[发明专利]高原冻土隧道模筑混凝土刚性初期支护的施工方法

说明书

技术领域

本发明属于高原冻土隧道施工技术领域，尤其是涉及一种高原冻土隧道模筑混凝土刚性初期支护的施工方法。

背景技术

风火山隧道地处青藏高原可可西里无人区，该地区高寒、低压且缺氧，自然环境极为恶劣。所施工隧道轨面的海拔为4905米，是目前世界上海拔最高的隧道。同时，该地区的极端最低气温-41℃，年平均气温-6.11℃，最冷月平均气温-17.8℃；当地的平均气压约为内地平均气压的70％；最低氧分压11kPa，含氧量为159.71kPa(内地的含氧量约为299.3kPa)。由于所在地区的多年冻土上限为1.2～1.8m，下限深度大于110m，因而所施工隧道的洞身全部位于冻岩之中，其中包括含土冰层、饱冰和富冰冻土发育地带，实际施工过程中为减少洞内气温与地层热交换的影响，并解决冻土热融造成的混凝土渗水问题，必须对现有隧道施工方法进行适应性改进。

现如今，高原冻土隧道施工可借鉴的经验较少，同时由于多年冻土受喷面温差大，喷射混凝土的回弹率高，因而采用台阶法开挖与模喷混凝土施工时，不仅施工工序多，而且受外界环境因素干扰大，再加上高原因素使得人工工效低，施工速度慢，则极易造成多年冻土融化、滴水、下沉与坍塌，施工安全质量不能保证，因而施工过程中使得隧道施工陷入困境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高原冻土隧道模筑混凝土刚性初期支护的施工方法，其设计合理、施工方便、施工成本低且工程质量高、施工速度快，在有效保证施工安全质量的同时，也能确保所施工完成的高原冻土隧道的防排水功能和保温功能优良，使用年限长，维修及后期返工成本非常低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高原冻土隧道模筑混凝土刚性初期支护的施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、测量放线：按设计图纸在施工现场进行施工测量，并在需施工高原冻土隧道的隧道洞口处测设出需施工高原冻土隧道的中心线和外围边线；

步骤二、隧道开挖施工：采用全断面开挖法对需施工高原冻土隧道进行开挖且开挖时分多个节段进行；且每个节段开挖过程中，同步在已开挖完成隧道洞身的内壁上均匀喷射一层内部掺加有混凝土早强剂的混凝土，并相应形成一层厚度为3cm～5cm的初喷混凝土层；

步骤三、模筑混凝土刚性初期支护施工，步骤二中所述的每个节段开挖过程中，采用锚网注联合支护方法立即对已开挖完成且设置有所述初喷混凝土层的隧道洞身进行初期支护施工，且进行初期支护施工时，沿需施工高原冻土隧道的延伸方向将需施工高原冻土隧道分成多个施工节段进行施工；

对于任一施工节段的初期支护施工过程而言，包括以下步骤：

301、钢拱架支撑布设：步骤二中所述的隧道节段开挖过程中，沿需施工高原冻土隧道的延伸方向，采用多个钢拱架立即对已开挖完成且内壁上喷射有初喷混凝土层的隧道洞身进行支撑加固；

302、锚网初期支护施工：步骤301中所述钢拱架支撑加固过程中，在所述隧道洞身上锚固多根锚杆，多根所述锚杆呈梅花形布设；且在锚固多根所述锚杆的同时，在已锚固完成的多根所述锚杆外侧挂一层钢筋网，并相应形成锚网初期支护结构；同时，在挂所述钢筋网之前，在需施工高原冻土隧道的拱部预埋多根压浆管；

303、混凝土浇筑施工：采用钢模衬砌台车一在步骤302中所述的锚网初期支护结构上进行混凝土浇筑施工，并形成一层厚度为30cm±5cm的混凝土初衬；进行混凝土浇筑施工时，泵送入模的混凝土为低温早强耐久混凝土，采用插入式振捣器进行振捣密实，且所泵送混凝土的入模温度为0℃～5℃；

304、初衬背后注浆施工：待步骤303中所浇筑混凝土凝固后，采用注浆机且通过步骤302中预埋的多根所述压浆管在所述初喷混凝土层与所述混凝土初衬之间压注水泥浆，并形成一个压注水泥浆层，且所述压注水泥浆层将所述初喷混凝土层和所述混凝土初衬紧密连接为一体；待所述压注水泥浆层压注完成后，便完成本施工节段的初期支护施工过程，相应获得本施工节段的模筑混凝土刚性初期支护结构；

305、不断重复步骤301至304，直至完成需施工高原冻土隧道中剩余多个施工节段的初期支护施工过程；

步骤四、防水及隔热保温层铺设：步骤304中所述每一施工节段的初期支护施工完成后，立即在已施工完成的模筑混凝土刚性初期支护结构上铺设一层防水及隔热保温层，且铺设防水及隔热保温层时分多个节段进行铺设；所述防水及隔热保温层包括布设在所述模筑混凝土刚性初期支护上的复合防水板一、布设在所述复合防水板一上的隔热保温层和布设在所述隔热保温层上的复合防水板二；