專利名稱：利用pba法進(jìn)行淺埋暗挖隧道超大斷面的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種建筑施工方法，特別涉及一種利用PBA法進(jìn)行淺埋暗挖隧道超大斷面的施工方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)大跨隧道的施工技術(shù)水平，適合選用的施工方法主要有明挖法和 淺埋暗挖法。其中淺埋暗挖法又包括雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和在大跨地鐵車站采用過的"PBA"法。但是，這些方法對于周邊環(huán)境復(fù)雜、地下管線密集、地質(zhì)條件差、地下水豐富，并且斷面跨度大的施工環(huán)境，均存在不同的缺陷和局限性。1、 明挖法對于地面交通繁多、地下管線繁多的工況，施工時(shí)必須進(jìn)行管線改移和交通疏解，因此施工所受干擾大，工期長；另外，在進(jìn)行管線臨時(shí)改移 及占地費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)性差。2、 采用的淺埋暗挖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，對于隧道地質(zhì)條件差、周邊環(huán)境復(fù)雜、 涉及影響地下管線繁多的施工環(huán)境，對結(jié)構(gòu)上方管線及周邊環(huán)境安全控制極為 不利，施工風(fēng)險(xiǎn)大，從理論上分析難以保證安全。而PBA法由于其適用范圍較廣，適用于地層、地質(zhì)條件很差、跨度大、地 面沉降要求嚴(yán)格的隧道開挖，并且可減小地面沉降、拆除臨時(shí)支護(hù)工作量相對 較小，簡化了施工工藝、工效較高，從而應(yīng)用在大跨地鐵車站的施工中，但是 還沒有應(yīng)用在大跨度隧道的施工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，而提供一種利用PBA 法進(jìn)行淺埋暗挖隧道超大斷面的施工方法，該施工方法可保證施工安全、質(zhì)量 和工期，并可節(jié)省費(fèi)用、提高工效。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種利用PBA法進(jìn)行淺埋暗挖隧道超大斷面的施工 方法，其特征在于依照下列步驟進(jìn)行(1) 對于大跨度隧道結(jié)構(gòu)上方地層空洞進(jìn)行檢測；(2) 布置地面降水井和洞內(nèi)水平井；(3) 利用豎井橫通道(管棚操作室)施作主體拱部超前大管棚，并預(yù)注漿 加固地層；(4) 施工小導(dǎo)洞并預(yù)埋連接鋼筋；(5) 架設(shè)小導(dǎo)洞格柵拱架，并與預(yù)埋連接鋼筋連接；(6) 對導(dǎo)洞內(nèi)初支背后灌注混凝土回填混凝土；(7) 開挖左、右側(cè)拱部，架設(shè)主拱格柵，并與預(yù)埋連接鋼筋連接；(8) 開挖左側(cè)下導(dǎo)洞和右側(cè)下導(dǎo)洞，施作中隔墻和下部臨時(shí)支撐；(9) 開挖下斷面土體施作擴(kuò)大基礎(chǔ)及中隔壁；(10)分段拆除底部中隔壁，施工底部墊層、防水層，澆筑鋼筋混凝土； (11)分段拆除上部中隔壁及小導(dǎo)洞內(nèi)臨時(shí)鋼支撐、施作邊墻及主拱防水 層、混凝土。上述大管棚的施作采用無縫鋼管分段打設(shè)的方法，每段之間縱向搭接。 上述大管棚的施工采用鉆孔靜壓頂入法施工，設(shè)備選用HXY-500M地質(zhì)鉆機(jī)。 上述大跨度隧道結(jié)構(gòu)上方地層空洞的檢測采用探地雷達(dá)檢測GPR技術(shù)。 上述小導(dǎo)洞格柵與預(yù)埋鋼筋采用搭接焊連接，主拱格柵與連接鋼筋采用搭 接焊連接，使之與小導(dǎo)洞格柵連接成整體。 本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果(1) 突破了以往"PBA"法僅局限用于多跨多層地下車站及停車場淺埋暗 挖工程項(xiàng)目中，解決了 "PBA"法應(yīng)用于淺埋暗挖單跨超大斷面隧道中綜合性技 術(shù)難題。(2) 采用探地雷達(dá)檢測(GPR)技術(shù)進(jìn)行大跨段隧道結(jié)構(gòu)上方地層空洞的 檢測，解決了在地層條件差，周邊環(huán)境復(fù)雜，受施工干擾大的情況下，進(jìn)行淺 埋暗挖大跨隧道施工前，如何進(jìn)行地層空洞檢測的難題；(3) 采用地面井點(diǎn)+洞內(nèi)水平井降水的處理措施，有效地解決了 "PBA"法 在富水區(qū)域進(jìn)行大跨隧道淺埋暗挖施工時(shí)地下水處理的難題。(4) 采用鉆孔靜壓頂入，并在主體結(jié)構(gòu)中部增設(shè)管棚操作室辦法，解決了 施工操作空間受限，上部管線密集，對管棚施工精度、沉降要求極高的情況下， 進(jìn)行長大管棚施作的技術(shù)性難題；(5) 格柵鋼架連接施工方法后，解決了大跨隧道"PBA"工法扣拱施工安 全性差，兩次扣拱連接精度不高的技術(shù)性難題；(6) 選用合理的臨時(shí)支護(hù)拆除、換撐方法及二襯砼支撐體系，確保了大跨 隧道二襯施工臨時(shí)支護(hù)拆除過程中結(jié)構(gòu)的安全，保證了超大斷面砼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量o


圖l是本發(fā)明的施工流程圖。圖2是降水井施工工藝流程圖。圖3是主體拱部大管棚設(shè)置示意圖。圖4是管棚分段施工平面示意圖。圖5是管棚施工流程圖。圖6是扣拱施工示意圖。其中，圖6—l是施工小導(dǎo)洞并預(yù)埋連接鋼筋示意 圖；圖6-2是小導(dǎo)洞內(nèi)扣拱示意圖；圖6-3是回填導(dǎo)洞內(nèi)混凝土示意圖；圖6-4 是開挖左側(cè)拱部(1號(hào)導(dǎo)洞)并架設(shè)拱部格柵示意圖；圖6-5開挖右側(cè)拱部(2 號(hào)導(dǎo)洞)并架設(shè)拱部格柵示意圖；圖6-6是開挖左側(cè)下導(dǎo)洞(3號(hào)導(dǎo)洞)，施作 下部臨時(shí)支撐示意圖；圖6-7是開挖右側(cè)拱部(4號(hào)導(dǎo)洞)，施作下部臨時(shí)支撐 示意圖。
具體實(shí)施例方式蘇黃區(qū)間超大斷面隧道為北京地鐵四、十號(hào)線聯(lián)絡(luò)線岔線段，由單孔雙線 過渡為單孔三線，設(shè)計(jì)采用拱頂直墻型斷面。同時(shí)大跨段隧道根據(jù)線路走向又 分成三種不同尺寸的斷面斷面E，里程K2+240. 3 K2 + 262. 5，長22. 2m，跨 度15.076m，高度9. 3m;斷面E，，里程K2+262. 5 K2+282. 3，長19. 8m，跨度 15. 937m，高9. 855m;斷面F，里程K2+282. 3 K2+296. 3，長14. Om，跨度17. 5m， 高度10.5m。其施工方法依照下列步驟進(jìn)行(如圖l所示)1、對于大跨度隧道結(jié)構(gòu)上方地層空洞進(jìn)行檢測本次探測工作采用了目前國內(nèi)外先進(jìn)的高分辨率美國產(chǎn)SIR-2型探地雷達(dá) 檢測系統(tǒng)。該探地雷達(dá)配置中心頻率lOOMHz天線，可靠探測深度在6m左右， 能滿足本工程需求。取順?biāo)淼乐黧w結(jié)構(gòu)中心及隧道外結(jié)構(gòu)線外側(cè)5m方向布置3條測線，根據(jù)接 收天線所接收并由儀器記錄下來反射波的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 2、布置地面降水井和洞內(nèi)水平井根據(jù)地質(zhì)詳勘資料表明，蘇黃區(qū)間大跨段在開挖深度范圍內(nèi)主要受臺(tái)地潛 水、層間潛水的影響。臺(tái)地潛水主要分布在結(jié)構(gòu)頂板上方0. 8 3. 60m的范圍內(nèi)， 并且頂板上方覆蓋較厚的粉質(zhì)粘土層，富水的粉質(zhì)粘土經(jīng)施工擾動(dòng)后極易液化， 成流泥狀，隧道開挖過程種易出現(xiàn)坍塌、掉塊現(xiàn)象，加之隧道開挖擾動(dòng)及地下 水流失容易加劇地表沉降，增大了施工風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)"PBA"工法特點(diǎn)，并結(jié)合水文、地質(zhì)情況，施工中采用了地面井點(diǎn)+洞內(nèi)水平井降水的處理措施，保證施工 過程的安全。(1)布置地面降水井。降水井順線路方向，沿隧道兩側(cè)布置，間距6 8m， 共布降水井20眼，采用cj)400/50nun無砂水泥管，井管纏80目尼龍紗網(wǎng)，管外 填cb20 40mm濾料至地面以下1.5m處。施工釆用反循環(huán)和沖擊鉆鉆機(jī)成孔，孔 徑600mm，采用高揚(yáng)程潛水泵進(jìn)行抽、排水。如圖2所示 具體施工過程如下A、 定井位根據(jù)降水井位圖、地下管線分布圖及坐標(biāo)控制點(diǎn)施放降水井井位。為保證 安全，定井位后應(yīng)物探結(jié)合人工洛陽鏟探明井位處有無地下管線、地下障礙物。B、 人工探孔挖孔直徑1000mm，每挖進(jìn)800mm，做一次護(hù)壁，模板居中支撐，四周所留 孔縫均勻，保證10cm厚度。每上、下兩層護(hù)壁必須搭接50mm—100mm。對挖孔 中遇到的可疑地物，不許直接破壞，經(jīng)現(xiàn)場管理人員批準(zhǔn)后方可繼續(xù)施工。C、 挖坑壘砌泥漿池為保證鉆進(jìn)過程水流循環(huán)及保存鉆孔出渣，在現(xiàn)場用加氣塊圍泥漿池，并 在泥漿池內(nèi)鋪設(shè)塑料布，防止?jié){液外露，外部用土支撐，施工完畢后將所剩殘 渣除清場外。D、 鉆機(jī)就位、調(diào)整鉆機(jī)就位時(shí)需調(diào)整鉆機(jī)的平整度和鉆塔的垂直度，對位后用機(jī)臺(tái)木墊實(shí)， 保證鉆機(jī)安放平穩(wěn)。E、 鉆孔在鉆孔過程中應(yīng)保證孔內(nèi)泥漿液面在鋼護(hù)桶之上。在地層條件允許的情況 下，盡量使用地層自造泥漿成孔，若鉆孔通過易塌孔的流砂層或泥漿漏失嚴(yán)重 的地層時(shí)，可采用人工造漿護(hù)壁鉆進(jìn)，泥漿比重調(diào)至1.1 1.3。F、 下管下管前應(yīng)檢查井管是否已按要求包纏尼龍網(wǎng)；無砂水泥管接口處要用塑料 布包嚴(yán)，鋼管上下段焊接時(shí)要保證垂直度并焊接嚴(yán)實(shí)。井管必須確保在井孔居 中。G、 填濾料填料必須從井四周均勻緩慢填入，避免造成孔內(nèi)架橋現(xiàn)象，洗井后若發(fā)現(xiàn)濾料下沉應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充濾料，填料高度按設(shè)計(jì)要求填至地面下3m。 H、洗井采用壓風(fēng)機(jī)洗井，若井內(nèi)沉沒比不夠時(shí)應(yīng)注入清水。 (2)布置洞內(nèi)水平井。從前期豎井橫通道開挖情況來看，拱部及掌子面滲水量較大。特別是隧道 拱部位于粘土層中，地面深井降水不能形成降水漏斗，開挖過程中容易形成流 泥，引起大量周邊土層流失，容易造成地表超量下沉。經(jīng)過認(rèn)真分析研究之后， 決定在大跨段隧道施工之前，利用豎井橫通道空間，向大跨隧道方向增設(shè)水平 井，對局部滯水提前引流，開挖時(shí)起到超前降水的效果。水平井共設(shè)置6個(gè)，長度30 40米。施工采用HXY-500M地質(zhì)鉆機(jī)成孔，孔 徑為108mm，然后在孔內(nèi)安放d)50咖鋼花管，鋼花管外部并纏裹兩層80目濾網(wǎng)， 詳見圖7-2-4。具體施工過程是施放井位一鉆機(jī)就位一鉆機(jī)調(diào)平、對位一螺旋成孔一下管一封孔一引水至豎井一排水出豎井外。3、利用豎井橫通道施作主體拱部超前大管棚，并預(yù)注漿加固地層。 蘇黃區(qū)間三線大跨段拱部超前大管棚設(shè)計(jì)采用①159， t=10. Omm， 1=56. Om的無縫鋼管1，間距為0.4m，管棚施工完畢后進(jìn)行注漿，注漿材料采用水泥漿。如圖3所示。由于56m長管棚一次性打設(shè)不利于管棚施工精度控制，加之結(jié)構(gòu)上方管線 繁多，也難以保證結(jié)構(gòu)上方管線安全。綜合各方因素，我們決定采用將56m長 管棚分段打設(shè)的方案，管棚之間縱向搭接長度為3m。首先利用豎井橫通道做為第一段管棚操作空間，管棚打設(shè)長度為25m;然后 在兩側(cè)小導(dǎo)洞開挖至K2+279. 3處時(shí)，把左線小導(dǎo)洞和右線小導(dǎo)洞連通，設(shè)置成 管棚操作室，第二段和第三段管棚利用操作室空間分別向小里程(E'斷面)和 大里程(F斷面)方向施作和各20米長的大管棚，如圖4所示。管棚的施工工藝采用受操作空間影響較小的鉆孔靜壓頂入法施工，設(shè)備選 用HXY-500M地質(zhì)鈷機(jī)。施工工藝如圖5所示。4、進(jìn)行扣拱施工，并按照如下工序完成；如圖6所示。①施工小導(dǎo)洞并預(yù)埋連接鋼筋2;②架設(shè)小導(dǎo)洞內(nèi)格柵3;③對導(dǎo)洞內(nèi)初支 背后灌注混凝土回填4;④開挖左側(cè)拱部(1號(hào)導(dǎo)洞)并架設(shè)拱部格柵5; 開0說明書第6/6頁挖右側(cè)拱部(2號(hào)導(dǎo)洞)并架設(shè)拱部格柵6; 6、開挖左側(cè)下導(dǎo)洞(3號(hào)導(dǎo)洞)， 施作下部臨時(shí)支撐7; 7、開挖右側(cè)拱部(4號(hào)導(dǎo)洞)，施作下部臨時(shí)支撐8。上述小導(dǎo)洞格柵與預(yù)埋鋼筋采用搭接焊連接，在主體開挖時(shí)，將主拱格柵與連接 鋼筋采用搭接焊連接，使之與小導(dǎo)洞格柵連接成整體5、 開挖下斷面土體施作擴(kuò)大基礎(chǔ)及中隔壁；6、 分段拆除底部中隔壁，施工底部墊層、防水層，澆筑鋼筋混凝土；7、 分段拆除上部中隔壁及小導(dǎo)洞內(nèi)臨時(shí)鋼支撐、施作邊墻及主拱防水層、混凝土。
權(quán)利要求
1、一種利用PBA法進(jìn)行淺埋暗挖隧道超大斷面的施工方法，其特征在于依照下列步驟進(jìn)行(1)對于大跨度隧道結(jié)構(gòu)上方地層空洞進(jìn)行檢測；(2)布置地面降水井和洞內(nèi)水平井；(3)利用豎井橫通道，即管棚操作室，施作主體拱部超前大管棚，并預(yù)注漿加固地層；(4)施工小導(dǎo)洞并預(yù)埋連接鋼筋；(5)架設(shè)小導(dǎo)洞格柵拱架，并與預(yù)埋連接鋼筋連接；(6)對導(dǎo)洞內(nèi)初支背后灌注混凝土回填混凝土；(7)開挖左、右側(cè)拱部，架設(shè)主拱格柵，并與預(yù)埋連接鋼筋連接；(8)開挖左側(cè)下導(dǎo)洞和右側(cè)下導(dǎo)洞，施作中隔墻和下部臨時(shí)支撐；(9)開挖下斷面土體施作擴(kuò)大基礎(chǔ)及中隔壁；(10)分段拆除底部中隔壁，施工底部墊層、防水層，澆筑鋼筋混凝土；(11)分段拆除上部中隔壁及小導(dǎo)洞內(nèi)臨時(shí)鋼支撐、施作邊墻及主拱防水層、混凝土。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用PBA法進(jìn)行淺埋暗挖隧道超大斷面的施工方 法，其特征在于上述大管棚的施作采用無縫鋼管分段打設(shè)的方法，每段之間 縱向搭接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用PBA法進(jìn)行淺埋暗挖隧道超大斷面的施工方法，其特征在于上述大管棚的施工采用鉆孔靜壓頂入法施工，設(shè)備選用HXY-500M地質(zhì)鉆機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用PBA法進(jìn)行淺埋暗挖隧道超大斷面的施工方 法，其特征在于上述大跨度隧道結(jié)構(gòu)上方地層空洞的檢測采用探地雷達(dá)檢測 GPR技術(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用PBA法進(jìn)行淺埋暗挖隧道超大斷面的施工方 法，其特征在于上述小導(dǎo)洞格柵與預(yù)埋鋼筋采用搭接焊連接，主拱格柵與連接 鋼筋采用搭接焊連接，使之與小導(dǎo)洞格柵連接成整體。
全文摘要
一種利用PBA法進(jìn)行淺埋暗挖隧道超大斷面的施工方法，1.對于大跨度隧道結(jié)構(gòu)上方地層空洞進(jìn)行檢測；2.布置地面降水井和洞內(nèi)水平井；3.利用豎井橫通道施作主體拱部超前大管棚，并預(yù)注漿加固地層；4.進(jìn)行小導(dǎo)洞邊跨扣拱施工和主體扣頂大弧施工；5.開挖下斷面土體施作擴(kuò)大基礎(chǔ)及中隔壁；6.分段拆除底部中隔壁，施工底部墊層、防水層，澆筑鋼筋混凝土；7.分段拆除上部中隔壁及小導(dǎo)洞內(nèi)臨時(shí)鋼支撐、施作邊墻及主拱防水層、混凝土。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可保證施工安全、質(zhì)量和工期，并可節(jié)省費(fèi)用、提高工效。
文檔編號(hào)E21D9/00GK101225742SQ20071005991
公開日2008年7月23日 申請日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月17日
發(fā)明者安建平, 童順軍, 黃廣鍇 申請人:中鐵十八局集團(tuán)有限公司