[发明专利]一种复杂环境条件下浅埋隧道管幕暗挖全断面工法

说明书

本发明提出一种复杂环境条件下浅埋隧道管幕暗挖全断面工法，通过将管幕暗挖技术与浅埋暗挖隧道施工安全、沉降控制技术相结合，采取以下一种或一种以上的措施：（1）尽量缩短各仰拱捡底距离范围、捡底工序与隧道开挖掌子面空间距离范围、二衬与隧道开挖掌子面空间距离范围；（2）同时施作仰拱及拱墙二衬，及时使二衬封闭成环；（3）必要时，在超强管幕保护下，通过隧道开挖掌子面加固，实现全断面开挖情况下隧道开挖掌子面的稳定性。本发明由于全断面开挖并尽量缩短各工序的距离，有效的缩短了二衬与掌子面的距离，二衬、初支及掌子面前方土体与管幕共同构成的环、纵向受力体系较“浅埋暗挖法”安全保障及地表沉降控制效果更好。

技术领域

本发明涉及到隧道管幕全断面工法，特别涉及到一种复杂环境条件下浅埋隧道管幕暗挖全断面工法。

背景技术

重庆铁路枢纽东环线位于城市周边，环境条件十分复杂，多处下穿高速公路，如新白杨湾双线隧道4m净距下穿重庆绕城高速公路路堑；猫垭口及乔子堡二号单线隧道并行2～3m净距下穿渝宜高速填方路基；金渝单线隧道7m净距下穿金渝大道填方路基；金山双线隧道HMDK14+540～+595段于金山大道填方路基附近下穿20m厚弃渣体；金山隧道出口段10m净距下穿赵家溪立交范围。几处工点地面道路均为重庆城市交通主干道，车辆流量巨大，同时由于地质、埋深原因，上述工点工程风险极高。若明挖施工，涉及的道路改移及迁改费用极大，且改移道路需部分进行封闭路幅或断道施工，地面道路将限速通行，社会影响较大，安全风险高，管理和协调难度极大。综合考虑，上述工点均采用了管幕暗挖施工方案。

目前，管幕暗挖技术国内外已进行了大量研究及应用，如专利号“CN201510937230.5”公开了“一种复杂环境既有管线超长浅埋暗挖施工方法”，包括以下步骤：沿道路的管线下方设定的地下通道的顶标高位置穿设多根顶部管幕，然后在地下通道的高度范围内在地下通道的两侧壁位置穿设多根侧部管幕；在地下通道的顶部管幕和两侧部管幕围成的内部区域进行土体注浆；将地下通道的顶部管幕和两侧部管幕围成的内部区域分成第一导洞、第二导洞和第三导洞开挖并对侧壁及顶壁进行防水处理后,在通道壁面上浇筑混凝土等步骤。此方法针对于地质环境复杂下穿通道具有矩形大断面、穿越管线多、薄覆盖层等特点，采用矩形通道顶部和侧部进行超长管幕施工，相邻的侧部管幕之间采用角钢锁口连接，并在开挖前进行注浆。在管幕暗挖施工过程中，由于地表沉降控制要求特别高，工序之间的施工范围同样是重要的作业指标要求，较大体现在仰拱捡底距离范围、捡底工序与隧道开挖掌子面空间距离范围和二衬与隧道开挖掌子面空间距离范围以及二衬的施作时间几个方面，四者对管幕暗挖隧道施工条件和沉降控制具有重要影响。此专利方法虽然使得管幕暗挖施工过程进行了加固，但是对施工工序、二衬施工时机等沉降控制理论方面并无相关研究，对二衬施作时机未有特殊要求，地表沉降控制基本未考虑二衬的作用并未提出相关的解决措施。

目前，在浅埋复杂环境条件下管幕暗挖隧道相关理论仍有许多不完善的地方，详细如下：

（1）传统管幕暗挖技术，管幕施作后，在临时支撑作用下进行开挖，贯通后再逐段拆除临时支撑施作内部结构，虽然在管幕及临时支撑下隧道施工安全风险较小，但是其施工工序导致地表沉降控制效果欠佳。

（2）传统上浅埋暗挖隧道一般采用“浅埋暗挖法”，遵循 “管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针，能够有效确保隧道施工安全及地表沉降控制效果。但是由于其超前支护一般采用管棚或小导管，掌子面一般采用多分部开挖，二衬与掌子面距离较长，浅埋复杂环境条件下，由于地表沉降控制要求特别高，传统的浅埋暗挖法施工工序难以满足隧道施工安全及地表沉降控制要求。

（3）目前管幕暗挖隧道应用案例中，对二衬施作时机未有特殊要求，地表沉降控制基本未考虑二衬的作用；隧道掌子面基本采用多分部开挖，二衬与掌子面距离较长，初支作用下进行长距离开挖，施工安全及地表沉降控制效果欠佳。

发明内容