超大断面浅埋暗挖隧道在富水砂层的衬砌施工方法与流程
本发明涉及隧道施工领域，具体地，涉及一种超大断面浅埋暗挖隧道在富水砂层的衬砌施工方法。
背景技术
随着我国经济的发展，大量人口不断涌入城市，为了缓解城市交通压力，地铁建设在各大城市随处可见。
在城市中的地铁施工中常常会遇到暗挖隧道施工，进行暗挖隧道施工时，暗挖隧道周边环境复杂，且一般多为浅埋隧道，穿越地层自稳性差，同时暗挖隧道施工中还需控制市政管线、周边建筑物等沉降变形以确保暗挖隧道的施工安全和施工完成后暗挖隧道的施工质量。
当在城市中碰到超大断面的暗挖隧道施工且施工段的土质为富水砂层时，为了确保暗挖隧道施工安全，除了在暗挖隧道挖掘之前做好提前支护和土体加固外，要确保暗挖隧道的施工安全和施工完成后暗挖隧道的施工质量，还需在施工中做好暗挖隧道的衬砌。
一般的隧道衬砌施工方式多为初期支护结合二次衬砌来给隧道进行加固，但是针对超大断面、浅埋富水砂层这种施工状况，如果使用现有的衬砌方式对暗挖隧道进行加固，加固强度上不能满足在遇到上述的施工状况时暗挖隧道所必须达到的强度要求，若强行采用初期支护结合二次衬砌的衬砌方式在超大断面、浅埋富水砂层的状况下对暗挖隧道进行衬砌，极易造成暗挖隧道的变形和塌方，为今后暗挖隧道的使用留下安全隐患，因此需要提供一种新的暗挖隧道衬砌方法，用以在施工状况为超大断面、浅埋富水砂层时对暗挖隧道进行衬砌施工。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种超大断面浅埋暗挖隧道在富水砂层的衬砌施工方法，适用于施工状况为超大断面、浅埋富水砂层的暗挖隧道的衬砌施工。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种超大断面浅埋暗挖隧道在富水砂层的衬砌施工方法，所述衬砌施工方法包括以下步骤：
s1)向暗挖隧道的洞壁初喷混凝土至第一喷射厚度；
s2)对完成初喷混凝土后的洞壁进行初期支护；
s3)对完成初期支护后的洞壁进行二次支护；
s4)采用模筑法对完成二次支护后的洞壁进行最终支护。
优选地，步骤s2)对完成初喷混凝土后的洞壁进行初期支护，包括：
贴合完成初喷混凝土后的洞壁廓形，按照第一间距安设多个钢拱架，并以连接筋固定连接相邻的两个钢拱架；
垂直于暗挖隧道的纵深方向，在暗挖隧道的地面上安设多个临时支撑架，并将所述临时支撑架与对应的钢拱架进行连接；
在完成初喷混凝土后的洞壁上以及在暗挖隧道的拱脚处，按照第一水平间距和第一垂直间距以与水平面第一夹角的角度施作多个锚杆；
将拱脚处的锚杆与对应的钢拱架进行连接；
在相邻的两个钢拱架之间均铺设钢筋网，每一钢筋网与对应的钢拱架以及对应的锚杆固定连接，且所述钢筋网互相搭接；
向铺设钢筋网后的洞壁湿喷混凝土至第二喷射厚度。
优选地，所述第一夹角介于20°-35°。
优选地，步骤s3)对完成初期支护后的洞壁进行二次支护，包括：
贴合完成初期支护的洞壁廓形，按照第一间距安设多个格栅钢架，并以所述连接筋固定连接相邻的两个格栅钢架，使得所述格栅钢架与对应的临时支撑架连接；
在相邻的两个格栅钢架之间均铺设钢筋网，每一钢筋网与对应的格栅钢架固定连接，且所述钢筋网互相搭接；
向铺设钢筋网后的洞壁湿喷混凝土至第二喷射厚度。
优选地，所述第二喷射厚度为30厘米。
优选地，步骤s4)采用模筑法对完成二次支护后的洞壁进行最终支护，包括：
拆除所述临时支撑架；
沿着暗挖隧道地面和完成二次支护后的洞壁安装衬砌钢筋；
在安装衬砌钢筋后的暗挖隧道内搭设模板支架，贴合所述衬砌钢筋安装浇筑模板，并使用所述模板支架固定所述浇筑模板；
通过预留的浇筑窗口向所述浇筑模板与暗挖隧道地面之间以及所述浇筑模板与完成二次支护后的洞壁之间浇筑混凝土；
待混凝土凝固后，拆除所述模板支架和所述浇筑模板。
优选地，步骤s4)采用模筑法对完成二次支护后的洞壁进行最终支护，还包括：
采用振捣器通过所述浇筑窗口对所述浇筑模板与暗挖隧道地面之间以及所述浇筑模板与完成二次支护后的洞壁之间浇筑的混凝土持续第一时间段的振捣。
优选地，所述第一时间段介于10-30秒。
本发明提供的超大断面浅埋暗挖隧道在富水砂层的衬砌施工方法，采用四重支护对暗挖隧道在遇到超大断面、浅埋富水砂层的施工状况下进行加固；在暗挖隧道挖掘出一定深度后，首先向暗挖隧道的洞壁初喷混凝土，对暗挖隧道进行初步的加固，之后再在完成初喷混凝土的洞壁上进行初期支护，在初期支护的基础上对暗挖隧道洞壁进行二次支护，来加强暗挖隧道在超大断面、浅埋富水砂层的施工状况的加固效果，最终通过模筑法来完成暗挖隧道的最终支护，本发明提供的衬砌施工方法能够用于施工状况为超大断面、浅埋富水砂层的暗挖隧道的施工，提高了后期暗挖隧道的施工安全和施工完成后暗挖隧道的施工质量。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的超大断面浅埋暗挖隧道在富水砂层的衬砌施工方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明实施方式提供的超大断面浅埋暗挖隧道在富水砂层的衬砌施工方法的流程图。如图1所示，本发明提供的超大断面浅埋暗挖隧道在富水砂层的衬砌施工方法包括以下步骤：s1)向暗挖隧道的洞壁初喷混凝土至第一喷射厚度；s2)对完成初喷混凝土后的洞壁进行初期支护；s3)对完成初期支护后的洞壁进行二次支护；s4)采用模筑法对完成二次支护后的洞壁进行最终支护。
本发明中的超大断面浅埋暗挖隧道的施工主要在城市中进行，地质结构以富水砂层为主，且会下穿既有的管廊或隧道等，因此在暗挖隧道的具体施工中，除却前期进行超前支护外，为了暗挖隧道的施工安全和后期的施工质量，必须对暗挖隧道进行衬砌施工。
根据本发明的技术方案，在一个实施例中，暗挖隧道的整个挖掘过程中是按照预定深度(优选地，预定深度为0.5米)一段一段的挖掘出来，在完成一个预定深度的挖掘后需立即对已开挖的暗挖隧道的洞壁进行初喷混凝土，为了确保初喷混凝土能够起到初步加固的作用，初喷混凝土需喷至第一喷射厚度，优选地，第一喷射厚度为4厘米；在初喷混凝土完成后，依施工顺序进行初期支护、二次支护和最终支护。
优选地，步骤s2)对完成初喷混凝土后的洞壁进行初期支护，包括：贴合完成初喷混凝土后的洞壁廓形，按照第一间距安设多个钢拱架，并以连接筋固定连接相邻的两个钢拱架；垂直于暗挖隧道的纵深方向，在暗挖隧道的地面上安设多个临时支撑架，并将所述临时支撑架与对应的钢拱架进行连接；在完成初喷混凝土后的洞壁上以及在暗挖隧道的拱脚处，按照第一水平间距和第一垂直间距以与水平面第一夹角的角度施作多个锚杆；将拱脚处的锚杆与对应的钢拱架进行连接；在相邻的两个钢拱架之间均铺设钢筋网，每一钢筋网与对应的钢拱架以及对应的锚杆固定连接，且所述钢筋网互相搭接；向铺设钢筋网后的洞壁湿喷混凝土至第二喷射厚度。
在一个实施例中，在进行初期支护施工中，经常会使用到混凝土、钢拱架、临时支撑架、锚杆、钢筋网和连接筋等支护件，初期支护施工时，首先贴合完成初喷混凝土的暗挖隧道的洞壁廓形，沿暗挖隧道纵深方向按照第一间距(优选地，第一间距为0.5米)安设所述多个钢拱架，并以所述多条连接筋固定连接相邻的两个钢拱架同时垂直暗挖隧道的纵深方向在暗挖隧道的地面上安设所述多个临时支撑架，使得所述多个临时支撑架与所述多个钢拱架对应连接，相邻的两个临时支撑架互相连接；具体地，钢拱架和临时支撑架采用i18工字钢或/和i25a工字钢制成。
所述钢拱架贴合完成初喷混凝土的暗挖隧道的洞壁廓形安装，所述临时支撑架用于支撑所述钢拱架，当每完成一个预定深度的暗挖隧道的初喷混凝土后，在暗挖隧道内架设钢拱架和临时支撑架，每相邻的两个钢拱架和两个临时支撑架之间均采用连接筋固定。
为了进一步固定所述钢拱架以及后续工序中钢筋网的固定，在完成初喷混凝土后的暗挖隧道的洞壁上和暗挖隧道拱脚处按照沿着暗挖隧道纵深方向的第一水平间距(优选地，第一水平间距为30–50厘米)和垂直水平面方向的第一垂直间距(优选地，第一垂直间距为3-4米)并以与水平面第一夹角的角度向下施作所述锚杆，之后向锚杆内注浆，优选地，所述第一夹角介于20°-35°。
锚杆施作完成后，将暗挖隧道拱脚处的锚杆与钢拱架固定；在两个相邻的钢拱架之间铺设钢筋网，例如，钢筋网可选用
之后，向铺设完钢筋网的暗挖隧道的洞壁上湿喷混凝土至第二喷射厚度，优选地，所述第二喷射厚度为30厘米，在喷射混凝土时，根据不同的施工状况，每层湿喷所用的混凝土也会略有不同，例如，在本发明的初期支护中选用的混凝土采用c25水泥、添加剂、骨料等搅拌制成，为了确保湿喷质量，其中骨料颗粒的最大粒度小于等于16mm。
实际的混凝土喷射至第二厚度的施工是通过多次湿喷混凝土完成的，例如，第一次喷射混凝土厚度可以为5～6cm，特别注意，第一次拱顶最大喷射厚度不得超过10cm，第一次边墙最大喷射厚度不得大于15cm，喷射厚度过大会削弱混凝土颗粒间的凝聚力，使喷层因自重过大而大片脱落，或使拱顶处喷层与围岩面形成空隙；喷射厚度过小，则粗骨料容易弹回。而且在多次喷射混凝土时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，两层喷射的时间间隔宜为15～20分钟，若在终凝1小时后再喷射，应先用风、水清洗喷射面。喷射混凝土时应分段、自上而下连续进行。为防止回弹物附着在未喷的施工面上影响喷层与喷射面之间的粘结力，选择从下往上施喷，喷射路线呈“s”形。在喷射混凝土前，可以先找平喷射面，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，保证喷射后的混凝土层面平顺光滑。
鉴于本发明所应用的施工环境，完成初期支护后还需要在初期支护的基础上再次进行二次支护，优选地，步骤s3)对完成初期支护后的洞壁进行二次支护，包括：贴合完成初期支护的洞壁廓形，按照第一间距安设多个格栅钢架，并以所述连接筋固定连接相邻的两个格栅钢架，使得所述格栅钢架与对应的临时支撑架连接；在相邻的两个格栅钢架之间均铺设钢筋网，每一钢筋网与对应的格栅钢架固定连接，且所述钢筋网互相搭接；向铺设钢筋网后的洞壁湿喷混凝土至第二喷射厚度。
在一个实施例中，贴合成初期支护的暗挖隧道的洞壁廓形垂直暗挖隧道中线架设格栅钢架，所述格栅钢架可采用hrb400级的钢筋制成，每一格栅钢架与对应的支撑架连接以固定所述格栅钢架且每相邻的两个格栅钢架之间通过连接筋固定，所述连接筋可选用
待格栅钢架架设完毕，在相邻的两个格栅钢架之间铺设钢筋网，例如，钢筋网可选用
向铺设钢筋网后的洞壁喷射混凝土至第二喷射厚度，优选地，所述第二喷射厚度为30厘米，在喷射混凝土时，根据不同的地质状况，每层湿喷所用到的混凝土也会略有不同，例如，在本发明的二次支护中选用的混凝土采用c35水泥、添加剂、骨料等搅拌制成，为了确保湿喷质量，其中骨料颗粒的最大粒度小于等于16mm。
待二次支护稳定后，进行最终支护，优选地，步骤s4)采用模筑法对完成二次支护后的洞壁进行最终支护，包括：拆除所述临时支撑架；沿着暗挖隧道地面和完成二次支护后的洞壁安装衬砌钢筋；在安装衬砌钢筋后的暗挖隧道内搭设模板支架，贴合所述衬砌钢筋安装浇筑模板，并使用所述模板支架固定所述浇筑模板；通过预留的浇筑窗口向所述浇筑模板与暗挖隧道地面之间以及所述浇筑模板与完成二次支护后的洞壁之间浇筑混凝土；待混凝土凝固后，拆除所述模板支架和所述浇筑模板。
在一个实施例中，在拆除临时支撑架后沿着暗挖隧道地面和完成二次支护的暗挖隧道的洞壁安装衬砌钢筋，所述衬砌钢筋可选用hrb400和/或hrb300的钢筋制成，在置放衬砌钢筋时，考虑净空影响，安装的衬砌钢筋与完成二次支护的暗挖隧道的侧墙、拱部之间设置有30-50mm的间隙；安装好衬砌钢筋后在暗挖隧道内搭设模板支架并贴合衬砌钢筋安装浇筑模板，所安装的浇筑模板将所述衬砌钢筋完全包覆，模板支架用以支撑浇筑模板与衬砌钢筋贴合。
在实际施工中，隧道的廓形不是单一的线条，因此在采用模筑法施工时通常会用到例如：底板腋角模板、边墙模板、拱顶模板等；浇筑模板安装完成后，通过预留的浇筑窗口向所述浇筑模板与暗挖隧道地面和完成二次支护的暗挖隧道的洞壁之间浇筑混凝土，浇筑混凝土时由下至上、左右交替、从两侧向拱顶对称浇筑；待浇筑的混凝土凝固后，拆除模板支架和浇筑模板。
为了确保最终支护的混凝土浇筑质量，优选地，步骤s4)采用模筑法对完成二次支护后的洞壁进行最终支护，还包括：采用振捣器通过所述浇筑窗口对所述浇筑模板与暗挖隧道地面之间以及所述浇筑模板与完成二次支护后的洞壁之间浇筑的混凝土持续第一时间段的振捣。优选地，所述第一时间段介于10-30秒。
在一个实施例中，采用振动器插入浇筑窗口进行混凝土振捣，振动器的振动棒插入一般应插入下层混凝土深度50～100mm，振捣捧移动距离不得超过振捣器作用半径的1.5倍，振捣10～30s后将振捣棒缓慢拔出。
本发明提供的超大断面浅埋暗挖隧道在富水砂层的衬砌施工方法，采用四重支护对暗挖隧道在遇到超大断面、浅埋富水砂层的施工状况下进行加固；在暗挖隧道挖掘出一定深度后，首先向暗挖隧道的洞壁初喷混凝土，对暗挖隧道进行初步的加固，之后再在完成初喷混凝土的洞壁上利用混凝土、钢拱架、临时支撑架、锚杆、钢筋网和连接筋进行初期支护，在初期支护的基础上再利用混凝土、格栅钢架和钢筋网在完成初期支护的暗挖隧道洞壁上进行二次支护，来加强暗挖隧道在超大断面、浅埋富水砂层时的支护效果，最终通过模筑法来完成暗挖隧道的最终支护，本发明提供的衬砌施工方法适用于施工状况为超大断面、浅埋富水砂层的暗挖隧道的施工，提高了后期暗挖隧道的施工安全和施工完成后暗挖隧道的施工质量。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
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