[发明专利]迈式管棚处理风积砂质黄土隧道塌陷下沉侵限施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风积砂质黄土隧道施工方法，具体为一种迈式管棚处理风积砂质黄土隧道塌陷下沉侵限施工方法。

背景技术

风积砂质黄土是砂性土为主的土，对黄土来说，就是砂质黄土，施工中这是易于发生崩塌的土质。由于构造上的直立性，其特性决定了黄土力学特性具有各向异性的特点，它与施工后掌子面的稳定有直接关系，如果施工后的围岩应力大于黄土直立方向的强度，就会造成开挖工作面的失稳，如遇湿陷性时，含水量超过一定值或者遇水后会产生很大的“沉陷”变形和承载能力的丧失。工程实践证实，隧道侧壁及底脚处的应力集中过大，要求较大的地基承载力，而黄土隧道的侧壁及底脚处承载力不足，是造成隧道塌方的重要原因之一，此外由于黄土隧道的土压力分布极不平衡，一般说，均呈马鞍形分布，而在浅埋的场合，由于不能发挥成拱作用，在这种情况下不是出现很大的松弛压力，就是出现整体下沉的现象。总之，目前在风积砂质黄土隧道施工中极易出现拱顶下沉，边墙下塌、收敛、侵限、喷射混凝土剥落，支护钢拱架扭曲变形、锁脚锚管切断，地表出现多条横、纵向裂缝等施工现象。

目前针对上述施工现象大多采用传统大管棚结构进行施工，先径向、纵向打设大管棚，在塌陷区形成一个整体的防护壳，然后整体开挖、逐榀换拱，此方法的不足之处在于大管棚每根长度为15m，较长，所需施工空间较大，所用设备庞大，租赁费用较高，施工成本高，而且洞内使用机械排污多、噪声大，对作业人员危害大， 更重要的是施工周期较长，不利于突泥的快速处理，存在安全隐患。此外，为了及时快速满足隧道开挖后支护成环施工要求，防止隧道坍塌，必须抓住最佳时间完成开挖后软弱围岩的支护成环，拱架是支护成环的重要手段，锁脚锚杆与钢拱架连接成整体加固技术是将锁脚锚杆通过钢板孔中打入，使打入后的锚管充分发挥支撑作用，对周边围岩提供较大的支护抗力，阻止围岩产生过度变形，主要作用是尽可能的限制钢拱架的刚体位移,使其尽早承担围岩变形引起的压力,保证隧道初期的稳定性。传统的锁脚锚杆打设方式为：立拱架后把锁脚锚杆紧贴拱架左右打入即可，左右锚杆用钢筋焊接，这种加固方式的缺陷在于：当围岩压力大时，锁脚锚杆和拱架还没有达到承载力极限时已经断裂，锚杆与钢拱架间没有形成整体，过早地丧失其作用，仅通过限制钢拱架位移来抵抗围岩变形，整体稳定性较差，降低了施工安全性。

发明内容

本发明为了解决现有风积砂质黄土隧道塌陷下沉侵限采用传统大管棚进行施工，存在所需施工空间较大、施工成本高、周期长以及钢拱架和锁脚锚杆加固连接结构整体稳定性较差、施工安全性差等问题，提供一种迈式管棚处理风积砂质黄土隧道塌陷下沉侵限施工方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种迈式管棚处理风积砂质黄土隧道塌陷下沉侵限施工方法，包括以下步骤：1）地表裂缝处理，首先沿裂缝开挖沟槽，再以30cm左右的间距对裂缝直接灌注水泥浆，灌浆后，裂缝地面采用水泥砂浆抹面，做成圆弧状；2）洞内回填，初期支护下沉侵限段回填洞渣，拱部1.5m高范围采用喷射混凝土回填密实；3）根据隧道下沉侵限情况，结合净空测量数据，确定换拱范围；4）开挖方法采用三台阶法，换拱前打设径向锚杆，采用迈式锚杆，环向×纵向间距为100×40cm，梅花形布置，锚杆内注水泥浆，待注浆加固后再逐榀拆换下沉侵限段钢拱架，具体方法如下：a．采取挖机振动锤配合人工风镐逐榀拆除下沉侵限段初期支护，拆除后及时进行初喷封闭围岩；b.施作超前支护，采用双层迈式锚杆，沿隧道断面180°范围布设，每层环向间距为15～25cm，纵向搭接不少于2.5m，仰角控制在10°～15°，锚杆内注水泥浆，形成迈式管棚结构；c.架设钢拱架，钢拱架间距与原施工钢拱架间距相同，上导、中导、下导拱脚打设迈式锁脚锚杆，锚杆内注水泥浆，相邻钢拱架之间采用槽钢连接，环向间距50～70cm，及时喷射混凝土封闭；d．按照上述步骤逐榀拆除后及时支护，每置换一榀，重复以上工序，直到换拱完成。所述三台阶开挖法为本领域公知技术，是隧道开挖常用的方法。

为了最大限度限制钢拱架的刚体位移,使其尽早承担围岩变形引起的压力,保证隧道初期的稳定性，所述钢拱架上、并且靠贴围岩一侧间隔固定有定位钢板，每个定位钢板两端分别开有位于钢拱架两侧的定位孔，打入围岩的迈式锁脚锚杆贯穿于定位孔内，位于钢拱架两侧的迈式锁脚锚杆露出端采用环形连接件连接并与钢拱架卡固。所述定位钢板的数量及间隔距离可根据施工现场需求确定。