[发明专利]一种超前打设锁脚加固软弱土层隧道拱架结构及工艺

说明书

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及到一种超前打设锁脚加固软弱土层隧道拱架结构及工艺，通过在地面超前打设地面超前锁脚导管，在上台阶洞内超前打设中下台阶锁脚导管的方案，节约锁脚施工的时间，缩短了每一步台阶开挖后土体暴露的时间，提高了与之连接的钢拱架的抗沉降能力。

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及到一种超前打设锁脚加固软弱土层隧道拱架结构及工艺。

背景技术

在铁路、公路、市政、水利等地下隧道施工过程中，特别是在城市地下道路建设过程中，在已建成通车的地面道路下，采用地下浅埋暗挖隧道方法修建快速路时，如果地质情况为软弱土层，隧道沉降控制尤为关键。因为地面道路管线较多，且地面道路交通流量较大，如果沉降不能及时控制会造成：地面塌陷、管线爆裂、交通中断，会产生较大不良社会影响。隧道开挖过程会对土体造成扰动，只有加快掌子面封闭，减少土体暴露时间，使初期支护钢拱架尽快受力，特别是拱架脚部尽快受到支撑，才能尽量减少沉降。

因为在软弱土层中开挖，钢拱架拱脚不能着力于土层实处，需要向土体侧向打设锁脚导管及时锁定钢拱架，靠锁脚受力减少拱架沉降。这样就需要锁脚导管及时打设完成，能够尽快给钢拱架提供锁固力。但是锁脚导管打设需要一定的时间，一般锁脚导管长度为3.5-4米，在土层中打设加导管注浆约30-40分钟。一个拱脚设计2-4根，总共占用2-3小时。并且打设过程还会对开挖暴露的土体造成二次扰动，延缓了开挖面喷射混凝土支护的时间，进一步增加了隧道及地表的沉降。如何缩短掌子面闭合的时间，同时增加锁脚导管的受力是减少软弱土层中隧道沉降的关键。根据工程实践，一般隧道开挖分上、中、下三台阶开挖，上中台阶钢拱架节点处拱脚部位的锁脚和中下节点处的锁脚，是控制整个隧道开挖过程中沉降的重点。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，提供一种超前打设锁脚加固软弱土层隧道拱架结构及工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种超前打设锁脚加固软弱土层隧道拱架结构，上台阶钢拱架拱脚位置的锁脚导管为地面超前锁脚导管，所述地面超前锁脚导管为从地面提前打设的锁脚导管，地面超前锁脚导管与上台阶钢拱架连接；中台阶钢拱架拱脚位置的锁脚导管为中下台阶超前锁脚导管，所述中下台阶超前锁脚导管为从上台阶提前打设的锁脚导管，中下台阶超前锁脚导管与中台阶钢拱架连接；所述地面超前锁脚导管和中下台阶超前锁脚导管内均注浆。

上述超前打设锁脚加固软弱土层隧道拱架结构的施工工艺，包括如下步骤：

（一）设计地面超前打设的地面超前锁脚导管的位置及打设角度；

（二）根据设计进行地面超前锁脚导管打设；

（三）地面超前锁脚导管注浆；

（四）隧道洞内上台阶开挖，上台阶钢拱架和地面超前锁脚导管连接；

（五）在上台阶进行中下台阶超前锁脚导管打设；

（六）中下台阶超前锁脚导管注浆；

（七）隧道洞内中台阶开挖，中台阶钢拱架和中下台阶超前锁脚导管连接；

（八）开挖下台阶，完成初期支护闭合成环。

作为优选方案：

所述步骤（二）中，地面超前锁脚导管沿隧道纵向打设间距与隧道内钢拱架设计间距一致，布孔区域设置在钢拱架开挖架设范围内。

所述步骤（二）中，地面超前锁脚导管打设角度与竖直方向的夹角10-40°；步骤（五）中，中下台阶超前锁脚导管打设角度与竖直方向夹角10-40°。

所述步骤（二）中，如地面道路结构层较稳定，成孔后不会塌孔可留置空孔，地面超前锁脚导管只在隧道范围内实际布管。