大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法
【專利摘要】一種大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法，包括如下步驟：①在隧道正洞下半斷面超前施工雙側壁導洞，導洞采用分臺階開挖，分別設置臨時仰拱，分部封閉成環(huán),分臺階對導洞進行超前降排水；②在隧道正洞上斷面采用弧形導坑預留核心土法開挖，利用核心土穩(wěn)定掌子面，弧形開挖一次到位，正洞初支鋼架一次拼接到位，緊跟掌子面施做臨時仰拱與中隔壁使上部支護結構封閉成環(huán)，分臺階人工切削開挖核心土，快速建立正洞初支拱架整體結構，并及時澆筑仰拱及填充混凝土；③根據監(jiān)控量測數據分析結果，分段拆除洞內側壁、臨時仰拱與中隔壁及時施做復合式襯砌。該方法很好地解決了粉細砂自穩(wěn)性差遇水迅速惡化，呈流砂外涌的施工難題。
【專利說明】大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法
【技術領域】:
[0001]本發(fā)明屬于隧道工程建設【技術領域】，特別涉及一種大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法。
【背景技術】:
[0002]富水飽和粉細砂地層的地質情況決定了隧道施工的特殊性，目前國內在富水飽和粉細砂地層中修建隧道尚屬罕見，并無相應施工經驗可以借鑒。軟弱圍巖地層隧道施工一般采用中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)及雙側壁導坑法，根據現場圍巖地質條件，按照“重降水、短進尺、強支護、嚴注漿、早封閉、勤量測、襯砌緊跟”的施工原則，借鑒傳統(tǒng)成型工法，經組織有關專家討論研究，首先確定采用下部雙洞超前法施工，上部按照中隔壁法組織施工。經對試驗段施工進行研究總結:下部雙導洞超前施工，分部封閉成環(huán)，對正洞進行超前降排水，保障正洞初支拱架拱腳穩(wěn)固；上部采用中隔壁法，多次開挖，多次擾動，多次流砂，初支鋼架分部多次拼接，施工偏差較大，整體性差。

【發(fā)明內容】
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[0003]本發(fā)明的目的就在于克服上述現有技術中存在的不足，而提供一種大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法，該方法采用雙洞超前工法施工，利用導洞進行有效的超前降排水，很好地解決了粉細砂自穩(wěn)性差遇水迅速惡化，呈流砂外涌的施工技術難題。
[0004]如上構思，本發(fā)明的技術方案是:一種大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法，其特征在于:包括如下步驟:
[0005]①在隧道正洞下半斷面超前施工雙側壁導洞，導洞采用分臺階開挖，分別設置臨時仰拱，分部封閉成環(huán)，分臺階對導洞進行超前降排水；
[0006]②在隧道正洞上斷面采用弧形導坑預留核心土法開挖，利用核心土穩(wěn)定掌子面，弧形開挖一次到位，正洞初支鋼架一次拼接到位，緊跟掌子面施做臨時仰拱與中隔壁使上部支護結構封閉成環(huán)，分臺階人工切削開挖核心土，快速建立正洞初支拱架整體結構，并及時澆筑仰拱及填充混凝土；
[0007]③根據監(jiān)控量測數據分析結果，分段拆除洞內側壁、臨時仰拱與中隔壁及時施做復合式襯砌。
[0008]上述超前降排水的施工過程為:在隧道正洞下部超前施工雙側壁導洞，沿著導洞下臺階掌子面及邊墻分別打設多根降水管，這些降水管通過集水總管上的多根分支管與真空泵連接，真空泵將水排至工作面集水箱內，分段引排至正洞集水坑，最后集中抽排至洞外。
[0009]上述降水管采用Φ 32mmPPR管，其長度L=4m，其管頭對稱制有進水孔，梅花型布置。
[0010]上述降水管管頭外部包裹100目雙層鋼絲濾網。
[0011]上述集水總管采用Φ 80mm鋼管，總管長4m，其上設置10根分支管，分支管之間的間距為0.4m，分支節(jié)上安裝球形閘閥。
[0012]上述分支管采用Φ 32mm鋼管，分支管節(jié)長30cm。
[0013]上述核心土采用插管和插板方法進行穩(wěn)固。
[0014]本發(fā)明具有如下的優(yōu)點和積極效果:
[0015]1、本發(fā)明采用雙洞超前工法施工，利用導洞進行有效的超前降排水，很好地解決了粉細砂自穩(wěn)性差遇水迅速惡化，呈流砂外涌的施工技術難題。
[0016]2、本發(fā)明在隧道正洞上斷面采用預留核心土弧形導坑開挖，初支鋼拱架一次拼接完成，提高了施工質量，保障了施工安全。
[0017]3、本發(fā)明在隧道采用弧形導坑預留核心土法開挖，利用核心土穩(wěn)定掌子面，弧形開挖一次到位，正洞初支鋼架一次拼接到位，從而減小了施工誤差。同時，臨時仰拱與中隔壁緊跟封閉成環(huán)，快速建立正洞初支拱架整體結構，從而可確保工程質量和施工安全。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0018]圖1是本發(fā)明施工工序流程圖；
[0019]圖2是本發(fā)明施工工序橫斷面圖；
[0020]圖3是本發(fā)明施工工序平面圖；
[0021]圖4是本發(fā)明施工工序縱斷面圖；
[0022]圖5是降水管縱向布置示意圖；
[0023]圖6是降水管平面布置示意圖；
[0024]圖7是(j5 32mmPPR降水管制作程序圖，其中，圖7_1是4米長(ji32mmPPR管、圖
7-2是(ji32mmPPR降水管管頭50cm段示意圖、圖7_3是Φ 32mmPPR降水管結構示意圖。
[0025]圖中:1_左側導洞上臺階開挖支護，2-左側導洞下臺階開挖支護，3-右側導洞上臺階開挖支護，4-右側導洞下臺階開挖支護，5-上部弧形導坑開挖支護，6-上部核心土開挖，7-中部核心土開挖，8-仰拱開挖支護，IX -仰拱混凝土，X - 二襯混凝土，9-臨時仰拱，
10-注漿導管，11-超前小導管，12-真空降水管，13-集水總管，14-集水箱，15-真空泵，16-分水管，17-進水孔，18-濾網。
【具體實施方式】:
[0026]一種大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法，包括如下步驟:
[0027]—、在隧道正洞下半斷面超前施工雙側壁導洞，導洞采用分臺階開挖，分別設置臨時仰拱，分部封閉成環(huán)。具體步驟為:
[0028]1、(I)利用上一循環(huán)架立鋼架施做隧道超前支護；(2)開挖I部土體；(3)及時施做初期支護及臨時支護，設置臨時仰拱使之封閉成環(huán)，打設鋼架鎖腳錨管。
[0029]2、I部施工至適當距離后，開挖2部，接長鋼架，施作初期支護、側壁及底部臨時仰拱，使之封閉成環(huán)。
[0030]3、如上步驟，開挖3部、4部土體，施作初期支護、側壁及臨時支護。
[0031]所述1、2、3、4部<t42L=2.6m超前小導管環(huán)向間距20cm。
[0032]分臺階對導洞進行“真空輕型井點降水+濾網集水坑集排水”，即沿著導洞下臺階掌子面及邊墻分別打設多根真空降水管，這些真空降水管通過集水總管上的多根分支管與V6型真空泵(7.5KW)連接，真空泵將水排至工作面集水箱內，分段引排至正洞集水坑，最后集中抽排至洞外。上述降水管采用0 32mmPPR管，其長度L=4m，其管頭對稱制有進水孔，梅花型布置，管頭外部包裹100目雙層鋼絲濾網。上述集水總管采用Φ80πιπι鋼管，總管長4m，其上設置10根分支管，分支管之間的間距為0.4m，分支節(jié)上安裝球形閘閥。上述分支管采用Φ 32mm鋼管，分支管節(jié)長30cm。
[0033]二、(I)利用上一循環(huán)架立鋼架施做隧道上半斷面超前支護；(2)環(huán)向掏槽開挖5部土體；(3)及時施做初期支護及中隔壁。上半斷面Φ42?=2.6πι超前小導管加密打設，環(huán)向間距10cm。
[0034]三、5部施工3~5m后，開挖6部，施作臨時仰拱和中隔壁。
[0035]四、初期支護背后徑向回填注漿。上部初支鋼架全部支立完成，滯后上斷面掌子面5~Sm及時對初支背后進行回填灌漿，徑向Φ42?=1πι注漿導管環(huán)縱向間距均為lm。
[0036]五、根據監(jiān)控量測數據結果分析，圍巖穩(wěn)定后，開挖⑦部土體。
[0037]六、(I)滯后5部掌子面10~15m距離開挖8部土體；(2)及時施做初期支護，使之封閉成環(huán)。
[0038]七、分段拆除導洞臨時仰拱與側壁臨時支護，拆除長度根據監(jiān)控量測結果分析后確定，一次拆除長度不大于6m。施做IX部仰拱二襯及隧底填充。噴射混凝凝土采用C30。
[0039]八、利用襯砌模板臺車一次性灌注X部二次襯砌(拱墻襯砌一次施作)。襯砌混凝凝土采用C45防水混凝土。
[0040]本發(fā)明采用本施工方法較傳統(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，分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。
【權利要求】
1.一種大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法，其特征在于:包括如下步驟: ①在隧道正洞下半斷面超前施工雙側壁導洞，導洞采用分臺階開挖，分別設置臨時仰拱，分部封閉成環(huán)，分臺階對導洞進行超前降排水； ②在隧道正洞上斷面采用弧形導坑預留核心土法開挖，利用核心土穩(wěn)定掌子面，弧形開挖一次到位，正洞初支鋼架一次拼接到位，緊跟掌子面施做臨時仰拱與中隔壁使上部支護結構封閉成環(huán)，分臺階人工切削開挖核心土，快速建立正洞初支拱架整體結構，并及時澆筑仰拱及填充混凝土； ③根據監(jiān)控量測數據分析結果，分段拆除洞內側壁、臨時仰拱與中隔壁及時施做復合式襯砌。
2.根據權利要求1所述的大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法，其特征在于:上述超前降排水的施工過程為:在隧道正洞下部超前施工雙側壁導洞，沿著導洞下臺階掌子面及邊墻分別打設多根降水管，這些降水管通過集水總管上的多根分支管與真空泵連接，真空泵將水排至工作面集水箱內，分段引排至正洞集水坑，最后集中抽排至洞外。
3.根據權利要求1所述的大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法，其特征在于:上述核心土采用插管和插板方法進行穩(wěn)固。
4.根據權利要求2所述的大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法，其特征在于:上述降水管采用φ32mmPPR管，其長度L=4m，其管頭對稱制有進水孔，梅花型布置。
5.根據權利要求2所述的大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法，其特征在于:上述降水管管頭外部包裹100目雙層鋼絲濾網。
6.根據權利要求2所述的大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法，其特征在于:上述集水總管采用φ80πmm鋼管，總管長4m，其上設置10根分支管，分支管之間的間距為.0.4m,分支節(jié)上安裝球形閘閥。
7.根據權利要求1所述的大斷面富水飽和粉細砂鐵路隧道開挖方法，其特征在于:上述分支管采用φ 32mm鋼管，分支管節(jié)長30cm。
【文檔編號】E21D11/18GK103628887SQ201310627926
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】李素清, 趙旭鵬, 張學文, 劉紹石, 王平, 王 鋒 申請人:中鐵十三局集團有限公司