一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，属于隧道施工技术领域。
【背景技术】
[0002]随着隧道工程的发展，越来越多的隧道需要下穿河流，在浅埋暗挖隧道中，下穿河流处一般都是工程的控制关键点，如果处理不当，会出现作业面和隧道内大面积渗水现象，甚至造成工作面失稳坍塌。如何保证施工安全，提高施工效率问题亟待解决。
[0003]在下穿河流的浅埋暗挖隧道施工中，通常有两种施工方法，第一种方法是不改变河流现状，仅仅通过加强洞内支护进行隧道开挖；第二种方法是采用断流或使河流改道，然后，进行隧道开挖。
[0004]为保证施工安全，第一种方法通常采用保守施工方法、减小循环进尺，匹配强化的支护体系进行隧道开挖，强化支护体系通常采用以下措施:如使用超前大管棚、加密超前小导管、全面段帷幕注浆、水平高压旋喷粧或掌子面预加固等超前支护措施；采用加大钢拱架型号，减小钢拱架间距，增大喷砼厚度等初期支护措施；对于临时支护，则最大限度扩大临时支护范围及提高临时支护强度等。这种施工方法，存在以下缺陷:1.施工风险较大，一旦发生涌水或坍塌，河水会倒灌入隧道，不仅会影响到下穿河流段，更有可能淹没整条隧道，给隧道施工带来灾难性影响；2.选用保守施工方法，减小循环进尺，拖慢施工进度，加大时间成本；3.洞内空间狭小，强化支护体系施工操作不方便，影响施工组织，降低施工效率，且施工质量难以保证。
[0005]第二种方法通常是在隧道所穿越河段附近把河水牵引到其他河道；或在隧道所穿越河段的上下游设置围堰截断河流；或采用临时围堰将隧道区间临时断流后，采取清除河底淤泥，铺设防水材料、浆砌片石及洞外注浆固结等防水措施后，拆除临时围堰，恢复河流通水；或者采用在下穿河流两岸进行地层降水的措施，杜绝河水对隧道施工的影响。但这种方法也存在以下缺陷:1.河流改道，可能牵涉到拆迀、管线移动等，需要政府等多部门协调合作，处理费用较高，实施难度较大；2.断流将严重减弱河道的防洪排涝或冲污等能力，给附近居民生活带来不利影响，且不能够阻止上游河水在水平方向沿河床渗透对隧道施工现场的影响；3.河底处理，河底处理前仍需要做临时围堰，河底处理后可观察性较差，出现问题不能及时发现、弥补，一旦河底处理措施失败，会给隧道施工带来严重影响；4.地层降水，地层降水容易造成地层沉降，威胁临近建筑物的安全，且日常维护管理等要求较高，消耗大量物力、人力。
[0006]现有技术在下穿河流的浅埋暗挖隧道施工中，通常多关注在洞内采取处理措施，加强洞内支护，即使在洞外采取处理措施，往往也是只采取某一种措施，很少考虑洞外的综合处理措施。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种施工安全性能好、施工效率高的下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法。
[0008]本发明一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，包括下述步骤:
[0009]第一步:在隧道两侧，河流的上下游各施作一个黏土围堰截断河流，在隧道施工区域形成干燥河床；
[0010]第二步:将施作的两个黏土围堰用导流管联通，实现上下游河水的流动；
[0011]第三步:在隧道两侧位置各施做至少一排拉森钢板粧，所述拉森钢板粧的走向沿隧道轴线方向延伸至河堤；
[0012]第四步:隧道开挖。
[0013]本发明一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，所述黏土围堰的横截面为梯形，黏土围堪标尚同河岸标尚。
[0014]本发明一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，所述黏土围堰的迎水面施做厚度为8?15厘米的混凝土面板。
[0015]本发明一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，导流管直径大于等于80厘米。
[0016]本发明一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，拉森钢板粧距隧道边缘距离10-15米；拉森钢板粧的高度方向延伸至隧道底面所在平面。
[0017]本发明一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，根据土质情况及隧道尺寸，隧道开挖时选择CRD法、CD法、双侧壁导坑法、单侧壁导坑法、台阶法及全段面法中的一种进行。
[0018]本发明的优点:
[0019]I)粘土围堰与河流堤岸形成干燥的场地空间，减少河水的垂直下渗，围堰内的拉森钢板防止河道下部水平向渗水，两者协调作用，减少下穿河流隧道上部地层含水量，减弱隧道施工风险；
[0020]2)导流管的设置可以保证原河流正常的防洪排涝、冲污的要求，避免由于隧道施工对周边生态环境及居民生活带来影响；
[0021]3)本发明公开的技术方案所牵涉的施工工艺较为成熟、简单，施工材料、机械等无特殊要求，施工中容易施作，有利于保障施作质量，发挥其功能；
[0022]4)本发明公开的技术方案，提前找到下穿河流的浅埋暗挖隧道施工中的重大风险源，并采取措施有针对性地处理，减弱了隧道施工的风险性，为隧道安全、快速的全线贯通打下良好基础；
[0023]5)提前处理隧道施工过程中的重难点问题，有利于施工组织的优化，提高施工效率。
【附图说明】
[0024]附图为本发明实施例的施工方案示意图。
[0025]图中:1 —浅埋暗挖隧道，2 —拉森钢板粧，3—导流钢管，4 —黏土围堪，5 —混凝土面板；
【具体实施方式】
[0026]实施例1
[0027]以某已完工的下穿河流浅埋暗挖隧道施工为例:
[0028]参见附图1，该下穿河流的浅埋暗挖隧道I开挖断面为101 Hf，属于大跨隧道，采用CRD法开挖，隧顶离河底约9.3m。下穿河流宽25m，河底标高-0.2m,河岸标高4.6m，河道过水断面为标准矩形断面，枯水期水位0.5m，常水位1.67m。
[0029]I)在枯水期，关闭上游水闸，施作粘土围堰4，黏土围堰4横截面为梯形，黏土围堰高度2.5米，粘土围堰形成上窄下宽，坡比1:2，围堰距隧道边墙20m，并将粘土围堰内水抽干，形成干燥施工场地，且粘土围堰迎水面浇筑10mm钢筋混凝土面板5 ;施作6道管径为Φ 1000的导流钢管3保障河流畅通，导流钢管3通过纵向连接筋连接成整体，施工顺序为从上游到下游，单个方向施工，严禁下游标高高于上游标高；预留I?2台抽水机备用，及时排除粘土围堰内积水；
[0030]2)在隧道两侧位置各施做一排拉森钢板粧2，拉森钢板粧2的走向沿隧道轴线方向延伸至河堤；拉森钢板粧距隧道边缘距离11米；钢板粧由岸上汽车吊吊起插正，然后开启振动锤一边振动，一边插打。为保证钢板粧顺利合拢，应先打下导向架。开始时可插一根打一根，即将每一片钢板粧打到设计位置，到剩下最后20片时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉使之合拢，合拢后，再逐根插打；
[0031]拉森钢板粧插打作业技术要点:
[0032]1.拉森钢板粧就位下插，第一片钢板粧是基准，要反复测量检查，使其方向垂直，位置准确，必要时可加辅助设施来完成；
[0033]2.将钢板粧夹住后，进一步复核粧的垂直度、位置，认可后进行插打；
[0034]3.拉森钢板粧合拢，插打至合拢面时，应精确丈量尺寸，考虑到钢板粧锁口的间隙和钢板粧本身的性能，合拢面尺寸应大于理论尺寸15-20cm为宜。
[0035]3)采用CRD法开挖隧道。
[0036]采用本发明方法，隧道在开挖过程中，未出现明显渗水现象，22天顺利通过。
【主权项】
1.一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，包括下述步骤: 第一步:在隧道两侧，河流的上下游各施作一个黏土围堰截断河流，在隧道施工区域形成干燥河床； 第二步:将施作的两个黏土围堰用导流管联通，实现上下游河水的流动； 第三步:在隧道两侧位置各施做至少一排拉森钢板粧，所述拉森钢板粧的走向沿隧道轴线方向延伸至河堤； 第四步:隧道开挖。
2.根据权利要求1所述的一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，其特征在于:所述黏土围堰的横截面为梯形，黏土围堰标高同河岸标高。
3.根据权利要求1所述的一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，其特征在于:所述黏土围堰的迎水面施做厚度为8-15厘米的钢筋混凝土面板。
4.根据权利要求1所述的一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，其特征在于:导流管直径大于等于80厘米。
5.根据权利要求1所述的一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，其特征在于:拉森钢板粧距隧道边缘距离10-15米；拉森钢板粧的高度方向延伸至隧道底面所在平面。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，其特征在于:根据地质情况及开挖断面，隧道开挖时选择CRD法、CD法、双侧壁导坑法、单侧壁导坑法、台阶法、全断面法中的一种进行。
【专利摘要】本发明公开了一种下穿河流浅埋暗挖隧道的安全快速施工方法，包括：在隧道两侧，河流的上下游各施作一个黏土围堰截断河流，在隧道施工区域形成干燥河床；将施作的两个黏土围堰用导流管联通，实现上下游河水的流动；在隧道两侧位置各施做至少一排拉森钢板桩，所述拉森钢板桩的走向沿隧道轴线方向延伸至河堤后进行隧道开挖。通过将黏土围堰、导流管、拉森钢板桩等协调配合，综合利用，共同保障隧道施工安全。本发明施工安全性能好、施工效率高，处理措施比较灵活，可以根据不同地质情况，有针对性的进行调整，在保证安全的前提下，尽量节省工程造价。
【IPC分类】E02D19-04, E02D19-18, E21D9-00
【公开号】CN104631475
【申请号】CN201510027958
【发明人】赵春华, 王越辉, 赵军, 邓建林, 卢春林, 田精斐, 陈昌连
【申请人】中铁隧道集团有限公司杭州公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月20日