一种沟谷段高水位区盖挖隧道止水结构的制作方法

本实用新型涉及一种沟谷段高水位区盖挖隧道止水结构，属于隧道工程防水施工技术领域。

背景技术：

随着我国西部基础交通设施的快速发展，各处涌现了大量的隧道工程。我国的西部地区山岭纵横，必将会出现大量的隧道穿越山岭沟谷段，这将不可避免形成沟谷段超浅埋隧道，而盖挖法施工能够保证在超浅埋段施工支护安全的前提下减少对周围环境的影响，且在短期内能恢复地面交通，盖挖施工方法在隧道超浅埋段中有着其他施工方法没有的优越性，现已经开始被推广应于山区隧道施工，所以在未来山岭超浅埋隧道施工中盖挖法施工会越来越多。但一般来说，山岭冲沟常年受到雨水的侵蚀，地质环境一般较差，隧道围岩强度低、稳定性差、岩体松散破碎，还伴有一定程度的地表渗水等情况，经常发生隧道坍塌，甚至山体失稳滑坡，给盖挖隧道支护施工及以后的正常运营使用带来了困难和风险。

技术实现要素：

本实用新型解决现有技术的不足而提供一种能降低沟谷段高水位区的地下水在盖挖隧道施工时带来的风险，避免由于地下水的作用使得隧道产生大变形失稳灾害的沟谷段高水位区盖挖隧道止水结构。

本实用新型提出了一种沟谷段高水位区盖挖隧道止水结构，在隧道的两侧设置有垂直布设的至少一排水泥土搅拌桩墙，所述水泥土搅拌桩墙的底部在土体中的深度大于隧道底部的深度，所述水泥土搅拌桩墙的沿隧道延伸方向延伸覆盖整个隧道盖挖段区域的两侧，所述水泥土搅拌桩墙与盖拱接触面上设有凸出水泥土搅拌桩墙的止水件，所述止水件作为连接件将盖拱连接在两块水泥土搅拌桩墙之间。通过水泥土搅拌桩墙防止水从隧道的两侧渗入隧道，通过与盖拱连接的止水件，防止水从盖拱下方沿盖拱与水泥土搅拌桩墙之间的间隙流入隧道内，能有效地控制盖挖隧道施工时洞内渗水，而且同时还提高了盖拱的稳定性，通过垂直布设的水泥土搅拌桩墙，大大提高了盖拱的稳定性，也可以提高沟谷段区域坡体的稳定性，减少施工灾害，改善了隧道围岩的工程性质，加强沟谷段破碎围岩的整体性，还能节省工程造价，降低了地下水对盖挖隧道施工时所带来的困难和风险。

所述隧道下方的土体中还设有通过注浆成型的、且沿水平方向布设的水泥浆止水帷幕，所述水泥浆止水帷幕沿隧道延伸方向延伸设置在整个隧道盖挖段区域的下方，所述水泥浆止水帷幕设置在两块水泥土搅拌桩墙之间且与分别与两块水泥土搅拌桩墙连接。通过隧道底面设置的水泥浆止水帷幕，防止了水泥土搅拌桩墙外的水从水泥土搅拌桩墙底部倒灌入隧道内，从而更好地控制盖挖隧道施工时洞内涌水的现象。

优选地，所述水泥浆止水帷幕分为两段分别靠近两侧水泥土搅拌桩墙设置。

优选地，所述水泥土搅拌桩墙设置有多排水泥土搅拌桩，相邻每排水泥土搅拌桩之间间隔500mm。

优选地，所述止水件为防水板，所述防水板沿水泥土搅拌桩墙中线布设，所述防水板与水泥土搅拌桩墙之间的缝隙通过沥青密封，所述防水板露出水泥土搅拌桩墙的部分与盖拱的拱脚现浇为一整体。

优选地，所述水泥土搅拌桩墙由垂直布设的多根水泥土搅拌桩沿隧道延伸方向排列构成，相邻所述水泥土搅拌桩相互搭接。

优选地，所述水泥土搅拌桩的直径为600mm，相邻水泥土搅拌桩搭接宽度为100mm。

优选地，所述盖拱的拱顶上铺设防水层，然后回填土施工完毕后铺设有胶泥防渗层，胶泥防渗层与边坡脚位置的截水沟相连。

综上所述，本实用新型设计合理，施工方便，能有效地控制盖挖隧道施工时洞内渗水、隧道底面涌水，提高了盖拱拱脚处的地基承载力以及提高沟谷段区域坡体的稳定性，减少施工灾害，改善了隧道围岩的工程性质，加强沟谷段破碎围岩的整体性，还能节省工程造价，降低了地下水对盖挖隧道施工时所带来的困难和风险。

附图说明

图1为本实用新型布设在隧道周围的结构示意图。

图2为本实用新型水泥土搅拌桩墙的结构示意图。

图3为水泥土搅拌桩墙顶部与防水板连接后的结构示意图。

附图中：1.水泥土搅拌桩、2.防水板、3.盖拱、4.砂石垫层、5.注浆管、6.水泥浆止水帷幕、7.二衬、8.胶泥防渗层、9.回填土、10.截水沟、11.防水层。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型的技术方案做进一步详细描述。

实施例，

一种沟谷段高水位区盖挖隧道止水结构，包括盖拱拱脚下的水泥土搅拌桩墙、隧道底面下的水泥浆止水帷幕和盖拱拱顶防水装置。水泥土搅拌桩墙由单轴水泥土搅拌桩搭接而成，打入土体中以形成止水帷幕，在水泥土搅拌桩墙完成后在桩顶过圆心开出一道深20cm的凹槽，放置事先焊接好的高50cm的防水板2，再使用沥青处理密封缝，最后露出一截防水板与盖拱3拱脚现浇为一整体，可以避免水从盖拱与搅拌桩墙交接缝中渗入；水泥浆止水帷幕6为在隧道内轮廓开挖以后，在隧道拱脚处用小型钻机钻孔，边钻孔边打入护壁套管，放入注浆管直至预定的灌浆深度，使用水泥浆泵机灌注以一定比例混合的水泥浆与粉煤灰，并辅以早强剂以增加早期强度，形成连接水泥土搅拌桩墙的水泥浆止水帷幕。盖拱3拱顶的防水装置为在盖拱强度到达设计值后，在盖拱上铺设一层防水层11，然后开始洞顶回填，回填土9施工完毕后，然后再铺设50cm厚的胶泥防渗层8，胶泥防渗层8与边坡脚连接处位置设置截水沟10。水泥土搅拌桩墙、隧道底面下水泥浆止水帷幕与盖拱拱顶防水装置一起形成一个完整的止水结构，以降低富水区盖挖隧道施工时地下水带来的风险，还能增强盖拱拱底地基承载力，改善隧道围岩的工程性质，组合止水结构立面图可见图1。

具体施工步骤如下：

如图1至3所示，在盖拱3两侧拱脚位置设置水泥土搅拌桩墙，具体是在拱脚位置沿隧道延伸方向连续排布多根直径为600mm的水泥土搅拌桩1形成水泥土搅拌桩墙，相邻水泥土搅拌桩1相互搭接，且搭接宽度为100mm，本例中，每侧水泥土搅拌桩墙设置两排水泥土搅拌桩，每排水泥土搅拌桩之间桩心距为500mm。本例中，水泥土搅拌桩的水泥掺入量为16％，外加早强剂以提高成桩质量，搅拌轴速度60rad/min，水灰比控制为0.5∶1，施工过程中注意要搅拌均匀，提升速度与喷浆速度之间要协调，以保障沿桩身全长喷浆均匀，水泥土搅拌桩平面布置情况和立面图见附图2和附图3。

水泥土搅拌桩墙具体施工步骤：

(1)测量放点。用经纬仪进行区域边线及桩位的测定；对于标定的基准点及桩位要做好明显的标志和编号，并做好保护工作；做好测量放线记录，以便复核。

(2)桩机就位。桩机就位、移动前，看清上、下、左、右各方情况，发现有阻及时排除，移动结束后检查定位情况，并及时纠正；采用水平尺校正基座并保持基座水平，保证桩机做到平稳、周正；动力头、搅拌头、桩位三点中心位于同一垂直线上；桩位定位偏差不大于40mm，桩身垂直度偏差小于20mm。

(3)预搅下沉。严格控制下沉速度，密切观察动力头电机工作负荷，其电流指数不大于70A，以防烧毁电机；如遇较硬地层下沉速度过慢时，可以通过中心管压入少量稀浆，以利润湿土体，加快下沉；严格控制桩底标高，搅拌头必须下沉到设计桩底标高。

(4)灰浆制备。在搅拌头预搅下沉同时，严格按设计配合比制作灰浆，水灰比应严格按照设计要求的0.5∶1，灰浆搅拌时间不得小于2分钟，以使浆液充分拌合；将外掺剂按比例溶解于水中，然后定量加入拌制浆液中一起搅拌；

(5)第一次注浆提升搅拌。搅拌头至桩底设计标高后，即刻上提20cm并开启压浆泵(40L/min)送浆，搅拌头在桩底原位搅拌20～30秒后，以0.5m/min左右提升速度边搅拌边提升，直至设计桩顶标高，并检查注浆量。

(6)第二次搅拌下沉。注浆搅拌提升至设计桩顶标高后，停浆，即刻搅拌下沉至设计桩底标高，并控制好下沉速度，一般为0.5m/min左右。

(7)第二次注浆搅拌提升。搅拌至设计桩底标高后，送浆，原位送浆搅拌20～30秒后，以0.5m/min左右提升速度注浆提升搅拌，注浆提升离设计桩顶标高1m段内，减慢提升速度，且在桩顶原位注浆搅拌15～30秒，以确保桩顶质量。

(8)第三次下沉、提升、搅拌。

(9)成桩结束后，清冼钻杆及管道，桩架移至下一桩位。

水泥土搅拌桩搭接完成后，在水泥土搅拌桩墙桩顶过圆心开出一道深20cm的凹槽，放置事先焊接好的50cm高的防水板2，再使用沥青处理密封缝，最后露出一截防水板与盖拱3拱脚现浇为一整体，可以避免水从盖拱与搅拌桩墙交接缝中渗入。水泥土搅拌桩墙平面布置情况和单个水泥土搅拌桩立面图见附图2和附图3。

等水泥土搅拌桩墙施工完毕养护28天后，在盖拱拱脚处设置10cm砂石垫层4。施工完毕垫层后，立即安装盖拱钢拱架，浇筑盖拱，浇筑盖拱时将水泥土搅拌桩墙凸出的防水板2与盖拱现浇在一起。待盖拱施工养护完毕达到设计强度后，开始施工盖拱拱顶防水装置。

盖拱拱顶的防水装置具体为：在盖拱强度到达设计值后，在盖拱上铺设防水层11，然后开始洞顶回填，回填土分层夯实后，然后再铺设50cm厚的胶泥防渗层8，最后在与边坡脚连接处设置截水沟10。截水沟能够将降雨时从边坡上流下的水流排出。

盖拱顶防水装置施工完毕后，开始隧道暗挖施工，开挖一定进尺深度后在隧道拱脚处开始水泥浆止水帷幕6施工，具体施工过程如下：

水泥浆止水帷幕6的工艺流程为：钻孔→下注浆管5、套管→边注浆边拔套管→封孔。注浆前，应通过灌浆压力、灌浆孔距等有关技术参数的确定；通过现场灌浆试验确定灌浆孔距，即根据岩石和土的裂隙、松散情况、渗透性以及灌浆设备能力等条件选定。在沟谷段高水位地区，本次水泥浆止水帷幕6设置厚度为0.8m；灌浆压力是指灌浆段所受的全压力，即孔口处压力表上指示的压力，所用压力大小视钻孔深度、土的渗透性以及水泥浆的稠度等而定，一般为0.2～0.6Mpa。灌浆孔距根据具体的地质条件和现场灌浆实验确定，但必须保证搭接合理无裂缝存在。

在隧道拱脚处用小型钻机钻孔，钻孔至要求的深度并探测地质情况，边钻孔边打入护壁套管，然后在套管内插入的注浆管，注浆管的下部与底部管壁上钻有注浆孔，隧道打孔表面空隙用水泥砂浆填塞，使用水泥浆泵机灌注以一定比例混合的水泥浆与粉煤灰，并辅以早强剂以增加早期强度，接着拔出套管，用压浆泵将水泥浆压入注浆管而透入土层孔隙中，水泥浆应连续一次压入，不得中断。灌浆先从稀浆开始，逐渐加浓。灌浆次序一般把注浆管一次沉入整个深度后，自下而上分段连续进行，分段拔注浆管直至设计高程为止，灌浆宜间隙进行，第1组孔灌浆结束后，再灌第2组、第3组，直至形成搭接好的水泥浆止水帷幕，每一侧的水泥浆止水帷幕6的水平长度为隧道跨径的三分之一左右。