一种浅埋富水土质隧洞的施工方法
技术领域
本发明涉及一种浅埋富水土质隧洞的施工方法。适用于交通、市政、铁路、水利水电等隧道基建相关行业。
背景技术
隧道设计施工过程中常遇到土质隧洞的施工问题，浅埋进洞以及土层富含地下水都是伴随土质隧洞的常见问题。浅埋富水土质隧洞施工面临进洞困难、隧洞洞身稳定性差、施工工序复杂等诸多难题。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的浅埋富水土质隧洞施工面临进洞困难、隧洞洞身稳定性差、施工工序复杂等诸多难题，提供一种浅埋富水土质隧洞的施工方法，该方法施工工艺可靠，易于实施，而且是一种能保证施工安全的成套综合解决方案，可有效化解浅埋富水土质隧洞的施工难题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种浅埋富水土质隧洞的施工方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，完成边坡清理后，布置加强支护措施，在减少明挖的情况下，提前进洞；
步骤2，沿隧洞轴线从地表布置降水井，所述降水井超前于隧洞洞身开挖施工，所述降水井深度超过隧洞底板；
步骤3，采用管棚于超前支护，管棚超前于隧洞洞身开挖，隧洞洞内采用型钢拱架紧跟开挖面支护；
步骤4，采用分台阶开挖或者分幅开挖方式将隧洞断面分成若干序小断面开挖，通过小断面开挖可有效实现开挖面的及时支护和封闭；
步骤5，隧洞内于洞周布置收敛观测点，在地表顺隧洞洞身轴线布置地表沉降观测点，通过在隧洞洞内和地表同时布置测点，从而实现土质隧洞施工过程的立体监测。
作为优选，所述管棚围绕隧洞顶部均匀布置。
作为优选，所述步骤5中还包括：在隧洞洞内的型钢拱架支护结构上布置应力、应变监测点，测点布置在型钢拱架顶部、拱肩和边墙中部。
作为优选，所述步骤5中的收敛观测点布置于隧洞顶部、拱肩及两侧边墙中部。
本发明申请的技术方案可以总结为通过对应上述5个步骤的“浅埋早进、排水先行、超前支护、分序开挖、立体监测”系列成套的工程措施实现浅埋富水土质隧洞的安全、高效施工。
附图说明
图1为本发明的施工方法实施例的纵剖面图。
图2为图1的A-A向横剖面图。
图中：1、隧洞；101隧洞底板；2、降水井；3、管棚；4、型钢拱架；5、收敛观测点；6、地表沉降观测点；7、土体；8、天然地面；9、分时开挖示意线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
如图1、图2所示，本发明的一种浅埋富水土质隧洞的施工方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，完成边坡清理后，布置加强支护措施，在减少明挖的情况下，提前进洞。
所述步骤1可总结为“浅埋早进”：为减少明挖方量、弃渣，减少对自然环境的破坏，通过管棚3、型钢拱架4等加强支护措施，提前进洞。
步骤2，沿隧洞1轴线从地表布置降水井2，所述降水井2超前于隧洞1洞身开挖施工，所述降水井2深度超过隧洞底板101。
所述步骤2可总结为“排水先行”：针对土层富含地下水的情况，由于地下水体排泄需要时间，故沿洞轴线从地表布置降水井，超前于隧洞洞身开挖施工，提前预降地下水位。降水井深度需超过隧洞底板，以保证能将地下水位降到底板高程以下，避免带水开挖，增加施工安全性。
步骤3，采用管棚3于超前支护，管棚3超前于隧洞1洞身开挖，隧洞1洞内采用型钢拱架4紧跟开挖面支护。所述管棚3围绕隧洞1顶拱布置。
所述步骤3可总结为“超前支护”：土质隧洞土体7变形量大，过大的变形会导致土体松弛、失稳。超前于隧洞洞身开挖，采用管棚超前支护，超前支护和隧洞洞内型钢拱架组合，可有效限制土体变形，增加洞室稳定性。
步骤4，采用分台阶开挖或者分幅开挖方式将隧洞断面分成若干序小断面开挖(如图1中的分时开挖示意线9所示)，同时及时支护和封闭开挖面。
所述步骤4可总结为“分序开挖”：土质隧洞土体本身的自稳时间短，需及时支护。采用分台阶开挖或者分幅开挖等方式将隧洞断面分成几序小断面开挖，通过小断面开挖可有效实现开挖面的及时支护和封闭。具体分序开挖方案需结合隧洞断面大小确定。隧洞断面积在80m2以内的，一般采用分台阶开挖，隧洞断面大于80m2的在分台阶开挖的基础上，每级台阶可进一步分幅开挖。
步骤5，洞周布置收敛观测点5，在地表(即天然地面8)顺隧洞1洞身轴线布置地表沉降观测点6，通过在隧洞洞内和地表同时布置测点，从而实现土质隧洞施工过程的立体监测；同时在隧洞洞内的型钢拱架支护结构上布置应力、应变监测点，应力及应变测点布置在型钢拱架顶部、拱肩和边墙中部。收敛观测点5布置于隧洞顶部、拱肩及两侧边墙中部。
所述步骤4可总结为“立体监测”：为有效评估洞室开挖后的稳定性，监测设施布置必不可少。土质隧洞监测隧洞洞内以收敛监测为主，在洞周布置收敛观测点。隧洞洞内支护结构的应力、应变监测根据实际需要布置。由于洞室浅埋，在地表顺隧洞洞身轴线布置沉降观测点，通过地面的沉降观测间接判断隧洞洞身的稳定。通过在隧洞洞内和地表同时布置测点，从而实现土质隧洞施工过程的立体监测。
