一种富水地层暗挖施工下导洞的超前支护方法技术

一种富水地层暗挖施工下导洞的超前支护方法，包括开挖施工上导洞并施工初期支护、确定注浆参数并计算斜向支护参数、在工厂预制斜向小导管、在上导洞的洞壁上钻孔、成孔后将斜向小导管的各段进行拼接、打入斜向小导管、打入后的斜向小导管与上导洞的初期支护上共同组成超前支护体系、对斜向小导管进行注浆形成帷幕状结构、对下导洞进行开挖、施工下导洞的初期支护等步骤。本发明专利技术充分利用了上导洞空间，从上导洞内通过小导管对下导洞进行斜向加固，解决了富水地层暗挖施工的难题，拓展了暗挖施工的适用范围，加固效果较好，可有效加快施工工期，为暗挖施工中下导洞作业提供安全可靠的空间，保证施工人员的安全。

Under the heading excavation construction of a water rich stratum forepole method

Under the heading excavation construction of a water rich stratum forepole method, including excavation excavation and construction of initial support, determine the grouting parameters and calculation of oblique supporting parameters, in the factory prefabricated oblique small pipe, in the excavation on the wall, drilling hole will be inclined to small pipe segments mosaic, oblique into small pipe, driving the oblique small catheter and pilot tunnel initial support together advanced support system, the oblique small duct grouting curtain structure, formation of tunnel excavation, tunnel construction under the initial support steps. The invention makes full use of the space on the pilot, from the pilot tunnel through a small catheter for heading for oblique reinforcement, solve the problem of construction excavation of water rich strata, to expand the scope of application of excavation construction, good reinforcement effect, can effectively shorten the construction period, to provide safe and reliable space for excavation of middle and lower pilot work, to ensure the safety of construction personnel.

【技术实现步骤摘要】
一种富水地层暗挖施工下导洞的超前支护方法
本专利技术涉及一种富水地层暗挖施工中下导洞的超前支护方法。
技术介绍
近年来，随着全国基础设施建设的迅猛发展，各地大量地下基础设施开始建设或者增设，在城市轨道交通地下车站的选线、施工过程中，由于管线、道路、建筑等原因的影响，部分区段将不可避免的采用暗挖施工，暗挖施工受地质、地下管线影响较大。一般情况下暗挖施工均为超前小导管、中管棚或大管棚在结构初期支护外侧进行加固，但在部分特殊情况下，例如在部分区域存在：一、由于地质、管线或施工位置从而导致下导洞无法进行正常的水平向超前支护或支护效果不理想的问题；二、因下导洞因含水较丰富导致土质较软，进而导致下导洞无法施工或者施工时易坍塌的问题。以上两种情况下将对施工安全造成巨大威胁，这就需要寻求一种能在此种特殊情况下的安全可靠的加固方法来保证施工人员的人身安全。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种富水地层暗挖施工下导洞的超前支护方法，解决在特殊情况下下导洞施工中超前支护无法进行或者效果不好而导致的土体富水、强度不足的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种富水地层暗挖施工下导洞的超前支护方法，施工步骤如下：步骤一、采用交叉中隔壁法首先对隧道的上导洞施工沿掘进方向水平的上导洞超前支护，并进行上导洞的开挖，然后施工上导洞初期支护；步骤二、对下导洞的开挖区域的围岩进行地质情况的判断：依据设计图纸、施工时的地下水位情况和施工时土质情况对于待开挖的下导洞隧道进行整体的地质进行判断，对设计图纸中的设计地质情况和施工时地质情况进行对比，通过施工地质情况确定注浆参数并计算斜向超前支护参数；具体施工时地质情况有以下两种：A、若下导洞中存在全部或部分可以沿掘进方向水平正常施作的超前支护，则先完成该部分下导洞超前水平支护，对设计图纸中地质情况和实际情况进行对比后进行下导洞试开挖，以确定有无实施斜向超前支护的必要；B、若下导洞中不存在可以沿掘进方向水平正常施作的超前支护，则直接进行斜向超前支护，根据下导洞的开挖条件，斜向超前支护的打入点分情况考虑；步骤三、按照步骤二中的斜向超前支护参数在工厂预制斜向小导管，并运送至施工现场；步骤四、按照步骤二中的斜向超前支护参数和具体施工时地质情况，设定好斜向超前支护的起始打入点，在上导洞的洞壁上测量放样，设计放样线，该放样线自上导洞初期支护的内侧、上导洞初支的下部区域直至下导洞外侧围岩斜向下设计，在设计孔位上做好标记后沿放样线钻孔；步骤五、成孔后根据上导洞净空的大小，将斜向小导管进行初步拼接；步骤六、将初步拼接完成的斜向小导管送入步骤四中钻孔中，随着斜向小导管的伸入不断在初步拼接的基础上接长斜向小导管，直至拼接的斜向小导管的长度符合要求，打设斜向小导管时需要避开上导洞超前支护和下导洞超前水平支护，最内侧的斜向小导管的打入终点需要在下导洞墙底位置的标高之下；步骤七、斜向小导管沿掘进方向纵向间隔成排施工，沿下导洞的外侧向外连续施工多排，打入后的斜向小导管与上导洞初期支护固定连接，两者共同组成下导洞超前水平支护体系；步骤八、对斜向小导管进行注浆，每根斜向小导管的浆液凝结后在下导洞外侧围岩内均形成悬杆状持力结构，各个悬杆状持力结构最终连接形成帷幕状结构；步骤九、帷幕状结构形成强度即下导洞超前水平支护完成，然后对下导洞进行开挖；步骤十、下导洞开挖时，对外露于上导洞和下导洞内部的斜向小导管进行切除；步骤十一、下导洞开挖完成后，施工下导洞初期支护，斜向小导管穿过下导洞初期支护型钢钢架之间的格栅网片并连接在格栅网片上。所述步骤二中，斜向超前支护的打入点分为两种情况：b1，起始打入点自上导洞内侧开始，全部穿过上导洞水平中隔壁打入；b2，起始打入点自上导洞内侧开始，一部分穿过上导洞侧墙初期支护打入，另一部分穿过上导洞水平中隔壁打入。起始打入点穿过上导洞侧墙初期支护的斜向超前支护以锁脚锚杆为界线分两种情况：b21，起始打入点低于上导洞的锁脚锚杆；b22，起始打入点高于上导洞的锁脚锚杆。所述步骤二中的注浆参数包括：注浆液的成分：采用水泥和水玻璃的双浆液，其中水泥为42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃的波美度范围为38.4～48.3；双浆液初凝时间控制在1～2min；注浆初始压力范围为0.1～0.3Mpa，终压范围为0.3～0.5MPa。所述步骤二中的斜向支护参数包括：钻孔的位置、斜向小导管沿掘进方向的设置间距、斜向小导管沿下导洞的外侧向外成排设置的排距、斜向小导管的打入角度、个数和拼接长度，其中斜向小导管的长度根据打入角度确定。所述斜向小导管是可拼接式钢导管，包括拼接为一体的前段、至少一段标准节段和尾段，各段通过螺纹连接，管壁上每隔10～20cm梅花型钻有出浆孔，孔眼直径为6～8cm。所述前段的端头为尖锥型，标准节段的长度为1～2m，尾段的尾部焊接加铁箍，尾段预留有长度不小于30cm作为不设出浆孔的止浆段。所述步骤七中，迎土侧的起始一排采用双浆液，后排逐步提高浆液中的水泥量比例，为避免施工时串浆，按顺序一排排打设，形成封闭的一排后再打设另一排。所述斜向小导管斜向下的注浆角度与水平面的成角范围为70～80°。所述斜向小导管沿掘进方向的成排设置的管间距不大于上导洞的超前小导管的管间距，范围为0.3～0.5m，斜向小导管沿下导洞的外侧向外多排设置的排距为0.2～0.3m。与现有技术相比本专利技术具有以下特点和有益效果：本专利技术是一种富水地层暗挖施工下导洞超前水平支护方法，可以在上导洞开挖完成后，通过从上导洞斜向下、向外注浆，使超前小导管注浆形成可持力的悬杆状结构，稳定下导洞外侧土体，减少下导洞土方开挖后的下导洞侧壁的临空压力，为下导洞提供安全可靠的开挖空间。同时多个悬杆状持力结构连接形成帷幕状结构，同时一定程度上可以起到止水作用，改善土质。本专利技术充分利用了上导洞空间，从上导洞内通过小导管对下导洞进行斜向加固，解决了富水地层暗挖施工的难题，拓展了暗挖施工的适用范围，加固效果较好，可有效加快施工工期，为暗挖施工中下导洞作业提供安全可靠的空间，保证施工人员的安全。本专利技术中的超前小导管是预制的可拼接式小导管，针对上导洞空间不足，无法满足下导洞一次性打设小导管的净空要求而设计，可根据净空的大小进行导管长度的调整，无需更换其它机械设备，增加暗挖施工的安全保障。本专利技术可广泛应用于因地质、管线、位置等问题导致的暗挖施工中上导洞可正常支护而下导洞无法正常超前支护或支护效果不理想的情况。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。图1是本专利技术施工步骤中步骤一完成的结构示意图。图2是本专利技术施工步骤中步骤四完成的结构示意图。图3是本专利技术施工步骤中步骤六完成的结构示意图。图4是本专利技术施工步骤中步骤八完成的结构示意图。图5是本专利技术施工步骤中步骤十完成的结构示意图。图6是本专利技术施工步骤中步骤三中超前小导管的前段结构示意图。图7是本专利技术施工步骤中步骤三中超前小导管的标准节段结构示意图。图8是本专利技术施工步骤中步骤三中超前小导管的尾段结构示意图。图9是本专利技术施工步骤中步骤三中超前小导管的三段拼接结构示意图。图10是本专利技术施工步骤中步骤三中超前小导管的内螺纹结构示意图。图11是本专利技术施工步骤中步骤三中超前小导管的外螺纹结构示意图。附图标记：1－上导洞超前支护、1.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种富水地层暗挖施工下导洞的超前支护方法，其特征在于，施工步骤如下：步骤一、采用交叉中隔壁法首先对隧道的上导洞施工沿掘进方向水平的上导洞超前支护（1），并进行上导洞的开挖，然后施工上导洞初期支护（2）；步骤二、对下导洞的开挖区域的围岩进行地质情况的判断：依据设计图纸、施工时的地下水位情况和施工时土质情况对于待开挖的下导洞隧道进行整体的地质进行判断，对设计图纸中的设计地质情况和施工时地质情况进行对比，通过施工地质情况确定注浆参数并计算斜向超前支护参数；具体施工时地质情况有以下两种：A、若下导洞中存在全部或部分可以沿掘进方向水平正常施作的超前支护，则先完成该部分下导洞超前水平支护（9），对设计图纸中地质情况和实际情况进行对比后进行下导洞试开挖，以确定有无实施斜向超前支护的必要；B、若下导洞中不存在可以沿掘进方向水平正常施作的超前支护，则直接进行斜向超前支护，根据下导洞的开挖条件，斜向超前支护的打入点分情况考虑；步骤三、按照步骤二中的斜向超前支护参数在工厂预制斜向小导管（3），并运送至施工现场；步骤四、按照步骤二中的斜向超前支护参数和具体施工时地质情况，设定好斜向超前支护的起始打入点，在上导洞的洞壁上测量放样，设计放样线（8），该放样线自上导洞初期支护（2）的内侧、上导洞初支的下部区域直至下导洞外侧围岩（4）斜向下设计，在设计孔位上做好标记后沿放样线钻孔；步骤五、成孔后根据上导洞净空的大小，将斜向小导管进行初步拼接；步骤六、将初步拼接完成的斜向小导管送入步骤四中钻孔中，随着斜向小导管的伸入不断在初步拼接的基础上接长斜向小导管（3），直至拼接的斜向小导管的长度符合要求，打设斜向小导管时需要避开上导洞超前支护（1）和下导洞超前水平支护（9），最内侧的斜向小导管的打入终点需要在下导洞墙底位置（5）的标高之下；步骤七、斜向小导管沿掘进方向纵向间隔成排施工，沿下导洞的外侧向外连续施工多排，打入后的斜向小导管（3）与上导洞初期支护（2）固定连接，两者共同组成下导洞超前水平支护体系；步骤八、对斜向小导管进行注浆，每根斜向小导管的浆液凝结后在下导洞外侧围岩（4）内均形成悬杆状持力结构，各个悬杆状持力结构最终连接形成帷幕状结构；步骤九、帷幕状结构形成强度即下导洞超前水平支护完成，然后对下导洞进行开挖；步骤十、下导洞开挖时，对外露于上导洞和下导洞内部的斜向小导管进行切除；步骤十一、下导洞开挖完成后，施工下导洞初期支护（10），斜向小导管穿过下导洞初期支护型钢钢架之间的格栅网片并连接在格栅网片上。...

【技术特征摘要】
1.一种富水地层暗挖施工下导洞的超前支护方法，其特征在于，施工步骤如下：步骤一、采用交叉中隔壁法首先对隧道的上导洞施工沿掘进方向水平的上导洞超前支护（1），并进行上导洞的开挖，然后施工上导洞初期支护（2）；步骤二、对下导洞的开挖区域的围岩进行地质情况的判断：依据设计图纸、施工时的地下水位情况和施工时土质情况对于待开挖的下导洞隧道进行整体的地质进行判断，对设计图纸中的设计地质情况和施工时地质情况进行对比，通过施工地质情况确定注浆参数并计算斜向超前支护参数；具体施工时地质情况有以下两种：A、若下导洞中存在全部或部分可以沿掘进方向水平正常施作的超前支护，则先完成该部分下导洞超前水平支护（9），对设计图纸中地质情况和实际情况进行对比后进行下导洞试开挖，以确定有无实施斜向超前支护的必要；B、若下导洞中不存在可以沿掘进方向水平正常施作的超前支护，则直接进行斜向超前支护，根据下导洞的开挖条件，斜向超前支护的打入点分情况考虑；步骤三、按照步骤二中的斜向超前支护参数在工厂预制斜向小导管（3），并运送至施工现场；步骤四、按照步骤二中的斜向超前支护参数和具体施工时地质情况，设定好斜向超前支护的起始打入点，在上导洞的洞壁上测量放样，设计放样线（8），该放样线自上导洞初期支护（2）的内侧、上导洞初支的下部区域直至下导洞外侧围岩（4）斜向下设计，在设计孔位上做好标记后沿放样线钻孔；步骤五、成孔后根据上导洞净空的大小，将斜向小导管进行初步拼接；步骤六、将初步拼接完成的斜向小导管送入步骤四中钻孔中，随着斜向小导管的伸入不断在初步拼接的基础上接长斜向小导管（3），直至拼接的斜向小导管的长度符合要求，打设斜向小导管时需要避开上导洞超前支护（1）和下导洞超前水平支护（9），最内侧的斜向小导管的打入终点需要在下导洞墙底位置（5）的标高之下；步骤七、斜向小导管沿掘进方向纵向间隔成排施工，沿下导洞的外侧向外连续施工多排，打入后的斜向小导管（3）与上导洞初期支护（2）固定连接，两者共同组成下导洞超前水平支护体系；步骤八、对斜向小导管进行注浆，每根斜向小导管的浆液凝结后在下导洞外侧围岩（4）内均形成悬杆状持力结构，各个悬杆状持力结构最终连接形成帷幕状结构；步骤九、帷幕状结构形成强度即下导洞超前水平支护完成，然后对下导洞进行开挖；步骤十、下导洞开挖时，对外露于上导洞和下导洞内部的斜向小导管进行切除；步骤十一、下导洞开挖完成后，施工下导洞初期支护（10），斜向小导管穿过下导洞初期支护型钢钢架之间的格栅网片并连接在格栅网片上。2.根据权利要求1所述的富水地层暗挖施工下导洞的超前支护方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何文超，江汪龙，徐孝平，文钦佩，罗泽华，屈飞鹏，郭宏智，吴全立，高健，
申请(专利权)人：中建交通建设集团有限公司，中国建筑股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11