[发明专利]用于高寒多年冻土特长公路隧道夏季进洞施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高原寒冷地区多年冻土特长公路隧道施工方法。

背景技术

高寒地区隧道洞口一般发育较大面积和深度的多年冻土，其温度、厚度受海拨高度的控制。根据对现有G214线多年冻土路段观测试验资料的研究分析：该区段多年冻土冻土上限埋深一般在1.4~1.8m，地温在-0.3℃~-1.5℃，具有冻土地温高、退化速率快、对热干扰更敏感、冻土热稳定性更差等特点，具有强烈的垂直地带性。多年冻土冻结时抗压强度很高不易爆破，并且钻孔后容易回冻，外界环境温度升高后冻土发生融化呈软塑状强度较低，易发生热融沉陷引起地面下沉甚至坍塌对支护施工极为不利，成洞极为困难。

通过借鉴我局昆仑山高寒（海拨4780米）单线铁路隧道冻土处治成功经验，洞口段开挖支护安排在寒季施工，为保证边坡锚喷支护C25混凝土强度和暗洞浅埋段模筑混凝土不至冻伤损坏，通过在洞口外的边坡上搭设钢管满堂支架外挂简易军用棉被（保温）和彩条布（防雨雪），来确保混凝土强度能满足设计要求，保证施工质量安全。而鄂拉山隧道为双车道设计，洞口段处于长段落（超过200m）的多年冻土水草地内，冻土上限为1.4~1.8m下限35~56m，明洞处边坡按照1:1.5设计坡率放坡开挖最大宽度45米最大开挖深度15m，搭设满堂钢管支架成本较大，并且业主要求鄂拉山隧道必须在夏季进洞，冬季来临前实现进洞施工100m成洞，达到冬季保温条件后整个冬季不停工。

因此研究一种解决长段落连续多年冻土大跨度双线特长公路隧道夏季进洞施工技术已经显得势在必行。

发明内容

本发明要要解决的技术问题是：提供一种价格低廉、施工简单、受力合理、安全可靠的用于高寒多年冻土特长公路隧道夏季进洞施工方法，以克服现有技术成洞困难、施工成本高等不足。

本发明所采用的技术方案为：该方法包括洞口开挖和边仰坡防护，浅埋洞口多年冻土跟管管棚施工，浅埋洞身段冻土开挖与支护和冻土段洞身衬砌；在冻土段洞口开挖前，于仰坡顶5m外和边坡顶2m外按照“前截后捻”的形式设置保温盲沟和挡水捻；冻土洞口段采用正台阶法分层分段开挖支护，洞口采用超前大管棚预加固，暗洞浅埋段采用矿山法施工，三台阶七步工法（上台阶预留核心土）开挖，采用喷射C30低温早强钢纤维混凝土和一次衬砌模筑C30低温早强混凝土双层初期支护结构，二次衬砌模筑C45混凝土。

在冻土段路堑段边坡按照“分层分段开挖”，对边坡喷射混凝土后及时进行喷射PU聚氨酯泡沫，对喷射混凝土进行保温养护，以保证冻土边坡开挖面快速封闭，从而达到减缓冻土融化速度。

自进式锚杆是在冻土边坡封闭后沿边坡自上则下按设计要求间距钻设，挂设网片后喷射低温早强C30混凝土联合防护。

袋装颗粒土是在冻土边坡利用自进式锚杆外露20cm端头支撑受力，沿边坡自下而上分层堆码袋装颗粒土，以减缓冻土层融化速度。

防晒网是一种黑色聚乙烯土工合成织物，覆盖于袋装颗粒土上与其配合使用，进一步加强对冻土边坡隔热防护效果。

保温挡墙是在冻土边坡临时隔热防护施工完成后，采取C25片石混凝土挡土墙对边坡脚进行刚性防护作为永久防护措施。

钢桁架弧棚是冻土段明洞开挖后进行大管棚超前预支护施工前，采取的明洞段上部空间的临时隔热防护措施，以减缓明洞段边仰坡冻土融化速度，为管棚施工争取时间创造条件。

跟管管棚是在多年冻土浅埋洞口采取的一种长管棚施工套管跟进创新工法。

低温早强钢纤维混凝土是一种为解决多年冻土段暗洞初期支护的特殊配合比设计，目的是实现冻土段快速支护尽早形成强度增强对围岩支撑的能力，降低初期支护混凝土凝结时产生的水化热对初支背后的冻融圈影响，尽量减小初期支护的沉降变形。

一次衬砌模筑衬砌7是暗洞冻土段的第二层初期支护模筑低温早强C30混凝土作为第一层支护的补强设计，在第一层初支变形较大不能收敛甚至有可能失效的情况下及时施作第二层初期支护，以确保施工安全。

综合排水系统是为了排出暗洞冻土融化圈产生的渗水，不至淤积于初支背后产生冻胀破坏。通过环向6m/道φ100mm半圆排水管导入拱脚全隧通长埋设的φ160 mm半壁打孔波纹管内，每20m/道三通连接导入仰拱下预埋的横向导水管，进入隧底φ400mm中心排水管内,再通过冻土段100m/道设置的连接竖井4进入两隧之间的防寒泄水洞的横洞内，最后汇流进入防寒泄水洞排出至洞外冲沟内。综合排水系统施工质量直接影响隧道的使用年限。