[发明专利]一种大断面富水饱和粉细砂铁路隧道增稳固结方法

说明书

技术领域：

本发明属于隧道工程施工方法，特别涉及一种大断面富水饱和粉细砂铁路隧道增稳固结方法。

背景技术：

富水饱和粉细砂地层的地质情况决定了隧道施工的特殊性，目前国内在富水饱和粉细砂地层中修建隧道尚属罕见，并无相应施工经验可以借鉴。

在富水饱和粉细砂地层中修建隧道，常规做法是采用分部开挖，加强初期支护钢架刚度，开挖前先沿环向打设超前小导管进行注浆预加固，然后再进行开挖。然而由于未经开挖扰动时，原状砂层致密，浆液扩散范围十分有限，注浆固结效果较差，开挖时依然出现涌砂、溜塌。另外，分部开挖钢架分多次拼接，连接板处为初支钢架结构最弱部位。试验段施工中监测发现，因钢架沉降收敛变形不均匀，多次出现钢架与纵向连接筋处开焊，造成喷射混凝土沿环向开裂。如不进行优化改进，将无法保证施工安全。

发明内容：

本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种大断面富水饱和粉细砂铁路隧道增稳固结方法，该方法通过加强钢架间纵向连接与连接板处锁口锚固，提高初支钢架的整体稳定性；通过压注HCH-Ⅰ高分子水胶固结浆液对砂层进行预先固结，并利用固结灌浆对扰动砂层进行补充固结，提高围岩的自承能力，从而确保施工安全。

如上构思，本发明的技术方案是：一种大断面富水饱和粉细砂铁路隧道增稳固结方法，其特征在于：包括如下步骤：

①利用隧道下部双侧壁超前导洞进行超前降排水，对隧道施工砂层进行降水固结；

②分部开挖，架立型钢钢架:下部导洞采用上下台阶预留核心土法开挖，纵向架立型钢钢架，正洞初支钢架全环分多个单元，单元间用钢板作为法兰，并采用高强螺栓连接；

③在钢架连接板上固接锁口锚管，锚管与钢架焊接，锚管内灌注砂浆；在钢架连接板处固接纵向连接槽钢；钢架间纵向连接钢筋采用“Z”字型布设；

④超前注浆预先固结:上半断面超前小导管隔孔压注HCH-Ⅰ高分子水胶固结浆液，对掌子面前方砂层进行预先固结；

⑤回填灌浆补充固结：上部初支钢架全部支立完成，滞后上断面掌子面及时对初支背后进行回填灌浆，回填注浆管内注入水灰比为1:1的单液水泥浆，对施工扰动砂层进行补充固结。

上述超前降排水的施工过程为：在隧道正洞下部超前施工双侧壁导洞，沿着导洞下台阶掌子面及边墙分别打设多根降水管，这些降水管通过集水总管上的多根分支管与真空泵连接，真空泵将水排至工作面集水箱内，分段引排至正洞集水坑，最后集中抽排至洞外。

上述型钢钢架采用Ⅰ25型钢钢架。

上述上半断面超前小导管环向间距10cm，注浆压力为1～2MPa。

上述回填注浆管环向间距为1m，注浆压力为1～2MPa。

上述降水管采用φ32mmPPR管，其长度L=4m，其管头对称制有进水孔，梅花型布置。

上述降水管管头外部包裹100目双层钢丝滤网。

上述集水总管采用φ80mm钢管，总管长4m，其上设置10根分支管，分支管之间的间距为0.4m，分支节上安装球形闸阀。

上述分支管采用φ32mm钢管，分支管节长30cm。

本发明具有如下的优点和积极效果：

1）利用下部双侧壁超前导洞进行超前降水，对隧道施工砂层进行降水固结。

2）首次在掌子面超前小导管内压注HCH-Ⅰ高分子水胶固结材料进行注浆加固与堵水，有效预防了掌子面涌水、涌砂。

3）通过在钢架连接板处增设锁口锚管、在钢架连接板处上下各30cm处增设纵向连接槽钢、钢架间纵向连接钢筋采用“Z”字型布设，提高初支钢架的整体稳定性，很好地解决了粉细砂自稳性差、遇水迅速恶化、呈流砂外涌、隧道沉降和变形大等施工技术难题，提高了施工质量，保障了施工安全。

4）开挖完成后及时向初支背后压注水泥单液浆，对扰动砂层进行进一步注浆固结，提高围岩的自承能力，从而确保施工安全。

附图说明：

图1是本发明的施工工序流程图；

图2是降水管、超前小导管和回填注浆管横断面示意图；

图3是型钢钢架纵向连接槽钢示意图；

图4是图2的Ⅰ-Ⅰ剖面图；

图5是型钢钢架连接板处设置锁口锚管示意图；

图6是图5的侧视图；

图7是型钢钢架之间连接纵向连接钢筋示意图；

图8是型钢钢架之间连接纵向连接钢筋俯视图;

图9是降水管纵向布置示意图；

图10是降水管平面布置示意图；