CN108756893B - 一种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及市政工程施工领域，特别公开了一种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，它将隧道上方的土层从上到下依次分为地表土层、浅部阻浆层、中间加固层、拱顶加固层和拱部止浆垫，其中地表土层厚度为2米，浅部阻浆层厚度为3米，使用42毫米注浆钢管，然后按照如下步骤进行加固：1）浅部阻浆层施工；2）拱部止浆垫施工；3）拱顶加固层；4）中间加固层。采用本发明对城区浅埋隧道拱顶土体加固后，地面沉降、拱顶下沉的速度和累计变形量均显著减小，取得了很好的控制效果，有效保证了隧道施工过程中的机械和人员安全，保证了隧道顺利施工，工期及经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及市政工程施工领域，特别涉及一种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法。
背景技术
随着城区道路建设的飞速发展，城区浅埋隧道得到了广泛应用。由于埋深较浅，地下管线错综复杂，地质复杂多变，施工过程中地层承载力差，开挖引起的底层应力波迅速传到地表，地表沉降超限、拱顶沉降时有发生，甚至导致整体失稳、塌方。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种使隧道稳定、不塌方的城区浅埋隧道拱顶土体加固方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，其特征是：将隧道上方的土层从上到下依次分为地表土层、浅部阻浆层、中间加固层、拱顶加固层和拱部止浆垫，其中地表土层厚度为2米，浅部阻浆层厚度为3米，使用42毫米注浆钢管，然后按照如下步骤进行加固：
1）浅部阻浆层施工：钻6列5米深的垂直孔，记为第1、3、5、7、9、11列，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米，模袋止浆深度即为地表土层厚度，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为0.3兆帕；
2）拱部止浆垫施工：沿步骤1）中的垂直孔位置继续向下钻6列垂直孔，每列垂直孔的钻孔深度以接触到隧道的初支结构为准，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米；拱部止浆垫的注浆厚度为1.5米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为0.3兆帕；
3）拱顶加固层：钻7列与隧道的截面呈夹角的斜孔，中间的5列记为2、4、6、8、10列，所述中间的5列中相邻两列之间的间距依次为1.86米、2.14米、2.36米和1.97米，它们与步骤2）的6列垂直孔间隔设置，并且两边的两列斜孔的上端分别与第2列和第10列相交；注浆时注浆钢管的下端离初支结构的距离为0.5米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液；
4）中间加固层：继续在步骤1）的垂直孔位置钻6列垂直孔，注浆，模袋止浆深度为4米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为1.0兆帕。
步骤1）中所述混合液的体积比为水泥浆：水玻璃=2:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8-1。
步骤2）中所述混合液的体积比为水泥浆：水玻璃=3:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8:1。
步骤3）中所述混合液的体积比为水泥浆：水玻璃=2:1-3:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8:1。
步骤4）中所述混合液的体积比为水泥浆：水玻璃2:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8-1。
步骤3）中所述夹角为15°。
在步骤3）中，注浆时预留0.5米的裸孔段。
本发明的有益效果是：
采用本发明对城区浅埋隧道拱顶土体加固后，地面沉降、拱顶下沉的速度和累计变形量均显著减小，取得了很好的控制效果，有效保证了隧道施工过程中的机械和人员安全，保证了隧道顺利施工，工期及经济效益显著。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明注浆后的示意图；
图2为浅部阻浆层注浆过程示意图；
图3为拱部止浆垫注浆过程示意图；
图4为拱顶加固层注浆过程示意图；
图5为图4的左视结构示意图；
图6为中间加固层注浆过程示意图。
图中，1地表土层，2浅部阻浆层，3拱部止浆垫，4拱顶加固层，5中间加固层，6裸孔段，7注浆钢管，8初支结构，9注浆钢管深度线，α夹角。
具体实施方式
附图为本发明的具体实施例。如图1至6所示，该种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，我们首先将隧道上方的土层从上到下依次分为地表土层1、浅部阻浆层2、中间加固层5、拱顶加固层4和拱部止浆垫3，其中地表土层1厚度为2米，浅部阻浆层2厚度为3米，使用42毫米注浆钢管7，然后按照如下步骤进行加固：
1）浅部阻浆层2施工：如图2所示，钻6列5米深的垂直孔，记为第1、3、5、7、9、11列，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米，模袋止浆深度即为地表土层1厚度，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，混合液的体积比为2:1，水泥浆的水灰体积比为0.8-1，注浆后的最终压力为0.3兆帕；该层的目的时在浅部形成一层阻浆层，为深部注浆升压创造条件。
2）拱部止浆垫3施工：如图3所示，在步骤1）中的垂直孔位置继续向下钻6列垂直孔，也就是第1、3、5、7、9、11列，每列垂直孔的钻孔深度以接触到隧道的初支结构8为准，初支结构8也就是开挖轮廓线，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米；该段的注浆厚度为1.5米，也就是说该层注浆完毕后形成一段弧形，该弧形的厚度大约为1.5米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，混合液的体积比为3:1，水泥浆的水灰体积比为0.8:1，注浆后的最终压力为0.3兆帕。该层的目的是冲天拱顶沉降范围形成的空隙，在拱部形成一个抗压加固层，同时还可以防止其上部注浆时的跑浆，并为其上部注浆创造升压条件。由于隧道充填物没有与初支结构8接触，尚有一定空间，因此在该层注浆时将出现跑浆严重现象，因此在注浆时要控制好注浆压力，钻孔深度、注浆钢管7长度和止浆深度根据其所处位置有所不同。
3）拱顶加固层4：如图4、图5所示，图中9为注浆钢管深度线，钻7列与隧道的截面呈夹角的斜孔，夹角α最好是15°，中间的5列记为2、4、6、8、10列，在这中间的5列中相邻两列之间的间距依次为1.86米、2.14米、2.36米和1.97米，它们与步骤2）的6列垂直孔间隔设置，也就是按照1-11列顺序排列，两边的两列斜孔的上端分别与第2列和第10列相交；注浆时注浆钢管7的下端离初支结构8的距离为0.5米，这0.5米即为裸孔段6，也就是说注浆时，注浆钢管7的下端离初支结构8还有0.5米的距离，这样注浆时，浆液不但能从注浆钢管7的花管段上的孔注入，还能从注浆钢管7的下端注入，在该段注浆阿宁过程中，不但在拱顶加固层4注浆了，还对拱部止浆垫3又进行了二次注浆，注浆后同样形成了弧形的拱顶加固层4，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，混合液的体积比为2:1-3:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8:1；该层的目的是在拱顶形成厚度与4米的注浆加固圈，同时对拱部止浆垫3的薄弱点进一步渗透加固。
4）中间加固层5：如图6所示，继续在步骤1）的垂直孔位置钻6列垂直孔，注浆，模袋止浆深度为4米，由于浅部阻浆层2的深度为5米，所以中间加固层5由1米是与浅部阻浆层2重合的，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，混合液的体积比为2:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8-1，注浆后的最终压力为1.0兆帕。该层的目的是对该层进行注浆加固，同时通过较高压力对该层上下注浆层内的薄弱点进行补充注浆加固。
除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。
Claims (7)
1.一种城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，其特征是：将隧道上方的土层从上到下依次分为地表土层、浅部阻浆层、中间加固层、拱顶加固层和拱部止浆垫，其中地表土层厚度为2米，浅部阻浆层厚度为3米，使用42毫米注浆钢管，然后按照如下步骤进行加固：
1）浅部阻浆层施工：钻6列5米深的垂直孔，记为第1、3、5、7、9、11列，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米，模袋止浆深度即为地表土层厚度，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为0.3兆帕；
2）拱部止浆垫施工：沿步骤1）中的垂直孔位置继续向下钻6列垂直孔，每列垂直孔的钻孔深度以接触到隧道的初支结构为准，相邻两列垂直孔之间的间距依次为2.14米、2.25米、2.45米、1.94米和3米；拱部止浆垫的注浆厚度为1.5米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为0.3兆帕；
3）拱顶加固层：钻7列与隧道的截面呈夹角的斜孔，中间的5列记为2、4、6、8、10列，所述中间的5列中相邻两列之间的间距依次为1.86米、2.14米、2.36米和1.97米，它们与步骤2）的6列垂直孔间隔设置，并且两边的两列斜孔的上端分别与第2列和第10列相交；注浆时注浆钢管的下端离初支结构的距离为0.5米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液；
4）中间加固层：继续在步骤1）的垂直孔位置钻6列垂直孔，注浆，模袋止浆深度为4米，注浆采用的浆液为水泥浆和水玻璃的混合液，注浆后的最终压力为1.0兆帕。
2.根据权利要求1所述的城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，其特征是，步骤1）中所述混合液的体积比为水泥浆：水玻璃=2:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8-1。
3.根据权利要求1所述的城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，其特征是，步骤2）中所述混合液的体积比为水泥浆：水玻璃=3:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8:1。
4.根据权利要求1所述的城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，其特征是，步骤3）中所述混合液的体积比为水泥浆：水玻璃=2:1-3:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8:1。
5.根据权利要求1所述的城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，其特征是，步骤4）中所述混合液的体积比为水泥浆：水玻璃2:1，所述水泥浆的水灰体积比为0.8-1。
6.根据权利要求1所述的城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，其特征是，步骤3）中所述夹角为15°。
7.根据权利要求1所述的城区浅埋隧道拱顶土体加固方法，其特征是，在步骤3）中，注浆时预留0.5米的裸孔段。
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