一种浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法及系统，包括沿掌子面的轮廓线向待挖隧道的围岩内布置多根超前导管，并通过超前导管向所述待挖隧道的围岩注浆；从掌子面向待挖隧道内布置多根锚杆；对掌子面进行挖掘；格栅拱架紧贴隧道围岩按照预设间隔设置格栅拱架；将第一层钢筋网与所述格栅拱架靠近隧道围岩的内侧主筋绑扎，第二层钢筋网与所述格栅拱架远离隧道围岩的外侧主筋绑扎；喷射混凝土覆盖格栅拱架、双层钢筋网和围岩的间隙，形成初期支护。本发明专利技术的加固方法可以有效地保证掌子面稳定性和控制围岩变形程度，安全实现软弱围岩隧道机械化全断面开挖。围岩隧道机械化全断面开挖。围岩隧道机械化全断面开挖。

【技术实现步骤摘要】
一种浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法及系统


[0001]本专利技术属于隧道挖掘
，具体涉及一种浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，地铁区间隧道修建主要采用浅埋暗挖法施工，由于浅埋暗挖法能有效的控制地表沉降，施工时地表下沉较小，且不占用街道路面，不影响地面交通，地下管路不需要拆迁和防护等优点被广泛应用。但是随着我国人口红利的逐渐消失，劳动力成本越来越高，浅埋暗挖的缺点也慢慢显现出来。浅埋暗挖法主要靠人工操作，机械化程度低。同时劳动效率低，安全风险高。浅埋暗挖法施工速度较慢，施工工艺受施工队伍的技术水平限制，结构防水也存在一些问题，浅埋暗挖法受各种因素制约，其施工质量也得不到良好的保证，因此基于浅埋暗挖法的机械化集成快速施工是未来地铁建设的发展趋势。
[0003]采用先进的机械化集成设备修建地铁区间隧道，依旧沿用原来的CD法、CRD法或台阶法开挖将不能充分发挥机械设备施工效率高的优势，机械化设备的集成应用将失去开发意义，或者说“穿新鞋走老路”是行不通的。因此改进地铁隧道开挖方法，在城市软土地层中修建地铁区间隧道采用机械化全断面开挖的方法，在充分发挥机械设备施工速度快的优势的同时，提高施工质量，减少人力成本，总体上提高城市地铁隧道施工水平。
[0004]在城市软土地层中的围岩条件下，采用机械化全断面开挖的，隧道的掌子面稳定问题至关重要。一旦发生掌子面失稳塌方，将极大地威胁掌子面附近施工人员的生命安全和开挖的机械设备安全，且失稳塌方后，需较长时间恢复开挖施工，对施工进度的影响也非常大。
[0005]同时隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层，形成的初期支护也是支护结构体系中控制围岩变形最重要的措施。
[0006]因此，如何在城市软土地层中的围岩条件下，采用机械化全断面开挖时，保证掌子面稳定性和控制围岩变形程度是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法及加固结构。本专利技术的加固方法和加固结构可以有效地保证掌子面稳定性和控制围岩变形程度，安全实现软弱围岩隧道机械化全断面开挖。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法，包括：沿掌子面的轮廓线布置多根超前导管；通过所述超前导管向所述待挖隧道的围岩内注浆；在所述掌子面上布置延伸至所述待挖隧道内的多根锚杆；对所述掌子面进行挖掘；在已挖隧道的围岩内壁上按照预设间隔距离设置格栅拱架；将第一层钢筋网与所述格栅拱架靠近所述已挖隧道的围岩的内侧主
筋绑扎；将第二层钢筋网与所述格栅拱架远离所述已挖隧道的围岩的外侧主筋绑扎；以及向所述已挖隧道的内壁喷射混凝土覆盖所述格栅拱架、所述第一层钢筋网和所述已挖隧道的围岩之间的间隙、以及所述第二层钢筋网和所述已挖隧道的围岩之间的间隙，形成初期支护。
[0010]作为上述技术的进一步改进：
[0011]优选的，在所述沿掌子面的轮廓线布置多根超前导管之前，所述浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法还包括：向所述掌子面喷射用混凝土覆盖所述掌子面。
[0012]优选的，所述在所述掌子面上布置延伸至所述待挖隧道内的多根锚杆之前，所述浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法还包括：再次向所述掌子面喷射用混凝土。
[0013]优选的，所述沿掌子面的轮廓线布置多根超前导管包括：沿所述掌子面的轮廓线布置延伸至所述待挖隧道内的所述多根超前导管；其中，所述掌子面与所述超前导管的轴线之间的夹角包括10
°
～20
°
。
[0014]优选的，所述超前导管的长度L包括5米～6米；和/或，相邻的所述超前导管之间的间距包括0.4米～0.6米。
[0015]优选的，所述在所述掌子面上布置延伸至所述待挖隧道内的多根锚杆包括：在所述掌子面上布置延伸至所述待挖隧道内且与所述待挖隧道的中心线平行的多根锚杆。
[0016]优选的，所述锚杆包括玻璃纤维锚杆，和/或所述锚杆的加固密度包括1.0米
×
1.0米～1.5米
×
1.5米，所述锚杆的加固长度包括12米，和/或所述玻璃纤维锚杆的搭接长度包括4米。
[0017]本专利技术的玻纤锚杆的密度设置在1.0米
×
1.0米～1.5米
×
1.5米是因为玻纤锚杆的加固间距小于1米时，玻纤锚杆加固会出现叠加效应；加固密度为1.5米时，玻纤锚杆两两之间加固影响区并未形成交集，两根玻纤锚杆中间的土体受玻纤加固影响小，挤出变形陡增，因此此地层玻纤锚杆的加固密度宜为1.5米以内。本专利技术对掌子面玻纤加固参数进行优化设计，使玻纤锚杆两两之间加固影响区形成交集，两根玻纤锚杆中间的土体受玻纤加固影响大，有效控制掌子面土体的挤出变形。
[0018]优选的，所述格栅拱架的主筋直径包括22厘米～25厘米，联接筋直径包括14厘米；相邻的所述格栅拱架沿所述已挖隧道的间距包括0.9米～1.2米，并通过直径20厘米、环向间距1.0米的纵向联结筋或纵向连接件连接。
[0019]优选的，所述第一层钢筋网和所述第二层钢筋网的直径均包括6毫米，所述第一层钢筋网和所述第二层钢筋网的网格尺寸均包括100毫米
×
100毫米。
[0020]优选的，所述纵向连接件包括连接座和连接板，所述连接座呈U字形且所述连接座的上下两侧面均对称开设有两个用于固定相邻所述格栅拱架的所述主筋的卡槽；所述连接板与靠近所述卡槽的所述连接座侧面连接。
[0021]优选的，所述卡槽的宽度与所述主筋的直径相等。
[0022]本专利技术采用的格栅纵向连接件，相对于纵向联结筋要采用焊接方式连接两榀格栅拱架的方式，只需采用纵向连接件直接卡接而连接两榀格栅拱架，因而提高了两榀格栅拱架的连接速度，弥补了钢筋焊接导致的施工效率低下的不足。
[0023]优选的，所述混凝土的组分包括：水泥、速凝剂、减水剂和骨料；具体组分配比如下：
[0024]水灰比水泥细骨料粗骨料砂率水减水剂速凝剂0.4540089089050％1701％5％
[0025]另外本申请还对所述混凝土的具体组分做了进一步改进，又增加了三乙醇胺(0.03wt％～0.05wt％)、硫酸铁(0.5wt％～1.5wt％)和一级硅灰(0wt％～10wt％)；
[0026]硫酸铁其作用机理主要是：一方面阴离子的引入在较高浓度时(≥1％)，促进了SiO32
‑
和AlO2
‑
的溶解；另一方面，与水泥水解产生的氢氧化钙以及水泥中的C3A、SO4
‑
2反应生成钙矾石(早期强度的主要承担者)，从而早强的效果。向水化体系中引入Al3+、Fe3+等高价阳离子。它们的作用机理是通过高价阳离子对C－S－H胶体粒子的扩散双电层有压缩作用，加速C－S－H胶体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法，其特征在于，包括：沿掌子面的轮廓线布置多根超前导管；通过所述超前导管向待挖隧道的围岩内注浆；在所述掌子面上布置延伸至所述待挖隧道内的多根锚杆；对所述掌子面进行挖掘；在已挖隧道的围岩内壁上按照预设间隔距离设置格栅拱架；将第一层钢筋网与所述格栅拱架靠近所述已挖隧道的围岩的内侧主筋绑扎；将第二层钢筋网与所述格栅拱架远离所述已挖隧道的围岩的外侧主筋绑扎；以及向所述已挖隧道的内壁喷射混凝土覆盖所述格栅拱架、所述第一层钢筋网和所述已挖隧道的围岩之间的间隙、以及所述第二层钢筋网和所述已挖隧道的围岩之间的间隙，形成初期支护。2.根据权利要求1所述的浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法，其特征在于，在所述沿掌子面的轮廓线布置多根超前导管之前，还包括：向所述掌子面喷射混凝土覆盖所述掌子面。3.根据权利要求1所述的一种浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法，其特征在于，所述沿掌子面的轮廓线布置多根超前导管包括：沿所述掌子面的轮廓线布置延伸至所述待挖隧道内的所述多根超前导管；其中，所述掌子面与所述超前导管的轴线之间的夹角包括10
°
～20
°
。4.根据权利要求1所述的一种浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法，其特征在于，所述超前导管的长度包括5米～6米；和/或，相邻的所述超前导管之间的间距包括0.4米～0.6米。5.根据权利要求1所述的一种浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法，其特征在于，所述在所述掌子面上布置延伸至所述待挖隧道内的多根锚杆包括：在所述掌子面上布置延伸至所述待挖隧道内且与所述待挖隧道的中心线平行的多根锚杆。6.根据权利要求1所述的一种浅埋暗挖法施工隧道全断面加固方法，其特征在于，所述锚杆包括玻璃纤维锚杆，和/或所述锚杆的加固密度包括1....

【专利技术属性】
技术研发人员：孔恒，王文正，付晓健，张艳秋，黄明利，赵欣，乔国刚，郑雪梅，李维信，林雪冰，高俊星，吴洋，史永杰，李帅，马岩，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：