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尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法

阅读:511发布:2021-06-24

专利汇可以提供尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 尾矿 渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,包括:根据施工测量放样的加固范围对地面的矿渣填土进行袖 阀 管注浆加固处理;对地面土方进行边坡、仰坡刷坡至待开挖隧道的标高,在待开挖隧道的洞口 位置 进行套拱 基桩 的施工;对边坡和仰坡进行预应 力 锚索加固,在套拱基桩上进行套拱和大管棚的施工;采用双 侧壁 上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖;隧道洞身开挖完成后,对隧道洞身进行初期支护施工和锚喷 混凝土 施工;对隧道洞身进行防 水 层施工和二次衬砌施工;在隧道洞身上方进行回填粘土至恢复地面标高。本发明针对尾矿渣填区浅埋暗挖大断面的特点,采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖,简化了隧道开挖难度,保证了施工 质量 。,下面是尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法专利的具体信息内容。

1.一种尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,其特征在于,包括:
根据施工测量放样的加固范围对地面的矿渣填土进行袖管注浆加固处理;
对地面土方进行边坡、仰坡刷坡至待开挖隧道的标高,在待开挖隧道的洞口位置进行套拱基桩的施工;
对所述边坡和仰坡进行预应锚索加固,在所述套拱基桩上进行套拱和大管棚的施工;
采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖;
隧道洞身开挖完成后,对所述隧道洞身进行初期支护施工和锚喷混凝土施工;
对所述隧道洞身进行防层施工和二次衬砌施工;
在所述隧道洞身上方进行回填粘土至恢复地面标高。
2.如权利要求1所述的尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,其特征在于,对地面土方进行边坡、仰坡刷坡至待开挖隧道的标高时,实行自上而下逐级开挖以及逐级支护的方式进行分层开挖与防护加固。
3.如权利要求1所述的尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,其特征在于,所述在所述套拱基桩上进行套拱和大管棚的施工,包括:
在所述套拱基桩上施工冠梁,在所述冠梁上安装拱架;
在所述钢拱架上安装套拱外模板并浇筑混凝土形成套拱;
所述套拱达到强度后,在所述套拱上反压预设厚度的填土;
在所述套拱的端部一圈采用混凝土设置挡墙
在所述套拱上错开布置双层大管棚,大管棚安装完成后进行注浆;
注浆结束后用水泥砂浆对所述大管棚进行紧密充填。
4.如权利要求1所述的尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,其特征在于,采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖的过程中,在所述隧道洞身中部预留岩梁和核心土形成十字型支撑,所述隧道洞身开挖完成后凿除所述十字型支撑。
5.如权利要求4所述的尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,其特征在于,采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖之前,对开挖区域进行区域划分,包括:
将所述隧道洞身按其掌子面的左上位置、右上角位置、右下角位置以及左下角位置划分为第一导洞、第二导洞、第三导洞和第四导洞;
将所述十字型支撑位于所述第一导洞与所述第四导洞之间的部分划分为第五导洞;
将所述十字型支撑位于所述第二导洞与所述第三导洞之间的部分划分为第六导洞;
将所述十字型支撑位于所述第一导洞与所述第二导洞之间的部分划分为第七导洞;
将所述十字型支撑位于所述第三导洞与所述第四导洞之间的部分划分为第八导洞;
将所述十字型支撑位于所述第五导洞、所述第六导洞、所述第七导洞以及所述第八导洞之间的部分划分为第九导洞;
将所述第一导洞、所述第二导洞、所述第三导洞、所述第四导洞、所述第五导洞、所述第六导洞、所述第七导洞、所述第八导洞和所述第九导洞均划分为上台阶和下台阶两个区域。
6.如权利要求5所述的尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,其特征在于,所述采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身,包括:
开挖所述第一导洞的上台阶和所述第二导洞的上台阶,架设所述第一导洞的上台阶和所述第二导洞的上台阶范围内的初支结构;
开挖所述第一导洞的下台阶和所述第二导洞的下台阶,架设所述第一导洞的下台阶和所述第二导洞的下台阶范围内的初支结构;
开挖所述第三导洞的上台阶、所述第四导洞的上台阶以及所述第七导洞的上台阶,架设所述第三导洞的上台阶、所述第四导洞的上台阶以及所述第七导洞的上台阶范围内的初支结构;
开挖所述第三导洞的下台阶、所述第四导洞的下台阶以及所述第七导洞的下台阶,架设所述第三导洞的下台阶、所述第四导洞的下台阶以及所述第七导洞的下台阶范围内的初支结构;
开挖所述第五导洞的上台阶和所述第六导洞的上台阶,架设所述第五导洞的上台阶和所述第六导洞的上台阶范围内的初支结构;
开挖所述第五导洞的下台阶和所述第六导洞的下台阶,架设所述第五导洞的下台阶和所述第六导洞的下台阶范围内的初支结构;
开挖所述第九导洞的上台阶,架设所述第九导洞的上台阶范围内的初支结构;
开挖所述第九导洞的下台阶,架设所述第九导洞的下台阶范围内的初支结构;
开挖所述第八导洞的上台阶,架设所述第八导洞的上台阶范围内的初支结构;
开挖所述第八导洞的下台阶,架设所述第八导洞的下台阶范围内的初支结构。
7.如权利要求6所述的尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,其特征在于,所述第三导洞和所述第四导洞施工完成后,在所述第三导洞和所述第四导洞的前方分别开挖一用于渣土运输的辅助导洞。
8.如权利要求7所述的尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,其特征在于,开挖所述辅助导洞,包括:
在所述辅助导洞的洞口位置开挖辅助导洞套拱槽;
在所述套拱槽上进行辅助导洞套拱和辅助导洞大管棚的施工;
开挖形成所述辅助导洞,架设所述辅助导洞的初支结构。
9.如权利要求6所述的尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,其特征在于:
在所述第一导洞、所述第二导洞、所述第三导洞、所述第四导洞、所述第五导洞、所述第六导洞、所述第七导洞、所述第八导洞以及所述第九导洞各自的上台阶与下台阶之间均设置有临时横撑进行分隔;
在所述第一导洞与所述第五导洞之间、所述第五导洞与所述第四导洞之间、所述第七导洞与所述第九导洞之间、所述第九导洞与所述第八导洞之间、所述第二导洞与所述第六导洞之间、以及所述第六导洞与所述第三导洞之间均设置有临时横撑进行分隔;
在所述第一导洞与所述第七导洞之间、所述第七导洞与所述第二导洞之间、所述第五导洞与所述第九导洞之间、所述第九导洞与所述第六导洞之间、所述第四导洞与所述第八导洞之间、以及所述第八导洞与所述第三导洞之间均设置有临时中隔墙进行分隔。
10.如权利要求9所述的尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,其特征在于,所述对所述隧道洞身进行防水层施工和二次衬砌施工,包括:
将所述第三导洞的空间、所述第四导洞的空间以及所述第八导洞的空间划分为所述隧道洞身的仰拱区域;
拆除所述仰拱区域内的临时横撑和临时中隔墙;
在所述仰拱区域搭设满堂脚手架
对所述仰拱区域进行防水层施工和二次衬砌施工;
将所述第五导洞的空间、所述第六导洞的空间、所述第九导洞的空间、所述第一导洞的下台阶的空间、所述第二导洞的下台阶的空间、以及所述第七导洞的下台阶的空间划分为所述隧道洞身的拱墙区域;
拆除所述拱墙区域内的临时横撑和临时中隔墙;
在所述拱墙区域搭设满堂脚手架;
对所述拱墙区域进行防水层施工和二次衬砌施工;
将所述第一导洞的上台阶的空间、所述第二导洞的上台阶的空间、以及所述第七导洞的上台阶的空间划分为所述隧道洞身的拱顶区域;
拆除所述拱顶区域内的临时横撑和临时中隔墙;
在所述拱顶区域搭设满堂脚手架;
对所述拱顶区域进行防水层施工和二次衬砌施工。

说明书全文

尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及隧道施工技术领域,尤其是指一种尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法。

背景技术

[0002] 随着我国经济的发展和基础设施建设规模的扩大,隧道工程已成为公路、路、市政等大型项目中的重要工程;而由于周边环境、地质条件限制;或为了更好的满足日益增长的交通流量、交通条件;或为追求大空间的空旷效果,浅埋暗挖大断面形式的隧道日益增多,但由于跨度大、地质条件复杂,国内尚缺乏成熟的经验,相关标准、规范的参考作用有限,尤其是在复杂地质条件和周边环境下修筑特大断面隧道难度更大。
[0003] 特别是对于在尾矿渣填区,由于矿渣体松散、黏聚小、抗剪强度低、自稳能力差等缺陷,极易发生坍塌,又由于隧道开挖断面比较高,拱顶埋深比较浅,周边环境空间狭小,无法使用模板台车进行二衬施工。

发明内容

[0004] 有鉴于上述问题,本发明提供了一种尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,包括:
[0005] 根据施工测量放样的加固范围对地面的矿渣填土进行袖管注浆加固处理;
[0006] 对地面土方进行边坡、仰坡刷坡至待开挖隧道的标高,在待开挖隧道的洞口位置进行套拱基桩的施工;
[0007] 对所述边坡和仰坡进行预应力锚索加固,在所述套拱基桩上进行套拱和大管棚的施工;
[0008] 采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖;
[0009] 隧道洞身开挖完成后,对所述隧道洞身进行初期支护施工和锚喷混凝土施工;
[0010] 对所述隧道洞身进行防层施工和二次衬砌施工;
[0011] 在所述隧道洞身上方进行回填粘土至恢复地面标高。
[0012] 本发明的尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,针对尾矿渣填区浅埋暗挖大断面的特点,采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖,把整个隧道大断面分成多个小断面进行施工,每一个小断面单独开挖掘进,可以简化隧道开挖的难度,同时又能保证施工质量
[0013] 本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的进一步改进在于,对地面土方进行边坡、仰坡刷坡至待开挖隧道的标高时,实行自上而下逐级开挖以及逐级支护的方式进行分层开挖与防护加固。
[0014] 本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的进一步改进在于,所述在所述套拱基桩上进行套拱和大管棚的施工,包括:
[0015] 在所述套拱基桩上施工冠梁,在所述冠梁上安装拱架;
[0016] 在所述钢拱架上安装套拱外模板并浇筑混凝土形成套拱;
[0017] 所述套拱达到强度后,在所述套拱上反压预设厚度的填土;
[0018] 在所述套拱的端部一圈采用混凝土设置挡墙
[0019] 在所述套拱上错开布置双层大管棚,大管棚安装完成后进行注浆;
[0020] 注浆结束后用水泥砂浆对所述大管棚进行紧密充填。
[0021] 挡墙可以防止挡坡顶反压土掉落,并导流地表水至隧道两侧排水沟。
[0022] 本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的进一步改进在于,采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖的过程中,在所述隧道洞身中部预留岩梁和核心土形成十字型支撑,所述隧道洞身开挖完成后凿除所述十字型支撑。可以增强水平支撑强度和整体稳定性,减少隧道水平收敛量和拱顶下沉值。
[0023] 本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的进一步改进在于,采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖之前,对开挖区域进行区域划分,包括:
[0024] 将所述隧道洞身按其掌子面的左上位置、右上角位置、右下角位置以及左下角位置划分为第一导洞、第二导洞、第三导洞和第四导洞;
[0025] 将所述十字型支撑位于所述第一导洞与所述第四导洞之间的部分划分为第五导洞;
[0026] 将所述十字型支撑位于所述第二导洞与所述第三导洞之间的部分划分为第六导洞;
[0027] 将所述十字型支撑位于所述第一导洞与所述第二导洞之间的部分划分为第七导洞;
[0028] 将所述十字型支撑位于所述第三导洞与所述第四导洞之间的部分划分为第八导洞;
[0029] 将所述十字型支撑位于所述第五导洞、所述第六导洞、所述第七导洞以及所述第八导洞之间的部分划分为第九导洞;
[0030] 将所述第一导洞、所述第二导洞、所述第三导洞、所述第四导洞、所述第五导洞、所述第六导洞、所述第七导洞、所述第八导洞和所述第九导洞均划分为上台阶和下台阶两个区域。
[0031] 本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的进一步改进在于,所述采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身,包括:
[0032] 开挖所述第一导洞的上台阶和所述第二导洞的上台阶,架设所述第一导洞的上台阶和所述第二导洞的上台阶范围内的初支结构;
[0033] 开挖所述第一导洞的下台阶和所述第二导洞的下台阶,架设所述第一导洞的下台阶和所述第二导洞的下台阶范围内的初支结构;
[0034] 开挖所述第三导洞的上台阶、所述第四导洞的上台阶以及所述第七导洞的上台阶,架设所述第三导洞的上台阶、所述第四导洞的上台阶以及所述第七导洞的上台阶范围内的初支结构;
[0035] 开挖所述第三导洞的下台阶、所述第四导洞的下台阶以及所述第七导洞的下台阶,架设所述第三导洞的下台阶、所述第四导洞的下台阶以及所述第七导洞的下台阶范围内的初支结构;
[0036] 开挖所述第五导洞的上台阶和所述第六导洞的上台阶,架设所述第五导洞的上台阶和所述第六导洞的上台阶范围内的初支结构;
[0037] 开挖所述第五导洞的下台阶和所述第六导洞的下台阶,架设所述第五导洞的下台阶和所述第六导洞的下台阶范围内的初支结构;
[0038] 开挖所述第九导洞的上台阶,架设所述第九导洞的上台阶范围内的初支结构;
[0039] 开挖所述第九导洞的下台阶,架设所述第九导洞的下台阶范围内的初支结构;
[0040] 开挖所述第八导洞的上台阶,架设所述第八导洞的上台阶范围内的初支结构;
[0041] 开挖所述第八导洞的下台阶,架设所述第八导洞的下台阶范围内的初支结构。
[0042] 本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的进一步改进在于,所述第三导洞和所述第四导洞施工完成后,在所述第三导洞和所述第四导洞的前方分别开挖一用于渣土运输的辅助导洞。
[0043] 本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的进一步改进在于,开挖所述辅助导洞,包括:
[0044] 在所述辅助导洞的洞口位置开挖辅助导洞套拱槽;
[0045] 在所述套拱槽上进行辅助导洞套拱和辅助导洞大管棚的施工;
[0046] 开挖形成所述辅助导洞,架设所述辅助导洞的初支结构。
[0047] 本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的进一步改进在于:
[0048] 在所述第一导洞、所述第二导洞、所述第三导洞、所述第四导洞、所述第五导洞、所述第六导洞、所述第七导洞、所述第八导洞以及所述第九导洞各自的上台阶与下台阶之间均设置有临时横撑进行分隔;
[0049] 在所述第一导洞与所述第五导洞、所述第五导洞与所述第四导洞、所述第七导洞与所述第九导洞、所述第九导洞与所述第八导洞、所述第二导洞与所述第六导洞、以及所述第六导洞与所述第三导洞之间均设置有临时横撑进行分隔;
[0050] 在所述第一导洞与所述第七导洞、所述第七导洞与所述第二导洞、所述第五导洞与所述第九导洞、所述第九导洞与所述第六导洞、所述第四导洞与所述第八导洞、以及所述第八导洞与所述第三导洞之间均设置有临时中隔墙进行分隔。
[0051] 本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的进一步改进在于,所述对所述隧道洞身进行防水层施工和二次衬砌施工,包括:
[0052] 将所述第三导洞的空间、所述第四导洞的空间以及所述第八导洞的空间划分为所述隧道洞身的仰拱区域;
[0053] 拆除所述仰拱区域内的临时横撑和临时中隔墙;
[0054] 在所述仰拱区域搭设满堂脚手架
[0055] 对所述仰拱区域进行防水层施工和二次衬砌施工;
[0056] 将所述第五导洞的空间、所述第六导洞的空间、所述第九导洞的空间、所述第一导洞的下台阶的空间、所述第二导洞的下台阶的空间、以及所述第七导洞的下台阶的空间划分为所述隧道洞身的拱墙区域;
[0057] 拆除所述拱墙区域内的临时横撑和临时中隔墙;
[0058] 在所述拱墙区域搭设满堂脚手架;
[0059] 对所述拱墙区域进行防水层施工和二次衬砌施工;
[0060] 将所述第一导洞的上台阶的空间、所述第二导洞的上台阶的空间、以及所述第七导洞的上台阶的空间划分为所述隧道洞身的拱顶区域;
[0061] 拆除所述拱顶区域内的临时横撑和临时中隔墙;
[0062] 在所述拱顶区域搭设满堂脚手架;
[0063] 对所述拱顶区域进行防水层施工和二次衬砌施工。附图说明
[0064] 图1是本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的流程图
[0065] 图2~图15是本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的阶段示意图。

具体实施方式

[0066] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0067] 请参阅图1,图1是本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的流程图。配合参看图1所示,本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,包括:
[0068] S101根据施工测量放样的加固范围对地面的矿渣填土进行袖阀管注浆加固处理;
[0069] S102对地面土方进行边坡、仰坡刷坡至待开挖隧道的标高,在待开挖隧道的洞口位置进行套拱基桩的施工;
[0070] S103对所述边坡和仰坡进行预应力锚索加固,在所述套拱基桩上进行套拱和大管棚的施工;
[0071] S104采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖;
[0072] S105隧道洞身开挖完成后,对所述隧道洞身进行初期支护施工和锚喷混凝土施工;
[0073] S106对所述隧道洞身进行防水层施工和二次衬砌施工;
[0074] S107在所述隧道洞身上方进行回填粘土至恢复地面标高。
[0075] 请参阅图2~图15,图2~图15是本发明尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法的阶段示意图。以下结合图2~图15,对本发明的尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法进行详细的介绍。
[0076] S101结合图2所示,根据施工测量放样的加固范围对地面的矿渣填土进行袖阀管注浆加固处理,加固范围A如图2中所示;
[0077] 1)根据测放加固范围对地面的矿渣填土进行袖阀管注浆加固处理,加固深度从现状地面加固到强化层以下。
[0078] 2)袖阀管钻进过程中,采用合金钻头,为防止钻孔的塌孔,采用膨润土进行调试泥浆护壁。泥浆的循环通过皮管和钻杆连接完成;成孔后通过钻杆将孔内泥浆置换套壳料,套壳料由水泥、膨润土、水按一定的比例进行配比。
[0079] 3)注浆时采用双液注浆材料,双液注浆材料采用42.5级普水泥和30~40Be′水玻璃;注浆管采用48mm袖阀管,采用U—PVC胶合剂将袖阀管和PVC连接套管粘牢后,将注浆内管与双塞管连接好一起放至袖阀管底部后,由下往上分段、定量、间歇双液注浆;注浆孔三角形型布置,浆液充填率不小于85%,注浆结束后,采用止浆塞封闭注浆孔,防止冒浆。
[0080] S102结合图2所示,开挖土方,对地面土方进行边坡、仰坡刷坡至待开挖隧道(即隧道洞身1)的标高,在待开挖隧道的洞口位置进行套拱基桩2的施工;
[0081] 1)边坡、仰坡刷坡形成操作平台后进行套拱下桩的施工,根据尾矿渣填层、中、微风化凝灰岩层交替的地质情况,采用旋挖钻机结合硬质合金筒式钻头、截齿旋挖钻斗进行分级旋挖成孔,加快施工进度、提高工效。
[0082] 2)旋挖时采用筒式钻头,在孔内将钻头下降到预定深度后,旋转钻头并加压,将旋起的矿渣挤人钻筒内,将钻头底部封闭并提出孔外,倒出弃渣;进入中、微风化凝灰岩层,用截齿筒式钻头对孔内岩芯圆周进行松动岩层,再采用镶有钨钴硬质合金的双底双截齿旋挖钻头进行捞碴。
[0083] S103结合图3所示,对所述边坡和仰坡进行预应力锚索加固,在所述套拱基桩2上进行套拱3和大管棚的施工,包括:
[0084] 在套拱基桩2上施工冠梁4,在冠梁4上安装钢拱架;
[0085] 在所述钢拱架上安装套拱外模板并浇筑混凝土形成套拱3;
[0086] 所述套拱达到强度后,在所述套拱上反压预设厚度的填土,优选反压1m~2m的填土;
[0087] 在所述套拱的端部一圈采用混凝土设置挡墙,优选采用C20混凝土;
[0088] 在所述套拱上错开布置双层大管棚,大管棚安装完成后进行注浆;
[0089] 注浆结束后用水泥砂浆对所述大管棚进行紧密充填,优选采用M30水泥。
[0090] 1)洞口边坡采用肋板式预应力锚索加固或局部采用预应力锚索灌注桩作为挡土墙加固,仰坡采用喷锚防护;边仰坡刷坡实行自上而下逐级开挖、逐级支护的分层开挖防护加固,开挖划分几个面分层放坡。
[0091] 2)套拱采用C25混凝土,截面尺寸为6m*1m,施工于桩顶冠梁,作为大管棚的导向墙保证其施工精度;套拱内设工20b双层工字钢拱架,钢架外缘设 壁厚6mm导向钢管,钢管与钢架焊接。钢架各单元由连接板焊接成型,单元间由螺栓连接,接头处焊缝高度。腹板h/f=9mm,翼缘h/f=12mm。各层工20b工字钢拱架采用内外侧两层纵向连接筋焊接成整体,纵向连接筋采用HRB335(22)钢筋,环向间距1m。
[0092] 3)工字钢拱架由弯曲机分段冷弯加工,拼接时控制好拱架的变形及轴线情况,钢拱架安装时要求与套拱内预埋孔口管焊接。工字钢拱架安装完成后,安装套拱外模板并浇筑混凝土。套拱达到强度后,套拱上反压1m~2m填土,在套拱的端部一圈设置1m挡墙,挡墙采用C20混凝土,防止挡坡顶反压土掉落,并导流地表水至隧道两侧排水沟。
[0093] 3)为防止隧道开挖时浅层不良地层塌方,保证施工安全,进洞前采用双层φ108自进式管棚,在拱部150°范围内设置,环向间距0.4m。大管棚参数如下:
[0094] 3.1钢管规格:热轧无缝钢管,节长4~6m,管径108mm,壁厚9mm;以丝扣连接而成;
[0095] 3.2管距:环向间距400mm。
[0096] 3.3钢花管上钻注浆孔,孔径10~16mm,孔间距11cm,呈梅花形布置;
[0097] 3.4倾角:外插角1°~3°。
[0098] 4)双层大管棚错开布置,大管棚采用有孔钢花管,钢花管安装后即进行注浆,注浆采用纯水泥浆分段注浆;注浆参数:水泥浆水灰比1:1~1:1.5;注浆压力:0.7~1.0MPa,注浆结束后及时清除管内浆液并用M30水泥砂浆紧密充填,增强管棚的刚度和强度;拱部Ф42超前小导管L=3.5m,环向间距0.4m。
[0099] 5)单根钢花管的注浆量按下式估算:Q=πR/k2/Lηξ,式中Rk为浆液扩散半径,取Rk=0.6Lo;Lo为钢花管中心间距;L为钢花管长;ξ取0.85,为注浆饱满系数;η为空隙率(%),矿渣层取45%计算。
[0100] S104采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖;
[0101] 1)为保证隧道施工安全及减少隧道开挖对周边道路的影响,并充分利用隧道大断面的优势,加快施工速度,采取平行到导洞施工法,并采用双侧壁上下导洞的开挖方法;同时为保持土体整体稳定,在隧道中部预留一水平岩梁,将侧导洞分成4个小隧道进行开挖,形成“十字”形支撑;在两侧侧壁下导洞仰拱和矮边墙完成后,再解除两侧岩梁和分段解除上部核心土的双侧壁导洞法;导洞开挖采用挖掘机开挖,石方采用弱爆破,挖掘机装碴、自卸式汽车运输。用人工钻锚杆孔,安装锚杆并进行锚固或注浆。
[0102] 2)采用双侧壁导洞上下导洞同时开挖,把整个隧道大断面分成左右上下多个小断面施工,每一小断面单独开挖掘进,过程中预留岩梁与核心土形成“十字”形支撑,增强水平支撑强度和整体稳定性,减少隧道水平收敛量和拱顶下沉值。同时为满足施工工期的要求,对隧道开挖及回筑的工序进行优化调整,将水平岩梁和核心土先后解除,简化复杂度,减少施工缝数量,利于二衬防水。并增加第二层初支厚度,满足拆除临时支撑期间的初支刚度。
[0103] 3)为保持岩柱的自身稳定性及保障两侧导洞开挖的相互影响,采取措施如下:先行隧道向另一侧隧道打设注浆管对岩柱进行注浆加固;加固后的土体其28d无侧限抗压强度不小于1MPa。注浆管参数:1)材料:钢管采用外径42mm,壁厚3.5mm的热轧无缝钢管;2)间距:钢管环向间距为0.5m;3)注浆:采用水泥浆液注浆,注浆压力控制在0.7~1.0MPa。
[0104] 具体地,参阅图4~图11,对隧道洞身开挖过程进行详细的介绍。首先结合图4所示,采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖的过程中,在隧道洞身1的中部预留岩梁和核心土形成十字型支撑5,隧道洞身1开挖完成后凿除十字型支撑5。再结合图5所示,隧道洞身开挖之前,对开挖区域进行区域划分,包括:
[0105] 将隧道洞身1按其掌子面的左上角位置、右上角位置、右下角位置以及左下角位置划分为第一导洞10、第二导洞20、第三导洞30和第四导洞40;
[0106] 将十字型支撑5位于第一导洞10与第四导洞40之间的部分划分为第五导洞50;
[0107] 将十字型支撑5位于第二导洞20与第三导洞30之间的部分划分为第六导洞60;
[0108] 将十字型支撑5位于第一导洞10与第二导洞20之间的部分划分为第七导洞70;
[0109] 将十字型支撑5位于第三导洞30与第四导洞40之间的部分划分为第八导洞80;
[0110] 将十字型支撑5位于第五导洞50、第六导洞60、第七导洞70以及第八导洞80之间的部分划分为第九导洞90;
[0111] 将第一导洞10、第二导洞20、第三导洞30、第四导洞40、第五导洞50、第六导洞60、第七导洞70、第八导洞80和第九导洞90均划分为上台阶和下台阶两个区域。
[0112] 结合图6~图10所示,所述采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身,包括:
[0113] 参见图6所示,开挖第一导洞10的上台阶11和第二导洞20的上台阶21,架设第一导洞10的上台阶11和第二导洞20的上台阶21范围内的初支结构,并在第一导洞10的上台阶11与第二导洞20的上台阶21之间架设对拉锚杆;
[0114] 参见图6所示,开挖第一导洞10的下台阶12和第二导洞20的下台阶22,架设第一导10洞的下台阶12和第二导洞20的下台阶22范围内的初支结构,并在第一导洞10的下台阶12与第二导洞20的下台阶22之间架设对拉锚杆;
[0115] 参见图7所示,开挖第三导洞30的上台阶31、第四导洞40的上台阶41以及第七导洞70的上台阶71,架设第三导洞30的上台阶31、第四导洞40的上台阶41以及第七导洞70的上台阶71范围内的初支结构,并在第三导洞30的上台阶31与第四导洞40的上台阶41之间架设对拉锚杆;
[0116] 参见图7所示,开挖第三导洞30的下台阶32、第四导洞40的下台阶42以及第七导洞70的下台阶72,架设第三导洞30的下台阶32、第四导洞40的下台阶42以及第七导洞70的下台阶72范围内的初支结构;
[0117] 参见图8所示,开挖第五导洞50的上台阶51和第六导洞60的上台阶61,架设第五导洞50的上台阶51和第六导洞60的上台阶61范围内的初支结构,并在第五导洞50的上台阶51与第六导洞60的上台阶61之间架设对拉锚杆;
[0118] 参见图8所示,开挖第五导洞50的下台阶52和第六导洞60的下台阶62,架设第五导洞50的下台阶52和第六导洞60的下台阶62范围内的初支结构,并在第五导洞50的下台阶52与第六导洞60的下台阶62之间架设对拉锚杆;
[0119] 参见图9所示,开挖第九导洞90的上台阶91,架设第九导洞90的上台阶91范围内的初支结构;
[0120] 参见图9所示,开挖第九导洞90的下台阶92,架设第九导洞的90下台阶92范围内的初支结构;
[0121] 参见图10所示,开挖第八导洞80的上台阶81,架设第八导洞80的上台阶81范围内的初支结构;
[0122] 参见图10所示,开挖第八导洞80的下台阶82,架设第八导洞80的下台阶82范围内的初支结构。
[0123] 进一步地,结合图10所示,在开挖的过程中,每挖完一个阶段,就在第一导洞10、第二导洞20、第三导洞30、第四导洞40、第五导洞50、第六导洞60、第七导洞70、第八导洞80以及第九导洞90各自的上台阶与下台阶之间均设置临时横撑6进行分隔;
[0124] 在第一导洞10与第五导洞50之间、第五导洞50与第四导洞40之间、第七导洞70与第九导洞90之间、第九导洞90与第八导洞80之间、第二导洞20与第六导洞60之间、以及第六导洞60与第三导洞30之间均设置有临时横撑6进行分隔;
[0125] 在第一导洞10与第七导洞70之间、第七导洞70与第二导洞20之间、第五导洞50与第九导洞90之间、第九导洞90与第六导洞60之间、第四导洞40与第八导洞80之间、以及第八导洞80与第三导洞30之间均设置有临时中隔墙7进行分隔。
[0126] 较佳地,所述第三导洞和所述第四导洞施工完成后,在所述第三导洞和所述第四导洞的前方分别开挖一用于渣土运输的辅助导洞,包括:
[0127] 在所述辅助导洞的洞口位置开挖辅助导洞套拱槽;
[0128] 在所述套拱槽上进行辅助导洞套拱和辅助导洞大管棚的施工;
[0129] 开挖形成所述辅助导洞,架设所述辅助导洞的初支结构。
[0130] S105隧道洞身开挖完成后,对所述隧道洞身进行初期支护施工和锚喷混凝土施工;
[0131] 1)初期支护采用喷混凝土、钢筋网、型钢钢架和格栅钢架;钢架支撑采用双层拱架(第一层型钢拱架、第二层格栅拱架),临时支护在每个导洞及台阶处设置,临时钢架:采用工字钢或H型钢,全断面设置,钢架支撑必须具有必要的刚度和强度,应保证能单独承受2~4m高的松动岩柱重量,形状应与开挖断面相适应。支撑接头采用螺栓俩接牢固,钢架之间采用纵向钢筋联接,拱脚须放在牢固基础,每榀钢架拱脚两侧及开挖过程中临时支撑脚点各设置若干根脚锚管。
[0132] 2)锚杆:采用22砂浆锚杆,按一定间距呈交错布置;钢筋网:采用150*150单层钢筋网;超前注浆小导管:采用 热轧无缝钢管,壁厚3.5mm,外插角为5°~10°,环向间距40mm,对洞身周围松散岩体进行固结,形成洞身固结圈。
[0133] 由于隧道施工时在各导洞的上台阶开挖支护趋于稳定的情况下,各导洞的下台阶开挖时对围岩的二次扰动以及顶部重载车辆行走,容易造成围岩的拱顶下沉和边墙收敛,出现二次变形。因此,须在隧道的施工过程中加强对围岩的监控量测,并及时对数据进行分析反馈,监控量测的项目主要有:拱顶下沉,地表下沉,水平收敛,锚杆轴力,钢拱支撑内力及外力,地表裂缝量测,分层沉降等。测量分布点8的布置如图11示,具体布置要求如表1所示。
[0134]
[0135]
[0136] 表1
[0137] S106对所述隧道洞身进行防水层施工和二次衬砌施工;
[0138] 防水层施工:
[0139] 1)以结构自防水为根本,通过控制结构混凝土裂缝的开展,提高混凝土的抗渗性能;以施工缝、变形缝、临时初支包裹在二衬处节点、桩头等细部构造的防水为重点,同时在结构迎水面设置柔性全包防水层。
[0140] 2)采用2mm厚EVA防水板进行全包防水,防水板与基层间设置400g/m2的无纺布缓冲层底板平面部位的防水层上表面设置400g/m2的无纺布保护层,浇筑C20细石混凝土保护层;
[0141] 3)二衬混凝土浇筑完毕后,对拱顶部位的防水层和二衬之间进行回填注浆处理。采用注浆底座点焊到防水层表面,在二衬施工做完毕后注浆填充防水板与二衬之间的空隙。
[0142] 4)注浆系统包括注浆底座和注浆导管,注浆底座应与防水层热熔焊接。注浆导管采用塑料螺纹管,具有足够的抗压强度,确保埋入筑混凝土内的部分不被压扁。注浆底座边缘采用四点焊接在防水板表面,四点应对称设置,每个焊接点为10*10mm;焊接应牢固,避免浇捣混凝土时底座脱离防水板。注浆导管与注浆底座连接应牢固、密闭,必要时采用铁丝将导管与底座间连接部位绑扎牢固,避免底座与导管脱离。
[0143] 5)结构仰拱结构与防水层之间设置疏排水系统,对渗漏水进行有限、有组织排入两侧边沟,避免仰拱处水压力积聚。仰拱疏排水系统以施工缝(或变形缝)之间为一个防水分区,在一个防水分区内,由纵向透水盲管及横向盲管组成。
[0144] 5.1纵向透水盲管:纵向透水盲管采用HDPE50/41双壁打孔波纹管,开孔率不小于40%,开孔为长条型,孔口在360°范围内均匀分布,环刚度≥4kpa。纵向透水盲管设置在仰拱底部防水板与二次衬砌之间,打孔波纹管底部采用C20无砂混凝土透水体填实,上覆土工布保护层后浇筑细石混凝土保护层。
[0145] 5.2横向盲管:采用HDPE50/41双壁波纹管,不打孔,采用三通接头与纵向透水盲管连接,排水管埋设于细石混凝土保护层中,在高出道路标高500mm位置引出并引入边沟内。
[0146] 二次衬砌施工:
[0147] 1)因周边环境条件限制,无法采用模板台车进行二衬施工,利用搭设高空满堂支撑架进行二衬作业,模板均采用4012钢模板,面板均采用35厚钢板制作,由专业厂家加工,模板采用无缝拼接。加固采用150H型钢拱架配Ф48*2.8钢管脚手架“满堂红”支撑体系,边墙采用扣件式模板支撑、拱部采用扣件式板模板+Ф14对拉螺栓加固。具体施工大体分三步走:仰拱部分、拱墙部分、拱顶部分。
[0148] 2)模板施工参数确定:支模区域内采用的扣件钢管类型为48*3.0,模板选用面板为35mm厚钢模板,肋高50mm。所有钢模均按要求铺设在专门加工的H钢型钢拱架上,然后满堂架加固。洞内采用满堂架(利用部分临时初支钢架作为支撑)。
[0149] 3)为保证支撑体系稳定性及安全,采用有限元软件计算混凝土对支撑体系产生的荷载;根据结构排布与荷载施加形式,对支撑体系做简化,取其中两排支撑作为计算对象。构件类型共三种,支撑杆采用48钢管,模板加固采用150H型钢,施工通道支撑采用20b型钢。模型采用杆系单元,支撑架、H型钢、施工通道立杆与顶部水平杆均采用梁单元,钢模板采用板单元。边界条件为铰接,在每根立杆下端设置铰约束。并按施工步序安排,确定步序中出现的最大浇筑高度及最大侧压力,进行计算。
[0150] 4)根据有限元计算结果,对存在因受力不均匀而导致支撑体系失稳的可能性工序,进行支撑体系进行加固,达到满足强度与稳定性的要求。
[0151] 具体地,参阅图12~图14,对防水层施工以及二次衬砌施工进行详细的介绍。所述对所述隧道洞身进行防水层施工和二次衬砌施工,包括:
[0152] 结合图12所示,将所述第三导洞的空间、所述第四导洞的空间以及所述第八导洞的空间划分为所述隧道洞身的仰拱区域91;
[0153] 拆除仰拱区域91内的临时横撑和临时中隔墙;
[0154] 在仰拱区域91内搭设满堂脚手架;
[0155] 利用满堂脚手架对仰拱区域91进行防水层施工和二次衬砌施工;
[0156] 结合图13所示,将所述第五导洞的空间、所述第六导洞的空间、所述第九导洞的空间、所述第一导洞的下台阶的空间、所述第二导洞的下台阶的空间、以及所述第七导洞的下台阶的空间划分为所述隧道洞身的拱墙区域92;
[0157] 拆除拱墙区域92内的临时横撑和临时中隔墙;
[0158] 在拱墙区域92内搭设满堂脚手架;
[0159] 利用满堂脚手架对拱墙区域92进行防水层施工和二次衬砌施工;
[0160] 结合图14所示,将所述第一导洞的上台阶的空间、所述第二导洞的上台阶的空间、以及所述第七导洞的上台阶的空间划分为所述隧道洞身的拱顶区域93;
[0161] 拆除拱顶区域93内的临时横撑和临时中隔墙;
[0162] 在拱顶区域93内搭设满堂脚手架;
[0163] 利用满堂脚手架对拱顶区域93进行防水层施工和二次衬砌施工。
[0164] 本发明的防水层施工和二次衬砌施工,解决了现有技术中,由于隧道开挖断面比较高,拱顶埋深比较浅,周边环境空间狭小,无法使用模板台车进行二次衬砌施工的难题。
[0165] S107在隧道洞身1的上方进行回填粘土9至恢复地面标高。
[0166] 以上为本发明的尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法,本发明针对尾矿渣填区浅埋暗挖大断面的特点,采用双侧壁上下导洞的开挖方法进行隧道洞身开挖,把整个隧道大断面分成多个小断面进行施工,每一个小断面单独开挖掘进,可以简化隧道开挖的难度,同时又能保证施工质量。
[0167] 以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案的范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
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