專利名稱：防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法
技術領域：
本發明屬于地下結構物建筑技術領域，具體涉及ー種適用于雙洞隧道的防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法。
背景技術：
土質地層淺埋暗挖隧道的開挖會引起地表沉降和地層變形，當沉降變形過大時會影響地面建筑物的安全和地下管線的正常使用，尤其是在松散地層結構的淺埋暗挖隧道開挖尤為突出。通常城市地鐵隧道穿越地面建筑密集、地面交通繁忙、地下管網密布的繁華城市道路，且地層往往存在沖積松散土層，為了保證地面建筑安全、交通正常，要求控制地下隧道施工引起的地面沉降和地層位移。施工エ序和方法的選擇如稍有失誤，將會造成不可估量的損失。因此，針對淺埋暗挖隧道的施工エ序和方法做出正確的選擇具有重要意義。

發明內容
本發明的目的是提供ー種防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法，能有效加固松散地層結構，改善松散地層土質，防止松散地層淺埋暗挖隧道開挖引起的地表沉降和地層變形。本發明所采用的技術方案是，ー種防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法，其特征在于，按照以下步驟進行步驟I、布設超前小導管和橫向懸臂注漿導管步驟la、超前小導管包括第一排超前小導管和第二排超前小導管，第一排超前小導管沿隧道拱頂外圍布設，第二排超前小導管沿隧道拱頂和拱墻外圍、以及需要設置中導洞臨時支護位置的拱形外圍布設；步驟lb、從隧道中隔離墻頂部與隧道左右洞拱頂之間的連接處傾斜向隧道頂部兩側分別伸出橫向懸臂注漿導管，使橫向懸臂注漿導管沿隧道進深每隔一定距離均勻布設， 形成V字形均勻排列的左橫向懸臂注漿導管列和右橫向懸臂注漿導管列；步驟2、采用上下臺階法開挖中導洞，按照以下步驟依次循環直至中導洞開挖完成步驟2a、通過位于中導洞上臺階外圍的超前小導管注漿，以及通過橫向懸臂注漿導管注漿；使用預留核心土的方法進行中導洞上臺階開挖，設置中導洞上臺階外圍臨時支護，在中導洞內設置橫撐；步驟2b、通過位于中導洞下臺階外圍的超前小導管注漿；中導洞下臺階開挖；設置中導洞下臺階外圍臨時支護，使中導洞下臺階外圍臨時支護和中導洞上臺階外圍臨時支護構成ー個整體，并形成拱形中導洞臨時支護；步驟2c、拆除橫撐；步驟3、構筑中隔離墻及其防水層；步驟4、采用三臺階開挖法開挖左洞和右洞。
進ー步地，步驟4的具體方法為步驟4a、通過位于左洞上臺階外圍的超前小導管注漿，左洞上臺階開挖，并設置相應部分的初期襯砌和鎖腳錨管；通過位于左洞中臺階外圍的超前小導管注漿，左洞中臺階開挖，并設置相應部分的初期襯砌和鎖腳錨管；通過位于左洞下臺階外圍的超前小導管注漿；左洞下臺階開挖，并設置相應部分的初期襯砌和鎖腳錨管；拆除中導洞臨時支護位于左洞內的部分；構筑左洞仰拱二次襯砌及防水層；構筑左洞拱墻二次襯砌及防水層；進行左洞二次襯砌拱頂回填注漿；步驟4b、通過位于右洞上臺階外圍的超前小導管注漿，右洞上臺階開挖，并設置相應部分的初期襯砌；通過位于右洞中臺階外圍的超前小導管注漿，右洞中臺階開挖，并設置相應部分的初期襯砌；通過位于右洞下臺階外圍的超前小導管注漿；右洞下臺階開挖，并設置相應部分的初期襯砌；拆除中導洞臨時支護位于右洞內的部分；構筑右洞仰拱二次襯砌及防水層；構筑右洞拱墻二次襯砌及防水層；進行右洞二次襯砌拱頂回填注漿。步驟I中，各超前小導管和橫向懸臂注漿導管均為無縫鋼管，外徑為40mm 42mm， 壁厚為3. 2mm 3. 8mm，前端開通為注漿入口且為錐形，后端封閉為止漿段且長度大于等于 30cm,中間為注漿段，注漿段開有呈梅花形排列的注漿孔，注漿孔孔徑為6mm 8mm，孔間距為 12cm 15cm。各左橫向懸臂注衆導管與水平負方向夾角均為30° 35° ,所述各右橫向懸臂注漿導管列與水平正方向夾角均為30° 35°。步驟I中，第一排超前小導管位于第二排超前小導管的上方；第一排超前小導管長度為2. 3m 2. 7m，導管環向間距為0.3m 0.4m，外插角為5° 10° ;第二排超前小導管長度為2. 3m 2. 7m，導管環向間距為0.3m 0.4m，外插角為30° 35° ;第一排超前小導管和第二排超前小導管之間縱向搭接大于等于lm。步驟I中，超前小導管和橫向懸臂注漿導管的布設采用風鎬頂入，或采用機械鉆孔或洛陽鏟成孔后安裝。注漿時，注漿材料為水泥水玻璃雙液漿，注漿壓カ為IMPa I. 5MPa，水泥漿濃度為I : 0. 5 I : 0. 8,注衆擴散半徑為450mm 550mm,衆液初凝時間為Imin 2min,緩凝劑磷酸氫ニ鈉摻量為2% 2. 5%，水泥使用普通硅酸鹽水泥，水玻璃濃度35波美度,水泥漿與水玻璃體積比I : I I : 0.6。本發明施工方法的有益效果是，通過設置橫向懸臂注漿導管并在開挖過程中通過其注漿形成混凝土加固帶，能有效加固松散地層結構，改善松散地層土質，對松散地層淺埋暗挖隧道的開挖引起地表沉降和地層變形起到很好的限制、降低作用，施工方便，可行性高，尤其適用于大截面的淺埋暗挖隧道開挖時效果，具有較高的經濟效益和社會效益。


圖I是本發明中淺埋暗挖隧道的相對位置關系示意圖；圖2是本發明中橫向懸臂注漿導管形成的混凝土加固帶的結構示意圖。其中，I.超前小導管，2.橫向懸臂注漿導管，3.中導洞上臺階，4.中導洞臨時支護，5.橫撐，6.中導洞下臺階，7.中隔離墻，8.左洞上臺階，9.初期襯砌，10.鎖腳錨管，
11.左洞中臺階，12.左洞下臺階，13.左洞仰拱二次襯砌，14.左洞拱墻二次襯砌，15.混凝土加固帯。
具體實施例方式如圖I所示，ー種防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法，按照以下步驟進行步驟I、布設超前小導管I和橫向懸臂注漿導管2步驟la、超前小導管I包括第一排超前小導管和第二排超前小導管，第一排超前小導管沿隧道拱頂外圍布設，第二排超前小導管沿隧道拱頂和拱墻外圍、以及需要設置中導洞臨時支護位置的拱形外圍布設。步驟lb、從隧道中隔離墻頂部與隧道左右洞拱頂之間的連接處傾斜向隧道頂部兩側分別伸出橫向懸臂注漿導管2，使橫向懸臂注漿導管2沿隧道進深每隔一定距離均勻布設，形成V字形均勻排列的左橫向懸臂注漿導管列和右橫向懸臂注漿導管列。各超前小導管I和橫向懸臂注衆導管2均為無縫鋼管,外徑為40mm 42mm,壁厚為3. 2mm 3. 8mm,前端開通為注漿入ロ且為錐形，后端封閉為止漿段且長度大于等于 30cm,中間為注漿段，注漿段開有呈梅花形排列的注漿孔，注漿孔孔徑為6mm 8mm，孔間距為 12cm 15cm。各左橫向懸臂注衆導管與水平負方向夾角均為30° 35° ,各右橫向懸臂注衆導管列與水平正方向夾角均為30° 35°，形成V字形加固結構。相鄰兩個橫向懸臂注漿導管之間間距50cm或IOOcm，橫向懸臂注漿導管管長視左、右洞洞寬而定，其水平方向投影長度應與洞寬的一半相等。第一排超前小導管位于第二排超前小導管的上方；第一排超前小導管長度為 2. 3m 2. 7m，導管環向間距為0.3m 0.4m，外插角為5° 10° ;第二排超前小導管長度為2. 3m 2. 7m，導管環向間距為0.3m 0.4m，外插角為30° 35° ;第一排超前小導管和第二排超前小導管之間縱向搭接大于等于lm。超前小導管和橫向懸臂注漿導管的布設采用風鎬頂入，或采用機械鉆孔或洛陽鏟成孔后安裝。步驟2、采用上下臺階法開挖中導洞，按照以下步驟依次循環直至中導洞開挖完成步驟2a、通過位于中導洞上臺階3外圍的超前小導管I注漿，以及通過橫向懸臂注漿導管2注漿；使用預留核心土的方法進行中導洞上臺階3開挖，設置中導洞上臺階3外圍臨時支護，在中導洞內設置橫撐5。步驟2b、通過位于中導洞下臺階6外圍的超前小導管I注漿；中導洞下臺階6開挖；設置中導洞下臺階6外圍臨時支護，使中導洞下臺階6外圍臨時支護和中導洞上臺階3 外圍臨時支護構成ー個整體，并形成拱形中導洞臨時支護4。步驟2c、拆除橫撐5。步驟3、構筑中隔離墻7及其防水層。步驟4、采用三臺階開挖法開挖左洞和右洞，具體方法為步驟4a、通過位于左洞上臺階8外圍的超前小導管I注漿，左洞上臺階I開挖，并設置相應部分的初期襯砌9和鎖腳錨管10;通過位于左洞中臺階11外圍的超前小導管I注漿，左洞中臺階11開挖，并設置相應部分的初期襯砌9和鎖腳錨管10 ;通過位于左洞下臺階12外圍的超前小導管I注漿；左洞下臺階12開挖，并設置相應部分的初期襯砌9和鎖腳錨管10 ;拆除中導洞臨時支護4位于左洞內的部分；構筑左洞仰拱二次襯砌13及防水層； 構筑左洞拱墻二次襯砌14及防水層；進行左洞二次襯砌拱頂回填注漿。步驟4b、通過位于右洞上臺階外圍的超前小導管注漿，右洞上臺階開挖，并設置相應部分的初期襯砌；通過位于右洞中臺階外圍的超前小導管注漿，右洞中臺階開挖，并設置相應部分的初期襯砌；通過位于右洞下臺階外圍的超前小導管注漿；右洞下臺階開挖，并設置相應部分的初期襯砌；拆除中導洞臨時支護位于右洞內的部分；構筑右洞仰拱二次襯砌及防水層；構筑右洞拱墻二次襯砌及防水層；進行右洞二次襯砌拱頂回填注漿。本發明方法的各次注漿時，注漿材料為水泥水玻璃雙液漿，注漿壓カ為IMPa
I.5MPa，水泥漿濃度為I : 0. 5 I : 0. 8，注漿擴散半徑為450_ 550_，漿液初凝時間為Imin 2min,緩凝劑磷酸氫ニ鈉摻量為2% 2. 5%,水泥使用普通娃酸鹽水泥,水玻璃濃度35波美度，水泥漿與水玻璃體積比I : I I : 0.6。本發明方法采用中導洞，中隔離墻，兩側雙洞開挖的方法，其中，中導洞采用上下臺階開挖，左、右洞采用三臺階開挖，開挖面小，對控制沉降變形起到很好的作用，在大斷面雙洞隧道的開挖中有很好的應用。如圖2所示，從橫向懸臂注漿導管2溢出的混凝土漿在周圍土層中形成的V字形混凝土加固帶15，能有效承載隧道上部荷載、以及左洞和右洞隧道拱頂、拱墻周圍土層所承受荷載，減小隧洞上部荷載影響范圍；能加固隧道上部土層，對于本身隧道頂部為松散土層的隧道起到很好的加固作用。且橫向懸臂注漿導管2和超前小導管注漿I施工ェ藝簡単， 易于操作，施工安全，土層加固見效快，漿液損失少，成本低。
權利要求
1.ー種防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法，其特征在于，按照以下步驟進步驟I、布設超前小導管(I)和橫向懸臂注漿導管(2)步驟la、超前小導管(I)包括第一排超前小導管和第二排超前小導管，所述第一排超前小導管沿隧道拱頂外圍布設，所述第二排超前小導管沿隧道拱頂和拱墻外圍、以及需要設置中導洞臨時支護位置的拱形外圍布設；步驟lb、從隧道中隔離墻頂部與隧道左右洞拱頂之間的連接處傾斜向隧道頂部兩側分別伸出橫向懸臂注漿導管(2)，使所述橫向懸臂注漿導管(2)沿隧道進深每隔一定距離均勻布設，形成V字形均勻排列的左橫向懸臂注漿導管列和右橫向懸臂注漿導管列；步驟2、采用上下臺階法開挖中導洞，按照以下步驟依次循環直至中導洞開挖完成 步驟2a、通過位于中導洞上臺階(3)外圍的超前小導管(I)注漿，以及通過橫向懸臂注漿導管(2)注漿；使用預留核心土的方法進行中導洞上臺階(3)開挖，設置中導洞上臺階(3)外圍臨時支護，在中導洞內設置橫撐(5)；步驟2b、通過位于中導洞下臺階(6)外圍的超前小導管(I)注漿；中導洞下臺階(6)開挖；設置中導洞下臺階(6)外圍臨時支護，使所述中導洞下臺階(6)外圍臨時支護和中導洞上臺階(3)外圍臨時支護構成ー個整體，并形成拱形中導洞臨時支護(4)；步驟2c、拆除橫撐(5)；步驟3、構筑中隔離墻(7)及其防水層；步驟4、采用三臺階開挖法開挖左洞和右洞。
2.按照權利要求I所述的防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法，其特征在于，所述步驟4的具體方法為步驟4a、通過位于左洞上臺階(8)外圍的超前小導管(I)注漿，左洞上臺階(I)開挖， 并設置相應部分的初期襯砌(9)和鎖腳錨管(10);通過位于左洞中臺階(11)外圍的超前小導管(I)注漿，左洞中臺階(11)開挖，并設置相應部分的初期襯砌(9)和鎖腳錨管(10)； 通過位于左洞下臺階(12)外圍的超前小導管(I)注漿；左洞下臺階(12)開挖，并設置相應部分的初期襯砌(9)和鎖腳錨管(10);拆除中導洞臨時支護⑷位于左洞內的部分；構筑左洞仰拱二次襯砌(13)及防水層；構筑左洞拱墻二次襯砌(14)及防水層；進行左洞二次襯砌拱頂回填注漿；步驟4b、通過位于右洞上臺階外圍的超前小導管注漿，右洞上臺階開挖，并設置相應部分的初期襯砌；通過位于右洞中臺階外圍的超前小導管注漿，右洞中臺階開挖，并設置相應部分的初期襯砌；通過位于右洞下臺階外圍的超前小導管注漿；右洞下臺階開挖，并設置相應部分的初期襯砌；拆除中導洞臨時支護位于右洞內的部分；構筑右洞仰拱二次襯砌及防水層；構筑右洞拱墻二次襯砌及防水層；進行右洞二次襯砌拱頂回填注漿。
3.按照權利要求I所述的防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法，其特征在于，步驟I中，所述各超前小導管(I)和橫向懸臂注漿導管(2)均為無縫鋼管，外徑為 40mm 42mm,壁厚為3. 2mm 3. 8mm,前端開通為注衆入口且為錐形,后端封閉為止衆段且長度大于等于30cm，中間為注漿段，所述注漿段開有呈梅花形排列的注漿孔，注漿孔孔徑為 6mm 8mm,孑し間足巨為12cm 15cm。
4.按照權利要求I所述的防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法，其特征在于，所述各左橫向懸臂注衆導管與水平負方向夾角均為30° 35° ,所述各右橫向懸臂注漿導管列與水平正方向夾角均為30° 35°。
5.按照權利要求I所述的防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法，其特征在于，步驟I中，所述第一排超前小導管位于所述第二排超前小導管的上方；所述第一排超前小導管長度為2. 3m 2. 7m,導管環向間距為0. 3m 0. 4m,夕卜插角為5° 10° ;所述第二排超前小導管長度為2. 3m 2. 7m，導管環向間距為0.3m 0.4m，外插角為30° 35° ; 所述第一排超前小導管和第二排超前小導管之間縱向搭接大于等于lm。
6.按照權利要求I所述的防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法，其特征在于，步驟I中，所述超前小導管(I)和橫向懸臂注漿導管(2)的布設采用風鎬頂入，或采用機械鉆孔或洛陽鏟成孔后安裝。
7.按照權利要求I所述的防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法，其特征在于，注漿時，注漿材料為水泥水玻璃雙液漿，注漿壓カ為IMPa I. 5MPa，水泥漿濃度為 I 0. 5 I : 0. 8，注漿擴散半徑為450mm 550mm，漿液初凝時間為Imin 2min，緩凝劑磷酸氫ニ鈉摻量為2% 2. 漿與水玻璃體積比I:I I5%,水泥使用普通娃酸鹽水泥,水玻璃濃度35 0.6。波美度，水泥
全文摘要
本發明公開了一種防止淺埋暗挖隧道開挖時沉降變形的施工方法，布設超前小導管和橫向懸臂注漿導管，采用上下臺階法開挖中導洞，構筑中隔離墻及其防水層，采用三臺階開挖法開挖左洞和右洞。本發明能有效加固松散地層結構，改善松散地層土質，對防止松散地層淺埋暗挖隧道開挖引起的地表沉降和地層變形。
文檔編號E21D11/38GK102606168SQ20121007079
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月16日 優先權日2012年3月16日
發明者徐寧飛, 焦陽陽, 邵生俊, 陸斯 申請人:西安理工大學