本發(fā)明屬于隧道施工方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于飽和黃土隧道的雙側(cè)壁洞內(nèi)降水施工方法。

背景技術(shù)：

目前在我國西部黃土地區(qū)正大量興建高鐵、高速等重要基礎(chǔ)設(shè)施，在黃土地區(qū)修建隧道，經(jīng)常會遇到隧道位于地下水位線以下，在飽和黃土地層中施工的情況。

飽和黃土圍巖屬工程地質(zhì)條件很差的vi級圍巖，其常呈軟塑-流塑狀態(tài)，圍巖開挖后極易坍塌、變形，甚至出現(xiàn)地表下沉(陷)或坍塌至地表，為防止隧道開挖面滲水、涌水及提高圍巖穩(wěn)定性，保證施工進(jìn)度、工程質(zhì)量和安全，隧道施工必須在無水環(huán)境中作業(yè)，即提前降低施工范圍內(nèi)的地下水位。但位于飽和黃土地層的隧道埋深一般較大，且常穿越高低不平的山嶺溝谷地區(qū)，地表降水方案難以實現(xiàn)；此外，由于注漿在黃土地層中的可注性差，漿液不能進(jìn)行滲透擴散，所以在洞內(nèi)實施注漿止水措施很難達(dá)到預(yù)期的堵水、止水效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于飽和黃土隧道的雙側(cè)壁洞內(nèi)降水施工方法，解決了現(xiàn)有飽和黃土隧道施工過程中，隧道內(nèi)水壓力較大、易滲透涌水、滲水的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于飽和黃土隧道的雙側(cè)壁洞內(nèi)降水施工方法，主要包括以下步驟：

步驟1，根據(jù)開挖區(qū)域分布情況，在隧道開挖面與掌子面之間從上到下設(shè)置不少于三排的超前真空降水井，每口超前真空降水井均通過集水管與排水總管接通；

步驟2，將真空泵與步驟1中的排水總管接通，抽吸掌子面前方土體內(nèi)水分直至降水標(biāo)準(zhǔn)要求后，記錄抽水量，開始采挖隧道；

步驟3，采用雙導(dǎo)洞法開挖隧道，

步驟3.1，在按照標(biāo)準(zhǔn)采挖的隧道兩側(cè)導(dǎo)洞內(nèi)均放置豎直方向的鋼拱架臨時支護和水平方向的臨時橫撐，并均在側(cè)輪廓面噴涂混凝土層形成拱墻初期襯砌，

步驟3.2，完成步驟3.1拱墻初期襯砌后，當(dāng)兩側(cè)導(dǎo)洞每施工完一層即向側(cè)墻外設(shè)置不少于三排的側(cè)墻真空降水井，在每個臨時支護上均設(shè)置真空降水井，完成兩側(cè)導(dǎo)洞的采挖；

步驟4，沿步驟3.2采挖的導(dǎo)洞內(nèi)縱向均勻分布管井，管井位于每個導(dǎo)洞拱底且抽吸地下水；

步驟5，采用上中下臺階法開挖隧道中洞，

步驟5.1，開挖中洞的上臺階部分，并在形成的拱頂上噴涂混凝土層形成拱頂初期襯砌，

步驟5.2，完成步驟5.1的上臺階部分后，開挖中洞的中臺階部分及下臺階部分，并在形成的仰拱上噴涂混凝土層形成仰拱初期襯砌，

步驟5.3，使步驟3.1的拱墻初期襯砌、步驟5.1的拱頂初期襯砌和仰拱初期襯砌連接呈并形成封閉的環(huán)狀的初期襯砌；

步驟6，拆除步驟5.3中初期襯砌區(qū)段的臨時支護和臨時橫撐，依次澆筑仰拱、拱墻和拱頂形成二次襯砌，隧道開挖過程中重復(fù)步驟1-5直至完成隧道采挖工作。

本發(fā)明的特征還在于，

步驟1的超前真空降水井分別位于分步開挖的各土層內(nèi)，從上到下具體分布為：第一排超前真空降水井位于上臺階中部；第二排超前真空降水井位于中臺階平臺面向下45-55cm處；第三排超前真空降水井位于下臺階平臺面向下45-55cm處。

步驟1中的超前真空降水井均采用直徑70-80mm、長度6.5-7.5m的鋼管，每兩個相鄰的超前真空降水井之間的間距均為0.5-1.5m，每個超前真空降水井與水平面之間的夾角25°-35°。

步驟3.2中的側(cè)墻真空降水井均采用直徑30-34mm的鋼管，側(cè)墻真空降水井與超前真空降水井排數(shù)相同且每排位置相互平行，側(cè)墻真空降水井從上到下具體為：上排長度為3.5-4.5m，與水平面夾角25°-35°；中排長度為3.5-4.5m，與水平面夾角25°-35°；下排長度為4.5-5.5m，與水平面55°-65°。

每排側(cè)墻真空降水井沿隧道縱向均勻分布，每排相鄰的側(cè)墻真空降水井之間的間隔均為0.5-1.5m。

步驟3.2中真空降水井與第二排的超前真空降水井位置平行，真空降水井采用直徑30-34mm的鋼管、長度4.5-5.5m、與水平面夾角55°-65°，且真空降水井沿隧道縱向均勻分布，每相鄰的真空降水井之間均為0.5-1.5m。

步驟4中的管井直徑55-65cm、深度7.5-8.5m，每兩個相鄰的管井之間的距離均為7.5-8.5m。

管井包括由礫石層組成的井壁，管井內(nèi)部設(shè)置有濾網(wǎng)，濾網(wǎng)下部依次連接有吸水管、無砂水泥管和沉砂管，吸水還接通位于井口的水泵。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明基于飽和黃土隧道的雙側(cè)壁洞內(nèi)降水施工方法通過將整個斷面分割成若干個小斷面分別開挖支護，同時增加了超前真空管降水井與管井相結(jié)合的降排水措施，從而實現(xiàn)洞內(nèi)降水，達(dá)到隧道施工在無水環(huán)境中作業(yè)的條件；洞內(nèi)降水措施降低隧道作業(yè)面附近一定范圍內(nèi)的地下水位，使隧道施工在無水環(huán)境下作業(yè)，從而提高圍巖穩(wěn)定性，保證工程的質(zhì)量與安全；同時，不妨礙原有隧道開挖施工工藝，可操作性好，降水范圍僅限當(dāng)前作業(yè)區(qū)域，有很好的實用價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于飽和黃土隧道的雙側(cè)壁洞內(nèi)降水施工方法的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明圖1中a-a截面的剖視圖；

圖3是本發(fā)明圖1中b-b截面的剖視圖；

圖4是本發(fā)明基于飽和黃土隧道的雙側(cè)壁洞內(nèi)降水施工方法中管井的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.初期襯砌，2.二次襯砌，3.臨時支護，4.臨時橫撐，5.超前真空降水井，6.集水管，7.排水總管，8.側(cè)墻真空降水井，9.真空降水井，10.管井，11.水泵，12.礫石層，13.濾網(wǎng)，14.吸水管，15.無砂水泥管，16.沉砂管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明一種基于飽和黃土隧道的雙側(cè)壁洞內(nèi)降水施工方法，如圖1所示，主要包括以下步驟：

步驟1，根據(jù)開挖區(qū)域分布情況，如圖2所示，在隧道開挖面與掌子面之間從上到下設(shè)置不少于三排的超前真空降水井5，每口超前真空降水井5均通過集水管6與排水總管7接通。

其中，超前真空降水井5分別位于分步開挖的各土層內(nèi)，從上到下具體分布為：第一排超前真空降水井5位于上臺階中部；第二排超前真空降水井5位于中臺階平臺面向下45-55cm處；第三排超前真空降水井5位于下臺階平臺面向下45-55cm處。超前真空降水井5均采用直徑70-80mm、長度6.5-7.5m的鋼管，每兩個相鄰的超前真空降水井5之間的間距均為0.5-1.5m，每個超前真空降水井5與水平面之間的夾角25°-35°。

超前真空降水井5的施工方法采用套管頂進(jìn)、水利沖刷排渣法，使用直徑90mm的鉆頭打孔清水鉆進(jìn)，直徑75mm鋼套筒跟進(jìn)，將套筒達(dá)到預(yù)定長度后停止鉆進(jìn)沖孔，超前真空降水井5均采用厚度3mm鋼管、末端2m內(nèi)鉆梅花型進(jìn)水孔，安裝過濾網(wǎng)。

步驟2，將真空泵與步驟1中的排水總管7接通，抽吸掌子面前方土體內(nèi)水分直至降水標(biāo)準(zhǔn)要求后，開始采挖隧道，其中，在抽吸過程中應(yīng)持續(xù)記錄抽水量。

步驟3，采用雙導(dǎo)洞法開挖隧道

在按照標(biāo)準(zhǔn)采挖的隧道兩側(cè)導(dǎo)洞內(nèi)均放置豎直方向的鋼拱架臨時支護3和水平方向的臨時橫撐4，并均在側(cè)輪廓面噴涂混凝土層形成拱墻初期襯砌；為了防止水從已開挖隧道的側(cè)墻補給、同時擴大降水范圍并減輕地下水對隧道支護產(chǎn)生的側(cè)壓力，完成拱墻初期襯砌后，如圖3所示，當(dāng)兩側(cè)導(dǎo)洞每施工完一層即向側(cè)墻外設(shè)置不少于三排的側(cè)墻真空降水井8；同時為了降低后續(xù)中洞下部土體含水量，在每個臨時支護3上均設(shè)置真空降水井9，完成兩側(cè)導(dǎo)洞的采挖。

其中，側(cè)墻真空降水井8均采用直徑30-34mm的鋼管，側(cè)墻真空降水井8與超前真空降水井5排數(shù)相同且每排位置相互平行，側(cè)墻真空降水井8從上到下具體為：上排長度為3.5-4.5m，與水平面夾角25°-35°；中排長度為3.5-4.5m，與水平面夾角25°-35°；下排長度為4.5-5.5m，與水平面55°-65°。每排側(cè)墻真空降水井8沿隧道縱向均勻分布，每排相鄰的側(cè)墻真空降水井8之間的間隔均為0.5-1.5m。真空降水井9與第二排的超前真空降水井5位置平行，真空降水井9采用直徑30-34mm的鋼管、長度4.5-5.5m、與水平面夾角55°-65°，且真空降水井9沿隧道縱向均勻分布，每相鄰的真空降水井9之間均為0.5-1.5m。每個側(cè)墻真空降水井8和真空降水井9均與排水總管7相接通。

步驟4，為保證施工區(qū)段地下水位一直維持在仰拱面以下深度，當(dāng)兩側(cè)導(dǎo)洞完成后，沿采挖的導(dǎo)洞內(nèi)縱向均勻分布管井10，管井10位于每個導(dǎo)洞拱底且抽吸地下水。

其中，管井10直徑55-65cm、深度7.5-8.5m，每兩個相鄰的管井10之間的距離均為7.5-8.5m。如圖4所示，管井10包括由礫石層12組成的井壁，管井10內(nèi)部設(shè)置有濾網(wǎng)13，濾網(wǎng)13下部依次連接有吸水管14、無砂水泥管15和沉砂管16，吸水管14還接通位于井口的水泵11。

施工方法采用反循環(huán)鉆機成孔，成孔后下無砂水泥管15管外填礫石層12，然后用空壓機洗井直至水清砂盡。

步驟5，采用上中下臺階法開挖隧道中洞

開挖中洞的上臺階部分，并在形成的拱頂上噴涂混凝土層形成拱頂初期襯砌；完成上臺階部分后，開挖中洞的中臺階部分及下臺階部分，并在形成的仰拱上噴涂混凝土層形成仰拱初期襯砌；使拱墻初期襯砌、拱頂初期襯砌和仰拱初期襯砌連接呈并形成封閉的環(huán)狀的初期襯砌1。

步驟6，拆除初期襯砌1區(qū)段的臨時支護3和臨時橫撐4，依次澆筑仰拱、拱墻和拱頂形成二次襯砌2，隧道往前開挖過程中，重復(fù)步驟1-5逐步向前進(jìn)行降水，并撤離后方隧道施工完畢區(qū)段的降水措施，保證當(dāng)前施工區(qū)段的無水狀態(tài)。

本發(fā)明的施工方法通過將整個斷面分割成若干個小斷面分別開挖支護，同時增加了超前真空管降水井與管井降水相結(jié)合的降排水措施，從而實現(xiàn)洞內(nèi)降水，達(dá)到隧道施工在無水環(huán)境中作業(yè)的條件；洞內(nèi)降水措施降低隧道作業(yè)面附近一定范圍內(nèi)的地下水位，使隧道施工在無水環(huán)境下作業(yè)，從而提高圍巖穩(wěn)定性，保證工程的質(zhì)量與安全；同時，不妨礙原有隧道開挖施工工藝，可操作性好，降水范圍僅限當(dāng)前作業(yè)區(qū)域，有很好的實用價值。