[发明专利]一种洞桩法暗挖隧道止水帷幕及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体的涉及一种洞桩法暗挖隧道止水帷幕及其施工方法。

背景技术

目前洞桩法施工工艺均以无水条件作为其实施前提，在地铁建设等不具备降水条件的现场施工时，一般采用大量注浆加固洞室周边土体形成隔水层的方式，来实现地下结构的开挖作业。该注浆止水工艺存在以下缺点：隔水需要一个相对严格封闭的隔障物，以防止地下水见孔即入的特性，但土体注浆的不确定性使其无法精确控制，操作中就只能在规模上放大，增大注浆加固范围，导致较大浪费；大量的地层注浆，往往对周边地下构筑物带来意外伤害；大量的注浆（包括添加剂）带来一定的地层特性变质及一定的地下水污染；注浆工艺操作独立于开挖操作，需单独的设备和额外的工序环节，尤其是在卵石地层钻注浆孔效率极低，导致施工进度极慢；注浆堵水效果难以保证，特别是在高承压水地层和砂卵石地层，注浆堵水往往难以达到预期效果。

此外，随着城市的发展，地下工程的埋置深度越来越大，部分地下工程深度已达36m，有的甚至进入地下承压水区域。由于城市地下水保护要求越来越严格，在修建地下工程时，降水方式将不被允许，在富水地层且不允许降水的条件下，以降水为前提的暗挖法将不再适用。

如前所述，城市的实际需求和国外的发展经验表明，地下工程向深埋方向发展是必然的趋势，埋深加大将对传统设计和施工方法提出了新的挑战，其中有效控制地下水是深埋地下工程解决的首要问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种洞桩法暗挖隧道止水帷幕及其施工方法，本发明能够实现在洞桩法暗挖隧道施工时，无需地面降水便可保证施工的无水条件，同时本发明还能实现隧道施工的超前支护作用，有效控制地层变形。

本发明的发明目的主要通过以下技术方案实现：

一种洞桩法暗挖隧道止水帷幕，包括沿隧道四个角部导洞开挖轮廓线、两个上角部导洞内对向和竖向、以及两个下角部导洞内对向咬合设置的止水咬合桩。

本发明无需对施工地面降水处理，通过设置于隧道四个角部导洞开挖轮廓线外、两个上角部导洞内对向和竖向、以及两个下角部导洞内对向的止水咬合桩形成的止水帷幕，与施工横通道内的止浆墙形成一个止水箱体，从而实现隧道开挖断面止水的技术效果。此外，止水咬合桩与隧道主体支护钢架一起形成强有力的支护体系，其较强的支护承载力能够实现有效制地层变形的技术效果。

进一步的，所述止水咬合桩可以由粘土水泥咬合桩而成，或者粘土水泥咬合桩与钢筋混凝土咬合桩间隔咬合而成。采用粘土水泥咬合桩止水，可以因地取材，以现场原土为原料配制粘土水泥咬合桩，且粘土水泥浆强度低，骨料粒径小，搭接部位成孔阻力小，不易产生偏孔，咬合面搭接性能及成型质量较好，止水性能可靠，而且节约了工程造价，降低了施工难度；而钢筋混凝土咬合桩具有较高的承载强度，且其止水性能较好，因其施工工序多，且相对粘土水泥咬合桩而言成本较高，因此在隧道拱部等承载力较大部位，将粘土水泥咬合桩和钢筋混凝土咬合桩配合使用，即提高了止水帷幕的支护能力，又降低施工成本。

进一步的，所述粘土水泥咬合桩间隔设置，所述钢筋混凝土桩咬合设置于相邻粘土水泥咬合桩之间，在需要较高支护强度的施工部位，将粘土水泥咬合桩和钢筋混凝土咬合桩以间隔设置方式配合使用，可加强止水帷幕的支护强度，且间隔设置使得止水帷幕结构均匀，支护稳定性较好。

一种洞桩法暗挖隧道止水帷幕的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：沿隧道四个角部导洞开挖轮廓线施工止水咬合桩，止水咬合桩沿隧道纵向以一定外插角钻进；

步骤2：在两个上角部导洞内沿对向和竖向分别施工止水咬合桩，竖向施工的止水咬合桩延伸至对应下角部导洞顶部；

步骤3：在两个下角部导洞内沿对向施工止水咬合桩；

步骤4：疏干隧道内地下水，分部开挖隧道断面，架立隧道主体支护钢架，喷射混凝土，跟进二次衬砌。

采用上述方法施工时，止水咬合桩施工的外插角根据咬合桩长度、直径及需施工多环止水咬合桩时两环止水咬合桩之间的搭接长度和搭接间隙大小等因素，经过计算而定，需施工多环止水咬合桩时两环桩之间应保证有足够的咬合厚度和长度。开挖过程中，止水咬合桩与隧道主体支护钢架一起，形成强有力的支护体系，不仅有较强的支护承载能力，也有可靠的封闭堵水效果。止水咬合桩直径及咬合厚度根据围岩稳定性、地下水情况、隧道埋深和现场施工条件确定。