[发明专利]用于强透水岩体下饱和含水砂土层中的洞挖施工方法

说明书

一种用于强透水岩体下饱和含水砂土层中的洞挖施工方法，在隧洞顶拱之上强透水岩层内钻设灌浆孔，通过灌浆孔对顶拱土层以上的强透水岩层内的渗（涌）水通道灌注水泥浆形成不透水层，达到堵水目的；在洞身两侧打高压旋喷桩，使饱和含水砂土洞壁稳定。具体包括以下步骤：1）在隧洞顶拱之上强透水岩层内钻灌浆孔并灌注水泥浆，封堵岩层内的渗（涌）水通道；2）对岩层下洞身两侧自稳性差的饱和含水砂土采用高压旋喷桩进行稳固；3）在掌子面顶拱开挖轮廓线外的砂土层内打入密排小导管进行超前支护；4）进行洞挖作业。本发明采用上述方法，针对在强透水岩体下饱和含水砂土层中的洞挖施工提供了一种更加可行、安全可靠、经济合理的施工方法。

技术领域

本发明涉及恶劣水文地质条件下隧洞施工技术领域，具体的是一种带有掺拌功能的细骨料输送装置。

背景技术

洞挖施工过程中，当隧洞位于地下水位线以下，地下水丰富且具弱承压性，洞顶位于强透水岩层内或附近，洞挖后容易发生地下水瞬间大量涌出淹没隧洞问题；而洞身及底板位于饱和含砂粉质粘土层中，开挖后洞壁自稳性差，导致顶拱遗留薄土层及两侧饱和含砂粉质粘土自动滑塌涌出，形成较大的空腔。由于饱和含砂粉质粘土层的水泥浆可灌性差，且打钻无法成孔，不能采取水泥固结灌浆法处理。无论是地下水瞬间大量涌出，还是饱和含砂粉质粘土自动滑塌涌出，洞挖施工均无法正常进行。另一方面，当隧洞完全位于饱和含水砂土内，洞挖后洞顶遗留土层在自重作用下，自身不稳定而塌落，两侧饱和含砂粉质粘土自动滑塌涌出，进而导致突泥涌水问题。

目前国内外关于隧洞掘进的方法，除钻爆法外，尚有旋挖机掘进、盾构机掘进、TBM掘进、顶管掘进、冷冻后爆破掘进，对于纯土洞段采用洞内水平旋喷桩超前支护后开挖掘进等，其中，旋挖机不适于在地下水丰富环境和粘性土层施工，且对于强度超过100MPa的弱风化玄武岩掘进速度非常缓慢；TBM和盾构机不适于在地质水文复杂多变、围岩软硬频繁转换、坍塌涌水经常发生的环境内施工；顶管遇坚硬岩层及不能提供稳定坚固的后背墙等而不便采用；冷冻法也因农网供电不稳定、洞段过长、衬砌后隧洞断面进一步缩小导致洞挖支护设备无法通行、在狭小空间使用液氮易造成人员冻伤、冷冻后仍然需采用钻爆法掘进等原因，而不具备优势。

对于纯土洞段采用洞内水平旋喷桩超前支护技术，目前国内没有现成的适用于小洞径断面的水平旋喷桩机，若申请定制，在工期和费用上均难于接受。因此先进的设备和工艺在适应性、效率或费用上无明显优势，不是最合适有效的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于强透水岩体下饱和含水砂土层中的洞挖施工方法，能够针对于强透水岩体下饱和含水砂土层中的洞挖施工提供一种更加可行、安全可靠、经济合理的施工方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于强透水岩体下饱和含水砂土层中的洞挖施工方法，在隧洞顶拱之上强透水岩层内钻设灌浆孔，并通过灌浆孔对顶拱土层以上的强透水岩层内的渗涌水通道灌注水泥浆，形成不透水层，达到堵水目的；在洞身两侧打高压旋喷桩，使饱和含水砂土洞壁稳定。

施工方法具体包括以下步骤：

1）在隧洞顶拱之上强透水岩层内钻灌浆孔，并通过灌浆孔灌注水泥浆，封堵岩层内的渗涌水通道；

2）对岩层下洞身两侧自稳性差的饱和含水砂土采用高压旋喷桩进行稳固；

3）在掌子面顶拱开挖轮廓线外的砂土层内打入密排小导管进行超前支护；

4）进行洞挖作业。

优选的方案中，所述的步骤1）中，灌浆孔平行洞轴线共布置五排，孔位呈梅花型布置，其中洞轴线上及轴线两侧2m处各一排，两侧洞挖轮廓线外2.5m处各一排。

优选的方案中，所述的步骤1）中，灌浆孔钻孔自地表开钻，孔底高程深入隧洞顶拱之上土层1-2m。