一种小净距水平节理页岩地质隧道浅埋偏压段的施工方法

摘要

本发明属于隧道技术领域，具体涉及一种小净距水平节理页岩地质隧道浅埋偏压段的施工方法。隧道包括并行且下穿同一山体的左隧道和右隧道，所述施工方法包括以下步骤：步骤一，分别在左隧道和右隧道的洞外间隔设置多个预加固桩；步骤二，在左隧道和右隧道中偏压大的隧道外侧设置混凝土挡墙，并在混凝土挡墙上设置有泄水管；步骤三，在左隧道和右隧道之间的中岩柱两侧分别布置注浆系统锚管，并以注浆系统锚管为注浆管进行注浆加固。本发明的施工方法可以有效地消除山体偏压对左隧道和右隧道结构的影响，能够更好地保证小净距隧道的施工安全，为后续工序提供了良好的施工安全空间；同时还提高了施工效率，降低了施工成本。

说明书

技术领域

本发明属于隧道技术领域，具体涉及一种小净距水平节理页岩地质隧道浅埋偏压段的施工方法。

背景技术

在分离式隧道施工过程中，两座隧道的净距不同，洞口处地势、地貌、地质不同，常规施工方法已经无法满足浅埋、偏压施工安全要求。现有常用的施工方法为：控制先行洞（即先开挖的隧道）和后行洞（即后开挖的隧道）掌子面爆破安全距离，盲目增加隧道支护参数；但是，对于小净距水平节理页岩地质隧道浅埋偏压段的施工，无法有效保证隧道施工过程中偏压对洞身结构的影响，造成结构裂缝的出现，且增加施工成本，降低施工效率。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小净距水平节理页岩地质隧道浅埋偏压段的施工方法，以解决现有施工方法无法保证隧道施工过程中偏压对洞身结构的影响，造成结构裂缝的出现，且增加施工成本，降低施工效率的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种小净距水平节理页岩地质隧道浅埋偏压段的施工方法，隧道包括并行且下穿同一山体的左隧道和右隧道，所述施工方法包括以下步骤：

步骤一，分别在左隧道和右隧道的洞外间隔设置多个预加固桩；

步骤二，在左隧道和右隧道中偏压大的隧道外侧设置混凝土挡墙，并在混凝土挡墙上设置有泄水管；

步骤三，在左隧道和右隧道之间的中岩柱两侧分别布置注浆系统锚管，并以注浆系统锚管为注浆管进行注浆加固。

可选地，山体上设置有截水天沟；步骤一中，所述预加固桩的截面形状为长方形，所述预加固桩邻近所述截水天沟设置，且多个所述预加固桩的截面长边方向均沿垂直于山体的同一等高线方向布置。

可选地，所述预加固桩设置有六个，其中三个所述预加固桩对应左隧道的外侧间隔布置，一个所述预加固桩对应中岩柱布置，两个所述预加固桩对应右隧道的外侧间隔布置。

可选地，布置在左隧道外侧的三个预加固桩中，相邻两个预加固桩的桩中心距为5m-7m；布置在右隧道外侧的两个预加固桩的桩中心距为5m-7m。

可选地，所述右隧道的偏压大于所述左隧道的偏压，步骤二具体为：在右隧道的右侧开挖基坑，基坑开挖完成后，在基坑内设置混凝土挡墙，混凝土挡墙内部布置泄水管，所述泄水管沿所述右隧道的径向贯穿所述混凝土挡墙的两侧，之后，在混凝土挡墙的上部采用水泥土进行回填。

可选地，混凝土挡墙中的混凝土为C20强度等级的混凝土，混凝土挡墙的高度为2m-7m；步骤二中，水泥土中水泥的质量占比为3%-5%。

可选地，所述泄水管设置为多个，多个所述泄水管呈排分布，同一排的泄水管中，相邻两个泄水管的间距为2m-3m，且相邻两排的泄水管交错布置。

可选地，所述泄水管为PVC管，所述泄水管远离所述右隧道的一端为进水端，每一个所述泄水管的进水端均采用土工滤布包裹，且最下面一排泄水管的进水端部设置反滤层。

可选地，步骤三具体为：分别在左隧道和右隧道内朝向中岩柱的两侧布置注浆系统锚管，注浆系统锚管包括多个间隔分布的注浆锚管，所述注浆锚管沿相应隧道的径向延伸设置，以注浆系统锚管为注浆管并采用水泥浆液进行注浆加固。

可选地，位于中岩柱同一侧的多个注浆锚管呈梅花形布置；所述注浆锚管的一端为锥形，所述注浆锚管上间隔布设有多个注浆孔，多个所述注浆孔呈梅花形布置。

有益效果：

本发明的小净距水平节理页岩地质隧道浅埋偏压段的施工方法，首先分别在左隧道和右隧道的洞外间隔设置多个预加固桩，然后在左隧道和右隧道中偏压大的隧道外侧设置混凝土挡墙，并在混凝土挡墙上设置有泄水管，这样可以有效地消除山体偏压对左隧道和右隧道结构的影响，同时有效地降低浅埋段开挖过程中拱顶土体坡面压力；之后，在左隧道和右隧道之间的中岩柱两侧分别布置注浆系统锚管，并以注浆系统锚管为注浆管进行注浆加固，如此可以有效地增加中岩柱的整体稳定性，加强中岩柱的自身承载能力。本发明的施工方法能够更好地保证小净距隧道的施工安全，为后续工序提供了良好的施工安全空间；同时还提高了施工效率，降低了施工成本。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明小净距水平节理页岩地质隧道浅埋偏压段的施工方法中预加固桩和混凝土挡墙的布设示意图；

图2为图1中混凝土挡墙的结构示意图；

图3为小净距水平节理页岩地质隧道浅埋偏压段的施工方法中注浆系统锚管的布设示意图；

图4为图3注浆系统锚管另一视角的布设示意图，图中箭头方向为隧道前进方向；

图5为图3中注浆锚管另一视角的结构示意图。

图中标号：1-左隧道；11-左隧道中线；2-右隧道；21-右隧道中线；3-中岩柱；4-截水天沟；5-预加固桩；6-混凝土挡墙；61-泄水管；7-注浆系统锚管；71-注浆锚管；711-注浆孔；72-加劲箍。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

针对现有施工方法无法保证隧道施工过程中偏压对洞身结构的影响，造成结构裂缝的出现，且增加施工成本，降低施工效率的问题，本发明提供了一种小净距水平节理页岩地质隧道浅埋偏压段的施工方法，本发明的施工方法能够有效地消除山体偏压对左隧道和右隧道结构的影响，更好地保证小净距隧道的施工安全，为后续工序提供了良好的施工安全空间；同时还提高了施工效率，降低了施工成本。

需要说明的是，本发明的隧道为分离式隧道，包括并行且下穿同一山体的左隧道1和右隧道2，左隧道中线11和右隧道中线21相平行，山体存在偏压，左隧道1和右隧道2的地质均为水平节理页岩地质，且左隧道1和右隧道2之间的净距为小净距，可选地，左隧道1和右隧道2之间的净距为4m-10m（比如4m、6m、8m、10m以及任意两端点值之间的区间值）。

本发明的小净距水平节理页岩地质隧道浅埋偏压段的施工方法包括以下步骤：

步骤一，分别在左隧道1和右隧道2的洞外间隔设置多个预加固桩5。

如图1所示，本发明具体实施例中，山体上设置有截水天沟4，预加固桩5的截面形状为长方形，预加固桩5邻近截水天沟4设置，且多个预加固桩5的截面长边方向均沿垂直于山体的同一等高线方向布置。需要说明的是，预加固桩5垂直于山体表面设置，预加固桩5的布置数量根据实际山体的偏压来确定。

本发明一个具体实施例中，预加固桩5设置有六个，其中三个预加固桩5对应左隧道1的外侧间隔布置，一个预加固桩5对应中岩柱3布置，两个预加固桩5对应右隧道2的外侧间隔布置。其中，布置在左隧道1外侧的三个预加固桩5中，相邻两个预加固桩5的桩中心距为5m-7m（比如5m、6m、7m以及任意两端点值之间的区间值），该处预加固桩5的长度为22m-28m（比如22m、23m、25m、27m、28m以及任意两端点值之间的区间值），该处预加固桩5的截面长度和宽度分别3m和2m；布置在右隧道2外侧的两个预加固桩5之间的桩中心距为5m-7m（比如5m、6m、7m以及任意两端点值之间的区间值），该处预加固桩5的长度为22m-28m（比如22m、23m、25m、27m、28m以及任意两端点值之间的区间值），该处预加固桩5的截面长度和宽度分别2.75m和1.75m；对应中岩柱3布置的预加固桩5的尺寸与布置在右隧道2外侧的预加固桩5的尺寸相同。

步骤二，在左隧道1和右隧道2中偏压大的隧道外侧设置混凝土挡墙6，并在混凝土挡墙6上设置有泄水管61。

如图1和图2所示，本发明具体实施例中，右隧道2的偏压大于左隧道1的偏压，步骤二具体为：在右隧道2的右侧采用挖掘机开挖基坑，开挖过程中人工配合进行清底，基坑开挖完成后，在基坑内设置混凝土挡墙6，混凝土挡墙6内部布置泄水管61，泄水管61沿右隧道2的径向贯穿混凝土挡墙6的两侧，可选地，混凝土挡墙6在高出地面部位或常水位以上部分设置泄水管61，之后，在混凝土挡墙6的上部采用水泥土进行回填。其中，混凝土挡墙6中的混凝土为C20强度等级的混凝土，混凝土挡墙6的高度为2m-7m（比如2m、3m、4m、5m、6m、7m以及任意两端点值之间的区间值）；回填采用的水泥土中水泥的质量占比为3%-5%（比如3%、4%、5%以及任意两端点值之间的区间值）。

需要说明的是，基坑开挖采用跳槽开挖方法，以防止上部失稳。开挖过程中，槽边堆土距离基槽上口边缘不得小于1.5m，堆土高度不得超过1.2m，这样可以有效地避免开挖过程中边坡塌方。基坑在用挖掘机开挖时，应有专人指挥，在开挖过程中严格控制超（欠）挖，避免扰动基底原状土。

本发明具体实施例中，泄水管61设置为多个，多个泄水管61呈排分布（可选为两排分布），同一排的泄水管61中，相邻两个泄水管61的间距为2m-3m（比如2m、3m以及任意两端点值之间的区间值），且相邻两排的泄水管61交错布置。泄水管61为PVC管，PVC管的外径为4cm-6cm（比如4cm、5cm、6cm以及任意两端点值之间的区间值），泄水管61远离右隧道2的一端为进水端，每一个泄水管61的进水端均采用土工滤布包裹，且最下面一排泄水管61的进水端部设置反滤层，反滤层可选为粗颗粒材料反滤层，其中粗颗粒材料的粒径可选为20mm-40mm（比如20mm、25mm、30mm、35mm、40mm以及任意两端点值之间的区间值），这样可以有效地保证最下面一排泄水管61的出口排水顺畅不阻塞。

需要说明的是，泄水管61的两端均外露于混凝土挡墙6，泄水管61的出水端外露长度为4cm-6cm（比如4cm、5cm、6cm以及任意两端点值之间的区间值），泄水管61的进水端外露长度为12cm-16cm（比如12cm、13cm、14cm、15cm、16cm以及任意两端点值之间的区间值），经由泄水管61排出的水流入基坑内，之后经过基坑内的排水沟排至截水天沟4内。

步骤三，在左隧道1和右隧道2之间的中岩柱3两侧分别布置注浆系统锚管7，并以注浆系统锚管7为注浆管进行注浆加固。

如图3所示，本发明具体实施例中，步骤三具体为：分别在左隧道1和右隧道2内朝向中岩柱3的两侧布置注浆系统锚管7，注浆系统锚管7包括多个间隔分布的注浆锚管71，注浆锚管71沿相应隧道的径向延伸设置，以注浆系统锚管7为注浆管并采用水泥浆液进行注浆加固。

本实施例中，注浆锚管71采用φ42mm的无缝钢管，无缝钢管的壁厚为3.5mm，设计长度为4m。如图4所示，位于中岩柱3同一侧的多个注浆锚管71呈梅花形布置，其中，相邻两个注浆锚管71的纵、环间距为0.5m×1m，即，由于中岩柱3的两侧面为具有一定坡度的表面，则相邻两个注浆锚管71的纵向间距为0.5m，环向间距（即沿隧道轮廓线方向的间距）为1m。每延米设置12根注浆锚管71，即沿隧道前进方向，每延长一米设置12根注浆锚管71。

其中，注浆加固采用的水泥浆液的水灰比为0.8:1-1:1（比如0.8:1、0.9:1、1:1以及任意两个端点值之间的区间值），注浆压力为0.5MPa-1.0MPa（比如0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa以及任意两端点值之间的区间值）。

如图5所示，注浆锚管71的一端为锥形，注浆锚管71上间隔布设有多个注浆孔711，多个注浆孔711呈梅花形布置。具体地，注浆锚管71的前端10cm加工成锥形，除尾部50cm不设注浆孔711外，其他部分管身布设注浆孔711，注浆孔711为圆形，其直径为7mm-9mm（比如7mm、8mm、9mm以及任意两端点值之间的区间值），相邻两个注浆孔711的间距为13cm-16cm（比如13cm、14cm、15cm、16cm以及任意两端点值之间的区间值），且多个注浆孔711呈梅花形布置。

进一步地，注浆锚管71的尾端设置有加劲箍72，加劲箍72为圆环状，其直径可选为6mm，加劲箍72的设置可以有效地加强注浆锚管71的强度。具体制作时，加劲箍72根据注浆锚管71的外径加工成圆环，并焊接固定在注浆锚管71的端部。

可以理解的，本发明的施工方法中，左隧道1和右隧道2的洞外采用预加固桩5和偏压挡墙方法，可以有效地消除山体偏压对左隧道1和右隧道2结构的影响，同时有效地降低浅埋段开挖过程中拱顶土体坡面压力；同时，在左隧道1和右隧道2之间的中岩柱3采用系统锚管径向注浆方式，增加中岩柱3的整体稳定性，加强中岩柱3的自身承载能力，更好地保证小净距隧道的施工安全。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。