一种暗挖浅覆大断面隧道施工方法
【专利摘要】本发明公开了暗挖浅覆大断面隧道施工方法，包括以下步骤：a、封闭降水；b、划分断面；c、开挖两侧洞室支护并加固；d、开挖中部洞室支护并加固；e、初护背后注浆底部二次衬砌；f、拱部二次衬砌闭环并对二次衬砌背后注浆。运用本发明所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，将大断面分隔成小断面闭环施工，对每一个小断面加强支护，最终对整个断面闭环支护，能够有效应对浅覆暗埋管线漏水渗水引起的开挖掌子面土体松动流失等工况，同时各工序衔接紧密，相对CD法或者CRD法临时支护的施作和拆除容易，对整个断面的沉降变形控制好，工期进度快，相对盾构法能够适应断面尺寸多变的区段，同时大大降低工程成本。
【专利说明】
一种暗挖浅覆大断面隧道施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种隧道工程领域，特别涉及一种暗挖浅覆大断面隧道施工方法。
【背景技术】
[0002] 地下隧道暗挖施工过程中，对于地层的扰动，原有土体的状态失去平衡、对隧道的 沉降与收敛造成影响，若遇覆土较浅地带、稳定性较差土质，开挖极易造成塌方、涌水、地表 沉降等情况，造成地面塌陷;特别是近年来城市地铁建设过程中遇到地铁隧道拱顶与地下 埋有的各种管道距离极近，且部分排水管漏水渗水，在管道周边形成空洞、水囊，会直接软 化开挖掌子面土体，造成开挖掌子面片土、坍塌，在开挖掌子面穿越水囊时会造成掌子面涌 水、涌泥。
[0003] 现有地下隧道暗挖施工多采用盾构法、CD法（中隔墙法）、CRD法（交叉中隔墙法） 等，但是盾构法对地下隧道断面尺寸多变的区段适应能力差、并且盾构机造价昂贵提高工 程成本，CD法或者CRD法工序繁多复杂，临时支护（10)的施作和拆除困难，工期进度慢，成本 也比较高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术中所存在的盾构法对地下隧道断面尺寸多变的 区段适应能力差、并且盾构机造价昂贵提高工程成本，CD法或者CRD法工序繁多复杂，工期 进度慢，成本也比较高的上述不足，提供一种有效应对浅覆暗埋管线漏水渗水引起的开挖 掌子面土体松动流失等工况的暗挖浅覆大断面隧道施工方法。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
[0006] -种暗挖浅覆大断面隧道施工方法，包括以下步骤：
[0007] a、开挖前对开挖区域进行封闭降水；
[0008] b、测量放样将隧道断面规划为左上洞室、左下洞室、右上洞室、右下洞室、中上洞 室和中下洞室；
[0009] C、在所述左上洞室和右上洞室拱顶设置超前小导管或者大管棚，所述超前小导管 或者大管棚预注浆，先开挖所述左上洞室和右上洞室，后开挖所述左下洞室和右下洞室，开 挖后设置初期支护和临时支护，采用锁脚锚管加固所述初期支护和临时支护墙脚；
[0010] d、在所述中上洞室拱顶设置所述超前小导管或者大管棚，所述超前小导管或者大 管棚预注浆，依次开挖所述中上洞室和中下洞室并设置所述初期支护和所述临时支护，采 用所述锁脚锚管加固所述初期支护墙脚；
[0011] e、在所述初期支护背后注浆，逐步拆除所述左下洞室、右下洞室和中下洞室的所 述临时支护并施作防水层，然后沿边墙施作二次衬砌并预留钢筋及防水板接头；
[0012] f、逐步拆除剩余所述临时支护，施作所述左上洞室、右上洞室和中上洞室的防水 层并沿边墙施作所述二次衬砌，使所述二次衬砌封闭成环，然后在所述二次衬砌背后注浆。
[0013] 采用本发明所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，将大断面分隔成小断面闭环施 工，对每一个小断面加强支护，最终对整个断面闭环支护，能够有效应对浅覆暗埋管线漏水 渗水引起的开挖掌子面土体松动流失等工况，同时各工序衔接紧密，相对CD法或者CRD法临 时支护（10)的施作和拆除容易，对整个断面的沉降变形控制好，工期进度快，相对盾构法能 够适应断面尺寸多变的区段，同时大大降低工程成本。
[0014] 优选地，在所述步骤c中，所述左上洞室的掌子面较所述左下洞室的掌子面超前距 离为Li，其值为3-5m，所述右上洞室的掌子面较所述右下洞室的掌子面超前距离为L2，其值 为3_5m。
[0015] 优选地，在所述步骤c中，所述左上洞室的掌子面较所述右上洞室的掌子面超前距 离为L3,其值为10_15m。
[0016] 优选地，在所述步骤d中，所述中上洞室的掌子面较所述中下洞室的掌子面超前距 离为L4,其值为3-5m。
[0017] 优选地，在所述步骤c和步骤d中，所述右上洞室的掌子面较所述中上洞室的掌子 面超前距离为L5,其值为10-15m。
[0018] 优选地，所述隧道断面拱顶设置所述超前小导管或者大管棚的角度为γ，其值为 130°-150°。
[0019]优选地，所述超前小导管或者大管棚的外插角度为Θ，其值为0°-10°。
[0020] 优选地，所述超前小导管或者大管棚为无缝钢管。
[0021] 优选地，在所述步骤e中，所述初期支护背后注浆采用在所述初期支护侧壁钻孔插 入注浆小导管并注浆。
[0022] 优选地，在所述步骤f中，所述二次衬砌背后注浆采用在所述二次衬砌侧壁钻孔插 入注浆小导管并注浆。
[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0024] 运用本发明所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，将大断面分隔成小断面闭环施 工，对每一个小断面加强支护，最终对整个断面闭环支护，能够有效应对浅覆暗埋管线漏水 渗水引起的开挖掌子面土体松动流失等工况，同时各工序衔接紧密，相对CD法或者CRD法临 时支护（10)的施作和拆除容易，对整个断面的沉降变形控制好，工期进度快，相对盾构法能 够适应断面尺寸多变的区段，同时大大降低工程成本。
【附图说明】：
[0025] 图1为本发明开挖左上洞室和右上洞室横断面示意图；
[0026] 图2为本发明开挖左下洞室和右下洞室横断面示意图；
[0027] 图3为本发明开挖中上洞室横断面示意图；
[0028] 图4为本发明开挖中下洞室横断面示意图；
[0029] 图5为本发明横断面封闭成环示意图；
[0030] 图6为本发明纵断面施工示意图；
[0031]图7为本发明的施工流程示意图。
[0032] 图中标记：1-左上洞室，2-左下洞室，3-右上洞室，4-右下洞室，5-中上洞室，6-中 下洞室，7-超前小导管，8-锁脚锚管，9-初期支护，10-临时支护，11-二次衬砌。
【具体实施方式】
[0033]下面结合试验例及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解 为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本 发明的范围。
[0034] 实施例
[0035] 如图1-7所示，本发明所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，包括以下步骤：
[0036] a、开挖前对开挖区域进行封闭降水；
[0037] 结合本工程水文地质特点，本工程降水方案采取以疏干上层潜水、降低和疏干下 层承压水及疏干裂隙水为目的，在施工竖井、横通道基坑四周布置抽水井形成封闭降水，控 制基坑中央水位深度，达到降低地下水位的要求;采用适合本场地的降水方案是大口径管 井群井降水:施工工序简单，机械设备对施工场地要求不高，造价低，适合各种地质条件，施 工工期较易控制，对地下水位的控制比较灵活；降水井井径〇.6m、井深30m、间距6m，无砂水 泥虑管，5~10_碎石滤料，布置在离开挖线3m的位置。
[0038] b、测量放样将隧道断面规划为左上洞室1、左下洞室2、右上洞室3、右下洞室4、中 上洞室5和中下洞室6。
[0039] c、在所述左上洞室1和右上洞室3拱顶设置超前小导管7,所述超前小导管7预注 浆，先开挖所述左上洞室1和右上洞室3,后开挖所述左下洞室2和右下洞室4,开挖后设置初 期支护9和临时支护10,采用锁脚锚管8加固所述初期支护9和临时支护10墙脚；
[0040] 所述超前小导管7为无缝钢管，其外插角度为1°;注浆采用水泥浆，并可根据地层 条件添加调节浆液凝结时间和可注性的外加剂，若注浆效果不理想，可采用WSS无收缩双液 浆;注浆加固厚度为拱顶开挖面外放3m，注浆扩散半径为R = 0.8m，注浆孔布置由工作面向 开挖方向呈辐射状;注浆的初压为0.7~1. OMPa，终压为3. OMPa，在终压状态下当每分钟进 浆量小于3L或注浆压力在终压状态逐步升高可停止注浆;注浆后土体无侧限抗压强度不低 于0.5MPa，渗透系数不大于lX10-6cmc，若注浆不理想，应及时补充注浆，确保施工安全;超 前注浆采用后退式分段注浆工艺，原则上必须钻一孔注一孔，分段后退式注浆要特别注意 两端的止浆塞，如果发现止浆塞损坏，应立即更换，以免引起注浆管堵塞，芯管无法拔出；注 浆顺序应遵循先外圈后内圈的顺序，保证注浆饱满，防止浆液流失;注浆前需提前设置止浆 墙，厚度为300mm，采用C20喷射混凝土，并设单φ6.0@150Χ150钢筋网；所述左上洞室1的 掌子面较所述左下洞室2的掌子面超前距离为U，其值为3-5m，所述右上洞室3的掌子面较 所述右下洞室4的掌子面超前距离为L 2，其值为3-5m;所述左上洞室1的掌子面较所述右上 洞室3的掌子面超前距离为L3,其值为10-15m。
[0041] d、在所述中上洞室5拱顶设置所述超前小导管7,所述超前小导管7预注浆，依次开 挖所述中上洞室5和中下洞室6并设置所述初期支护9和所述临时支护10,采用所述锁脚锚 管8加固所述初期支护9墙脚；
[0042]所述超前小导管7为无缝钢管，其外插角度为1°，注浆方式同步骤c;所述隧道断面 拱顶设置所述超前小导管7的角度为150°;所述中上洞室5的掌子面较所述中下洞室6的掌 子面超前距离为L4,其值为3-5m;所述右上洞室3的掌子面较所述中上洞室5的掌子面超前 距离为L5,其值为10_15m。
[0043] e、在所述初期支护9背后注浆，逐步拆除所述左下洞室2、右下洞室4和中下洞室6 的所述临时支护10并施作防水层，然后沿边墙施作二次衬砌11并预留钢筋及防水板接头；
[0044] 所述初期支护9背后注浆采用在所述初期支护9侧壁钻孔插入注浆小导管并注浆； 注浆小导管采用φ32花孔小导管，前端做成尖锥形，尾部焊接(p8mm钢筋加劲箍，管壁上每 隔15cm梅花型钻眼，眼孔直径为6~8_，尾部长度不小于60cm作为不钻孔的止浆段;浆液采 用单液水泥浆，并可根据地层条件添加调节浆液凝结时间和可注性的外加剂，水泥浆液水 灰比1:1，具体配合比可根据现场先期试验进行调整;注浆范围主要利用区间隧道侧墙径向 打设，根据左右线区间间距大小的不同加固范围，通过隧道侧壁进行土体加固时，注浆孔位 于两榀初期支护9格栅之间，纵向及环向间距均为0.75m;注浆扩散半径R = 0.8m，可根据现 场施工试验后确定;注浆压力为0.4~0.6Mpa，当每分钟进浆量小于3L或注浆压力在终压状 态逐步升高停止注浆;注浆后土体无侧限抗压强度不低于〇.5Mpa，若注浆不理想，应及时补 充注浆，确保施工安全。
[0045] f、逐步拆除剩余所述临时支护10,施作所述左上洞室1、右上洞室3和中上洞室5的 防水层并沿边墙施作所述二次衬砌11，使所述二次衬砌11封闭成环，然后在所述二次衬砌 11背后注浆。
[0046] 所述二次衬砌11背后注浆采用在所述二次衬砌11侧壁钻孔插入注浆小导管并注 浆，注浆方式同步骤e。
[0047] 运用本发明所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，将大断面分隔成小断面闭环施 工，对每一个小断面加强支护，最终对整个断面闭环支护，能够有效应对浅覆暗埋管线漏水 渗水引起的开挖掌子面土体松动流失等工况，同时各工序衔接紧密，相对CD法或者CRD法临 时支护（10)的施作和拆除容易，对整个断面的沉降变形控制好，工期进度快，相对盾构法能 够适应断面尺寸多变的区段，同时大大降低工程成本。
【主权项】
1. 一种暗挖浅覆大断面隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤： a、 开挖前对开挖区域进行封闭降水； b、 测量放样将隧道断面规划为左上洞室（1)、左下洞室（2)、右上洞室（3)、右下洞室 (4) 、中上洞室(5)和中下洞室(6); c、 在所述左上洞室（1)和右上洞室（3)拱顶设置超前小导管（7)或者大管棚，所述超前 小导管(7)或者大管棚预注浆，先开挖所述左上洞室（1)和右上洞室(3)，后开挖所述左下洞 室（2)和右下洞室(4)，开挖后设置初期支护(9)和临时支护（10)，采用锁脚锚管(8)加固所 述初期支护(9)和临时支护（10)墙脚； d、 在所述中上洞室(5)拱顶设置所述超前小导管(7)或者大管棚，所述超前小导管(7) 或者大管棚预注浆，依次开挖所述中上洞室(5)和中下洞室(6)并设置所述初期支护(9)和 所述临时支护（10)，采用所述锁脚锚管(8)加固所述初期支护(9)墙脚； e、 在所述初期支护(9)背后注浆，逐步拆除所述左下洞室(2)、右下洞室(4)和中下洞室 (6) 的所述临时支护（10)并施作防水层，然后沿边墙施作二次衬砌（11)并预留钢筋及防水 板接头； f、 逐步拆除剩余所述临时支护（10)，施作所述左上洞室（1)、右上洞室（3)和中上洞室 (5) 的防水层并沿边墙施作所述二次衬砌（11)，使所述二次衬砌（11)封闭成环，然后在所述 二次衬砌(11)背后注浆。2. 根据权利要求1所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，其特征在于，在所述步骤c中， 所述左上洞室（1)的掌子面较所述左下洞室（2)的掌子面超前距离为U，其值为3-5m，所述 右上洞室(3)的掌子面较所述右下洞室(4)的掌子面超前距离为L 2,其值为3-5m。3. 根据权利要求1所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，其特征在于，在所述步骤c中， 所述左上洞室（1)的掌子面较所述右上洞室(3)的掌子面超前距离为L 3,其值为10-15m。4. 根据权利要求1所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，其特征在于，在所述步骤d中， 所述中上洞室(5)的掌子面较所述中下洞室(6)的掌子面超前距离为L 4,其值为3-5m。5. 根据权利要求1所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，其特征在于，在所述步骤c和 步骤d中，所述右上洞室（3)的掌子面较所述中上洞室（5)的掌子面超前距离为L 5,其值为 l〇-15m〇6. 根据权利要求1所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，其特征在于，所述隧道断面拱 顶设置所述超前小导管(7)或者大管棚的角度为γ，其值为130°-150°。7. 根据权利要求6所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，其特征在于，所述超前小导管 (7) 或者大管棚的外插角度为Θ，其值为0°-10°。8. 根据权利要求7所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，其特征在于，所述超前小导管 (7)或者大管棚为无缝钢管。9. 根据权利要求1所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，其特征在于，在所述步骤e中， 所述初期支护(9)背后注浆采用在所述初期支护(9)侧壁钻孔插入注浆小导管并注浆。10. 根据权利要求1所述的暗挖浅覆大断面隧道施工方法，其特征在于，在所述步骤f 中，所述二次衬砌（11)背后注浆采用在所述二次衬砌（11)侧壁钻孔插入注浆小导管并注 浆。
【文档编号】E21D11/12GK105863648SQ201610207264
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】兰振忠, 曲艳强, 石晓旭, 李雪峰, 董正友, 董岩, 曹鹏程, 倪修泉, 李胜臣, 张春刚, 李秀华
【申请人】中铁二十三局集团第二工程有限公司