[发明专利]一种弱胶结未成砂岩隧道施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程施工技术领域，具体为一种弱胶结未成砂岩隧道施工方法。 

背景技术

在铁路隧道施工中，常遇到未成砂岩地质结构，其工程地质特征为：无水松散，有水胶结、塑变、且不透水，无水开挖流干沙，有水开挖涌泥状，注浆、降水困难，施工怕扰动，修建的初期支护结构不稳定，安全隐患较大，施工进度极度缓慢。由于开挖支护存在漏(涌)砂，拱顶围岩下沉和水平收敛值较大，隧道初支垮塌事件时有发生，施工处处受阻，曾采用围岩固结、真空降水、盾构、快速流水作业的施工，但收效甚微，目前被铁道部称之为：“国内罕见、世界难题”的隧道施工技术。 

目前我国铁路隧道软弱围岩的施工以新奥法技术为主，多种方法配套施工：、采用三台阶七部开挖是软弱围岩隧道施工的主要方法，但隧道跨度大，围岩下沉、水平收敛较大，初期支护开裂变形，支护结构不稳定。二、双侧壁导坑和CRD开挖方法，是将隧道开挖断面分成左右上下4个断面开挖，存在初支拆换工序多，进度慢，拆换临时支护时，易发生变形垮塌。三、冷冻法施工，将开挖掌子面的岩面进行冻结后开挖，方法可行，但隧道断面大、成本高，且没有成功的经验可以借鉴。四、盾构施工法，场地受限，没有安装TBM设备的条件。五、帷幕注浆开挖法，是将掌子曲前方围岩超前注浆固结后，进行隧道 开挖，但通过注浆试验，证明了未成砂岩只是将注浆管内浆液注实，管外未成砂岩浆液不扩散。六、水平旋喷桩技术加固围岩法，是将需要开挖的岩体进行搅拌加入水泥及附加剂，使其围岩固结后在进行开挖，但该方法不仅将岩体搅拌破坏，存在短时间的安全风险，而且工艺循环周期长，进度慢。七、初期支护措施加强是我国高铁隧道大断面施工中常用的方法，但仍不能避免隧道围岩拱顶下沉与水平收敛，安全、质量、工期得不到保证。 

发明内容

本发明的目的在于提供了一种弱胶结未成砂岩隧道施工方法，克服了新奥法超前预加固效果差、系统锚杆扰动岩体、拱顶围岩下沉与水平收敛不可控制、初期支护变形失稳等技术难题，解决了弱胶结未成砂岩，开挖后即成粉细砂、有水松散、有水胶结塑变的施工问题。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 

一种弱胶结未成砂岩隧道施工方法，其特征在于：在新建隧道顶部并排设立3个临时洞室，在左右两个临时洞室中施打混凝土钻孔护壁桩，中间临时洞室施工钢筋混凝土顶板，左右两侧面钻孔护壁桩和钢筋混凝土顶板形成钢筋混凝土地下箱式框架结构，隧道在地下箱式框架结构内建成。 

它包括下述步骤： 

(一)、根据隧道拱顶以上无水的情况，在新建隧道顶部修建同样大小并排的临时洞室3个，其中左、右洞室大小满足桩机长、宽、高的作业范围，用以施打混凝土钻孔护壁桩，来挡护隧道左、右两侧的围岩压力，中间洞室是施工钢筋混凝土顶板用，其采用钻孔置筋的办法将3个临时洞室的底板连成共同的 受力结构，作为地下箱式框架结构的顶板，即钢筋混凝土顶板。 

(二)、当隧道左右两侧面的钻孔护壁桩和钢筋混凝土顶板形成地下箱式框架结构后，即可在框架内进行土方开挖，开挖按三台阶方法，上台阶按左、右半幅开挖，并及时在钻孔护壁桩与钢筋混凝土顶板间安装工字钢斜撑，连接处采用锁脚锚杆分别固定在钻孔护壁桩与钢筋混凝土顶板上，并在工字钢斜撑的空挡内挂钢筋网，喷混凝土。下台阶开挖之后，在隧道的底部设置钢筋混凝土底梁，以防止护壁桩向内侧移动，钢筋混凝土底梁的中间部位设计为隧道仰拱的圆弧状，框架底角底板混凝土以上砌筑砖体矮边墙，以留出隧道仰拱外露连接筋的空间。 

(三)、隧道在地下箱式框架结构内建成，分三部分：第一部分包括，铺设仰拱防水板→绑扎仰拱钢筋→浇筑仰拱混凝土→仰拱混凝土填充；第二部分包括，一次衬砌台车就位→浇筑一次混凝土拱圈；第三部分包括，铺设隧道拱圈防水板→绑扎拱圈钢筋→二次衬砌台车就位→二次浇筑拱圈钢筋混凝土。 

(四)、隧道建成后，临时洞室采用原土回填，小型机具夯实。 

本发明一种弱胶结未成砂岩隧道施工方法，所述的临时洞室是从斜井内适当位置引出支洞到隧道洞顶地下水位线以上，3个临时洞室先施工左、右2个洞室，后施工中间洞室。 

所述的钻孔护壁桩是需选用600cm(长)×180cm(宽)×600cm(高)的钻孔桩机，钻孔桩长度18mm，桩长伸入仰拱底面以下5m。 

所述的钢筋混凝土顶板，其厚度为1m，是采用钻孔置筋的办法将3个临时 洞室的底板连成共同的受力结构，作为地下箱式框架结构的顶板。