[发明专利]一种冷开挖下穿立交桥施工方法

摘要

一种冷开挖下穿立交桥施工方法，本发明涉及隧道施工技术领域；它的施工步骤如下：超前预支护施工；洞身开挖；钢架加工与安装；砂浆锚杆施工；初支喷射混凝土；隧道二次衬砌。减少隧道开挖时对周边环境的扰动，降低施工风险，保证既有立交桥运营安全。

主权项

1.一种冷开挖下穿立交桥施工方法，其特征在于：它的施工步骤如下：(1)、超前预支护施工(1.1)、超前小导管支护(1.1.1)、超前小导管注浆设备及注浆材料的准备：注浆设备采用FBY双液注浆机；注浆材料使用P.O42.5的硅酸盐水泥浆液，水灰比为0.5:1～1:1；注浆前先进行试验，试样达到规范要求后进行实际操作；先将所需的水倒入搅拌桶，再将水泥按照配比倒入搅拌桶，机械搅拌，搅拌均匀后，备用，水泥浆液随拌随用；(1.1.2)、超前小导管加工与安装：小导管采用Ф42无缝钢管加工而成，前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲；小导管中间部位钻Ф6～8mm注浆孔，呈梅花形布置，间距20cm，尾部1m范围内不钻孔，防止漏浆，末端焊环形铁箍，以防打设时端部开裂，影响注浆管联接，施工时先用风镐钻孔，风钻顶进；将钻孔后的小导管连接并密封孔口；(1.1.3)、超前小导管注浆：注浆顺序由无水孔到有水孔，由少水到多水孔，并需跳开压注；施工中对每根小导管的长度、压注时间、浆液消耗量及现场出现的各种问题和解决办法都要记入规定格式记录表；(1.1.4)、超前小导管注浆结束标准限定：单孔结束标准：注浆时应先慢后快、先低压后高压，开始注浆时压力不超过0.2Mpa，随注浆量增加逐渐增加压力直至设计值，注浆结束标准为单孔注浆量达到设计值，注浆压力达到设计值继续注浆2min，进浆量小于初始进浆量的1/4，即可结束注浆；全段结束标准：所有注浆孔都按标准结束注浆，隧道内无明显的漏水点；(1.1.5)、超前小导管质量验收；(1.2)、大管棚支护(1.2.1)、大管棚注浆设备及注浆材料的准备：注浆设备采用FBY双液注浆机，注浆材料使用P.O42.5的硅酸盐水泥浆液，水灰比为0.5:1～1:1，当地下水发育或浆液扩散范围较大时，注浆浆液应该为水泥‑水玻璃双液浆，先将所需的水倒入搅拌桶，在将水泥按照配比倒入搅拌桶，机械搅拌，搅拌均匀后，备用，水泥浆液随拌随用；(1.2.2)、大管棚加工与安装：导管规格：热扎无缝钢花管、外径159mm、壁厚10mm、长度左隧26m，右隧20m；管距：环向间距35cm；倾角：外插角0～3°；大管棚连接钢管采用Ф180*10mm、长40cm连接钢管接长，为了使大管棚接头错开布置，右隧编号为奇数孔位的管棚节段按4*4.5m+2.0m布置，编号为偶数孔的管棚节段按2.0m+4*4.5m布置，左隧编号为奇数孔位的管棚节段按5*4.5m+3.5m布置，编号为偶数孔的管棚节段按3.5m+5*4.5m布置；大管棚采用Ф159无缝钢管加工而成，前端加工成锥形，导管内增设钢筋笼，钢筋笼由四根C18HRB400主筋和固定环组成，固定环采用短管节，将其与主筋焊接，按1m间距设置，管棚中间部位钻Ф10～16mm注浆孔，呈梅花形布置，间距20cm，尾部1.5m范围内不钻孔；大管棚采用跟管钻进法施作，以减小管棚施作引起地面沉降问题；(1.2.3)、大管棚注浆：注浆顺序由无水孔到有水孔，由少水到多水孔，并需跳开压注，施工中对每根管棚的长度、压注时间、浆液消耗量及现场出现的各种问题和解决办法都要记入规定格式记录表，以便分析前方地质情况；(1.2.4)、大管棚注浆结束标准限定：单孔结束标准：注浆压力逐渐升高，当达到设计终压并稳定10min；注浆量不小于设计注浆量80％；进浆速度小于开始进浆速度的1/4；(1.2.5)、大管棚质量验收；(2)、洞身开挖(2.1)、非爆破开挖上台阶①部，施作①部初期支护；在完成①部初期支护5m后暂停①部开挖，喷5cm厚C25混凝土封闭掌子面；(2.2)、非爆破开挖上台阶②部，施作②部初期支护；在完成②部初期支护5m后暂停②部开挖，喷5cm厚C25混凝土封闭掌子面；(2.3)、及时铺设仰拱防水层，灌注部仰拱与边墙混凝土；(2.4)、灌注仰拱填充部至设计高度；(2.5)、施作拱墙防水层，一次性浇注部拱墙混凝土；(2.6)、待二衬混凝土强度达到设计强度的80％后，重复上述工序(2.1)‑(2.6)进行下一衬砌循环施工；(3)、钢架加工与安装(3.1)、钢架加工：技术人员根据图纸尺寸对钢架单元划分及每单元半径、弧长等技术参数进行复核，无误后下发技术交底，现场通过型钢冷弯机加工钢架；钢架在钢筋加工棚统一按设计尺寸加工好，钢架连接钢板必须使用台钻钻孔，不得使用电焊或乙炔烧孔，各单元钢架加工完成必须组织试拼，检查钢架尺寸及轮廓合格后方可批量生产并投入使用；(3.2)、测量定位：开挖完毕，初喷混凝土后，即进行钢架的安装，钢架定位采用中线高程法，根据全站仪定出隧道的中线，依据中线对称量取钢架端头的支距，使其符合设计数值，同时采用水准仪测量钢架的拱顶、拱脚、仰拱底等控制点的高程，调整钢架使其符合设计要求；(3.3)、钢架安装：调整好钢架位置后，将钢架间螺栓拧紧，在两榀之间设Φ22纵向连接钢筋，环向间距1000mm，单层布置，连接钢筋接长采用双面搭接焊，焊接时保证两侧钢筋在同一轴线上；(3.4)、钢筋网铺设：钢筋网采用φ8钢筋，间距200mm×200mm，钢筋网片预先按设计拱架间距在洞外加工好备用，钢筋网片加工采用钢筋捆扎机制作，锚杆施作好后进行钢筋网的铺装；钢筋网应随高就低紧贴初喷面，用冲击钻打浅孔埋膨胀螺栓，钢筋网固定于螺栓上，并与锚杆尾部焊接；在洞外分片制作，安装时搭接长度不小于10cm；人工铺设，必要时利用风钻气腿顶撑，以便贴近岩面，与锚杆和钢架绑扎连接牢固；钢筋网和钢架绑扎时，应绑在靠近岩面一侧；喷混凝土时，调节喷头至受喷面距离和风压，减少钢筋网振动，降低回弹；钢筋网混凝土保护层厚度不小于2cm；(4)、砂浆锚杆施工(4.1)、钻眼：钻孔机具根据锚杆类型、规格及围岩情况选择；孔位允许偏差为±150㎜，钻孔数量应符合设计规定；钻眼直径必须大于锚杆杆体直径15mm；孔深不应小于锚杆杆体有效长度，但深度超长值不应大于100mm；(4.2)、灌浆：灌浆前必须将孔眼吹净；水泥砂浆必须拌合均匀，随拌随用；灌浆饱满，从孔底开始均匀进行，不得中断，严防拔管过快，导致砂浆脱节和灌浆不满；注浆管必须插至距孔底5～10cm处，随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出，随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95％，若孔口无砂浆流出，必须将杆体拔出重新注桨，锚杆安设后不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂重物；(4.3)、锚杆安装：安装前钢筋必须除锈校直；灌浆后必须立即将钢筋匀速插入，位置居中；孔口可用木楔临时封固；钢筋尾端外露长度宜稍小于喷层厚度；安装好后不得敲击和碰撞，锚杆插入深度不得小于设计要求的95％；在有水地段，采用水泥砂浆锚杆时，如遇孔内流水,在附近另行钻孔作为导流管,排出水后再进行锚杆作业；(5)、中空注浆锚杆施工(5.1)、施工准备：在初喷混凝土后及时进行锚杆安装作业，检查锚杆孔是否畅通；检查空压机及其管路、风枪是否处于良好状态；(5.2)、锚杆钻孔：锚杆钻孔采用气腿式风枪等凿岩机械，钻孔前根据设计要求并结合围岩产状定出孔位，作出标记；将钻头对准标定的位置，尽可能使钻进方向垂直岩层结构面，以便起到更好的加固作用，钻孔结束时，保持锚杆外露段长度在10～15cm；(5.3)、清孔：钻至设计深度后，用水或高压风清孔，确认畅通后卸下钻杆连接套；(5.4)、打入锚杆：风枪顶入的方式打入锚杆；(5.5)、注浆：注浆采用挤压式注浆泵，注浆浆液为M20水泥浆，用孔帽装配套将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口30cm左右，检查注浆设备，按配合比配制水泥浆，开动注浆泵注浆，直至浆液从孔口周边挤出或压力表已达设计压力值时终止，对于中空注浆锚杆，注浆时孔口压力为0.7～1.0MPa,达到压力时持续15min即可终止注浆，注浆完成后，及时用水清洗注浆机及管路；(5.6)、安装垫板、螺母：在所注浆液强度达到预定强度之后，安装垫板，使其紧贴岩面，上紧杆端螺母，使其产生一定的预应力，起到更好的加固围岩的作用，锚杆与垫板应保持垂直，并与喷射砼充分接触，螺母务必拧紧；(6)、初支喷射混凝土(6.1)、喷砼原料准备：水泥：采用设计要求标号的普通硅酸盐水泥，使用前做强度复查试验，其性能符合现行的水泥标准；细骨料：中粗砂，细度模数大于2.5，用5mm筛网过筛；粗骨料：粒径5mm～15mm的机制碎石；水：采用自来水；速凝剂：采用液体速凝剂，使用前与水泥做相容性试验，与水灰比0.4的净浆试验满足初凝时间小于5min，终凝时间小于10min，掺量小于水泥用量的5％，28天强度保持率大于70％；(6.2)、混凝土湿料的搅拌：采用强制式搅拌机搅拌，形成喷料，搅拌时间不少于3分钟；定期检验搅拌所用投料计量装置，配置偏差符合规范要求，灰骨比：1:3.5～1:4.0，水灰比:0.42～0.50，混凝土坍落度8～12cm；(6.3)、喷射混凝土施工：对受喷面进行处理，并埋设喷层厚度标志，接通风水电并试机，利用搅拌车运输喷料，并进行初喷混凝土作业，初喷混凝土作业完成后，补喷、调整配合比后再进行复喷混凝土作业，最后质检即可；(7)、隧道二次衬砌(7.1)、基面清理、测量放线：将底板防水保护层杂物清理干净，然后放线弹出二衬两边墙位置线、底板控制线，控制点间距不得大于5m，不得用铁钉或短钢筋，以免扎坏防水层；(7.2)、防水设备安装；(7.3)、仰拱钢筋绑扎：受力钢筋为双层布置，仰拱钢筋保护层采用砂浆垫块控制；双层钢筋之间设马凳控制保护层及定位；二衬主筋型号直径最大为Φ20，采用双面焊接，接头位置错开35d；受力钢筋接头设置在受力较小处，接头位置错开35d；受力筋接头采用直螺纹连接，设置在同一构件内的接头应相互错开，钢筋接头面积的百分率符合规范及设计要求，受拉区不大于50％；钢筋绑扎搭接时，中间和两端共绑扎三处，必须单独绑扎后再和交叉筋绑扎；主筋和分布筋除变形缝处2～3列骨架全部绑扎外，其它可以交叉绑扎，绑扎点铁丝扣成八字型；箍筋与主筋交叉点全部绑扎；(7.4)、仰拱砼浇筑及养护：砼浇筑前在钢筋及马凳上采用脚手板搭设浇筑马道，防止钢筋变形；砼浇筑采用地泵，砼塌落度控制在120mm～160mm；二衬砼底板厚度左线0.8m，右线1m，采用斜面分层法浇筑，由一端开始下灰，振捣手密切配合，用“赶浆法”保持混凝土沿板底向前推进，边振捣边用刮杠刮平，木抹子压实抹平，初凝前二次压面，以减少砼裂缝；砼浇筑后12h内及时养护，养护时间不得少于14d；(7.5)、拱墙钢筋绑扎：钢筋保护层采用塑料垫块控制；在拱墙两层钢筋之间设置“S”型拉接筋控制钢筋净距，拉接筋间距1m，梅花形布置，其它绑扎技术要求同底板钢筋绑扎；(7.6)、拱墙砼浇筑：泵送混凝土入仓自下而上，从已灌筑段接头处向未灌筑方向，浇筑前，底部先填约50mm厚与墙体砼同标号的细石子砼，浇筑过程中充分利用模板预留窗口，分层对称浇注混凝土，在出料管前端加接3～5m同径软管，使管口向下，避免水平对砼面直泵；当混凝土浇筑面已接近顶部，进入封顶阶段，为了保证空气能够顺利排除，在预留注浆孔安装排气管，排气管一端尽可能靠防水板顶部，将排气管另一端固定在模板台车内，且固定牢固；随着浇筑继续进行，当发现有水自排气管中流出时，即说明仓内已完全充满了混凝土，停止浇筑混凝土，疏通排气管和撤出泵送软管；封顶混凝土时尽量从内向端模方向灌注，以排除空气，后期利用排气管对拱顶注浆将砼收缩产生的空隙进行填实；(7.7)、模板拆除：待混凝土达到设计强度的80％后方可拆模；(7.8)、混凝土养护：拱墙砼终凝后及时喷水养护，养护期间处于湿润状态，养护时间不得少于14d。