[发明专利]一种大断面岩溶隧道双侧壁导坑预留核心土施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道施工方法。

背景技术

岩溶是在碳酸盐类可溶性岩石分布区发育的一种独特的地质作用和现象，中国岩溶地貌分布广、面积大，因此公路隧道施工不可避免要穿越岩溶地区。张家口至涿州高速公路保定段LJ-S4合同段的西马各庄隧道位于太行山低山地带，其穿越区地层主要为古生界寒武系中统凤山组地层，主要岩性是石灰岩，节理、裂隙较为发育，岩溶广泛分布且呈层状及串珠状不均匀分布，连通性好，呈半充填物状，充填物主要是石灰岩碎石及砂性土，隧道出水形式为以潮湿及滴水为主，雨季可能出现淋流，在施工过程中极易产生坍塌和冒顶。因此，需要一种适用于岩溶地区隧道施工的方法。

发明内容

本发明提供了一种适用于有填充物的溶洞、地质不良、易发生坍塌Ⅲ~Ⅳ类岩石地段的大断面岩溶隧道双侧壁导坑预留核心土施工方法 。 

本发明的技术方案如下：

本发明按照下述步骤进行：

步骤一：在岩溶充填区布设超前小导管注浆；

所述超前小导管为热轧无缝钢管，外径42mm，厚3.5mm，长4500mm，钢管前端设置有尖锥头，中部设置有注浆孔，尾部设置有止浆段，止浆段的尾部设置有箍筋；

所述止浆孔的孔径为10mm，间距为15mm；

所述超前小导管与掌子面垂直布设，并与导坑侧壁成25~45°夹角，两个超前小导管的竖向间距不大于50cm；

所述超前小导管的布设采用风钻钻孔、机械钻孔或洛阳铲成孔后顶入，钻孔孔径56mm，超前小导管顶入长度不小于其自身长度的90%；

所述注浆的注浆材料为水泥水单液浆，注浆压力为0.5～1.0MPa，注浆扩散半径不小于40cm，水泥与水的体积比为1:1，速凝剂掺量为2～2.5%体积百分比，水泥使用早强PR42.5水泥；

步骤二：采用上下台阶法开挖左导坑、右导坑和中导坑，上台阶与下台阶纵向距离为3~5m，上台阶进尺3米时，开挖下台阶；左导坑完成至少2倍于开挖跨度时开挖右导坑，右导坑下台阶完成至少20m时开挖中导坑；左导坑、右导坑及中导坑的开挖按照下述步骤分进程依次循环直至开挖完成，单循环进尺0.75~1.0米：

步骤二a：向岩体初喷混凝土，所述混凝土为钢纤维C25混凝土，喷射厚度5~8cm；

所述混凝土喷射分段施工，喷射混凝土预留宽度为200～300mm的斜面，斜面上用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土；

所述混凝土喷射自下而上施工，先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土，边墙喷混凝土从墙脚开始向上喷射；

所述一次喷射混凝土的厚度，边墙为7~10cm，拱部为5~6cm，保持喷层厚度均匀，顶部喷射时，两次喷射的间隔时间为2~4 h；

所述喷射混凝土的风压，边墙为0.3～0.5MPa，拱部为0.4～0.65MPa；

所述喷射混凝土的喷射角度为70°～90°，喷嘴与受喷面间距为1.5～2.0m，喷射动作为环形且一圈压半圈喷射，环形横向40～60cm，高15～20cm；

所述喷射混凝土的过程中控制混凝土的回弹率侧壁不大于15%，拱部不大于25%；

所述喷射混凝土在喷射侧壁下部时，先清理上半断面喷射时的回弹物；

步骤二b：钢架支护，所述钢架为Ⅰ20b工字钢钢架，环向支撑加强支护，间距为0.5米，每两榀钢架之间设Φ25mm纵向钢筋连接，环向间距为1m；

所述钢架在掌子面以螺栓连接，钢架每侧安设2~3根锁脚锚管，所述锁脚锚管为长4~5m的Φ42钢花管；

所述钢架在施做二次衬砌前拆除；

步骤二c：中空锚杆注浆，采用风动凿岩机成孔，孔径42mm，钻孔方向尽可能垂直结构面或初喷混凝土表面；锚杆孔比杆径大15 mm；成孔后采用高压风清孔；

所述中空锚杆为法向Φ25mm中空注浆锚杆；

所述注浆的注浆料采用纯水泥浆，水灰比为1:1；

所述中空锚杆的中孔为注浆料灌入孔，所述中空锚杆的上仰孔设置止浆塞和排气孔；

步骤二d：复喷混凝土，所述混凝土为钢纤维C25混凝土，喷射12~15cm；

所述复喷混凝土的操作步骤与初喷混凝土的操作步骤相同。

进一步的，本发明在隧道开挖前进行平面控制测量、高程控制测量和隧道洞内控制测量。

进一步的，本发明在双导坑台阶式开挖前、开挖中进行超前小导管注浆。

进一步的，本发明在钢架支护中拉挂钢筋网，所述钢筋网为单层HPB235钢筋网。