穿越超高层建筑群回填区隧道施工方法与流程

本发明涉及隧道施工工法，具体涉及一种穿越超高层建筑群回填区隧道施工方法，适用于埋深不小于5米、隧道开挖断面不大于100平方米的穿越回填区浅埋隧道施工。

背景技术：

目前城市交通拥堵日益加重，地面空间已不能满足城市功能要求,为缓解地面交通压力，地下空间发展地位日渐突出，不可避免地要在密集城区穿越超高层建筑群，不仅需要保证隧道工程主体施工安全，还须妥善地解决隧道工程对既有建筑物的影响问题。

早期城市建筑群的各个地下车库相互独立，每个车库均配备有车库出入口，尤其是在繁华的商业区，进出车库路线复杂，由一栋高楼进入另一栋高楼，必须要返回到地面上，一旦遇到商圈大循环，很容易迷路并造成地面交通拥堵；若能将一定范围内的城市建筑群的各个地下车库串通起来，由一个地下车库通过隧道进入另一地下车库，不需要返回到地面上，则可以大大地缓解地面交通拥堵压力。但每个车库边缘为大约3米左右的回填区，各地下车库要相互串通，必须要解决隧道施工过程中因回填土下落而导致的地面下沉问题。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种专用于隧道开挖断面不大于100平方米，埋深不小于5米的穿越超高层建筑群回填区的隧道施工，针对隧道接口处3米左右完全穿越超高层建筑群回填区围岩无自稳能力、建筑物陈旧、隧道上部为商业步行街等复杂条件的一套综合施工方法。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种穿越超高层建筑群回填区隧道施工方法，包括以下步骤：

第一步，施工准备；

第二步，多层次自进式锚杆超前支护：高层建筑已利用地下空间与连接隧道接口处为一段深基坑松软回填区，在深基坑松软回填区的顶部施作至少两排等距间隔并呈弧形排列的自进式锚杆，并从高层建筑已利用地下空间向连接隧道方向施作，每根自进式锚杆倾斜设置，且朝向连接隧道的一端比朝向高层建筑已利用地下空间的一端高，这两排自进式锚杆形成隔层将深基坑松软回填区的上部回填土稳固；

第三步，进行分段式导坑施工：

(a)左上导坑开挖，开挖完成后，立即施作注浆小导管，随后施作初期支护a、b段及临时支护i、j段，并锚喷封闭掌子面；

(b)左下导坑开挖，开挖完成后，立即施作注浆小导管，随后施作初期支护c、d段及临时支护k段，并锚喷封闭掌子面；

(c)右上导坑开挖，开挖完成后，立即施作注浆小导管，随后施作初期支护e、f段及临时支护l段，并锚喷封闭掌子面；

(d)右下导坑开挖，开挖完成后，立即施作注浆小导管，随后施作初期支护g、h段，并锚喷封闭掌子面；

至此，初期支护a、b、c、d、h、g、f、e段依次相连构成与隧道横截面匹配的封闭环；临时支护i、j段水平相连，并与竖直相连的临时支护l、k段构成封闭环内的“十”字形交叉；小导管垂直打入导坑的左、右侧壁及底部，并布满左、右侧壁及底部，并注浆加固周围回填区；

(e)待喷射混凝土强度合格后进行下一导坑施工，每段导坑的施工长度不超过0.5m，直至所有导坑开挖支护完成后，拆除全部临时支护i、j、k、l段；

第四步，类悬挑式加强衬砌结构：在隧道侧墙、拱部、底部设置有若干与隧道长度方向一致的纵向钢筋，在隧道内沿着隧道的长度方向间隔设置有与隧道断面匹配的环向主筋，且纵向钢筋与环向主筋的直径相当，纵向钢筋与环向主筋连在一起构成网状的类悬挑式加强衬砌结构。

作为上述方案的优选，在第二步中，所述自进式锚杆共三排，先施工每排的奇数号孔位，注浆后再施工偶数号孔位；每根自进式锚杆的倾斜角度为30±5°，自进式锚杆的长度为7±1m，自进式锚杆的排距和环距均为250±30mm，自进式锚杆的直径为φ32±5mm。

优选为，在第三步中，所述导坑采用crd机械开挖，小导管的直径为φ40±5mm，小导管的长度为4.5±0.5m，行距和列距均为500±30mm，小导管前端呈锥形，小导管前端3m范围内布置泄浆孔；所述掌子面和导坑周边部分初喷4±0.5cm厚度的喷射混凝土封闭，架立型钢钢架和临时钢架，并在打设锁脚导管后复喷喷射混凝土至设计厚度20cm。

优选为，在第四步中，所述纵向钢筋与环向主筋的直径均为φ28±3mm。

本发明的有益效果：该工法采用多层次自进式锚杆超前支护、小导管环形注浆固结加固以及类悬挑式加强衬砌结构施工，有效解决了隧道施工过程中因回填土下落而导致地面下沉的问题，极大地减小了安全风险，节约了工期成本，显著提高了安全环保及经济效益。

附图说明

图1为多层次自进式锚杆超前支护。

图2为自进式锚杆孔位布置图。

图3为小导管环形注浆固结加固示意图。

图4为多层次自进式锚杆超前支护施工工艺流程。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

一种穿越超高层建筑群回填区隧道施工方法，按以下步骤进行施工：

第一步，施工准备。

第二步，多层次自进式锚杆超前支护。结合图1、图2所示，高层建筑已利用地下空间(比如车库)与连接隧道的接口处为一段深基坑松软回填区，该深基坑松软回填区是在修建车库时形成。本工法就是针对这段深基坑松软回填区的施工方法，有效解决该段施工过程中因回填土下落而导致的底面下沉的问题。从而形成一套穿越超高层建筑群回填区的隧道施工方法。

在深基坑松软回填区的顶部施作至少两排等距间隔并呈弧形排列的自进式锚杆，并从高层建筑已利用地下空间向连接隧道方向施作，每根自进式锚杆倾斜设置，且朝向连接隧道的一端比朝向高层建筑已利用地下空间的一端高，这两排自进式锚杆形成隔层将深基坑松软回填区的上部回填土稳固。

优选为，在第二步中，自进式锚杆共三排，先施工每排的奇数号孔位，注浆后再施工偶数号孔位；每根自进式锚杆的倾斜角度为30±5°，自进式锚杆的长度为7±1m，自进式锚杆的排距和环距均为250±30mm，自进式锚杆的直径为φ32±5mm。

第三步，进行分段式导坑施工，分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)五个小步进行：

(a)左上导坑开挖，开挖完成后，立即施作注浆小导管，随后施作初期支护a、b段及临时支护i、j段，并锚喷封闭掌子面；

(b)左下导坑开挖，开挖完成后，立即施作注浆小导管，随后施作初期支护c、d段及临时支护k段，并锚喷封闭掌子面；

(c)右上导坑开挖，开挖完成后，立即施作注浆小导管，随后施作初期支护e、f段及临时支护l段，并锚喷封闭掌子面；

(d)右下导坑开挖，开挖完成后，立即施作注浆小导管，随后施作初期支护g、h段，并锚喷封闭掌子面；

至此，初期支护a、b、c、d、h、g、f、e段依次相连构成与隧道横截面匹配的封闭环；临时支护i、j段水平相连，并与竖直相连的临时支护l、k段构成封闭环内的“十”字形交叉；小导管垂直打入导坑的左、右侧壁及底部，并布满左、右侧壁及底部，并注浆加固周围回填区，如图3所示，从而实现了通过小导管环形注浆固结加固回填区的目的。

(e)待喷射混凝土强度合格后进行下一导坑施工，每段导坑的施工长度不超过0.5m，直至所有导坑开挖支护完成后，拆除全部临时支护i、j、k、l段；

优选为，在第三步中，导坑采用crd机械开挖，小导管的直径为φ40±5mm，小导管的长度为4.5±0.5m，行距和列距均为500±30mm，小导管前端呈锥形，小导管前端3m范围内布置泄浆孔；掌子面和导坑周边部分初喷4±0.5cm厚度的喷射混凝土封闭，架立型钢钢架和临时钢架，并在打设锁脚导管后复喷喷射混凝土至设计厚度20cm。

第四步，类悬挑式加强衬砌结构，考虑到该段穿越回填区，隧道纵向承载能力薄弱，二衬结构纵向受力与环向受力同等重要，为提高该段二衬结构纵向抗变形能力，将纵向分布钢筋调整为与环向主筋一致。

在隧道侧墙、拱部、底部设置有若干与隧道长度方向一致的纵向钢筋，在隧道内沿着隧道的长度方向间隔设置有与隧道断面匹配的环向主筋，且纵向钢筋与环向主筋的直径相当，纵向钢筋与环向主筋连在一起构成网状的类悬挑式加强衬砌结构。

优选为，在第四步中，纵向钢筋与环向主筋的直径均为φ28±3mm。

该工法的特点和核心：

(1)多层次自进式锚杆超前支护将上部回填土稳固形成隔层，防止施工期间回填土下落，为后续开挖施工提供安全保障；

(2)小导管环形注浆固结加固回填区，确保施工安全；

(3)类悬挑式加强衬砌结构施工提高结构强度，严格控制结构沉降，确保运营安全。

适应范围：

(1)适用于埋深不小于5米、开挖断面不大于100平米的穿越回填区浅埋隧道施工；

(2)周边环境要求高，地面无条件采取保护性施工。

多层次自进式锚杆超前支护施工中的具体要求有如下几点：

(1)自进式锚杆施工采用“隔孔钻设”的方式分两步进行,先施工奇数号孔位,注浆后再施工偶数号孔位，yt-28型风钻套上专用的纤尾套，将锚杆与纤尾套连接牢固，并在第一节锚杆的前端套上钻头，当一节锚杆钻进后，在前一节锚杆的尾部套上带有人工涂抹润滑剂的连接套后再连接好后一节锚杆，直到每根锚杆钻到指定长度7m，外倾30°。

(2)通过快速注浆接头将锚杆尾端注浆泵相连，启动灰浆搅拌机，人工将水泥输入到搅拌中进行加水搅拌。搅拌均匀后，输入压浆泵，压浆时要保持压浆高压管顺直。压浆量根据压浆泵压力的大小或根据灰浆搅拌机的消耗速度确定。压浆完毕后，立即安装好止浆塞，再进行锚固，将拱形垫板套在锚杆外露部分，与地表或岩层密贴，在垫板外拧紧球形螺母。注浆材料为水泥浆，水灰比1:1。多层次自进式锚杆超前支护施工工艺流程如图4所示。

分段式导坑施工施工中的具体要求有如下几点：

(1)隧道分导坑机械开挖后，导坑周边部分不平整处采用人工修整；

(2)环形注浆小导管采用φ42普通钢管加工，前端成锥形，管身前端3m范围布置泄浆孔。施工过程中利用钻机直接将小导管打入回填区，然后注浆泵压注1:1水泥浆固结周边回填区；

(3)为防止在初期支护、临时支护施工过程中出现回填土塌落，掌子面和导坑周边部分初喷4cm厚喷射混凝土封闭；

(4)架立型钢钢架和临时钢架，并在打设锁脚导管后复喷喷射混凝土至设计厚度20cm。