深厚回填土內樁基式暗挖隧道及施工方法與流程
2023-05-16 00:50:51 2
本發明涉及隧道設計、施工技術領域。
背景技術：
目前城市軌道交通迅速向城市周邊發展，由於無法避讓，城市軌道交通線路有時不得不穿越廢舊採砂坑回填地段或廢棄河湖回填地段，基於回填土回填時間短、結構鬆散、物理力學性質不均勻，針對此特殊的工程地質情況，一般有以下三種處理方案：
1)採用明挖法施工，對基底深厚回填土進行換填處理，該方案基底承載力有保證，但基坑開挖深度大、邊坡穩定性差、需要遷改工程範圍內的地下管線、並進行交通疏解，工程投資與社會影響大；
2)採用明挖法施工，對基底深厚回填土採用複合地基處理，該方案基坑開挖較淺，邊坡穩定性易控制，但仍需遷改工程範圍內的地下管線、並進行交通疏解，工程投資有所降低，但社會影響大，且複合地基處理突出問題如下：
(1)形成複合地基的過程中需在回填土中進行大量鑽孔，但由於回填土的情況不確定，成孔的過程中遇到廢棄大塊鋼筋混凝土結構機率大，成孔施作困難，周期長；
(2)由於回填土情況不明，處理後的複合地基承載力試驗及檢測方法繁瑣，且合理的測試數量無法確定；
(3)由於回填土為欠固結土，物理力學性質離散性大、難於確定，且經過地基處理後更為複雜，因此無法通過理論計算分析確定處理後的地基是否滿足運營地鐵結構嚴格沉降控制要求。
3)採用明挖法施工，對區間結構基底設置承載樁支撐方案，可解決區間結構底地基承載力不足問題，即使區間結構底下的地層固結沉降後與結構脫空，也不會對運營地鐵區間結構產生沉降影響，但明挖施工需要遷改工程範圍內地下管線、並進行交通疏解，無法避免明挖施工對周圍環境的影響。
因此，為減小城市軌道交通工程建設的社會影響性，區間工程一般不改移正在使用中的城市地下市政管線，也不對現狀交通產生影響，穿越深厚回填土地段區間工程不得不採用暗挖法施工。但傳統天然原狀地層中的暗挖隧道結構和施工方法無法保證暗挖隧道結構穿越回填土的施工安全，也無法解決隧道結構基底承載力不足等問題，更無法滿足運營地鐵嚴格沉降控制的要求。因此，針對深厚回填土中的暗挖隧道結構與施工方法進行了深入研究,研究樁基式暗挖隧道及施工方法十分必要。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種深厚回填土內樁基式暗挖隧道及施工方法，以解決傳統天然原狀地層中的暗挖隧道結構和施工方法無法保證暗挖隧道結構穿越回填土的施工安全，也無法解決隧道結構基底承載力不足，更無法滿足運營地鐵嚴格沉降控制的要求等技術問題。
為了實現上述發明目的，本發明所採用的技術方案步驟如下：
一種深厚回填土內樁基式暗挖隧道施工方法
1、對暗挖隧道輪廓線外回填土採用深孔注漿措施、形成門式注漿加固體；
2、在門式注漿加固體的保護下，分部進行暗挖隧道的施工，先施工隧道上半斷面，形成封閉的初期支護結構；
3、暗挖隧道上半斷面封閉成環一定距離後，再在門式注漿加固體的保護下，施工隧道下半斷面，形成完整封閉的初期支護結構；
4、在形成封閉的初期支護結構內採用鑽機進行樁基施工，形成豎向支撐結構；
5、暗挖隧道樁基完成後，分段拆臨時仰拱結構，鋪設初期支護和二襯結構之間的防水層後，將樁基和隧道二襯結構整體澆築為一體結構。
一種深厚回填土內樁基式暗挖隧道，包括門式注漿加固體、初期支護結構、防水層、樁基及二襯結構；採用深孔注漿措施形成的門式注漿加固體位於回填土層，初期支護結構位於門式注漿加固體內側，施作防水層後將樁基和二襯結構整體澆築形成初期支護內側的隧道內部結構；二襯結構底部的若干樁基延伸至天然原狀土層。
一種深厚回填土內樁基式暗挖隧道施工方法
1)、對暗挖隧道輪廓線外回填土採用深孔注漿措施、形成門式注漿加固體；
2)、在門式注漿加固體的保護下，分部進行暗挖隧道的施工，先施工隧道上半斷面，形成封閉的初期支護結構；
3)、暗挖隧道上半斷面封閉成環一定距離後，再在門式注漿加固體的保護下，施工隧道下半斷面，形成完整封閉的初期支護結構；
4)、在形成封閉的初期支護結構內採用鑽機進行樁基施工，形成豎向支撐結構；
5)、在樁基上設置承載板，將樁基和承載板澆築為一體，並將設有抗剪結構帶的隧道二襯結構設置於承載板上，改善暗挖隧道二襯結構防水效果，並解決隧道結構承受地震的水平荷載作用、限制隧道結構水平位移。
一種深厚回填土內樁基式暗挖隧道，包括門式注漿加固體、初期支護結構、防水層、樁基、承載板及二襯結構；採用深孔注漿措施形成的門式注漿加固體位於回填土層，初期支護結構位於門式注漿加固體內側，樁基和其上設置的承載板整體澆築，施作防水層後澆築設有抗剪結構帶的二襯結構形成初期支護內側的隧道內部結構；所述的二襯結構設置於承載板上，承載板下端固定有若干延伸至天然原狀土層的樁基。
本發明的優點及積極效果如下：
本發明能夠解決暗挖隧道基底深厚填土承載力不足、周邊地層約束力不均勻或過小、隧道底板沉降超限、填土固結沉降或位移引起的隧道結構與土層間的局部脫空、隧道基底反力不均勻等後期使用過程中的災害問題。本發明採用深孔注漿對回填土進行門式注漿加固後採用分部開挖支護，可保證暗挖隧道施工的安全及對周邊環境的影響，暗挖隧道結構底板下施作樁基支撐，結構傳力明確、可靠，荷載通過樁基穿過回填土傳至天然原狀土層，可明確確定豎向承載需要的樁長以及樁基豎向變形量，可滿足運營隧道結構沉降控制要求，即使在列車運營反覆振動、地下水長期作用、地震等特殊荷載作用下，樁基式暗挖隧道結構體系完全可滿足豎向和水平承載、變形或位移要求，且不會對地鐵運營造成的不良影響。
附圖說明
圖1是本發明的二襯結構和樁基整體澆築的樁基式暗挖隧道斷面示意圖。
圖2是本發明的深孔注漿形成門式注漿加固體示意圖。
圖3是本發明的暗挖隧道上半斷面並支護示意圖。
圖4是本發明的暗挖隧道下半斷面並支護示意圖。
圖5是本發明的初支結構內施作樁基示意圖。
圖6是本發明的分段整體澆築二襯結構完成樁基式暗挖隧道。
圖7是本發明的二襯結構設置於承載板上的樁基式暗挖隧道結構斷面示意圖。
圖8是本發明的樁頂施作承載板結構示意圖。
圖9是本發明的分段澆築設置於承載板上的二襯結構完成樁基式暗挖隧道。
圖中編號：1、地面，2、現狀市政管線，3、初支結構，4、門式注漿加固體，5、二襯結構，6、樁基，7、天然原狀土，8、回填土，9、臨時仰拱，10、承載臺。
具體實施方式
本發明先採取深孔注漿措施沿隧道開挖輪廓線對回填土進行注漿加固形成門式加固體；然後進行暗挖施工、施作隧道初期支護結構；在初期支護結構內採用鑽機進行隧道結構底下的樁基施工、樁基穿透回填土層、滿足承載力和變形要求；在樁基上施作隧道二襯結構，將其和樁基整體澆築。參見圖1所示。
本發明的具體步驟如下：
該深厚回填土內樁基式暗挖隧道及施工方法主要施工工序分為以下幾個步驟：
第1步、對暗挖隧道輪廓線外回填土採用深孔注漿措施、形式門式注漿加固體；參見圖2所示。
第2步、在門式注漿加固體的保護下，分部進行暗挖隧道的施工，先施工隧道上半斷面，形成封閉的初期支護結構；參見圖3所示。
第3步、暗挖隧道上半斷面封閉成環一定距離後，再在門式注漿加固體的保護下，施工隧道下半斷面，形成完整封閉的初期支護結構；圖4所示。
第4步、在形成封閉的初支結構內採用鑽機進行樁基施工，形成豎向支撐結構；參見圖5所示。
第5步，暗挖隧道樁基完成後，分段拆臨時仰拱結構，鋪設初期支護和二襯結構之間的防水層後，將樁基和隧道二襯結構整體澆築為一體結構；參見圖6所示。
該樁基式暗挖隧道結構整體性好，有利於抵抗地震等水平荷載對投入使用隧道結構產生位移影響，但樁基與隧道二襯結構整體澆築，防水層無法完全封閉，樁基和隧道底板節點防水效果不甚理想。
本發明在上述第4步之後，還可以通過在樁基上設置承載板，將樁基和承載板澆築為一體，並將設有抗剪結構帶的隧道二襯結構設置於承載板上，改善暗挖隧道二襯結構防水效果，並解決隧道結構承受地震的水平荷載作用、限制隧道結構水平位移。
參見圖9所示，一種深厚回填土內樁基式暗挖隧道，包括門式注漿加固體、初期支護結構、防水層、樁基、承載板及二襯結構；採用深孔注漿措施形成的門式注漿加固體位於回填土層，初期支護結構位於門式注漿加固體內側，樁基和其上設置的承載板整體澆築，施作防水層後澆築設有抗剪結構帶的二襯結構形成初期支護內側的隧道內部結構；所述的二襯結構坐落於承載板上，承載板下端固定有若干延伸至天然原狀土層的樁基。
二襯結構設置於承載板上的樁基式暗挖隧道結構斷面示意圖，參見圖7。
樁頂施作承載板結構示意圖，參見圖8。