[发明专利]上半断面为干燥粉细砂层隧道的开挖方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路、公路等隧道的施工方法，具体为一种上半断面为干燥粉细砂层隧道的开挖方法。

背景技术

随着我国高速铁路、公路、地下工程的迅猛发展，隧道施工中将遇到各种不良地层，经常会遇到不同程度地毫无自稳能力的上半断面为干燥粉细砂层的隧道。干燥粉细砂地层开挖扰动后立刻呈现流砂及涌砂状态，短时间内即冲出形成堆积体，毫无阻挡时间。

目前，上半断面为干燥粉细砂层的隧道常采用注浆法或冷冻法的施工措施进行处理，施工后无法起到胶结细砂层的作用，易发生滑砂、涌砂现象，且存在工程施工进度慢、安全风险大的问题。

发明内容

本发明为了解决现有上半断面为干燥粉细砂层的隧道采用注浆法或冷冻法施工存在易滑砂、涌砂且施工进度慢、安全风险大的问题，提供了一种上半断面为干燥粉细砂层隧道的开挖方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：上半断面为干燥粉细砂层隧道的开挖方法，采用如下步骤：a、隧道上半断面开挖轮廓线外施工紧密排列且相互咬合的水平旋喷桩，水平旋喷桩向外倾斜设置；b、开挖干燥粉细砂层并支护拱架一定距离后，再外扩开挖线继续开挖并支护拱架，预留一定距离搭接；c、对隧道下半断面的黄土进行开挖；d、对下一环掌子面循环施工，且下一环掌子面水平旋喷桩端部与上一环掌子面水平旋喷桩尾部搭接。

隧道上半断面开挖轮廓线外设置水平旋喷桩，形成连续隔离桩墙，起到隔断砂层的作用，克服了现有上半断面为干燥粉细砂层的隧道采用注浆法或冷冻法施工存在易滑砂、涌砂且施工进度慢、安全风险大的问题。

隧道上半断面开挖轮廓线外施工水平旋喷桩后，对其掌子面施作超前水平旋喷桩，防止开挖过程中发生正面滑砂及涌砂现象，控制掌子面挤出位移。

相邻水平旋喷桩的间距及相互咬合长度分别为350mm和250mm，第一环掌子面水平旋喷桩向外倾斜的角度为10-15°，其后每环掌子面水平旋喷桩向外倾斜的角度均为7°，水平旋喷桩角度和相邻水平旋喷桩之间的间距和咬合长度是通过多次试验得出的，保证最优的隔断、支护效果。

本发明具有如下有益效果：真正起到防止流砂及涌砂事故的发生，避免了因传统施工方法无效的情况下造成的人力、材料、时间上的浪费，施工效率大幅提高，且施工质量和安全性易于保证，具有工艺及结果简单且成本低的优点。

具体实施方式

上半断面为干燥粉细砂层隧道的开挖方法，采用如下步骤：a、隧道上半断面开挖轮廓线外施工紧密排列且相互咬合的水平旋喷桩，水平旋喷桩向外倾斜设置；b、开挖干燥粉细砂层并支护拱架一定距离后，再外扩开挖线继续开挖并支护拱架，预留一定距离搭接；c、对隧道下半断面的黄土进行开挖；d、对下一环掌子面循环施工，且下一环掌子面水平旋喷桩端部与上一环掌子面水平旋喷桩尾部搭接。

隧道上半断面开挖轮廓线施工水平旋喷桩后，对其掌子面施作超前水平旋喷桩；相邻水平旋喷桩的间距及相互咬合长度分别为350mm和250mm，第一环掌子面水平旋喷桩向外倾斜的角度为10-15°，其后每环掌子面水平旋喷桩向外倾斜的角度均为7°。

具体实施过程中，水平旋喷桩的长度为14米，开挖干燥粉细砂层5米后外扩开挖线继续开挖7米，并预留2米搭接，水平旋喷桩打设角度采用无线导向仪测量钻进角度，发现角度偏过大时，就及时进行纠偏；钻机安装平台标高应比最低一根水平旋喷桩中心标高低1.5m，平台必须修出排水沟，平台必须喷锚硬化平整，并在距掌子面后方6.0m处修筑挡墙，蓄存钻进和旋喷时涌出的泥沙，并且应及时排出隧道。

当施工后的水平旋喷桩背后存在空洞时，进行注浆作业；仰拱初支及时封闭，衬砌快速施工并紧跟下台阶，严格控制掌子面后方位移在可控范围内。