一種用于大斷面黃土隧道切槽超前預支護穩(wěn)定層的方法
【技術領域】
[0001]
本發(fā)明屬于隧道施工技術領域,尤其是一種用于大斷面黃土隧道切槽超前預支護穩(wěn)定層的方法。
【背景技術】
[0002]高速鐵路黃土地層中修建大斷面隧道,在隧道開挖后會引起圍巖應力重分布,當初期預支護提供的抗力不足以抵抗圍巖變形需求時,將會發(fā)生變形或坍塌,產(chǎn)生安全事故,造成群死群傷。此外地層或結(jié)構(gòu)變形引起的初期預支護侵限也會造成二次襯砌混凝土層厚度不足,發(fā)生結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題,所以切槽的超前預支護能有效防治大斷面黃土隧道切槽的安全質(zhì)量,防止事故發(fā)生。
[0003]目前在大斷面黃土隧道切槽施工中,多采用超前導管加固、分部開挖及預留核心土的方式進行施工,但施工安全得不到有效保證,大斷面黃土隧道變形大,隧道初期預支護變形或坍塌及侵限事故頻繁發(fā)生。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為解決上述問題,本發(fā)明提供了一種用于大斷面黃土隧道切槽超前預支護穩(wěn)定層的方法,通過該方法能使隧道開挖前其掌子面形成一個超前預支護穩(wěn)定層,該超前預支護穩(wěn)定層能有效預防隧道施工產(chǎn)生的變形、坍塌和侵限事故。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用如下技術方案:
一種用于大斷面黃土隧道切槽超前預支護穩(wěn)定層的方法,大斷面黃土隧道的拱頂施工曲率半徑給定為R,所述4.0m,左右兩邊墻的支撐高度給定為G,由R和G及切槽共同形成的隧道施工橫斷面面積大于50平米而小于100平米,大斷面黃土隧道的切槽沿拱頂和左右兩邊墻的外圍展開,左右兩邊墻分別與拱頂相切聯(lián)接,切槽通過切槽機施工,切槽內(nèi)通過噴漿管灌注早高強混凝土,切槽的縱深施工方向與大斷面黃土隧道的縱深施工方向保持一致,每段切槽均涉及到土方斷面層、填充層、防水板和襯砌混凝土層,土方斷面層、填充層、防水板和襯砌混凝土層均按常規(guī)方式施工,本發(fā)明的特征如下:
先將拱頂?shù)确譃槿危蚨胁垩毓绊斖鈬脖环譃榈确秩?,該三段是左上環(huán)槽、拱部環(huán)槽和右上環(huán)槽,左右兩邊墻外圍的切槽稱其為左下環(huán)槽和右下環(huán)槽,左下環(huán)槽與左上環(huán)槽相切聯(lián)接,右下環(huán)槽與右上環(huán)槽相切聯(lián)接;
大斷面黃土隧道進行切槽的初次施工時,先通過切槽機并按自上而下的方向切割出左下環(huán)槽,然后通過切槽機并按自上而下的方向切割出右下環(huán)槽,在切割右下環(huán)槽的時間間隔中通過噴漿管向左下環(huán)槽內(nèi)灌注早高強混凝土并凝固形成左下環(huán)槽層;之后通過切槽機并按自上而下的方向切割出左上環(huán)槽,在切割左上環(huán)槽的時間間隔中通過噴漿管向右下環(huán)槽內(nèi)灌注早高強混凝土并凝固形成右下環(huán)槽層;再之后通過切槽機并按自上而下的方向切割出右上環(huán)槽,在切割右上環(huán)槽的時間間隔中通過噴漿管向左上環(huán)槽內(nèi)灌注早高強混凝土并凝固形成左上環(huán)槽層;最后通過切槽機并按自左而右的方向切割出拱部環(huán)槽,在切割拱部環(huán)槽的時間間隔中通過噴漿管向右上環(huán)槽內(nèi)灌注早高強混凝土并凝固形成右上環(huán)槽層,當拱部環(huán)槽被切割后通過噴漿管向其內(nèi)灌注早高強混凝土并凝固形成拱部環(huán)槽層,此時即完成各環(huán)槽的初次施工,所述初次施工各環(huán)槽中的左下環(huán)槽、右下環(huán)槽、左上環(huán)槽、右上環(huán)槽及拱部環(huán)槽的切割施工參數(shù)是相同的,所述切割施工參數(shù)分別是:各環(huán)槽的深度S均控制在3?4m,各環(huán)槽的厚度H均控制在25?35cm,各環(huán)槽的向上或是向外傾角β均控制在5.0?6.0°,各環(huán)槽內(nèi)灌注早高強混凝土并凝固形成的所述左下環(huán)槽層、所述右下環(huán)槽層、所述左上環(huán)槽層、所述右上環(huán)槽層和所述拱部環(huán)槽層共同構(gòu)成初次施工超前預支護穩(wěn)定層,要求早高強混凝土在10小時內(nèi)的凝固強度不能低于1MPa;
待所述初次施工超前預支護穩(wěn)定層完全凝固后再開挖土方斷面層,土方斷面層在開挖到所述初次施工超前預支護穩(wěn)定層的前端預留長度31時停止施工,所述預留長度31不能小于50cm,然后按常規(guī)方式施工填充層、防水板和襯砌混凝土層,至此完成大斷面黃土隧道的初次掘進施工;
當所述初次掘進施工完成后即可著手切槽的二次施工,二次施工中切槽的施工方向與大斷面黃土隧道的施工方向保持一致,所述二次施工完全重復所述初次施工過程和所述切割施工參數(shù),通過所述二次施工再次得到左下環(huán)槽、右下環(huán)槽、左上環(huán)槽、右上環(huán)槽和拱部環(huán)槽,由此凝固形成的所述左下環(huán)槽層、所述右下環(huán)槽層、所述左上環(huán)槽層、所述右上環(huán)槽層和所述拱部環(huán)槽層共同構(gòu)成二次施工超前預支護穩(wěn)定層,由于所述預留長度的存在,表明所述二次施工超前預支護穩(wěn)定層中各環(huán)槽層的尾端與所述初次施工超前預支護穩(wěn)定層中各環(huán)槽層的前端是相互交錯搭接的,待所述二次施工超前預支護穩(wěn)定層完全凝固后再開挖二次土方斷面層,二次土方斷面層在開挖到所述二次施工超前預支護穩(wěn)定層的前端所述預留長度31時停止施工,所述預留長度51也不能小于50cm,然后按常規(guī)方式施工二次填充層、二次防水板和二次襯砌混凝土層,至此完成大斷面黃土隧道的二次掘進施工;
根據(jù)大斷面黃土隧道的掘進深度,重復循環(huán)所述二次施工N次即可構(gòu)成{N+2}次施工超前預支護穩(wěn)定層,N為自然正整數(shù)且N2 3,所述{N+2}次施工超前預支護穩(wěn)定層中各環(huán)槽層的尾端與{N+1}次施工超前預支護穩(wěn)定層中各環(huán)槽層的前端也是相互交錯搭接的,待所述{N+2}次施工超前預支護穩(wěn)定層完全凝固后再開挖{N+2}次土方斷面層,然后按常規(guī)方式施工{N+2}次填充層、{N+2}次防水板和{N+2}次襯砌混凝土層,至此完成大斷面黃土隧道的{N+2}次掘進施工。
[0006]由于采用如上所述技術方案,本發(fā)明產(chǎn)生如下積極效果:
1.切槽沿拱頂外圍被分為左上環(huán)槽、拱部環(huán)槽和右上環(huán)槽,左右兩邊墻外圍的切槽被分為左下環(huán)槽和右下環(huán)槽,左下環(huán)槽與左上環(huán)槽相切聯(lián)接,右下環(huán)槽與右上環(huán)槽相切聯(lián)接,采用自上而下或是自左而右的方向切割出各環(huán)槽,施工時各環(huán)槽內(nèi)的渣土很容易被排出。
[0007]2.本發(fā)明在各環(huán)槽及時灌注早高強混凝土的目的是防止各環(huán)槽出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象,同時也是為了進行同步作業(yè)并加快施工速度,并為后續(xù)隧道的開挖提供了安全保障。
[0008]3.各環(huán)槽內(nèi)灌注早高強混凝土并凝固形成的所述左下環(huán)槽層、所述右下環(huán)槽層、所述左上環(huán)槽層、所述右上環(huán)槽層和所述拱部環(huán)槽層共同構(gòu)成初次施工超前預支護穩(wěn)定層,經(jīng)過{N+2}次施工即可構(gòu)成{N+2}個超前預支護穩(wěn)定層,這些超前預支護穩(wěn)定層的頭尾是相互交錯搭接的,其承載能力得到大幅度提高,{N+2}個超前預支護穩(wěn)定層更能有效預防隧道施工所產(chǎn)生的變形、坍塌和侵限事故。
[0009]4、本發(fā)明的方法簡單可行,實用性較強,效果良好。
【附圖說明】
[0010]圖1是大斷面黃土隧道的切槽橫斷面結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0011 ]圖2是大斷面黃土隧道的切槽縱深斷面半剖結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0012]上述圖中:丨-左下環(huán)槽;2-右下環(huán)槽;3-左上環(huán)槽;4-右上環(huán)槽;5-拱部環(huán)槽;6-超前預支護穩(wěn)定層;7-土方斷面層;8-填充層;9-防水板;10-襯砌混凝土層。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明是一種用于大斷面黃土隧道切槽超前預支護穩(wěn)定層的方法,目的是使隧道開挖前其掌子面形成一個超前預支護穩(wěn)定層,該超前預支護穩(wěn)定層能有效預防隧道施工產(chǎn)生的變形、坍塌和侵限事故。
[0014]國際隧協(xié)規(guī)定:大于50平米而小于100平米的隧道稱其為大斷面隧道,大于100平米的隧道稱其為超大斷面隧道,本發(fā)明用于大斷面黃土隧道的橫斷面面積符合上述規(guī)定,對大于100平米的超大斷面黃土隧道也同樣具有借鑒作用。
[0015]假定大斷面黃土隧道的拱頂施工曲率半徑給定為R=5.6m,左右兩邊墻的支撐高度給定為G,由R和G及切槽共同形成的隧道施工橫斷面面積大于50平米而小于100平米,大斷面黃土隧道的切槽沿拱頂和左右兩邊墻的外圍展開,左右兩邊墻分別與拱頂相切聯(lián)接,切槽通過切槽機施工,切槽內(nèi)通過噴漿管灌注早高強混凝土,切槽的縱深施工方向與大斷面黃土隧道的縱深施工方向保持一致,每段切槽均涉及到土方斷面層、填充層、防水板和襯砌混凝土層,土方斷面層、填充層、防水板和襯砌混凝土層均按常規(guī)方式施工。
[0016]結(jié)合圖1-2,先將拱頂?shù)确譃槿危蚨胁垩毓绊斖鈬脖环譃榈确秩?,該三段是左上環(huán)槽3、拱部環(huán)槽5和右上環(huán)槽4,左右兩邊墻外圍的切槽稱其為左下環(huán)槽I和右下環(huán)槽2,左下環(huán)槽I與左上環(huán)槽3相切聯(lián)接,右下環(huán)槽2與右上環(huán)槽4相切聯(lián)接。
[0017]大斷面黃土隧道進行切槽的初次施工時,先通過切槽機并按自上而下的方向切割出左下環(huán)槽I,然后通過切槽機并按自上而下的方向切割出右下環(huán)槽2,在切割右下環(huán)槽2的時間間隔中通過噴漿管向左下環(huán)槽I內(nèi)灌注早高強混凝土并凝固形成左下環(huán)槽層;之后通過切槽機并自上而下的方向切割出左上環(huán)槽3,在切割左上環(huán)槽3的時間間隔中通過噴漿管向右下環(huán)槽2內(nèi)灌注早高強混凝土并凝固形成右下環(huán)槽層;再之后通過切槽機并按自上而下的方向切割出右上環(huán)槽4,在切割右上環(huán)槽4的時間間隔中通過噴漿管向左上環(huán)槽3內(nèi)灌注早高強混凝土并凝固形成左上環(huán)槽層;最后通過切槽機并按自左而右的方向切割出拱部環(huán)槽5,在切割拱部環(huán)槽5的時間間隔中通過噴漿管向右上環(huán)槽4內(nèi)灌注早高強混凝土并凝固形成右上環(huán)槽層,當拱部環(huán)槽5被切割后通過噴漿