[发明专利]一种全风化细砂地层开挖隧洞的方法

说明书

本发明公开了一种全风化细砂地层开挖隧洞的方法，本发明的全风化细砂地层开挖隧洞的方法利用细砂地层本身具有的相对稳定性，采用一次托换技术完成钢筋棚架对开挖范围细砂地层的支撑，即保持细砂地层开挖前的平衡不受棚架下细砂的挖除而打破，即达到开挖时，对保留的地层不产生扰动或少扰动；采用二次托换技术,以连接钢支撑的型钢与钢筋混凝土组合梁布置支点,完成边顶拱钢支撑与仰拱钢支撑的成环封闭；本发明的目的在于克服现有的细砂地层开挖隧洞方法中存在的易塌方、施工难度高的缺点而提供一种解决细砂地层覆盖层埋深浅隧洞进洞安全及边坡在雨季施工的安全问题的全风化细砂地层开挖隧洞的方法。

技术领域

本发明属于隧道工程领域，尤其涉及一种全风化细砂地层开挖隧洞的方法。

背景技术

松散结构地层胶结性弱，稳定性差，在施工中极易发生坍塌。隧道穿过这类地层时，需减少对围岩（土）的扰动，一般采取先护后挖，密闭支撑，边挖边封闭的施工原则，必要时采用超前注浆改良地层和控制地下水等措施。细砂地层成洞存在的问题和风险：

1.隧洞进口边坡稳定问题突出，隧洞洞脸边坡按设计1:1.5(垂直：水平)开挖时，因细砂颗粒内摩擦力和自然休止角过小而产生滑塌现象，因设计未对隧洞进洞提出相应处理措施，因此，需增加明洞段结合超前支护对洞口边坡支挡，防止隧洞进口开挖时，边坡坍塌影响隧洞进洞安全。

2.在细砂地层开挖隧洞，首先是地层的松散问题，细砂层中含有一定的粘土颗粒虽具有一定的固结作用，但开挖面暴露时间不易过长，一旦隧洞围岩（土）细砂层产生松动，其片帮效应发生，钢支撑顶部因砂土压力过大将使洞室开挖后安装的钢支撑产生变形或破坏，从而引起塌方。如果砂土松散引起的片帮效应发生在钢支撑或棚架架设之前，隧洞塌方将难以控制，甚至会引起冒顶通天，产生地面陷坑。

3.细砂地层开挖隧洞第二个问题是水的问题，稍湿的细砂地层因其含有一定的粘粒具有相对的自稳能力，在围土松驰圈形成之前，及时采取喷护3-5cm厚混凝土可以达到新奥法的目的，即利用其自身稳定加喷护混凝土加钢支撑达到相对平衡。但潮湿的细砂地层，因地层中含水量较大，地层无自稳能力，一旦开挖面暴露，必须及时采取封闭措施，防止钢支撑顶部围土松动引起塌方。

4.国外科学研究表明：细砂地层内含粘粒量大于8% 时，采用水泥灌浆不能达到预期固结砂效果；本工程细砂中粘粒含量达12%以上，因此，采取水泥灌浆固结砂方案被否定。而采取硅化法加固砂土地基或其它化学灌浆方式，施工成本高，效果也难以保证。

5. 在地面采取深井降水方案，井深最大深度达40m，虽施工难度不大，但需要占用居民经济作物的坡地，不仅成本高，而且成井后要求选择合适密目的过滤材料满足井管过水要求，又要防止地层中细砂颗粒流失。如果降水抽排时，排水中携带出细颗粒，不仅地层中细颗粒的流失将加大地表沉降，而且调压井和调压井进场道路可能因此沉降、开裂引发安全问题。

6.采取隧洞内轻型井点降水方案，一是轻型井点滞后掌子面布置，对开挖掌子面的改善有限，二是随掌子面开挖跟进施工轻型井点，增加了施工工序，使得开挖循环时间加长，严重影响施工进度。隧洞断面尺寸较小，也会引起施工布置的不便。

7. 在开挖断面4.8m*4.8m（城门洞加0.5m拱高的仰拱）的隧洞内布置大管棚施工，不仅成本高，而且因细砂含水，仍然需要及早封闭才能有效。如果开挖面暴露后再采用喷混凝土实现新奥法的效果，大管棚的优势将不复存在，反而施工成本加大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有的细砂地层开挖隧洞方法中存在的易塌方、施工难度高的缺点而提供一种解决细砂地层覆盖层埋深浅隧洞进洞安全及边坡在雨季施工的安全问题的全风化细砂地层开挖隧洞的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种全风化细砂地层开挖隧洞的方法，该方法包括如下步骤：