CN102606167B - 浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法,布设超前小导管和横向悬臂注浆导管;采用上下台阶法开挖中导洞;构筑中隔离墙及其防水层;依次采用上下台阶法开挖左导洞和左洞,依次采取上下台阶法开挖右导洞和右洞。本发明能有效加固松散地层结构,改善松散地层土质,防止松散地层浅埋暗挖隧道开挖引起的地表沉降和地层变形。
Description
技术领域
本发明属于地下结构物建筑技术领域,具体涉及一种适用于双洞隧道的浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法。
背景技术
土质地层浅埋暗挖隧道的开挖会引起地表沉降和地层变形,当沉降变形过大时会影响地面建筑物的安全和地下管线的正常使用,尤其是在松散地层结构的浅埋暗挖隧道开挖尤为突出。通常城市地铁隧道穿越地面建筑密集、地面交通繁忙、地下管网密布的繁华城市道路,且地层往往存在冲积松散土层,为了保证地面建筑安全、交通正常,要求控制地下隧道施工引起的地面沉降和地层位移。施工工序和方法的选择如稍有失误,将会造成不可估量的损失。因此,针对浅埋暗挖隧道的施工工序和方法做出正确的选择具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法,能有效加固松散地层结构,改善松散地层土质,防止松散地层浅埋暗挖隧道开挖引起的地表沉降和地层变形。
本发明所采用的技术方案是,一种浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法,其特征在于,按照以下步骤进行:
步骤1、布设超前小导管和横向悬臂注浆导管
步骤1a、超前小导管包括第一排超前小导管和第二排超前小导管,第一排超前小导管沿隧道拱顶***布设,第二排超前小导管沿隧道拱部和拱墙***、以及需要设置中导洞临时支护位置的***布设;
步骤1b、横向悬臂注浆导管包括沿隧道走向均匀且对称布设的左侧中导洞横向悬臂注浆导管、右侧中导洞横向悬臂注浆导管、左洞横向悬臂注浆导管和右洞横向悬臂注浆导管,左侧中导洞横向悬臂注浆导管从中导洞拱顶倾斜向上穿过中隔离墙顶部与左洞拱墙连接处后伸入至左洞上方,右侧中导洞横向悬臂注浆导管从中导洞拱顶倾斜向上穿过中隔离墙顶部与右洞拱墙连接处后伸入至右洞上方,左洞横向悬臂注浆导管从左导洞拱墙倾斜向上伸入至左洞上方,右洞横向悬臂注浆导管从右导洞拱墙倾斜向上伸入至右洞上方;
步骤2、采用上下台阶法开挖中导洞,按照以下步骤分进程依次循环直至中导洞开挖完成:
步骤2a、通过位于中导洞上台阶***的超前小导管注浆,使用预留核心土的方法进行中导洞上台阶开挖,设置中导洞上台阶***临时支护,在中导洞内设置横撑;
步骤2b、通过位于中导洞下台阶***的超前小导管注浆,使用预留核心土的方法进行中导洞下台阶开挖,设置中导洞下台阶***临时支护,使中导洞下台阶***临时支护和中导洞上台阶***临时支护构成一个整体,并形成拱形中导洞临时支护;
步骤2c、拆除横撑;
步骤3、构筑中隔离墙及其防水层;
步骤4、依次采用上下台阶法开挖左导洞和左洞,依次采取上下台阶法开挖右导洞和右洞;其中,在左导洞上台阶开挖前通过位于左导洞上台阶***的超前小导管注浆,以及通过左侧中导洞横向悬臂注浆导管和左洞横向悬臂注浆导管注浆;在右导洞上台阶开挖前通过位于右导洞上台阶***的超前小导管注浆,以及通过右侧中导洞横向悬臂注浆导管和右洞横向悬臂注浆导管注浆。
步骤4的具体步骤为:
步骤4a、通过位于左导洞上台阶***的超前小导管注浆,以及通过左侧中导洞横向悬臂注浆导管和左洞横向悬臂注浆导管注浆,左导洞上台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌;通过位于左导洞下台阶***的超前小导管注浆,左导洞下台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌;通过位于左洞上台阶***的超前小导管注浆,左洞上台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌;通过位于左洞下台阶***的超前小导管注浆,左洞下台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌;拆除中导洞临时支护位于左洞内的部分;构筑左洞仰拱二次衬砌及防水层;构筑左洞拱墙二次衬砌及防水层;进行左洞二次衬砌拱顶回填注浆;
步骤4b、通过位于右导洞上台阶***的超前小导管注浆,以及通过右侧中导洞横向悬臂注浆导管和右洞横向悬臂注浆导管注浆,右导洞上台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌;通过位于右导洞下台阶***的超前小导管注浆,右导洞下台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌;通过位于右洞上台阶***的超前小导管注浆,右洞上台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌;通过位于右洞下台阶***的超前小导管注浆,右洞下台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌;拆除中导洞临时支护位于右洞内的部分;构筑右洞仰拱二次衬砌及防水层;构筑右洞拱墙二次衬砌及防水层;进行右洞二次衬砌拱顶回填注浆。
步骤1中,各超前小导管和横向悬臂注浆导管均为无缝钢管,外径为40mm~42mm,壁厚为3.2mm~3.8mm,前端开通为注浆入口且为锥形,后端封闭为止浆段且长度大于等于30cm,中间为注浆段,注浆段开有呈梅花形排列的注浆孔,注浆孔孔径为6mm~8mm,孔间距为12cm~15cm。
左侧中导洞横向悬臂注浆导管与水平负方向夹角45°~50°,右侧中导洞横向悬臂注浆导管与水平正方向夹角45°~50°,左洞横向悬臂注浆导管与水平负方向夹角45°~50°,右洞横向悬臂注浆导管与水平正方向夹角45°~50°。
沿隧道走向所述相邻横向悬臂注浆导管之间距离为50cm~100cm。
步骤1中,第一排超前小导管位于第二排超前小导管的上方;第一排超前小导管长度为2.3m~2.7m,导管环向间距为0.3m~0.4m,外插角为5°~10°;第二排超前小导管长度为2.3m~2.7m,导管环向间距为0.3m~0.4m,外插角为30°~35°;第一排超前小导管和第二排超前小导管之间纵向搭接大于等于1m。
步骤1中,超前小导管和横向悬臂注浆导管的布设采用风镐顶入,或采用机械钻孔或洛阳铲成孔后安装。
注浆时,注浆材料为水泥水玻璃双液浆,注浆压力为1MPa~1.5MPa,水泥浆浓度为1∶0.5~1∶0.8,注浆扩散半径为450mm~550mm,浆液初凝时间为1min~2min,缓凝剂磷酸氢二钠掺量为2%~2.5%,水泥使用普通硅酸盐水泥,水玻璃浓度35波美度,水泥浆与水玻璃体积比1∶1~1∶0.6。
本发明施工方法的有益效果是,通过设置横向悬臂注浆导管并在隧道开挖过程中形成的混凝土加固带,能有效加固松散地层结构,改善松散地层土质,对松散地层浅埋暗挖隧道的开挖引起地表沉降和地层变形起到很好的限制、降低作用,施工方便,可行性高,尤其适用于大截面的浅埋暗挖隧道开挖,具有较高的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明中浅埋暗挖隧道的相对位置关系示意图;
图2是本发明中横向悬臂注浆导管形成的混凝土加固带的结构示意图。
其中,1.超前小导管,2.横向悬臂注浆导管,2-1.左侧中导洞横向悬臂注浆导管,2-2.右侧中导洞横向悬臂注浆导管,2-3.左洞横向悬臂注浆导管,2-4.右洞横向悬臂注浆导管,3.中导洞上台阶,4.中导洞临时支护,5.横撑,6.中导洞下台阶,7.中隔离墙,8.左导洞上台阶,9.初期衬砌,10.左导洞下台阶,11.左洞上台阶,12.左洞下台阶,13.左洞仰拱二次衬砌,14.左洞拱墙二次衬砌,15.混凝土加固带。
具体实施方式
如图1所示,一种浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法,按照以下步骤进行:
步骤1、布设超前小导管1和横向悬臂注浆导管2
步骤1a、超前小导管1包括第一排超前小导管和第二排超前小导管,第一排超前小导管沿隧道拱顶***布设,第二排超前小导管沿隧道拱部和拱墙***、以及需要设置中导洞临时支护4位置的***布设。
第一排超前小导管位于第二排超前小导管的上方。第一排超前小导管长度为2.3m~2.7m,导管环向间距为0.3m~0.4m,外插角为5°~10°。第二排超前小导管长度为2.3m~2.7m,导管环向间距为0.3m~0.4m,外插角为30°~35°。第一排超前小导管和第二排超前小导管之间纵向搭接大于等于1m。
步骤1b、横向悬臂注浆导管2包括沿隧道走向均匀且对称布设的左侧中导洞横向悬臂注浆导管2-1、右侧中导洞横向悬臂注浆导管2-2、左洞横向悬臂注浆导管2-3和右洞横向悬臂注浆导管2-4。沿隧道走向相邻横向悬臂注浆导管2之间距离为50cm~100cm。
左侧中导洞横向悬臂注浆导管2-1从中导洞拱顶倾斜向上穿过中隔离墙顶部与左洞拱墙连接处后伸入至左洞上方,右侧中导洞横向悬臂注浆导管2-2从中导洞拱顶倾斜向上穿过中隔离墙顶部与右洞拱墙连接处后伸入至右洞上方,左洞横向悬臂注浆导管2-3从左导洞拱墙倾斜向上伸入至左洞上方,右洞横向悬臂注浆导管2-4从右导洞拱墙倾斜向上伸入至右洞上方。左侧中导洞横向悬臂注浆导管2-1与水平负方向夹角45°~50°,右侧中导洞横向悬臂注浆导管2-2与水平正方向夹角45°~50°,左洞横向悬臂注浆导管2-3与水平负方向夹角45°~50°,右洞横向悬臂注浆导管2-4与水平正方向夹角45°~50°。
各超前小导管1和横向悬臂注浆导管2均为无缝钢管,外径为40mm~42mm,壁厚为3.2mm~3.8mm,前端开通为注浆入口且为锥形,后端封闭为止浆段且长度大于等于30cm,中间为注浆段,所述注浆段开有呈梅花形排列的注浆孔,注浆孔孔径为6mm~8mm,孔间距为12cm~15cm。
超前小导管1和横向悬臂注浆导管2的布设采用风镐顶入,或采用机械钻孔或洛阳铲成孔后安装。
步骤2、采用上下台阶法开挖中导洞,按照以下步骤分进程依次循环直至中导洞开挖完成:
步骤2a、通过位于中导洞上台阶3***的超前小导管1注浆,使用预留核心土的方法进行中导洞上台阶3开挖,设置中导洞上台阶3***临时支护,在中导洞内设置横撑5。
步骤2b、通过位于中导洞下台阶6***的超前小导管1注浆,使用预留核心土的方法进行中导洞下台阶6开挖,设置中导洞下台阶6***临时支护,使所述中导洞下台阶***临时支护和中导洞上台阶***临时支护构成一个整体,并形成拱形中导洞临时支护4。
步骤2c、拆除横撑5。
步骤3、构筑中隔离墙7及其防水层。
步骤4、依次采用上下台阶法开挖左导洞和左洞,依次采取上下台阶法开挖右导洞和右洞。其中,在左导洞上台阶8开挖前通过位于左导洞上台阶8***的超前小导管1注浆,以及通过左侧中导洞横向悬臂注浆导管2-1和左洞横向悬臂注浆导管2-3注浆。在右导洞上台阶开挖前通过位于右导洞上台阶***的超前小导管1注浆,以及通过右侧中导洞横向悬臂注浆导管2-2和右洞横向悬臂注浆导管2-4注浆。
步骤4的具体步骤为:
步骤4a、通过位于左导洞上台阶8***的超前小导管1注浆,以及通过左侧中导洞横向悬臂注浆导管2-1和左洞横向悬臂注浆导管2-3注浆,左导洞上台阶8开挖,并设置相应部分的初期衬砌9。
通过位于左导洞下台阶10***的超前小导管注浆,左导洞下台阶10开挖,并设置相应部分的初期衬砌9。
通过位于左洞上台阶11***的超前小导管1注浆,左洞上台阶11开挖,并设置相应部分的初期衬砌9。
通过位于左洞下台阶12***的超前小导管注浆,左洞下台阶12开挖,并设置相应部分的初期衬砌9。
拆除中导洞临时支护4位于左洞内的部分。构筑左洞仰拱二次衬砌13及防水层。构筑左洞拱墙二次衬砌14及防水层。进行左洞二次衬砌拱顶回填注浆。
步骤4b、通过位于右导洞上台阶***的超前小导管1注浆,以及通过右侧中导洞横向悬臂注浆导管2-2和右洞横向悬臂注浆导管2-4注浆,右导洞上台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌9。
通过位于右导洞下台阶***的超前小导管1注浆,右导洞下台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌9。
通过位于右洞上台阶***的超前小导管1注浆,右洞上台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌9。
通过位于右洞下台阶***的超前小导管1注浆,右洞下台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌9。
拆除中导洞临时支护4位于右洞内的部分。构筑右洞仰拱二次衬砌及防水层。构筑右洞拱墙二次衬砌及防水层。进行右洞二次衬砌拱顶回填注浆。
本发明方法每次注浆时,注浆材料为水泥水玻璃双液浆,注浆压力为1MPa~1.5MPa,水泥浆浓度为1∶0.5~1∶0.8,注浆扩散半径为450mm~550mm,浆液初凝时间为1min~2min,缓凝剂磷酸氢二钠掺量为2%~2.5%,水泥使用普通硅酸盐水泥,水玻璃浓度35波美度,水泥浆与水玻璃体积比1∶1~1∶0.6。
本发明采用三导洞,中隔离墙开挖,其中左、中、右导洞采用上下台阶开挖,左、右正洞采用上下台阶开挖,开挖面小,对控制沉降变形起到很好的作用,在大断面双洞隧道的开挖中有很好的应用。
如图2所示,从左侧中导洞横向悬臂注浆导管2-1、右侧中导洞横向悬臂注浆导管2-2、左洞横向悬臂注浆导管2-3和右洞横向悬臂注浆导管2-4溢出形成的M字形混凝土加固带15,,能有效承载隧道上部荷载、以及左洞和右洞隧道拱顶、拱墙周围土层所承受荷载,减小隧洞上部荷载影响范围;能加固隧道上部土层,对于本身隧道顶部为松散土层的隧道起到很好的加固作用。且横向悬臂注浆导管2和超前小导管注浆1施工工艺简单,易于操作,施工安全,土层加固见效快,浆液损失少,成本低。
Claims (8)
1.一种浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法,其特征在于,按照以下步骤进行:
步骤1、布设超前小导管(1)和横向悬臂注浆导管(2):
步骤1a、超前小导管(1)包括第一排超前小导管和第二排超前小导管,所述第一排超前小导管沿隧道拱顶***布设,所述第二排超前小导管沿隧道拱部和拱墙***以及需要设置中导洞临时支护(4)位置的***布设;
步骤1b、横向悬臂注浆导管(2)包括沿隧道走向均匀且对称布设的左侧中导洞横向悬臂注浆导管(2-1)、右侧中导洞横向悬臂注浆导管(2-2)、左洞横向悬臂注浆导管(2-3)和右洞横向悬臂注浆导管(2-4),所述左侧中导洞横向悬臂注浆导管(2-1)从中导洞拱顶倾斜向上穿过中隔离墙顶部与左洞拱墙连接处后伸入至左洞上方,所述右侧中导洞横向悬臂注浆导管(2-2)从中导洞拱顶倾斜向上穿过中隔离墙顶部与右洞拱墙连接处后伸入至右洞上方,所述左洞横向悬臂注浆导管(2-3)从左导洞拱墙倾斜向上伸入至左洞上方,所述右洞横向悬臂注浆导管(2-4)从右导洞拱墙倾斜向上伸入至右洞上方;
步骤2、采用上下台阶法开挖中导洞,按照以下步骤分进程依次循环直至中导洞开挖完成:
步骤2a、通过位于中导洞上台阶(3)***的超前小导管(1)注浆,使用预留核心土的方法进行中导洞上台阶(3)开挖,设置中导洞上台阶(3)***临时支护,在中导洞内设置横撑(5);
步骤2b、通过位于中导洞下台阶(6)***的超前小导管(1)注浆,使用预留核心土的方法进行中导洞下台阶(6)开挖,设置中导洞下台阶(6)***临时支护,使所述中导洞下台阶***临时支护和中导洞上台阶***临时支护构成一个整体,并形成拱形中导洞临时支护(4);
步骤2c、拆除横撑(5);
步骤3、构筑中隔离墙(7)及其防水层;
步骤4、依次采用上下台阶法开挖左导洞和左洞,依次采取上下台阶法开挖右导洞和右洞;其中,在左导洞上台阶(8)开挖前通过位于左导洞上台阶(8)***的超前小导管(1)注浆,以及通过左侧中导洞横向悬臂注浆导管(2-1)和左洞横向悬臂注浆导管(2-3)注浆;在右导洞上台阶开挖前通过位于右导洞上台阶***的超前小导管(1)注浆,以及通过右侧中导洞横向悬臂注浆导管(2-2)和右洞横向悬臂注浆导管(2-4)注浆。
2.按照权利要求1所述的浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法,其特征在于,步骤4的具体步骤为:
步骤4a、通过位于左导洞上台阶(8)***的超前小导管(1)注浆,以及通过左侧中导洞横向悬臂注浆导管(2-1)和左洞横向悬臂注浆导管(2-3)注浆,左导洞上台阶(8)开挖,并设置相应部分的初期衬砌(9);通过位于左导洞下台阶(10)***的超前小导管注浆,左导洞下台阶(10)开挖,并设置相应部分的初期衬砌(9);通过位于左洞上台阶(11)***的超前小导管(1)注浆,左洞上台阶(11)开挖,并设置相应部分的初期衬砌(9);通过位于左洞下台阶(12)***的超前小导管注浆,左洞下台阶(12)开挖,并设置相应部分的初期衬砌(9);拆除中导洞临时支护(4)位于左洞内的部分;构筑左洞仰拱二次衬砌(13)及防水层;构筑左洞拱墙二次衬砌(14)及防水层;进行左洞二次衬砌拱顶回填注浆;
步骤4b、通过位于右导洞上台阶***的超前小导管(1)注浆,以及通过右侧中导洞横向悬臂注浆导管(2-2)和右洞横向悬臂注浆导管(2-4)注浆,右导洞上台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌(9);通过位于右导洞下台阶***的超前小导管(1)注浆,右导洞下台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌(9);通过位于右洞上台阶***的超前小导管(1)注浆,右洞上台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌(9);通过位于右洞下台阶***的超前小导管(1)注浆,右洞下台阶开挖,并设置相应部分的初期衬砌(9);拆除中导洞临时支护(4)位于右洞内的部分;构筑右洞仰拱二次衬砌及防水层;构筑右洞拱墙二次衬砌及防水层;进行右洞二次衬砌拱顶回填注浆。
3.按照权利要求1所述的浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法,其特征在于,步骤1中,所述各超前小导管(1)和横向悬臂注浆导管(2)均为无缝钢管,外径为40mm~42mm,壁厚为3.2mm~3.8mm,前端开通为注浆入口且为锥形,后端封闭为止浆段且长度大于等于30cm,中间为注浆段,所述注浆段开有呈梅花形排列的注浆孔,注浆孔孔径为6mm~8mm,孔间距为12cm~15cm。
4.按照权利要求1所述的浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法,其特征在于,所述左侧中导洞横向悬臂注浆导管(2-1)与水平负方向夹角45°~50°,所述右侧中导洞横向悬臂注浆导管(2-2)与水平正方向夹角45°~50°,所述左洞横向悬臂注浆导管(2-3)与水平负方向夹角45°~50°,所述右洞横向悬臂注浆导管(2-4)与水平正方向夹角45°~50°。
5.按照权利要求1所述的浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法,其特征在于,沿隧道走向所述相邻横向悬臂注浆导管(2)之间距离为 50cm~100cm。
6.按照权利要求1所述的浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法,其特征在于,步骤1中,所述第一排超前小导管位于所述第二排超前小导管的上方;所述第一排超前小导管长度为2.3m~2.7m,导管环向间距为0.3m~0.4m,外插角为5°~10°;所述第二排超前小导管长度为2.3m~2.7m,导管环向间距为0.3m~0.4m,外插角为30°~35°;所述第一排超前小导管和第二排超前小导管之间纵向搭接大于等于1m。
7.按照权利要求1所述的浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法,其特征在于,步骤1中,所述超前小导管(1)和横向悬臂注浆导管(2)的布设采用风镐顶入,或采用机械钻孔或洛阳铲成孔后安装。
8.按照权利要求1所述的浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法,其特征在于,注浆时,注浆材料为水泥水玻璃双液浆,注浆压力为1MPa~1.5MPa,水泥浆浓度为1:0.5~1:0.8,注浆扩散半径为450mm~550mm,浆液初凝时间为1min~2min,缓凝剂磷酸氢二钠掺量为2%~2.5%,水泥使用普通硅酸盐水泥,水玻璃浓度35波美度,水泥浆与水玻璃体积比1:1~1:0.6。
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