一种富水土壤洞式溢洪道开挖方法

技术领域

本发明属于溢洪道开挖施工的技术领域，具体涉及一种富水土壤洞式溢洪道开挖方法。

背景技术

洞式溢洪道是路桥工程中用于快速排出路桥设施中的富余洪水所设置的防洪排水结构，传统的洞式溢洪道可采用爆破开挖等方式进行施工。但是针对富水土壤地区的洞式溢洪道，由于富水土壤相对松散，采用爆破等开挖方式极易造成土体垮塌。因此，针对富水土壤地区的洞式溢洪道，通常采用分层开挖的方式施工。但是，现有的分层开挖洞式溢洪道的过程中，由于溢洪道纵深较长，即使采用了分层开挖，也容易在开挖过程中发生溢洪道上方以及顶部土体松动垮塌的问题。而采用先开挖中导洞再进行扩挖形成溢洪道的开挖方式，其挖掘的土渣难以及时排出，扩挖时也会造成上层土体垮塌。

因此，针对现有的富水土壤地区洞式溢洪道开挖过程中难以保证土体稳固性、排渣不便的问题，本发明公开了一种富水土壤洞式溢洪道开挖方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种富水土壤洞式溢洪道开挖方法，能够针对富水土壤地区土层易松动的特点，对富水土壤地区的洞式溢洪道进行稳固安全开挖施工，有效避免开挖过程中土体垮塌。

本发明通过下述技术方案实现：

一种富水土壤洞式溢洪道开挖方法，包括以下步骤：

步骤1、沿着溢洪道的纵深方向将溢洪道开挖段分为若干施工单元，并将每一个施工单元从上至下分为上层、中层、下层；

步骤2、沿着溢洪道的纵深方向对每个施工单元的上层开挖形成倾斜阶梯面，并使得相邻的施工单元的上层开挖的倾斜阶梯面依次连接构成整体倾斜坡面；

步骤3、在每个施工单元的中层与下层中施作临时支护桩，然后按照整体倾斜坡面的高程指向低程的方向依次开挖施工单元，开挖的土体通过整体倾斜坡面排出；

步骤4、当前施工单元的中层和下层的土体开挖完成后，在当前施工单元的中轴线处施作中间支护，并以中间支护为基础向挡墙施工单元的侧壁施作临时支护；

步骤5、重复上述步骤3和步骤4，直到所有的施工单元开挖支护完毕形成洞式溢洪道，然后在洞式溢洪道的洞壁上挂网喷砼进行加固；

步骤6、拆除临时支护与中间支护，然后进行洞式溢洪道清渣。

为了更好地实现本发明，进一步的，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3.1、沿着溢洪道的径深方向将中层的土体分为左中区与右中区，将下层的土体分为左下区与右下区；

步骤3.2、在左中区中施作临时支护，并开挖右中区至下层的土体顶部，然后在右中区中施作排水管道；

步骤3.2、开挖左中区至下层的土体顶部，同时在右下区施作临时支护；

步骤3.3、开挖左下区，并在左下区施作排水管道；

步骤3.4、开挖右下区。

为了更好地实现本发明，进一步的，在整体倾斜坡面上施作防水布层，当前施工单元中开挖的土体通过防水布层排出至整体倾斜坡面的低程。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤4包括：

步骤4.1、在当前施工单元的底部中央位置施作钢筋网作为中间支护的施工基础；

步骤4.2、以钢筋网为基础向上施作中间支护，当中间支护的高度超过洞式溢洪道标高的二分之一时，在中间支护的两侧施作与洞式溢洪道的侧壁连接的侧面支护；

步骤4.3、施作中间支护至洞式溢洪道的拱顶，并以中间支护的顶部为基础，对洞式溢洪道的拱顶施作拱顶支护。

为了更好地实现本发明，进一步的，在施作中间支护之前，预先对洞式溢洪道的底部、侧壁、拱顶施作防水层。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述倾斜阶梯面包括依次连接的第一倾斜面、缓冲平面、第二倾斜面，所述第一倾斜面的纵深长度大于等于缓冲平面的纵深长度与第二倾斜面的纵深长度之和。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述第一倾斜面的倾斜角度为8-15°，所述第二倾斜平面的倾斜角度为15-30°。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述施工单元的纵深长度小于等于10m。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过沿着洞式溢洪道的纵深方向将整个溢洪道开挖段分为若干短距离的施工单元，进而减小了实际施工端的纵深跨度，然后针对每一个施工单元分为上层、中层、下层依次支护依次开挖的方式，在保证施工效率的前提下，更进一步避免了开挖过程中上部土体的松动垮塌；

（2）本发明通过沿着洞式溢洪道的径深方向划分左中区、右中区、左下区、右下区，然后按照径深方向依次分侧支护开挖，并及时施作排水管，进一步避免了土层松动；

（3）本发明通过在每个施工单元的顶部施作倾斜阶梯面，并使得相邻的施工单元上层的倾斜阶梯面依次连接构成整体倾斜坡面，进而使得开挖过程中的出渣能够沿着整体倾斜坡面快速排出至洞式溢洪道的外部，实现及时排渣。

附图说明

图1为在施工单元的上层开挖阶梯斜面的示意图；

图2为在整体倾斜坡面的高程开挖施工单元的示意图；

图3为开挖施工单元的下层的示意图；

图4为在开挖完成的中单元的中轴线处施工中间支护的示意图；

图5为图4的A-A向剖视图；

图6为施工单元右中区的开挖示意图；

图7为施工单元左中区的开挖示意图；

图8为施工单元左下区的开挖示意图；

图9为施工单元右下区的开挖示意图

图10为中间支护的施工示意图；

图11为以中间支护为基础施工临时支护的示意图；

图12为对溢洪道的洞壁挂网喷砼的施工示意图；

图13为拆卸中间支护与临时支护的示意图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种富水土壤洞式溢洪道开挖方法，包括以下步骤：

步骤1、沿着溢洪道的纵深方向将溢洪道开挖段分为若干施工单元，并将每一个施工单元从上至下分为上层、中层、下层；

如图1和图5所示，沿溢洪道的纵深方向将溢洪道开挖段分为三个施工单元，并将每一个施工单元从上至下分为上层、中层、下层，针对富水土壤，每一个施工单元的上层的高度小于等于溢洪道高度的三分之一。

步骤2、沿着溢洪道的纵深方向对每个施工单元的上层开挖形成倾斜阶梯面，并使得相邻的施工单元的上层开挖的倾斜阶梯面依次连接构成整体倾斜坡面；

如图1所示，依次在每一个施工单元的上层开挖形成倾斜阶梯面，并使得相邻的施工单元的上层的倾斜阶梯面连接构成一个整体倾斜坡面，倾斜阶梯面作为后续开挖施工单元的排渣面使用。

步骤3、在每个施工单元的中层与下层中施作临时支护桩，然后按照整体倾斜坡面的高程指向低程的方向依次开挖施工单元，开挖的土体通过整体倾斜坡面排出；

如图2所示，对施工单元的中层施作临时支护；如图3所示，对施工单元的中层进行开挖，并对施工单元的下层施作临时支护。当位于高程的施工单元按照步骤3完全开挖完成并进行排水排渣作业后，才继续按照高程指向低程的方向继续开挖下一个施工单元。

步骤4、当前施工单元的中层和下层的土体开挖完成后，在当前施工单元的中轴线处施作中间支护，并以中间支护为基础向挡墙施工单元的侧壁施作临时支护；如图4所示，将施工单元的中层和下层开挖完成后开始施作中间支护。

步骤5、重复上述步骤3和步骤4，直到所有的施工单元开挖支护完毕形成洞式溢洪道，然后在洞式溢洪道的洞壁上挂网喷砼进行加固；

步骤6、拆除临时支护与中间支护，然后进行洞式溢洪道清渣。

实施例2：

本实施例在上述实施例1的基础上做进一步优化，所述步骤3包括：

步骤3.1、如图5所示，沿着溢洪道的径深方向将中层的土体分为左中区与右中区，将下层的土体分为左下区与右下区；

步骤3.2、如图6和图7所示，在左中区中施作临时支护，并开挖右中区至下层的土体顶部，然后在右中区中施作排水管道；

步骤3.2、如图8所示，开挖左中区至下层的土体顶部，同时在右下区施作临时支护；

步骤3.3、如图9所示，开挖左下区，并在左下区施作排水管道；

步骤3.4、开挖右下区。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，如图2所示，在整体倾斜坡面上施作防水布层，当前施工单元中开挖的土体通过防水布层排出至整体倾斜坡面的低程。

防水布层直接铺设在整体倾斜坡面上，防水布层靠近洞壁的两侧顶部设置压实气囊用于固定防水布层，同时通过气囊对沿着防水布层卸渣的土体进行阻挡，使得土体能顺利沿着防水布层滑动。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上做进一步优化，如图10-图13所示，所述步骤4包括：

步骤4.1、在当前施工单元的底部中央位置施作钢筋网作为中间支护的施工基础；

步骤4.2、以钢筋网为基础向上施作中间支护，当中间支护的高度超过洞式溢洪道标高的二分之一时，在中间支护的两侧施作与洞式溢洪道的侧壁连接的侧面支护；

步骤4.3、施作中间支护至洞式溢洪道的拱顶，并以中间支护的顶部为基础，对洞式溢洪道的拱顶施作拱顶支护。

进一步的，在施作中间支护之前，预先对洞式溢洪道的底部、侧壁、拱顶施作防水层。

本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上做进一步优化，所述倾斜阶梯面包括依次连接的第一倾斜面、缓冲平面、第二倾斜面，所述第一倾斜面的纵深长度大于等于缓冲平面的纵深长度与第二倾斜面的纵深长度之和。

所述第一倾斜面的倾斜角度为8-15°，所述第二倾斜平面的倾斜角度为15-30°。

本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例1-5任一项的基础上做进一步优化，所述施工单元的纵深长度小于等于10m。

本实施例的其他部分与上述实施例1-5任一项相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。