一种适用于浅埋偏压段及下穿浅埋富水段的隧道施工方法

摘要

一种适用于浅埋偏压段及下穿浅埋富水段的隧道施工方法。其包括在浅埋偏压段采用卸载反压法处理边坡；对浅埋偏压段内隧道周围的土体进行深孔注浆加固；对洞身采用管棚超前支护；在浅埋富水段将水抽干，采用素填土回填场地；进行深孔注浆加固；进行洞身超前支护；采用V级复合式衬砌；采用钢边橡胶止水带进行防水等步骤。本发明具有如下优点：可防止因受特殊地质条件在隧道施工中出现坍塌、冒顶、开挖面流塌、突水、突泥、隧道渗漏水等不良地质情况发生，保证隧道施工安全及永久性运营安全。

说明书

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，特别是涉及一种适用于浅埋偏压段及下穿浅埋富水段的隧道施工方法。

背景技术

隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。传统隧道的施工方法均是采用暗挖掘进的常规手段，地表及洞内不做处理。但当规划的隧道部分结构位于诸如山体等浅埋偏压段，同时洞身途经诸如水塘等浅埋富水段时，如图1所示，在浅埋偏压段处，山体2的坡度走势基本从隧道1的一侧开始往另一侧陡降，且隧道两侧山体埋深平均高差数米，坡度较陡、覆盖不均，因此偏压严重，所以在施工及运营过程中极有可能因山体2的偏压和覆盖土层较厚的影响而造成安全隐患；另外，要求水塘在施工期间可临时征用、临时抽干，施工完成后需恢复原貌，继续蓄水使用；由于该处隧道埋深约数米至十几米，在上述这种特殊的地质条件下，若采用传统的施工方法可能存在较大的安全风险，以及永久性运营安全风险。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于浅埋偏压段及下穿浅埋富水段的隧道施工方法。

为了达到上述目的，本发明提供的适用于浅埋偏压段及下穿浅埋富水段的隧道施工方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)在隧道的开挖过程中，当进入浅埋偏压段时，在该段的隧道拱顶上方设置平台，平台的宽度延伸至隧道的轮廓线外各5米，长度为沿隧道的前进方向延伸至该段外5米处，然后对山体上位于隧道一侧的高边坡分级进行挖土卸载，挖土后形成的每级边坡的高度小于等于8米，该侧高边坡按1:1.25永久坡率刷坡；对隧道另一侧的低边坡进行回填土石反压，回填后形成的每级边坡高度小于等于8米，该侧低边坡按1:1.25永久坡率刷坡，并在坡脚处采用4米高的挡土墙进行防护；两侧边坡山体均采用框架锚杆进行坡面防护，以防止滑塌；

2)卸载反压后对浅埋偏压段内隧道周围的土体采用钢花管进行竖向深孔注浆加固，水平加固范围为隧道的轮廓线外各5米，深度为从地表至隧道拱部以下5米，采用水泥浆注浆加固；

3)待注浆加固完成后，对浅埋偏压段内隧道拱部120度范围内的洞身采用管棚进行超前支护，每10米施做1环，相邻两环间水平搭接3米；每环管棚施工完成后开始进行掘进及支护，以保证作业安全；

4)当需要进行下穿水塘的浅埋富水段施工时，首先将水塘内的蓄水抽干，然后进行清淤，之后采用泥土车运送素填土至该浅埋富水段内隧道的设置区域，然后用装载机配合推土机整平回填场地，地表用粘土封闭；

5)对上述浅埋富水段的回填场地采用钢花管进行竖向深孔注浆加固，水平加固范围为隧道的轮廓线外各5米，隧道外部的深度为从地表至弱风化层2米，洞身处的深度为洞顶至隧道拱部以下5米，采用水泥浆注浆加固；

6)待注浆加固完成后，在掌子面前方的拱顶处采用钢花管作为超前小导管进行洞身超前支护，角度采用40°和10°交错布置，然后采用三台阶临时仰拱法进行开挖掘进，以保证施工安全；

7)对浅埋富水段的洞身采用V级复合式衬砌，其中V级围岩为Vd复合式衬砌I20a钢拱架0.6m/榀，初期支护厚度28cm，拱墙衬砌厚度60cm，仰拱厚度65cm；

8)采用全包防水处理，并对衬砌施工缝防水采用钢边橡胶止水带加强处理，以避免运营期间出现渗漏水；

9)对浅埋富水段每5米设置一个断面沉降观测点，洞内每3米设置一个断面监控量测点，每天进行2次观测，以保证施工安全；

10)施工结束后，重新向水塘内注入水，恢复原貌。

在步骤2)中，所述的钢花管的直径为89mm；钢花管7的间距为1.5*1.5米，梅花形布置，水泥浆注浆加固时的水灰比为1:1。

在步骤3)中，所述的管棚中的管直径为89mm。

在步骤4)中，所述的地表用粘土的厚度为0.5m。

在步骤5)中，所述的钢花管直径为108mm；钢花管的间距为1.5*1.5米，梅花形布置，水泥浆注浆加固时的水灰比为1:1。

在步骤6)中，所述的作为超前小导管的钢花管直径为50mm，壁厚5mm，长度5米。

本发明提供的适用于浅埋偏压段及下穿浅埋富水段的隧道施工方法具有如下优点：可防止因受特殊地质条件在隧道施工中出现坍塌、冒顶、开挖面流塌、突水、突泥、隧道渗漏水等不良地质情况发生，保证隧道施工安全及永久性运营安全。

附图说明

图1为浅埋偏压段处隧道截面状态示意图。

图2为利用本发明提供的适用于浅埋偏压段及下穿浅埋富水段的隧道施工方法进行施工时浅埋偏压段处施工过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的适用于浅埋偏压段及下穿浅埋富水段的隧道施工方法进行详细说明。与已有技术相同的结构采用相同的附图标号。

如图2—图所示，本发明提供的适用于浅埋偏压段及下穿浅埋富水段的隧道施工方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)在隧道1的开挖过程中，当进入浅埋偏压段时，在该段的隧道拱顶上方设置平台3，平台3的宽度延伸至隧道1的轮廓线外各5米，长度为沿隧道1的前进方向延伸至该段外5米处，然后对山体2上位于隧道1一侧的高边坡分级进行挖土卸载，挖土后形成的每级边坡4的高度小于等于8米，该侧高边坡按1:1.25永久坡率刷坡；对隧道1另一侧的低边坡进行回填土石反压，回填后形成的每级边坡5高度小于等于8米，该侧低边坡按1:1.25永久坡率刷坡，并在坡脚处采用4米高的挡土墙6进行防护；两侧边坡山体均采用框架锚杆进行坡面防护，以防止滑塌；

2)卸载反压后对浅埋偏压段内隧道1周围的土体采用Φ89mm钢花管7进行竖向深孔注浆加固，水平加固范围为隧道1的轮廓线外各5米，深度为从地表至隧道拱部以下5米，钢花管7的间距为1.5*1.5米，梅花形布置，采用水灰比为1:1的水泥浆注浆加固；

3)待注浆加固完成后，对浅埋偏压段内隧道拱部120度范围内的洞身采用Φ89mm管棚进行超前支护，每10米施做1环，相邻两环间水平搭接3米；每环管棚施工完成后开始进行掘进及支护，以保证作业安全；

4)当需要进行下穿水塘的浅埋富水段施工时，首先将水塘内的蓄水抽干，然后进行清淤，之后采用泥土车运送素填土至该浅埋富水段内隧道1的设置区域，然后用装载机配合推土机整平回填场地，地表用0.5m厚粘土封闭；

5)对上述浅埋富水段的回填场地采用Φ108mm钢花管进行竖向深孔注浆加固，水平加固范围为隧道1的轮廓线外各5米，隧道1外部的深度为从地表至弱风化层2米，洞身处的深度为洞顶至隧道拱部以下5米，花管间距为1.5*1.5米，梅花形布置，采用水灰比为1:1的水泥浆注浆加固；

6)待注浆加固完成后，在掌子面前方的拱顶处采用ф50mm，壁厚5mm，长度5米的钢花管作为超前小导管进行洞身超前支护，角度采用40°和10°交错布置，然后采用三台阶临时仰拱法进行开挖掘进，以保证施工安全；

7)对浅埋富水段的洞身采用V级复合式衬砌，其中V级围岩为Vd复合式衬砌I20a钢拱架0.6m/榀，初期支护厚度28cm，拱墙衬砌厚度60cm，仰拱厚度65cm；

8)采用全包防水处理，并对衬砌施工缝防水采用钢边橡胶止水带加强处理，以避免运营期间出现渗漏水；

9)对浅埋富水段每5米设置一个断面沉降观测点，洞内每3米设置一个断面监控量测点，每天进行2次观测，以保证施工安全；

10)施工结束后，重新向水塘内注入水，恢复原貌。