水域泥炭质土层中的填土筑坝结构及方法

摘要

本发明涉及水域泥炭质土层中的隧道施工填土筑坝结构及方法，所述填土筑坝结构包括沿隧道方向且并排设置的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、以及第五填充区，所述的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、以及第五填充区中的任一个均由多个子分段推进填筑形成，所述第二填充区和所述第四填充区的粘土含量大于60％。采用分区推进填筑形成填土筑坝结构，可以实现排挤去除泥炭质土，解决后期支护桩施工过程中泥炭质土的存在造成支护桩施工时充盈系数过大和泥浆护壁效果差的问题。

权利要求

1.一种水域泥炭质土层中的填土筑坝结构，用于在水域范围内泥炭质土层下修建隧道工程，其特征在于，所述填土筑坝结构包括沿隧道方向且并排设置的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、以及第五填充区，所述的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、以及第五填充区中的任一个均由多个子分段推进填筑形成，所述第二填充区和所述第四填充区中粘土含量大于60％；所述的第一填充区、第三填充区、以及第五填充区由建筑废料和粘土填筑压实形成。

2.如权利要求1所述的水域泥炭质土层中的填土筑坝结构，其特征在于，所述的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、与第五填充区的各个子分段之间交错设置。

3.如权利要求2所述的水域泥炭质土层中的填土筑坝结构，其特征在于，所述的第一填充区、第三填充区以及第五填充区中各个子分段沿隧道方向填土形成坝体的前端比所述的第二填充区、第四填充区中对应的各个子分段的前端远3米至10米。

4.如权利要求1或2所述的水域泥炭质土层中的填土筑坝结构，其特征在于，所述第二填充区和所述第四填充区为下窄上宽的倒梯形结构；所述第二填充区和所述第四填充区的最小宽度大于等于埋入所述第二填充区和所述第四填充区的支护桩的直径的3倍。

5.如权利要求1所述的水域泥炭质土层中的填土筑坝结构，其特征在于，所述填土筑坝结构的宽度大于所修建的隧道结构宽度和两侧施工便道的宽度之和。

6.一种水域泥炭质土层中的填土筑坝方法，其特征在于，包括：

根据隧道施工设计要求，确定填土筑坝的宽度和区域；

根据隧道基坑支护设计要求，划分所述填土筑坝区域，形成沿隧道方向的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、以及第五填充区；

以所述填土筑坝区域的中轴线为中心，沿隧道方向进行左右对称推进填筑，所述的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、以及第五填充区均由多个子分段拼接形成；

所述第二填充区和所述第四填充区的粘土含量大于60％。

7.如权利要求6所述的水域泥炭质土层中的填土筑坝方法，其特征在于，所述的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、与第五填充区的各个子分段之间交错设置。

8.如权利要求7所述的水域泥炭质土层中的填土筑坝方法，其特征在于，在推进填筑过程中，所述的第一填充区、第三填充区、以及第五填充区的子分段先于所述的第二填充区和第四填充区的子分段填筑，且所述的第一填充区、第三填充区以及第五填充区中各个子分段沿隧道方向填土形成坝体的前端比所述的第二填充区、第四填充区中对应的各个子分段的前端远3米至10米。

9.如权利要求6或7所述的水域泥炭质土层中的填土筑坝方法，其特征在于，所述第二填充区和所述第四填充区为下窄上宽的倒梯形结构；所述第二填充区和所述第四填充区的最小宽度大于等于埋入所述第二填充区和所述第四填充区的支护桩直径的3倍。

说明书

水域泥炭质土层中的填土筑坝结构及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及隧道施工领域，尤指一种水域泥炭质土层中的隧道施工填土筑坝结构及方法。

背景技术

[0002] 随着国民经济的发展，开发地下空间建设立体化城市已成为必然趋势。由于城市建设的不断扩张和城市用地紧缺，特殊地质环境条件下的建筑工程也越来越多，很多隧道工程必穿越城市周边水域，会面临泥炭质土或其他软土地质环境下的水下隧道工程。泥炭和泥炭质土含有较高的有机质含量，有别于一般意义的软土，如淤泥、淤泥质土等。目前对软土工程性质的研究基本只限于淤泥和淤泥质土，针对泥炭质土工程性质的研究并不多见。然而，泥炭质土地质环境条件下的地下工程基本都受到泥炭质土的不利影响，特别是泥炭质土层中的水下隧道工程施工面临巨大挑战。

[0003] 修建泥炭质土地质环境条件下的水下隧道工程，采用在水域中筑坝反开挖施工方法时，首先必须解决的就是填土筑坝问题。一般的填土筑坝工程大多用于水库或水坝修建前期的截水工程，通常就地选材进行堆筑，堆筑的坝体抛石挤淤效果差，这样在后期修建隧道工程时，由于泥炭质土的存在，严重影响隧道基坑开挖支护工程中支护桩的成桩质量，存在施工安全隐患。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种水域泥炭质土层中填土筑坝结构及方法，解决隧道施工中抛石挤淤效果差和支护桩成桩质量差的问题。

[0005] 实现上述目的的技术方案是：

[0006] 本发明一种水域泥炭质土层中的填土筑坝结构，用于在水域范围内泥炭质土层下修建隧道工程，所述填土筑坝结构包括沿隧道方向且并排设置的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、以及第五填充区，所述的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、以及第五填充区中的任一个均由多个子分段推进填筑形成，所述第二填充区和所述第四填充区的粘土含量大于60％。

[0007] 采用分区推进填筑形成填土筑坝结构，可以实现排挤去除泥炭质土，同时解决后期支护桩施工过程中泥炭质土的存在造成支护桩施工时充盈系数过大和泥浆护壁效果差的问题。通过第二填充区和第四填充区采用粘土含量大于60％的优质粘土进行填筑，改善支护桩施工区域的土层性质，保证了支护桩的成桩质量，减少安全隐患。

[0008] 本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构的进一步改进在于，所述的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、与第五填充区的各个子分段之间交错设置。

[0009] 本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构的进一步改进在于，所述的第一填充区、第三填充区以及第五填充区中各个子分段沿隧道方向填土形成坝体的前端比所述的第二填充区、第四填充区中对应的各个子分段的前端远3米至10米。

[0010] 本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构的进一步改进在于，所述第二填充区和所述第四填充区为下窄上宽的倒梯形结构；所述第二填充区和所述第四填充区的最小宽度大于等于埋入所述第二填充区和所述第四填充区的支护桩直径的3倍。

[0011] 本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构的进一步改进在于，所述第一填充区、第三填充区、以及第五填充区由建筑废料和粘土填筑压实形成。

[0012] 本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构的进一步改进在于，所述填土筑坝结构的宽度大于所修建隧道的结构宽度与隧道结构两侧的施工便道的宽度之和。

[0013] 本发明一种水域泥炭质土层中的填土筑坝方法，包括：

[0014] 根据隧道施工设计要求，确定填土筑坝的宽度和区域；

[0015] 根据隧道基坑支护设计要求，划分所述填土筑坝区域，形成沿隧道方向的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、以及第五填充区；

[0016] 以所述填土筑坝区域的中轴线为中心，沿隧道方向进行左右对称推进填筑，所述的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、以及第五填充区均由多个子分段拼接形成；

[0017] 所述第二填充区和所述第四填充区的粘土含量大于60％。

[0018] 采用分区推进填筑形成填土筑坝，可以实现排挤去除泥炭质土，解决后期支护桩施工过程中泥炭质土的存在造成支护桩施工时充盈系数过大和泥浆护壁效果差的问题。通过第二填充区和第四填充区采用粘土含量大于60％的优质粘土进行填筑，改善支护桩施工区域的土层性质，保证了支护桩的成桩质量，减少安全隐患。

[0019] 本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝方法的进一步改进在于，所述的第一填充区、第二填充区、第三填充区、第四填充区、与第五填充区的各个子分段之间交错设置。

[0020] 本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝方法的进一步改进在于，在推进填筑过程中，所述的第一填充区、第三填充区、以及第五填充区的子分段先于所述的第二填充区和第四填充区的子分段填筑，且所述的第一填充区、第三填充区以及第五填充区中各个子分段沿隧道方向填土形成坝体的前端比所述的第二填充区、第四填充区中对应的各个子分段的前端远3米至10米。

[0021] 本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝方法的进一步改进在于，所述第二填充区和所述第四填充区为下窄上宽的倒梯形结构；所述第二填充区和所述第四填充区的最小宽度大于等于埋入所述第二填充区和所述第四填充区的支护桩直径的3倍。

附图说明

[0022] 图1为本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构的平面示意图；

[0023] 图2为本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构推进平面示意图；

[0024] 图3为本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构的剖面示意图；

[0025] 图4为本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝方法的流程图。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

[0027] 参阅图1，显示了本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构的平面示意图。本发明公开了一种在水域范围内泥炭质土层中的隧道施工填土筑坝结构及方法，由沿隧道方向的第一至第五填土区组成，在水域中修建隧道工程时，首先通过填筑土石坝进行围堰，待土石坝固结沉降稳定后，再进行隧道基坑围护体系施工及土方开挖施工。在填筑土石坝过程中，沿着隧道施工设计路线，在超过隧道设计宽度较大范围内逐步进行推进填筑。对于填筑材料的选择，在后期隧道基坑支护桩施工区域，即第二填土区和第四填土区采用优质粘土进行分层填筑压实，保证后期成桩质量，对于第一填土区、第三填土区、以及第五填土区采用建筑垃圾或建筑废料和一般粘土进行分层填筑压实，达到填土排淤的目的。下面结合附图对本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构及方法进行说明。

[0028] 参阅图1，显示了本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构的平面示意图。下面结合图1对本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构进行说明。

[0029] 如图1所示，本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构用于将泥炭质土排挤去除，方便后续修建隧道工程。该填土筑坝结构包括第一填充区10、第二填充区20、第三填充区30、第四填充区40、以及第五填充区50，第一填充区10、第二填充区20、第三填充区30、第四填充区40、以及第五填充区50沿隧道方向推进填筑且均由多个子分段拼接形成，其中，第二填充区20和第四填充区40采用优质粘土，其粘土的含量大于60％，该第二填充区20和第四填充区40为后续后期隧道基坑支护桩施工区域，采用优质粘土，改善基坑支护桩施工区域的土层性质，避免泥炭质土层的不利影响，保证支护桩的成桩质量，增加了支护桩类型的选择范围，节约了工程造价。第一填充区10、第三填充区30、以及第五填充区50采用建筑废料或建筑垃圾和一般粘土填筑压实形成，上述三个区域根据就近取材的原则，利用施工现场的建筑垃圾和一般粘土分层压实，达到填土排淤的目的。

[0030] 参阅图2，显示了本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构推进平面示意图。如图2所示，填土筑坝结构中的第一填充区10、第三填充区30、和第五填充区50先于第二填充区20与第四填充区40形成，第一填充区10、第二填充区20、第三填充区30、第四填充区40、与第五填充区50的各个子分段之间交错设置。第一填充区10、第三填充区30以及第五填充区50中各个子分段沿隧道方向填土形成坝体的前端比第二填充区20、第四填充区40中对应的各个子分段的前端远3米至10米。该坝体的前端为分段填筑形成的子分段结构沿隧道方向的一端。

[0031] 参阅图3，显示了本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构的剖面示意图。如图3所示，第二填充区20和第四填充区40为下窄上宽的倒梯形结构，第一填充区10、第三填充区30和第五填充区50为梯形结构，填土筑坝结构沉降稳定后，再进行隧道基坑围护体系施工及土方开挖施工，基坑围护体系中的支护桩60埋设于第二填充区20和第四填充区40，土方挖掘于第二填充区20、第三填充区30和第四填充区40的下方，在两侧的支护桩60之间，形成隧道箱体70。填土筑坝结构中的第二填充区20和第四填充区40的最小宽度大于埋入第二填充区20和第四填充区40中的支护桩60直径的3倍。填土筑坝结构的宽度大于修建隧道宽度与隧道结构两侧施工便道的宽度之和，填土筑坝结构的高度至少高于水域中的现状水位1米。

[0032] 本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝结构的有益效果为：

[0033] 采用分区推进填筑形成填土筑坝结构，可以实现排挤去除泥炭质土，解决后期支护桩施工过程中泥炭质土的存在造成支护桩施工时充盈系数过大和泥浆护壁效果差的问题。

[0034] 第二填充区和第四填充区采用粘土含量大于60％的优质粘土进行填筑，改善支护桩施工区域的土层性质，保证了支护桩的成桩质量，减少安全隐患。

[0035] 第一填充区、第三填充区、以及第五填充区充分利用施工现场的建筑垃圾和一般粘土进行填筑，不仅达到了填土挤淤的目的，还可以节约工程造价。

[0036] 填土筑坝结构宽度大于隧道结构宽度和隧道结构两侧施工便道宽度之和，充分考虑后期隧道施工，确保后期施工安全。

[0037] 参阅图4所示，显示了本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝方法的流程图。下面结合图4，对本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝方法进行说明。

[0038] 如图4所示，本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝方法包括：

[0039] 执行步骤S11，根据隧道施工设计要求，确定填土筑坝的宽度和区域。填土筑坝的宽度要大于所修建隧道的结构宽度与隧道两侧施工便道的宽度之和，填土筑坝的高度要至少高于水域中现状水位1米，填土筑坝的底部要求将泥炭质土层排除。接着执行步骤S12。

[0040] 执行步骤S12，划分填土筑坝区域，形成沿隧道方向的五个填充区。将填土筑坝区域分成五个填充区，结合图1所示，依次为第一填充区10、第二填充区20、第三填充区30、第四填充区40、以及第五填充区50。接着执行步骤S13。

[0041] 执行步骤S13，以填土筑坝区域的中轴线为中心，进行左右对称推进填筑。结合图2所示，以填土筑坝区域中轴线为中心，沿隧道方向进行左右对称推进填筑，填筑压实形成填土筑坝结构。该填筑过程为，先对第一填充区10、第三填充区30、以及第五填充区50进行填筑，第一填充区10、第三填充区30、以及第五填充区50均由多个子分段拼接形成。具体采用建筑垃圾和一般粘土对第一填充区10、第三填充区30、以及第五填充区50分层压实，采用压路机压实，重复铺填压实，直至达到设计高度。然后在对第二填充区20和第四填充区40进行填筑，第二填充区20和第四填充区40也由多个子分段拼接形成，具体采用优质粘土进行分层压实，用压路机压实，重复铺填压实，直至达到设计高度。第一填充区10、第二填充区20、第三填充区30、第四填充区40、与第五填充区50的各个子分段之间交错设置。
第一填充区10、第三填充区30以及第五填充区50中各个子分段沿隧道方向填土形成坝体的前端比第二填充区20、第四填充区40中对应的各个子分段的前端远3米至10米。该坝体的前端为分段填筑形成的子分段结构沿隧道方向的一端。结合图3所示，第二填充区20和第四填充区40为下窄上宽的倒梯形结构，第二填充区20和第四填充区40的最小宽度大于埋入第二填充区20和第四填充区40中的支护桩60直径的3倍。第一填充区10、第三填充区30和第五填充区50为梯形结构。接着执行步骤S14。

[0042] 执行步骤S14，第二填充区和第四填充区的粘土含量大于60％。填土筑坝结构沉降稳定后，再进行隧道基坑围护体系施工及土方开挖施工，基坑围护体系中的支护桩60埋设于第二填充区20和第四填充区40，土方挖掘于第二填充区20、第三填充区30和第四填充区40的下方，在两侧的支护桩60之间，形成隧道箱体70。所以，第二填充区20和第四填充区40选用优质粘土，粘土含量大于60％，改善支护桩施工区域的土层性质，保证了支护桩的成桩质量，减少安全隐患。

[0043] 本发明水域泥炭质土层中的填土筑坝方法的有益效果为：

[0044] 采用分区推进填筑形成填土筑坝结构，可以实现排挤去除泥炭质土，解决后期支护桩施工过程中泥炭质土的存在造成支护桩施工时充盈系数过大和泥浆护壁效果差的问题。

[0045] 第二填充区和第四填充区采用粘土含量大于60％的优质粘土进行填筑，改善支护桩施工区域的土层性质，保证了支护桩的成桩质量，减少安全隐患。

[0046] 第一填充区、第三填充区、以及第五填充区充分利用施工现场的建筑垃圾和一般粘土进行填筑，不仅达到了填土挤淤的目的，还可以节约工程造价。

[0047] 填土筑坝结构宽度大于隧道结构宽度和隧道结构两侧施工便道宽度之和，充分考虑后期隧道施工，确保后期施工安全。

[0048] 各个分区采用先后填筑施工方法，确保后施工的第二填充区和第四填充区更加密实稳固，为后续隧道施工提供安全基础。

[0049] 以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。