一种适用于超大断面盾构隧道掘进的综合施工工法
文献发布时间:2023-06-19 09:51:02
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域,尤其涉及一种适用于超大断面盾构隧道掘进的综合施工工法。
背景技术
对于软弱地层,比较适合机械法施工,即采用盾构方案,这是目前常用的施工方法。对于隧道全线均位于地质条件较好的岩层的情况,则采用传统的矿山法施工,即爆破后再施工初期支护、出渣的方法。
随着基础设施建设的发展,隧道建设面临的地质问题越来越多,问题也越来越新,同一条隧道的地质差异越来越大,常出现部分路段为软弱地层、部分路段为坚硬岩石的情形。
在以往的工程经验中,小直径盾构施工中遇到这种情况,采用盾构直接掘进硬岩的问题相对较小。但是对于超大断面的隧道,即盾构直径超过15米,其断面是常规地铁小盾构开挖面积的6倍,盾构直接在硬岩中掘进会面临掘进困难、刀具磨损严重、施工工效低等问题,甚至是盾构机无法适应强度极高的硬岩区段,进而导致盾构机设备瘫痪、无法工作。
在小断面盾构施工中遇到盾构机在局部路段的硬岩地层中掘进情况,为了降低施工难度及风险,有时也采用矿山开挖出盾构机外轮廓断面,然后盾构再空推通过的方案。
对于超大断面盾构隧道而言,如果也采用小盾构矿山+空推的方案,则会面临矿山法开挖跨度大、矿山法内部临时支撑拆除困难、盾构空推段管片错台严重、后期渗漏风险大等风险。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的技术现状,提供一种适用于超大断面盾构隧道掘进的综合施工工法,该施工工法利用回填料置换回填后进行超大断面盾构隧道掘进,降低了盾构机直接穿越局部高强度硬岩区段的施工难度及风险,解决了矿山法所开挖的毛洞内难以进行回填施工的问题,此外,回填料可以给管片拼装提供反力,压紧防水密封垫,降低渗漏风险,同时降低盾构机空推过程中管片错台的风险。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种适用于超大断面盾构隧道掘进的综合施工工法,包括如下步骤:
S1、采用矿山法施工形成盾构机掘进的外轮廓断面;
S2、在盾构机掘进的外轮廓断面内以定长距离为节点,逐步拆除断面内矿山法施工所施加的临时支撑,拆除临时支撑时同步施加回填料进行置换回填,待上一节点中所施加的回填料达到强度后,进行下一节点中的临时支撑拆除工序和置换回填工序,直至整个断面的空间全部被置换回填;
S3、采用盾构机在置换回填后的回填料中掘进并拼装管片结构,形成永久的功能性空间并在其内部施加隧道内部结构。
进一步的,步骤S2中,每一节点的长度为3-5m。
进一步的,步骤S2中,每一节点中的临时支撑拆除工序由下至上分段进行,置换回填工序随每段临时支撑拆除工序逐步进行。
进一步的,步骤S2中,所述回填料为流动性水泥砂浆。
进一步的,步骤S3中,所述盾构机的开挖直径小于矿山法施工所形成断面的直径。
本发明的有益效果为:
1、该施工工法利用回填料置换回填后进行超大断面盾构隧道掘进,降低了盾构机直接穿越局部高强度硬岩区段的施工难度及风险,解决了矿山法所开挖的毛洞内难以进行回填施工的问题,此外,回填料可以给管片拼装提供反力,压紧防水密封垫,降低渗漏风险,同时降低盾构机空推过程中管片错台的风险;2、本发明适用于超大断面隧道掘进,扩大了盾构机械建设方案的应用范围。
附图说明
附图1为本发明步骤S1中所形成断面的结构示意图;
附图2为本发明步骤S2中断面置换回填后结构示意图。
标注说明:1、盾构机掘进的外轮廓断面,2、临时支撑,3、系统锚杆,4、超前支护。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种适用于超大断面盾构隧道掘进的综合施工工法,包括如下步骤:
S1、采用矿山法施工形成盾构机掘进的外轮廓断面1,如图1所示,矿山法施工时需要施加超前支护4、系统锚杆3、临时支撑2以及喷射混凝土。为了解决超大断面矿山法施工不同开挖步序之间的安全问题,选择采用双侧壁导坑和临时支撑2的开挖方法,即5台阶、11步开挖方法。
S2、盾构机掘进通过前,需要拆除断面内的所有临时支撑2,此时二次衬砌并未实施。为了解决初期支护难以确保矿山法所开挖毛洞的结构稳定性要求,也就是确保结构安全,在盾构机掘进的外轮廓断面1内以定长距离为节点,逐步拆除断面内矿山法施工所施加的临时支撑2,拆除临时支撑2时同步施加回填料进行置换回填,待上一节点中所施加的回填料达到强度后,进行下一节点中的临时支撑2拆除工序和置换回填工序,直至整个断面的空间全部被置换回填,置换回填后的断面如图2所示。
其中,每一节点的长度为3-5m,每一节点中的临时支撑2拆除工序由下至上分段进行,置换回填工序随每段临时支撑2拆除工序逐步进行。所述回填料为流动性水泥砂浆或其他流动性材料。
S3、采用盾构机在置换回填后的回填料中掘进并拼装管片结构,形成永久的功能性空间并在其内部施加隧道内部结构,隧道内部结构包括但不限于上层行车道、下层行车道、排烟道、间隔布置楼梯、烟管、管线空间、废水泵房、电缆井。作为优选的,所述盾构机的开挖直径应小于矿山法施工所形成断面的直径,两者的直径差一般控制在0.5m左右。
与以往地铁小盾构采用矿山法开挖后直接空推的方案相比,本发明具有以下优点及创新:
1、利用回填料置换回填后进行超大断面盾构隧道掘进,降低了盾构机直接穿越局部高强度硬岩区段的施工难度及风险;
2、回填流动性水泥砂浆或者其他流动性材料,提高了超大断面矿山法隧道的安全性;
3、采用流动性水泥砂浆作为回填料,确保回填方案在临时支撑2密布的狭小空间内可以顺利实施;
4、断面比地铁断面大;
5、回填料可以给管片拼装提供反力,压紧防水密封垫,降低渗漏风险,同时降低盾构机空推过程中管片错台的风险;
6、解决了地铁小盾构空推回填豆砾石填筑不饱满,甚至无法施工的问题。
本发明扩大了机械化程度较高的盾构建设方案的应用范围。
当然,以上仅为本发明较佳实施方式,并非以此限定本发明的使用范围,故,凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。
- 一种适用于超大断面盾构隧道掘进的综合施工工法
- 适用于岩溶塌陷区强透水松散地层隧道掘进施工工法