壁隨核心土削挖分節(jié)施工，最終跟臨時仰拱結為一體。中隔壁拱腳采用支墊槽鋼或方木增強支撐力。進行徑向回填注漿施工，回填注漿施工完畢5?7天，圍巖基本穩(wěn)定后及時進行襯砌施工。
[0107]在上述步驟j中，包括:
[0108]步驟j I，正洞仰拱施工，必須先開挖連接側壁導坑拱架腿，每次接2?3個腿，嚴禁大范圍開挖、接腿。
[0109]步驟j2，待側壁導坑接腿支護完成后再進行仰拱開挖，安裝仰拱拱架，初支及時封閉成環(huán)。每次開挖仰拱2?3榀拱架(I?1.5m)，嚴禁開挖過大，造成初支變形。
[0110]步驟j3，仰拱開挖初支完成3m，及時澆筑一次仰拱混凝土、仰拱填充混凝土，使隧道整體達到穩(wěn)定。
[0111]步驟j4，仰拱施工完畢達到100%強度后，根據(jù)圍巖監(jiān)控量測情況，隧道整體變形趨于穩(wěn)定，即可逐步拆除臨時支撐，施工二襯混凝土。
[0112]下面結合施工實例對上述方法進行說明:
[0113]塔中公路喬爾馬扎克隧道是杜尚別至丹加拉干線公路上的重要樞紐工程，對改善塔交通狀況乃至加強中塔商貿物流聯(lián)系越來越具有重要的意義。喬爾馬扎克隧道長4430m，位于塔吉克斯坦至中國公路改擴建工程第一期杜尚別至丹加拉C段。隧道隧址區(qū)地貌屬高山地貌，洞身所在山體為橫穿山脊，總體地勢中間高兩端低，地面標高1200?1630?1120m，相對高差510m。隧道進出口處地形較緩，坡度為20-38°，隧道最大埋深約419m。隧址區(qū)溝谷切割強烈，山坡陡峭，坡面大部分為黃土，植被覆蓋率較低，比較有利于自然排水。隧址區(qū)地層巖性主要為黃土、砂巖、粉砂巖、石灰?guī)r加板巖，上部巖體呈強?弱風化巖體，節(jié)理裂隙發(fā)育，透水性較好，由于坡度較大不利于不含水。其上局部覆蓋第二系全新統(tǒng)殘坡積物(Q2)黃土，透水性較強。該區(qū)段主要接受大氣降水及積雪的補給，由于溝谷切割嚴重，切割深度大，滲入量一般較小，強風化巖層，透水不含水，地下水貯存條件較差，降水及融雪水多順坡體流入溝谷。隧址段局部存在基巖裂隙水，水量較弱，隨季節(jié)而變化。對隧道的影響較小，在隧道開挖施工時，特別是豐水季及融雪季節(jié)開挖施工時，隧道進出口段會出現(xiàn)淋雨狀或涌流狀出水。對洞口邊坡和洞室圍巖的穩(wěn)定性不利，必要時應進行超前探水，特別是靠近向斜核部時，施工時應引起重視。
[0114]隧址區(qū)出露地層主要為黃土、砂巖、粉砂巖、石灰?guī)r和板巖；表層履蓋有第一系殘坡積物和第二系殘坡積物。現(xiàn)按由新至老分述如下:
[0115]I)第二系全新統(tǒng)殘坡積物(Q2):以黃土為主，深黃、棕黃及微紅。有少量大孔或無大孔，土質緊密，具柱狀節(jié)理，抗侵蝕力強，土質較均勻，不見層理，上部姜石少而小，古土壤層下姜石粒徑5?20cm，且成層分布，或成鈣質膠結層，下部有砂礫及小石子分布，主要分布在隧道的仰坡，山坡和坡頂。
[0116]2)第一系全新統(tǒng)殘坡積物(Qlf):以黃土和黃土類型為主，微紅及棕紅等。不具大孔，土質緊密至堅硬，顆粒均勻，柱狀節(jié)理發(fā)育，不見層理，姜石含量少，成層或零星分布于土層內，粒徑I?3cm，有時含砂及礫石等粗顆粒土層。
[0117]3)粘土巖類
[0118](I)頁巖:是由粘土脫水膠結而成，以粘土礦物為主，大部分有明顯的薄層理，呈葉片狀。巖性軟弱，易風化成碎片，強度低，與水作用易于軟化而喪失穩(wěn)定性。
[0119](2)泥巖:成分與頁巖相似，常成厚層狀。以高嶺石為主要成分的泥巖，常呈灰白色或黃白色，吸水性強，遇水后軟化。以微晶高嶺石為主要成分的泥巖，常呈白色、玫瑰色或淺綠色，表面有滑感，可塑性小，吸水性高，吸水后體積急劇膨脹。
[0120](3)砂巖、粉砂巖:深灰色，礦物成份以長石為主，細粒結構，塊狀構造，巖石多呈碎裂狀結構，節(jié)理裂隙發(fā)育，部分地段相對完整和堅硬。該地層是隧道洞室的主要圍巖，常與板巖呈互層狀出露。按其風化程度，在勘探深度內可劃分為強風化、弱風化、微風化等三個風化帶。強風化[σ ο] = 400KPa,弱風化[σ o] = 100KPa0
[0121](4)長石石英細砂巖:紫紅色，礦物成份以長石、石英為主，細粒結構，塊狀構造，巖石多呈碎裂狀結構，節(jié)理裂隙發(fā)育，部分地段相對完整和堅硬。按其風化程度，可劃分為強風化、弱風化、微風化等三個風化帶。強風化[σ ο] = 400KPa,弱風化[σ o] = 100KPa0
[0122](5)石灰?guī)r:深灰?淺灰色，礦物成分以分解石為主，其次含有少量的白云石和粘土礦物。有純化學作用生成的具有結晶結構，當晶粒極細，經重結晶作用即可形成晶粒比較明顯的結晶灰?guī)r。由生物化學作用生成的灰?guī)r，常含有豐富的有機物殘骸。石灰?guī)r中一般含有一些白云石和粘土礦物。
[0123]塔中公路喬爾馬扎克隧道進口穿越黃土和泥巖不整合接觸帶，該段黃土飽水，基巖泥巖為不透水地層，隧道穿越該巖土結合帶富水，隧道圍巖穩(wěn)定性極差，開挖自穩(wěn)能力弱，對開挖控制極為不利。且隧道斷面大，開挖支護困難，施工難度大。該段埋深超過50m，施工中如采取洞外降水，臨時征地難度大，周期長，且容易引起不必要的糾紛；同時洞外降水施工周期長，效率低，降水成本高；且由于土巖結合面的不整合接觸，洞外降水無法疏干局部存在的界面水，施工中易因該界面水的存在導致出現(xiàn)局部流塌，引起隧道支護結構失穩(wěn)。鑒于此隧道地層的特殊性，安全快速施工技術是關鍵，通過本方法的使用，此工程獲得了成功。
[0124]本發(fā)明方法的工藝要求為，采用全人工方式開挖，小型機械配合出碴，盡最大限度減小施工對原始圍巖的擾動，防止形成流砂狀滑塌。
[0125]上臺階每循環(huán)開挖支護進尺不應大于I榀拱架間距。邊墻每循環(huán)開挖支護進尺不得大于2榀。仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨桿，每循環(huán)開挖進尺不得大于3米。
[0126]隧道開挖后初期支護及時施做并封閉成環(huán)，封閉位置距離掌子面不得大于35米。
[0127]開挖后應立即初噴，及時封閉巖面，防止軟化、惡化圍巖條件，仰拱緊跟。噴射混凝土應保證厚度和平整度，平整度不大于3cm。
[0128]上斷面開挖時保留核心土，禁止開挖懸空土，自然土開挖應按規(guī)范要求進行放坡，備好防坍塌搶險的材料(砂袋、方木和加氣磚等)，搶險物資應運至距掌子面30m范圍內，作好防坍的準備，不得挪作他用。
[0129]施工時嚴格控制上下臺階長度，防止因臺階過短造成土方坍塌等事故；若土體較松散易滑動時，除按要求放坡外，應采用噴射混凝土將坡面封閉，發(fā)現(xiàn)土體不穩(wěn)、有坍塌征兆時(如土體顆粒加快滑落、滲水攜帶泥沙增大等)，立即進行封閉，情況嚴重時立即安排人員撤離。
[0130]型鋼拱架安裝前應預拼裝驗收合格方可使用，要求焊接部位質量合格，周邊拼裝允許誤差為±3cm,平面翅曲允許偏差為2cm。
[0131]拱架安裝要求縱向間距偏差為±5cm，整體最大垂直度偏差不大于±2°，即拱架每I米高的垂直度偏差為3cm。
[0132]型鋼及連接桿原材料應平直，無損傷，表面不得有裂紋，油污，顆粒狀或片狀老銹。
[0133]焊接要求:二級鋼筋單面焊接10d，雙面焊接5d，一級鋼筋焊接搭接長度1d (d:鋼筋直徑)；采用502或506的焊條，不得有假焊、脫焊、漏焊現(xiàn)象。
[0134]噴射混凝土時應按照施工工藝分段分片，由下而上依次進行。一次噴射混凝土最大厚度，拱部10cm，邊墻15cm。分層噴射混凝土時，后一層噴射混凝土應在前一層混凝土終凝后進行。
[0135]施工過程中，對周邊的建筑和地表沉降進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況應立即停止施工，并進行處理，待穩(wěn)定后方可施工；按要求對洞內量測和地表沉降觀測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調整支護參數(shù)及開挖進度，防止地表沉降以及隧道凈空變形。
[0136]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，對發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)技術人員理解，在發(fā)明權利要求所限定的精神和范圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法，其特征在于，該具體過程為: 步驟^導洞下部超前降水； 步驟I測量定位并放樣； 步驟6環(huán)導洞邊墻、邊墻施做超前支護； 步驟山臺階法先行側導洞開挖，初期支護、側壁、臨時仰拱； 步驟6，臺階法后行側導洞開挖，初期支護、側壁、臨時仰拱； 步驟？，上部弧形導坑預留核心土開挖，初期支護、臨時仰拱、中隔壁； 步驟8，對初支背后回填注衆(zhòng)加固，分臺階開挖核心土 ； 步驟11，仰拱開挖，初支封閉成環(huán)，澆注仰拱及填充混凝土 ； 步驟1，支護檢驗、質量監(jiān)控，若初支拱架收斂變形嚴重，則增加二次防護，執(zhí)行下述步驟』； 步驟』，拆除側壁、臨時拱仰、中隔壁； 步驟I復合式襯砌施工。
2.根據(jù)權利要求1所述的富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法，其特征在于，在上述步驟3中，導洞下部超前降水，首先，步驟4，對管井布置； 導洞掌子面布置2?4排4?50長度超前管井，弧形導坑開挖面及拱腳位置井管間距0.5?加；邊墻及拱腳位置井管斜向外插，可適當加密間距到0.3?0.5%采用4150井管交錯布置；每循環(huán)開挖后正洞邊墻側的井管必須保留，確保距掌子面5?100范圍能持續(xù)降水。
3.根據(jù)權利要求2所述的富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法，其特征在于，在上述步驟3中，步驟…，井點管制作；
真空井管采用0 32？？1？管加工，井管長度4?5%管頭50?80(^1長度鉆孔外包裹100目雙層濾網，采用高壓風或高壓水直接沖孔插管施工； 無縫鋼管井管采用0 42無縫管加工，井管長度4?5%管頭加工為箭頭完全封閉，在管頭后40?60(^段焊接￠35鋼管，此段管壁上開長條形槽孔，外包裹100目雙層濾網采用鐵絲扎緊完成； 井點管采用管制作，插入地面以下1111長位置間隔20(3111鉆￠8孔，采用濾網包裹，濾網網格應小于粉細砂粒徑大??；必要時可以采用雙層濾網，第一層濾網緊包？管，第二層濾網直徑大于管直徑6挪，兩層濾網之間填充粒徑為1-3(^細礫石濾料，管口包裹緊密。
4.根據(jù)權利要求1所述的富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法，其特征在于，在上述步驟6中，根據(jù)設計降水要求測量定出每個井點管位置，如果設計降水管間距不能滿足現(xiàn)場施工要求，可加密； 步驟61，鉆孔:采用高壓水槍沖孔，成孔垂直偏差控制在1%之內，成孔深度應比設計深度深0.5111以上，成孔后立即插入井點管，頂部比地面高出50(3111左右； 步驟62，填礫料:井點管插入后，及時在井點管與孔壁間填充粒徑為1-3(^細礫石濾料； 步驟…，洗井:；采用壓力為0.81%，排氣量為細3/…!!的空壓機與真空泵聯(lián)合洗井，直至抽出清水為止； 步驟64，集水坑排水；集水坑設置在導洞基底與正洞仰拱部位，匯集施工抽排水跟邊墻滲水，集水坑設置濾網，采用大功率潛水水泵及離心泵集中抽排到洞外； 步驟65，真空輕型井點降水施工； 步驟66，抽水:安裝前應對管路、水泵本身和控制系統(tǒng)作一次全面細致的檢查，如無問題，方可放入井中使用。
5.根據(jù)權利要求3所述的富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法，其特征在于，在上述步驟65中， 每個導洞上導布置2?4臺7.5“的狀型真空泵，下導1?2臺，順邊墻位置擺放；每臺泵連接兩節(jié)￠80集水主管，每節(jié)主管長4.0%布置8?12個帶閘閥的￠32孔井管，通過鋼絲軟管跟井管連接，每臺真空泵可連接16?24孔管井； ^型真空泵運行使各個井管周圍形成負壓將粉細砂圍巖中的水抽排出來； 降水施工時真空負壓控制在-0.061？^以下，如果壓力升高，必須對降水管進行逐根排查，看有無漏氣，同時必須檢查插入土層中的鋼管密封是否到位，漏氣部位必須采用膠布纏緊；保證掌子面5?100范圍邊墻及掌子面降水持續(xù)進行。
6.根據(jù)權利要求1所述的富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法，其特征在于，在上述步驟0中，包括步驟01，導洞超前支護: 步驟41，超前小導管采用￠42鋼管，長度2.6111,拱部間距0.1111，邊墻間距0.2111，外插角5?10。； 步驟42，超前小導管全環(huán)施作，每榀鋼架施作，利用超前小導管插板封堵，保證開挖施工順利進行； 步驟^2，導洞采用全人工開挖、出碴，將導洞斷面調整變??； 步驟^3，調整側壁拱架弧形，對導洞先行側增設臨時仰拱，每部成環(huán)，加強施工安全性。
7.根據(jù)權利要求6所述的富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法，其特征在于，在上述步驟山？中， 對導洞分臺階降水，先行側必須先進行超前降水后開挖施工，兩側邊墻的外插降水管井必須保留，保證后行側開挖時能持續(xù)降水，后行側施工方式同上部，必須先降水后施工；其中， 導洞采用臺階法施工，開挖高度5.3%根據(jù)鈣質膠結層面標高確定上臺階高度為2.5111,下臺階高度2.8111 ； 上臺階采用弧形導坑法開挖，每循環(huán)掘進尺0.5%開挖施工時邊開挖邊對拱部及掌子面插五合板封堵，拱部直接在上循環(huán)超前小導管背后插板，掌子面采用0 22鋼筋做骨架網片后堵板，￠22鋼筋與核心土錨固管焊接支撐； 下臺階施工兩邊墻可錯開2?30施工，每側一次掘進長度0.5?加，及時安裝拱架噴射混凝土支護，下臺階每完成3?5111進行一次臨時仰拱施工； 側壁導洞邊墻拱架直接為正洞工253型鋼拱架，內側拱架及臨時仰拱拱架采用工203型鋼拱架，部采用雙層連接筋及網片，噴射00混凝土支護。
8.根據(jù)權利要求7所述的富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法，其特征在于，正洞上斷面施工時，采用超前支護: 超前小導管采用￠42小導管，長度I為2.6111，拱部間距0.1111，邊墻間距0.2111，外插角5?10。；超前小導管需全環(huán)施作，每榀鋼架施作，利用超前小導管插板封堵，保證開挖施工順利進行。
9.根據(jù)權利要求6所述的富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工方法，其特征在于，在上述步驟11中，中隔壁緊跟掌子面，拖后掌子面3?細增設臨時仰拱，及時回填注漿，回填注漿前方里程斷面與掌子面之間距離控制在6?80。中隔壁隨核心土削挖分節(jié)施工，最終跟臨時仰拱結為一體；中隔壁拱腳采用支墊槽鋼或方木增強支撐力；進行徑向回填注漿施工，回填注漿施工完畢5?7天，圍巖基本穩(wěn)定后及時進行襯砌施工。
10.根據(jù)權利要求6所述的富水隧道超大斷面雙側下導坑超前降水施工，其特征在于，在上述步驟』中: 步驟』1，正洞仰拱施工，必須先開挖連接側壁導坑拱架腿，每次接2?3個腿，嚴禁大范圍開挖、接腿； 步驟』2，待側壁導坑接腿支護完成后再進行仰拱開挖，安裝仰拱拱架，初支及時封閉成環(huán)，每次開挖仰拱2?3榀拱架(1?1.5。，嚴禁開挖過大，造成初支變形； 步驟』3，仰拱開挖初支完成3%及時澆筑一次仰拱混凝土、仰拱填充混凝土，使隧道整體達到穩(wěn)定； 步驟』4，仰拱施工完畢達到100%強度后，根據(jù)圍巖監(jiān)控量測情況，隧道整體變形趨于穩(wěn)定，即可逐步拆除臨時支撐，施工二襯混凝土。
【文檔編號】E21D9/04GK104373128SQ201410509552
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權日:2014年9月18日
【發(fā)明者】劉靖伯, 宋戰(zhàn)平, 欒桂濤, 田珣, 陳平, 牛澤林, 張丹峰, 劉可 申請人:中國路橋工程有限責任公司