一种软流塑土隧道施工的变形协调控制方法

摘要

本发明公开了一种软流塑土隧道施工的变形协调控制方法。该方法步骤如下：1)沿隧道外周，每隔一定距离打设限位钢管，然后在限位钢管内侧打入弧形钢插板，循环纵向搭接；2)在隧道掌子面水平插入周边带注浆孔的塑料管，循环纵向搭接，然后根据软流塑土地层特性，配置水泥水玻璃双液浆，对隧道掌子面密实注浆；3)在隧道周边和掌子面纵向软流塑土地层都预先控制变形的情况下，按照先上半断面后下半断面两块的方式循环不断对隧道进行开挖，并及时封闭支护，确保控制隧道周边和掌子面纵向软流塑土地层的变形。本发明的变形协调控制方法，较好满足施工过程中隧道周边甚至掌子面的稳定，有效控制隧道周边变形和地面沉降。

权利要求

1.一种软流塑土隧道施工的变形协调控制方法，其特征在于，步骤如下：

1）沿隧道外周，每隔一定距离打设限位钢管，然后在限位钢管内侧打入弧形钢插板，循环纵向搭接，以在隧道周边外侧软流塑土地层形成超前预支护，控制隧道周边外侧软流塑土地层的变形；

2）在隧道掌子面水平插入周边带注浆孔的塑料管，循环纵向搭接，然后根据软流塑土地层特性，配置水泥水玻璃双液浆，对隧道掌子面密实注浆，以在隧道掌子面纵向软流塑土地层形成超前预支护，控制隧道掌子面纵向软流塑土地层的变形；

3）在隧道周边和掌子面纵向软流塑土地层都预先控制变形的情况下，首先对隧道的上半断面分左右两块，分别纵向开挖1～2m，并及时封闭支护，以钢拱架与喷混凝土初期支护承担全部荷载；然后对剩余的下半断面分左右两块，分别纵向开挖1～2m，并及时封闭支护，以钢拱架与喷混凝土初期支护承担全部荷载；按照先上半断面后下半断面两块的方式循环不断对隧道进行开挖，确保控制隧道周边和掌子面纵向软流塑土地层的变形。

2.如权利要求1所述的软流塑土隧道施工的变形协调控制方法，其特征在于，所述的限位钢管沿隧道外周5cm，每隔50cm以3～5度向上倾角布设，每段限位钢管长20m，直径108mm，每循环纵向搭接长度4m。

3.如权利要求1所述的软流塑土隧道施工的变形协调控制方法，其特征在于，每块弧形钢插板长8m，厚10mm，宽50cm，相互之间密接，每循环纵向搭接长度2m。

4.如权利要求1所述的软流塑土隧道施工的变形协调控制方法，其特征在于，所述的塑料管沿隧道掌子面呈50×50cm梅花形水平插入，每段塑料管长5m塑料管直径 20mm，每循环纵向搭接长度1m。

说明书

一种软流塑土隧道施工的变形协调控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于工程施工领域，具体涉及一种软流塑土隧道施工的变形协调控制方法。

背景技术

[0002] 随着城市扩展，道路建设穿山越江，许多新建隧道大部分属于山体隧道，但约有数百米位于江边，需要浅埋暗挖施工穿越软流塑土地层段。而针对该种情况下的浅埋暗挖施工，采用盾构施工并不经济，但采用其他方式也存在或多或少的问题。因此如何设计施工，才能确保施工安全和周边建筑安全，是一个工程领域的难题。现有技术中，有些设计机械套用新奥法的喷锚支护技术，施工中根本不能控制隧道周边变形和地面沉降，所以隧道设计需要采用控制隧道周边变形和地面沉降的方法。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种软流塑土隧道施工的变形协调控制方法。

[0004] 本发明针对现有新建隧道部分需要浅埋暗挖施工穿越软流塑土地层的喷锚支护技术，施工中根本不能控制隧道周边变形和地面沉降的情况，遵循有利于地下工程预先或及时形成有效承载结构层，达到有效承载结构层和施工过程控制的要求，才能有效调动和合理发挥地下工程岩土体(围岩)的自承能力的原则，按照结构变形协调控制方法改进设计施工，注重隧道合理开挖支护方法有利于控制围岩塑性变形或松动变形。确保力按有利于设计路径传递，控制力的不合理甚至有害转移，避免了围岩突变甚至坍塌问题。

[0005] 当隧道采用预支护而使围岩基本保持原始状态时，有：

[0006] P1 cosα1+P2 cosα2+T＝W   (1.1)

[0007] 式(1.1)中，P1，P2——围岩之间相互支持力；W——重力；T——支护抗力(支护抗力T尽可能小)。根据公式(1.1)估算隧道预支护、初期支护结构尺寸，对于软流塑土地层而言，为安全起见，P1，P2不予考虑，则(1.1)变为：

[0008] T＝W   (1.2)

[0009] 根据公式(1.2)估算隧道预支护、初期支护结构尺寸，再用量测结果进行修正。

[0010] 采用超前管棚限位的钢插板周边支护、掌子面注浆、改进开挖支护方法、钢拱架与喷混凝土等初期支护承担全部荷载，形成超前管棚限位的钢插板周边支护结构，能够较好满足施工过程中隧道周边甚至掌子面的稳定。

[0011] 本发明所采用的具体技术方案如下：

[0012] 一种软流塑土隧道施工的变形协调控制方法，步骤如下：

[0013] 1)沿隧道外周，每隔一定距离打设限位钢管，然后在限位钢管内侧打入弧形钢插板，循环纵向搭接，以在隧道周边外侧软流塑土地层形成超前预支护，控制隧道周边外侧软流塑土地层的变形；

[0014] 2)在隧道掌子面水平插入周边带注浆孔的塑料管，循环纵向搭接，然后根据软流塑土地层特性，配置水泥水玻璃双液浆，对隧道掌子面密实注浆，以在隧道掌子面纵向软流塑土地层形成超前预支护，控制隧道掌子面纵向软流塑土地层的变形；

[0015] 3)在隧道周边和掌子面纵向软流塑土地层都预先控制变形的情况下，首先对隧道的上半断面分左右两块，分别纵向开挖1～2m，并及时封闭支护，以钢拱架与喷混凝土初期支护承担全部荷载；然后对剩余的下半断面分左右两块，分别纵向开挖1～2m，并及时封闭支护，以钢拱架与喷混凝土等初期支护承担全部荷载；按照先上半断面后下半断面两块的方式循环不断对隧道进行开挖，确保控制隧道周边和掌子面纵向软流塑土地层的变形。

[0016] 作为优选，所述的限位钢管沿隧道外周5cm，每隔50cm以3～5度向上倾角布设，每段限位钢管长20m，直径108mm，每循环纵向搭接长度4m。

[0017] 作为优选，所述的每块弧形钢插板长8m，厚10mm，宽50cm，相互之间密接，每循环纵向搭接长度2m。

[0018] 作为优选，所述的塑料管沿隧道掌子面呈50×50cm梅花形水平插入，每段塑料管长5m塑料管直径20mm，每循环纵向搭接长度1m。

[0019] 本发明的变形协调控制方法，较好满足施工过程中隧道周边甚至掌子面的稳定，有效控制隧道周边变形和地面沉降，确保隧道施工安全和临近结构物正常使用。经估算，该方案比常用的地表高压旋喷桩加固方案节约造价约2608万元。

附图说明

[0020] 图1为实施例中超前管棚限定的钢插板周边支护结构图；

[0021] 图2为实施例中隧道掌子面注浆和纵向开挖支护示意图；

具体实施方式

[0022] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

[0023] 本实施方式中，软流塑土隧道施工的变形协调控制方法，步骤如下[0024] 1)机械开挖洞口路堑并做好初步防护和排水措施；

[0025] 2)做好洞口支护或预支护结构；

[0026] 3)做超前管棚限定的钢插板周边支护

[0027] 首先在隧道周边外5cm，每隔50cm以3～5度向上倾角打设长20m的 限位钢管，每循环纵向搭接长度4m，然后在限位钢管内侧打入每块密接的长8m厚10mm宽50cm的弧形钢插板，每循环纵向搭接长度2m。这样在隧道周边外侧软流塑土地层形成超前预支护，控制隧道周边外侧软流塑土地层的变形。

[0028] 4)隧道掌子面注浆

[0029] 首先在隧道掌子面呈50*50cm梅花形水平插入长5m周边带注浆孔的 塑料管，每循环纵向搭接长度1m，然后根据软流塑土地层特性，实验配置水泥水玻璃双液浆，隧道隧道掌子面密实注浆。这样在隧道掌子面纵向软流塑土地层形成超前预支护，控制隧道掌子面纵向软流塑土地层的变形。

[0030] 5)改进开挖支护工法、钢拱架与喷混凝土等初期支护承担全部荷载[0031] 在隧道周边和掌子面纵向软流塑土地层都预先控制变形的情况下，首先上半断面分1、2两块纵向开挖1～2m，及时封闭支护，此时钢拱架与喷混凝土等初期支护承担全部荷载，然后下半断面分3、4两块纵向开挖1～2m，及时封闭支护，此时钢拱架与喷混凝土等初期支护承担全部荷载。每次上半断面分1、2两块纵向开挖支护和下半断面分3、4两块纵向开挖支护循环进行，确保控制隧道周边和掌子面纵向软流塑土地层的变形，有利于隧道施工质量和安全。

[0032] 6)做好隧道二次衬砌；

[0033] 7)做好洞门；

[0034] 8)做好路堑支护和排水等结构。

[0035] 以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。