一种下穿既有构筑物的隧道施工方法与流程

本发明涉及属于地下工程建设，更具体地说是具体涉及一种下穿既有构筑物的隧道施工方法。

背景技术：

1、随着城市建设和交通工程的发展，地表(或地下)既有路基等构(建)筑物越来越多，而在后期其它地下工程建设过程中，难免会有其它工程与既有工程的交叉施工。在地下水发育地段，软土隧道受施工扰动后，存在软化现象，拱部及边墙变形比较严重，甚至出现塌落现象，而且隧道周边地层变形松动后，可能形成水力连通，对既有路基等构筑物造成不利影响，严重时会影响既有路基段的正常运营。并且，在地表存在既有构筑物时，采用降水措施，会导致地层发生较大的变形，不利于保护既有构筑物，风险较大。

2、现有技术中如专利号为cn104500100a公开的超大变断面隧道超前支护结构，其在洞口采用了“大管棚+旋喷桩”作为立体预支护结构；待挖掘的侧洞拱顶轮廓线外采用了旋喷桩辅以超前小导管的超前支护方式；待挖掘的主洞施工时拱部的双层旋喷桩局部补充施作超前小导管；掌子面拱部施水平旋喷桩；该专利采用了多种支护形式，其主要是加强魏延自身的强度，保证软岩隧道开挖的稳定性，但其并不适用于在下穿既有构筑物的隧道施工。又如专利号为cn102562077a公开的一种下穿特殊构筑物框架隧道开挖施工方法，其通过在管棚与开挖轮廓线间采用超前小导管形成组合超前预支护体系，将左右幅框架洞身都分两部，左右幅中部在开挖过程中采用钢架为临时支护，在劲性钢架混凝土衬砌施工前，拆除中部的临时支护，再进行衬砌施工；该方法虽然能够有效控制开挖过程中的沉降变形，但其增加了临时支撑的使用，增加作业难度，减缓了施工进度。

3、因此，如何保证软土富水隧道施工顺利，且还能确保既有构筑物的安全运营是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种下穿既有构筑物的隧道施工方法，其通过在隧道拱部或周边设置水平旋喷桩及超前管棚等辅助措施解决了现有技术中存在的不足，且还能控制隧道施工时的地层沉降，有效保证既有路基结构的安全。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种下穿既有构筑物的隧道施工方法，包括以下步骤：

4、(1)隧道正统推进至既有路基段影响段下方时，在隧道拱部、边墙或仰拱部分环向设置2～3环水平旋喷桩，所述水平旋喷桩纵向倾斜设置，跳孔施工，相邻水平旋喷桩环向之间互相咬合，纵向应有一定的搭接长度，控制好旋喷桩的压力，确保成桩桩径；

5、(2)待步骤(1)中的水平旋喷桩施工后，在其内部环向设置由钢管组成的超前管棚，打设超前管棚时需采用定位装置，确保超前管棚插入的准确性；超前管棚内部采用水泥砂浆进行填充，增加管棚强度；

6、(3)待步骤(2)中的超前管棚施工后，在每两根钢管之间打设超前小导管，并在超前小导管上设置注浆孔，进行注浆，增加隧道拱部或边墙的支撑作用，控制地层变形；

7、(4)隧道正洞施工推进至超前小导管搭接位置后，继续打设下一环超前小导管；

8、(5)隧道正洞施工推进至超前管棚搭接位置处后，继续施工下一环的超前管棚；

9、(6)隧道正洞施工推进至水平旋喷桩搭接位置后，继续打设下一环水平旋喷桩；

10、(7)如此往复循环施工，直至下穿路基段施工完成。

11、进一步地，所述步骤(1)中的水平旋喷桩应先施工内侧，后施工外侧；所述水平旋喷桩要以一定的纵向角度施做，不能沿隧道轴线方向钻进，要有一定的外插角。

12、进一步地，所述步骤(1)中水平旋喷桩桩径为0.6m～0.8m；所述水平旋喷桩桩长为8m～20m。

13、进一步地，所述步骤(2)中超前管棚的钢管直径为φ80mm～φ250mm；所述钢管长度为8m～20m。

14、进一步地，所述步骤(2)中超前管棚之间的环向间距为0.3m～0.5m。

15、进一步地，所述步骤(2)中超前管棚的钢管可采用分节制作，采用丝扣连接的方式。

16、进一步地，所述步骤(3)中超前小导管需每隔一段距离设置一环，每环的距离应与隧道开挖的长度相对应。

17、进一步地，所述步骤(3)中超前小导管的管径为40mm～60mm；所述超前小导管长度为3.5m～5.0m。

18、进一步地，所述步骤(3)中注浆孔间距为150mm～250mm；所述注浆孔直径为6mm～8mm。

19、采用经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种下穿既有构筑物的隧道施工方法，其有益效果如下所示：

20、1、本发明的方法采用水平旋喷桩、超前管棚和超前小导管的组合控制措施，其利用水平旋喷桩加固围岩；利用超前管棚支撑外侧围岩荷载，避免既有构筑物荷载对开挖过程中隧道的稳定性产生额外的不利影响；利用超前小导管补充超前管棚之间的空隙，保证了管棚之间的围岩稳定性，三者共同作用形成施工结构体系；

21、2、本发明中还充分利用了旋喷桩的止水作用，减少施工干扰，加快施工进度，可大大减小对地层的影响，进而减小对既有铁路、公路路基等构筑物的不利影响，降低施工难度和施工风险；

22、3、本发明中的水平旋喷桩是在外侧施工后，在内侧再施工超前管棚，同时在开挖的过程中，边开挖，边施工超前小导管，加强对外部围岩的支撑作用；其具有在洞内施工的优点，对隧道结构影响小，无需设置专门的工作面；

23、4、该方法可用于软土富水隧道下穿既有铁路、公路路基等构筑物，辅助完成隧道掘进施工，能有效控制施工中引起的地层变形，限制地下水的排放，丰富了隧道下穿路基段的工程方案；

24、5、该施工工法具有对地层影响小，对既有构(建)筑物影响小，施工速度快等特点，其在交通隧道、市政隧道、综合管廊等领域下穿既有铁路、公路路基等构(建)筑物时有着较大的应用前景。

技术特征：

1.一种下穿既有构筑物的隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种下穿既有构筑物的隧道施工方法，其特征在于，所述步骤(1)中水平旋喷桩桩径为0.6m～0.8m；所述水平旋喷桩桩长为8m～20m。

3.根据权利要求1所述的一种下穿既有构筑物的隧道施工方法，其特征在于，所述步骤(2)中超前管棚的钢管直径为所述钢管长度为8m～20m。

4.根据权利要求1所述的一种下穿既有构筑物的隧道施工方法，其特征在于，所述步骤(2)中超前管棚之间的环向间距为0.3m～0.5m。

5.根据权利要求1所述的一种下穿既有构筑物的隧道施工方法，其特征在于，所述步骤(2)中超前管棚的钢管可采用分节制作，采用丝扣连接的方式。

6.根据权利要求1所述的一种下穿既有构筑物的隧道施工方法，其特征在于，所述步骤(3)中超前小导管的管径为40mm～60mm；所述超前小导管长度为3.5m～5.0m。

7.根据权利要求1所述的一种下穿既有构筑物的隧道施工方法，其特征在于，所述步骤(3)中注浆孔间距为150mm～250mm；所述注浆孔直径为6mm～8mm。

技术总结
本发明公开了一种下穿既有构筑物的隧道施工方法，该方法通过在既有路基影响段下方的隧道拱部、边墙或仰拱部分环向设置2～3环水平旋喷桩，所述水平旋喷桩纵向倾斜设置；水平旋喷桩环向内侧设置超前管棚，超前管棚之间设置有超前小导管，超前小导管上设有注浆孔；如此循环施工，直至下穿路基段施工完成。该方法采用水平旋喷桩、超前管棚和超前小导管的组合控制措施，其利用水平旋喷桩加固围岩；利用超前管棚支撑外侧围岩荷载，以及利用超前小导管补充超前管棚之间的空隙，保证了管棚之间的围岩稳定性；从而避免了既有构筑物荷载对开挖过程中隧道的稳定性产生额外的不利影响，降低了施工难度和施工风险。

技术研发人员：赵晓勇,王飞,李国良,黄双林,刘国庆,吉艳雷,徐博,罗勇
受保护的技术使用者：中铁第一勘察设计院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27