[发明专利]一种地下工程黄土隧道控制地表沉降施工工艺

权利要求书

1.一种控制浅埋黄土隧道地表沉降施工工艺，其特征包括：监控量测布置、黄土施工工艺、黄土加固处理、黄土改性处理四部分。

2.根据权利要求1中所述，对沉降变形监控量测的施工工艺为：

（1）监控量测的具体内容包括拱顶下沉、上台阶收敛（水平）、地表沉降及横纵向位移和隧道地表观察等四部分内容；

（2）在隧道监测过程中，对隧道量测断面不少于7个，断面净空进行三次观测取平均值作为最后的记录数据；根据温度修正公式，对沉降变化值进行计算，并通过时间间隔，计算出变化速率，判断隧道沉降情况；

（3）据量测结果及下沉量，应及时封闭仰拱混凝土；仰拱衬砌到掌子面的距离控制在30m内，不能偏大；仰拱采用半幅施工法，保证上下导坑作业的进行；

（4）初期支护中确保拱顶混凝土密实，两侧拱腰处向内挤的压力很大，因此，二次衬砌施工与掘进工作同时作业。

3.根据权利要求1中所述，对黄土施工的工艺为：

（1）采用三台阶七步开挖法，先拱墙、拱部环形法开挖，保留核心土便于支撑；采取“管超前、短开挖、强支护、勤量测、及时封闭”的施工程序；在施工中应尽量减少对围岩产生扰动，防止水的浸泡，在开挖过程中尽可能缩短威严暴露时间，并及时衬砌；二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定，变形速率小于0.2～0.5mm/d后施做二衬为宜；

（2）超前支护

黄土隧道土质松散且易变形，采用管棚方案及小导管进行初期支护；

对于黄土松散地段，全断面设置I20b型钢钢架，间距1榀/0.6m，拱部设双排φ42超前小导管预支护，环向间距40cm，纵向间距3m，单根长4.5m，外插角5°～15°；

对于黄土较松散地段，全断面设置I20b型钢钢架，间距1榀/0.6m，拱部设φ89中管棚，长40m，环向间距40cm，外插角1°～3°，施工单位根据施工设备自行调整工作室断面；

对于黄土松散较严重地段，全断面设置I20b型钢钢架，间距1榀/0.6m，支护即拱部设φ108大管棚，长25m，环向间距40cm，外插角1°～3°；

（3）拱架支撑

超前管棚和超前小导管打入前方土体中时，需在管棚尾部加设型钢支撑，加强初期支护；采用I20b型钢钢架，分段组装，通过钢垫板用φ20螺栓将各段连成整体；安装拱架时应紧贴开挖轮廓表面，并将管棚的管尾与之焊接，使棚管或超前小导管尾端担在钢拱架上，最大限度地发挥管棚的作用，钢拱架之间环形每隔1m设1根纵向连接筋及安装钢筋网片，在拱脚处设置锁脚小导管；

（4）初期支护

开挖结束后，立即进行混凝土初期支护；混凝土施工采用拌合站拌合，运输车运输，混凝土喷射机喷射混凝土密实；初期支护边墙采用L=4.0m的Ф22普通砂浆锚杆，间距1.0m布置。

4.根据权利要求1中所述，对膨胀性黄土加固处理的施工工艺为：

（1）采用灰土挤密桩进行黄土层的加固处理，灰土桩成孔挤密，选用沉管、冲击、夯扩、爆扩等方法，严禁挖孔成孔，成孔桩挤密应间隔分批进行，成孔后及时夯填；

（2）孔底在填料前必须夯实，孔内填料采用三七灰土，填料时，分层回填夯实，压实系数不小于0.97；

（3）灰土桩施工前，场地应平整，必须清楚地上、地下一切障碍物；场地低洼时回填粘性土料，地表过软时应采取防止施工机械失稳的措施；

（4）灰土桩施工后，去掉基底以下表层35cm厚的松动层，设置50cm厚的三七灰土，并分层夯实；在基坑周围设置防水板，防水板入土深度不小于1.0m。

5.根据权利要求1中所述，对膨胀性黄土改性处理的施工工艺为：

（1）施工过程中，选用生石灰进行化学改性，生石灰成分选用CaO含量为73.45％，MgO含量为0.57％，质量掺合比取5.0％、压实含水量取为23.0％；

（2）对于弱黄土，采用石灰砂和砾石作为混合改性材料，用6％石灰改性后，控制最佳含水量为19％，当含水量达到20％时，强度指标达到理想状态；

（3）当砾石的掺量达到45％时，砾石骨架作用形成，石灰土填满孔隙，具有良好的密实性；当粗料含量超过70％以后，由于骨架完全有粗颗粒形成，细料填满孔隙密实情况较差；

（4）根据隧道监控量测的分析结果逐榀加设临时仰拱及斜向支撑，加固隧道结构。