[發(fā)明專利]用于強(qiáng)透水巖體下飽和含水砂土層中的洞挖施工方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011432141.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN112392487A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙澤民;李登強(qiáng);孫亮;高航;饒和平;尤杰;張榮;李超;廖文兵;劉國強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司
• 主分類號(hào): E21D9/00
• 分類號(hào): E21D9/00;E21D11/10;E21D11/18;E21D21/00
• 代理公司: 宜昌市慧宜專利商標(biāo)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42226
• 代理人: 彭婭

一種用于強(qiáng)透水巖體下飽和含水砂土層中的洞挖施工方法，在隧洞頂拱之上強(qiáng)透水巖層內(nèi)鉆設(shè)灌漿孔，通過灌漿孔對(duì)頂拱土層以上的強(qiáng)透水巖層內(nèi)的滲（涌）水通道灌注水泥漿形成不透水層，達(dá)到堵水目的；在洞身兩側(cè)打高壓旋噴樁，使飽和含水砂土洞壁穩(wěn)定。具體包括以下步驟：1）在隧洞頂拱之上強(qiáng)透水巖層內(nèi)鉆灌漿孔并灌注水泥漿，封堵巖層內(nèi)的滲（涌）水通道；2）對(duì)巖層下洞身兩側(cè)自穩(wěn)性差的飽和含水砂土采用高壓旋噴樁進(jìn)行穩(wěn)固；3）在掌子面頂拱開挖輪廓線外的砂土層內(nèi)打入密排小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)；4）進(jìn)行洞挖作業(yè)。本發(fā)明采用上述方法，針對(duì)在強(qiáng)透水巖體下飽和含水砂土層中的洞挖施工提供了一種更加可行、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的施工方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及惡劣水文地質(zhì)條件下隧洞施工技術(shù)領(lǐng)域，具體的是一種帶有摻拌功能的細(xì)骨料輸送裝置。

背景技術(shù)

洞挖施工過程中，當(dāng)隧洞位于地下水位線以下，地下水豐富且具弱承壓性，洞頂位于強(qiáng)透水巖層內(nèi)或附近，洞挖后容易發(fā)生地下水瞬間大量涌出淹沒隧洞問題；而洞身及底板位于飽和含砂粉質(zhì)粘土層中，開挖后洞壁自穩(wěn)性差，導(dǎo)致頂拱遺留薄土層及兩側(cè)飽和含砂粉質(zhì)粘土自動(dòng)滑塌涌出，形成較大的空腔。由于飽和含砂粉質(zhì)粘土層的水泥漿可灌性差，且打鉆無法成孔，不能采取水泥固結(jié)灌漿法處理。無論是地下水瞬間大量涌出，還是飽和含砂粉質(zhì)粘土自動(dòng)滑塌涌出，洞挖施工均無法正常進(jìn)行。另一方面，當(dāng)隧洞完全位于飽和含水砂土內(nèi)，洞挖后洞頂遺留土層在自重作用下，自身不穩(wěn)定而塌落，兩側(cè)飽和含砂粉質(zhì)粘土自動(dòng)滑塌涌出，進(jìn)而導(dǎo)致突泥涌水問題。

目前國內(nèi)外關(guān)于隧洞掘進(jìn)的方法，除鉆爆法外，尚有旋挖機(jī)掘進(jìn)、盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)、TBM掘進(jìn)、頂管掘進(jìn)、冷凍后爆破掘進(jìn)，對(duì)于純土洞段采用洞內(nèi)水平旋噴樁超前支護(hù)后開挖掘進(jìn)等，其中，旋挖機(jī)不適于在地下水豐富環(huán)境和粘性土層施工，且對(duì)于強(qiáng)度超過100MPa的弱風(fēng)化玄武巖掘進(jìn)速度非常緩慢；TBM和盾構(gòu)機(jī)不適于在地質(zhì)水文復(fù)雜多變、圍巖軟硬頻繁轉(zhuǎn)換、坍塌涌水經(jīng)常發(fā)生的環(huán)境內(nèi)施工；頂管遇堅(jiān)硬巖層及不能提供穩(wěn)定堅(jiān)固的后背墻等而不便采用；冷凍法也因農(nóng)網(wǎng)供電不穩(wěn)定、洞段過長(zhǎng)、襯砌后隧洞斷面進(jìn)一步縮小導(dǎo)致洞挖支護(hù)設(shè)備無法通行、在狹小空間使用液氮易造成人員凍傷、冷凍后仍然需采用鉆爆法掘進(jìn)等原因，而不具備優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于純土洞段采用洞內(nèi)水平旋噴樁超前支護(hù)技術(shù)，目前國內(nèi)沒有現(xiàn)成的適用于小洞徑斷面的水平旋噴樁機(jī)，若申請(qǐng)定制，在工期和費(fèi)用上均難于接受。因此先進(jìn)的設(shè)備和工藝在適應(yīng)性、效率或費(fèi)用上無明顯優(yōu)勢(shì)，不是最合適有效的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于強(qiáng)透水巖體下飽和含水砂土層中的洞挖施工方法，能夠針對(duì)于強(qiáng)透水巖體下飽和含水砂土層中的洞挖施工提供一種更加可行、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的施工方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種用于強(qiáng)透水巖體下飽和含水砂土層中的洞挖施工方法，在隧洞頂拱之上強(qiáng)透水巖層內(nèi)鉆設(shè)灌漿孔，并通過灌漿孔對(duì)頂拱土層以上的強(qiáng)透水巖層內(nèi)的滲涌水通道灌注水泥漿，形成不透水層，達(dá)到堵水目的；在洞身兩側(cè)打高壓旋噴樁，使飽和含水砂土洞壁穩(wěn)定。

施工方法具體包括以下步驟：

1）在隧洞頂拱之上強(qiáng)透水巖層內(nèi)鉆灌漿孔，并通過灌漿孔灌注水泥漿，封堵巖層內(nèi)的滲涌水通道；

2）對(duì)巖層下洞身兩側(cè)自穩(wěn)性差的飽和含水砂土采用高壓旋噴樁進(jìn)行穩(wěn)固；

3）在掌子面頂拱開挖輪廓線外的砂土層內(nèi)打入密排小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)；

4）進(jìn)行洞挖作業(yè)。

優(yōu)選的方案中，所述的步驟1）中，灌漿孔平行洞軸線共布置五排，孔位呈梅花型布置，其中洞軸線上及軸線兩側(cè)2m處各一排，兩側(cè)洞挖輪廓線外2.5m處各一排。

優(yōu)選的方案中，所述的步驟1）中，灌漿孔鉆孔自地表開鉆，孔底高程深入隧洞頂拱之上土層1-2m。