[發明專利]邁式管棚處理風積砂質黃土隧道塌陷下沉侵限施工方法

有效

• 申請號: 201210154098.7
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN102678134A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 史趙鵬;張雋;鄧伯科;史茂林
• 申請（專利權）人: 中鐵十二局集團第二工程有限公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10;E21D20/02;E21D21/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王瑞玲

技術領域

本發明涉及一種風積砂質黃土隧道施工方法，具體為一種邁式管棚處理風積砂質黃土隧道塌陷下沉侵限施工方法。

背景技術

風積砂質黃土是砂性土為主的土，對黃土來說，就是砂質黃土，施工中這是易于發生崩塌的土質。由于構造上的直立性，其特性決定了黃土力學特性具有各向異性的特點，它與施工后掌子面的穩定有直接關系，如果施工后的圍巖應力大于黃土直立方向的強度，就會造成開挖工作面的失穩，如遇濕陷性時，含水量超過一定值或者遇水后會產生很大的“沉陷”變形和承載能力的喪失。工程實踐證實，隧道側壁及底腳處的應力集中過大，要求較大的地基承載力，而黃土隧道的側壁及底腳處承載力不足，是造成隧道塌方的重要原因之一，此外由于黃土隧道的土壓力分布極不平衡，一般說，均呈馬鞍形分布，而在淺埋的場合，由于不能發揮成拱作用，在這種情況下不是出現很大的松弛壓力，就是出現整體下沉的現象。總之，目前在風積砂質黃土隧道施工中極易出現拱頂下沉，邊墻下塌、收斂、侵限、噴射混凝土剝落，支護鋼拱架扭曲變形、鎖腳錨管切斷，地表出現多條橫、縱向裂縫等施工現象。

目前針對上述施工現象大多采用傳統大管棚結構進行施工，先徑向、縱向打設大管棚，在塌陷區形成一個整體的防護殼，然后整體開挖、逐榀換拱，此方法的不足之處在于大管棚每根長度為15m，較長，所需施工空間較大，所用設備龐大，租賃費用較高，施工成本高，而且洞內使用機械排污多、噪聲大，對作業人員危害大，?更重要的是施工周期較長，不利于突泥的快速處理，存在安全隱患。此外，為了及時快速滿足隧道開挖后支護成環施工要求，防止隧道坍塌，必須抓住最佳時間完成開挖后軟弱圍巖的支護成環，拱架是支護成環的重要手段，鎖腳錨桿與鋼拱架連接成整體加固技術是將鎖腳錨桿通過鋼板孔中打入，使打入后的錨管充分發揮支撐作用，對周邊圍巖提供較大的支護抗力，阻止圍巖產生過度變形，主要作用是盡可能的限制鋼拱架的剛體位移,使其盡早承擔圍巖變形引起的壓力,保證隧道初期的穩定性。傳統的鎖腳錨桿打設方式為：立拱架后把鎖腳錨桿緊貼拱架左右打入即可，左右錨桿用鋼筋焊接，這種加固方式的缺陷在于：當圍巖壓力大時，鎖腳錨桿和拱架還沒有達到承載力極限時已經斷裂，錨桿與鋼拱架間沒有形成整體，過早地喪失其作用，僅通過限制鋼拱架位移來抵抗圍巖變形，整體穩定性較差，降低了施工安全性。

發明內容

本發明為了解決現有風積砂質黃土隧道塌陷下沉侵限采用傳統大管棚進行施工，存在所需施工空間較大、施工成本高、周期長以及鋼拱架和鎖腳錨桿加固連接結構整體穩定性較差、施工安全性差等問題，提供一種邁式管棚處理風積砂質黃土隧道塌陷下沉侵限施工方法。

本發明是采用如下技術方案實現的：一種邁式管棚處理風積砂質黃土隧道塌陷下沉侵限施工方法，包括以下步驟：1）地表裂縫處理，首先沿裂縫開挖溝槽，再以30cm左右的間距對裂縫直接灌注水泥漿，灌漿后，裂縫地面采用水泥砂漿抹面，做成圓弧狀；2）洞內回填，初期支護下沉侵限段回填洞渣，拱部1.5m高范圍采用噴射混凝土回填密實；3）根據隧道下沉侵限情況，結合凈空測量數據，確定換拱范圍；4）開挖方法采用三臺階法，換拱前打設徑向錨桿，采用邁式錨桿，環向×縱向間距為100×40cm，梅花形布置，錨桿內注水泥漿，待注漿加固后再逐榀拆換下沉侵限段鋼拱架，具體方法如下：a．采取挖機振動錘配合人工風鎬逐榀拆除下沉侵限段初期支護，拆除后及時進行初噴封閉圍巖；b.施作超前支護，采用雙層邁式錨桿，沿隧道斷面180°范圍布設，每層環向間距為15～25cm，縱向搭接不少于2.5m，仰角控制在10°～15°，錨桿內注水泥漿，形成邁式管棚結構；c.架設鋼拱架，鋼拱架間距與原施工鋼拱架間距相同，上導、中導、下導拱腳打設邁式鎖腳錨桿，錨桿內注水泥漿，相鄰鋼拱架之間采用槽鋼連接，環向間距50～70cm，及時噴射混凝土封閉；d．按照上述步驟逐榀拆除后及時支護，每置換一榀，重復以上工序，直到換拱完成。所述三臺階開挖法為本領域公知技術，是隧道開挖常用的方法。

為了最大限度限制鋼拱架的剛體位移,使其盡早承擔圍巖變形引起的壓力,保證隧道初期的穩定性，所述鋼拱架上、并且靠貼圍巖一側間隔固定有定位鋼板，每個定位鋼板兩端分別開有位于鋼拱架兩側的定位孔，打入圍巖的邁式鎖腳錨桿貫穿于定位孔內，位于鋼拱架兩側的邁式鎖腳錨桿露出端采用環形連接件連接并與鋼拱架卡固。所述定位鋼板的數量及間隔距離可根據施工現場需求確定。