CN106836246B - 明挖隧道过河段围护结构的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种明挖隧道过河段围护结构的施工方法，所述明挖隧道过河段围护结构主要包括木桩、模袋混凝土垫层、模袋砂围堰、竖向约固板、斜向约固板、水平控制板、锚索、脚手架操作平台、膜袋混凝土护坡、回填黏土、三轴搅拌桩挡墙、水泥土加固区、地下连续墙、地下连续墙凿除段、竖向灌剂主管、水平灌剂支管和防水砼封盖，所述施工方法包括木桩施工、模袋砂围堰施工、排水清淤回填黏土、支护结构施工等步骤。本发明的结构，止水性能好，达到了缩短工期、降低工程造的目的。
Description
技术领域
本发明涉及围堰工程领域，具体涉及明挖隧道过河段围护结构的施工方法。
背景技术
临水修建隧道工程，施工前均需设置用于挡水的施工围堰，形成基坑，进行干地施工，常用的围堰有重力式砂模袋围堰、双排钢板桩嵌固式围堰及双排钢板桩砂模袋压底锁脚围堰等等。
一般的水域底面大多数为软弱土层所覆盖，可以采用模袋砂来做成宽度较大的挡水围堰，围堰里面可用混凝土防渗墙、土工垂直帷幕、旋喷桩、搅拌桩等作为止水帷幕，可阻止水流在模袋砂堰体里面渗透，同时为了阻止水流在水头压力的作用下从止水材料的一面绕过其底部渗透到另一面，这些止水材料，必须延伸进入围堰底部以下的土层里面的一定深度，以达到挡水的要求。
隧道施工结束后，原有的地下连续墙、冠梁需要拆除，大大的增加的工程的负担，而且还增加了资源浪费，环境污染。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种明挖隧道过河段围护结构的施工方法，木桩、模袋混凝土垫层、模袋砂围堰、竖向约固板、斜向约固板、锚索大大增加了模袋砂围堰抗拉抗剪整体稳定性，本发明在地下连续墙凿除段、冠梁中预埋竖向灌剂主管、水平灌剂支管，方便加入破碎剂，破碎后和防水混凝土封盖一起浇筑成后浇加厚混合防水混凝土封盖，大大缩短工期，节省工程造价。
为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：
明挖隧道过河段围护结构的施工方法，其特征在于，所述明挖隧道过河段围护结构主要包括木桩(1)、模袋混凝土垫层(2)、模袋砂围堰(4)、竖向约固板(5)、斜向约固板(8)、水平控制板(10)、锚索(12)、脚手架操作平台(18)、膜袋混凝土护坡(23)、回填黏土(24)、三轴搅拌桩挡墙(25)、水泥土加固区(26)、地下连续墙(27)、地下连续墙凿除段(29)、竖向灌剂主管(31)、水平灌剂支管(32)和防水砼封盖(33)；所述木桩(1)采用Φ200木桩，打入河床底；模袋混凝土垫层(2)填筑在河床之上；模袋砂围堰(4)用土工织物充填模袋砂，吹填于模袋混凝土垫层(2)上；竖向约固板(5)、斜向约固板(8)设于模袋砂围堰(4)的周边、水平控制板(10)设于模袋砂围堰(4)内部；锚索(12)张拉在竖向约固板(5)的水平连接孔(7)和斜向约固板(8)的连接孔(9)中，用锚头(13)和夹具(14)固定；脚手架操作平台(18)采用自动爬升工作平台；膜袋混凝土护坡(23)是由在吹填模袋砂之后向斜向约束板(8)内充填混凝土形成；竖向约固板(5)外侧依次设有三轴搅拌桩挡墙(25)、水泥土加固区(26)、地下连续墙(27)；竖向灌剂主管(31)、水平灌剂支管(32)相互套接，设于地下连续墙凿除段(29)和冠梁(30)内；
所述施工方法主要包括以下步骤：
步骤一、木桩施工：木桩采用Φ200木桩，横、纵向间隔4m，采用水中挖掘机将木桩打入河床底，加固围堰底；桩位按梅花状布置；
步骤二、模袋砂围堰施工：填筑过程中填料应分布均匀，保持模袋砂围堰基础平整；砂袋吹砂正式施工前应先进行充填试验试验，搭设脚手架操作平台、竖向约固板、斜向约固板，定位铺放、吹填模袋；脚手架操作平台上移50-60cm，继续搭设竖向约固板、斜向约固板，继续定位铺放、吹填模袋，如此反复；模袋混凝土垫层(2)形成后在其上表面张拉锚索(12)，并用锚头(13)、夹具(14)固定在竖向约固板的水平连接孔(7)和斜向约固板的连接孔(9)内；
步骤三、排水清淤回填黏土：模袋砂围堰(4)达到设计标高后，即可进行围堰抽水；抽水时注意堰体脱水、渗水通道，避免集中渗水，形成管涌；模袋砂围堰(4)背后回填黏土(24)分层碾压，碾压时每层厚度250～300mm，密实度不小于0.93；
步骤四、支护结构施工：施工三轴搅拌桩挡墙(25)，水泥土加固区(26)，竖向灌剂主管(31)、水平灌剂支管(32)绑扎在地下连续墙主筋(28)上并预埋在地下连续墙(27)的地下连续墙凿除段(29)内，灌注混凝土施工地下连续墙(27)和冠梁(30)；在隧道外轮廓线(35)内进行隧道施工；
步骤五、破碎施工：待隧道施工完成后在竖向灌剂主管(31)、水平灌剂支管(32)内加入破碎剂，进行爆破处理，破碎地下连续墙凿除段(29)、冠梁(30)后弯曲地下连续墙主筋(28)，在原有的防水混凝土封盖(33)上面再次浇筑，形成后浇加厚混合防水混凝土封盖(34)；
步骤六、模袋砂围堰拆除、恢复河道：待下穿河道段隧道施工完成后，将模袋砂围堰(4)及回填粘土(24)全部拆除恢复河道。
所述木桩1采用Φ200木桩横、纵向间隔4m，采用水中挖掘机打桩，为了使挤密效果好，提高地基承载力，打桩时必须由基底内圈往四周施打，打入河床底，加固围堰底。桩位按梅花状布置。
所述模袋混凝土垫层2采用素混凝土，填筑在河床之上，填筑厚度为50～60cm。填筑过程中填料尽量分布均匀，保持模袋砂围堰基础平整，以减少沉降固结时间及河水冲刷引起的填料流失。
所述模袋砂围堰4用土工织物充填模袋砂，依靠脚手架操作平台18吹填在模袋混凝土垫层2上，土工织物充填袋采用防老化扁丝丙纶编织土工布，用工业缝纫机缝制而成，缝制线采用尼龙线，强度不小于200N。充填袋的编织土工布单位面积质量300g/m2，纵、横向抗拉强度不低于50kN/m2。伸长率小于80％，渗透系数不小于(1～10)*10-2cm/s。土工织物袋横向尺寸从断面顶宽至底宽范围内取值，纵向尺寸为10～15m，充填厚度为50～60cm。
所述竖向约固板5是尺寸为4000×600×20mm的钢板，相邻竖向约固板通过连接杆15插入竖向连接孔6连接在一起。
所述斜向约固板8为Z字型钢板，可叠合使用，用于控制模袋砂的斜向位移。
所述水平控制板10由尺寸6×1×0.05m的钢板搭接而成，施工时可把多块水平控制板10搭接成多需要的尺寸，钢板上设有凸槽，搭接后形成凹凸嵌合肋22。
所述脚手架操作平台18由立杆19、横杆20、平台板21组成，水平控制板10架在立杆19上自动爬升。
所述竖向约固板5底部通过定位螺栓固定连接压脚板11。
所述回填黏土24必须分层碾压，碾压时每层厚度250～300mm，密实度不小于0.93。在填土过程中须严密监测围堰的稳定，防止出现滑移的状况。
所述三轴搅拌桩挡墙25桩径650mm，间距0.9m×2.4m，桩长10m。
所述水泥土加固区26采用高压旋喷桩，桩径800mm，间距1.15m，桩长10m，水泥掺量25％，水灰比0.7，28天无侧限抗压强度不小于1.0Mpa。
所述竖向灌剂主管31、水平灌剂支管32均为为PVC管，相互套接而成，预埋在地下连续墙凿除段29、冠梁30中，在拆除地下连续墙凿除段29、冠梁30时加入爆破剂方便拆除。
所述后浇加厚混合防水混凝土封盖34是破碎地下连续墙凿除段29、冠梁30后和防水混凝土封盖33一起浇筑形成。
本发明设置在临水修建隧道工程中，可以采用模袋砂来做成宽度较大的挡水围堰，围堰里面可用混凝土防渗墙、旋喷桩、搅拌桩等作为止水帷幕，可阻止水流在模袋砂堰体里面渗透，同时为了阻止水流在水头压力的作用下从止水材料的一面绕过其底部渗透到另一面明挖隧道过河段围护结构及施工方法，在地下连续墙凿除段、冠梁中预埋竖向灌剂主管、水平灌剂支管方便加入破碎剂，破碎后和防水混凝土封盖一起浇筑成后浇加厚混合防水混凝土封盖。大大缩短工期，节省工程造价。本发明具有制作安装简便、缩短施工工期、节省工程投资、提高基坑安全等优点，在地下深基坑等领域具有较好的应用前景。
附图说明
图1是本发明明挖隧道过河段围护结构及施工方法的结构示意图；
图2是图1沿A—A线的剖视图；
图3是竖向约固板剖面图；
图4是斜向约固板剖视图；
图5是水平控制板剖视图；
图6是压脚板示意图；
图7是锚具示意图；
图8是夹具示意图；
图9是连接杆示意图；
图10是定位螺栓示意图；
图11是螺帽示意图；
图12是木桩设置分布示意图。
图13.1是木桩施工示意图；
图13.2是模袋砂围堰施工示意图；
图13.3是排水清淤回填黏土施工示意图；
图13.4是支护结构施工示意图；
图13.5是地连墙破碎施工示意图；
图13.6是围堰拆除、恢复河道示意图；
图中：1—木桩、2—模袋混凝土垫层、3—河底标高、4—模袋砂围堰、5—竖向约固板、6—竖向连接孔、7—水平连接孔、8—斜向约固板、9—连接孔、10—水平控制板、11—压脚板、12—锚索、13—锚头、14—夹具、15—连接杆、16—定位螺栓、17—螺帽、18—脚手架操作平台、19—立杆、20—横杆、21—平台板、22—凹凸嵌合肋、23—膜袋混凝土护坡、24—回填黏土、25—三轴搅拌桩挡墙、26—水泥土加固区、27—地下连续墙、28—地下连续墙主筋、29—地下连续墙凿除段、30—冠梁、31—竖向灌剂主管、32—水平灌剂支管、33—防水砼封盖、34—后浇加厚混合防水混凝土封盖、35—隧道外轮廓线、36—河道。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的具体实施详细说明。
图1是本发明明挖隧道过河段围护结构及施工方法示意图，图2是图1沿A—A线的剖视图，图3是竖向约固板剖面图；图4是斜向约固板剖视图；图5是水平控制板剖视图；图6是压脚板示意图；图7是是锚具示意图；图8是夹具示意图；图9是连接杆示意图；图10是定位螺栓示意图；图11是螺帽示意图；图12是木桩设置分布示意图。图13.1～13.6是明挖隧道过河段围护结构施工过程示意图。
如图1所示的明挖隧道过河段围护结构，主要由木桩1、模袋混凝土垫层2、模袋砂围堰4、竖向约固板5、斜向约固板8、水平控制板10、锚索12、脚手架操作平台18、膜袋混凝土护坡23、回填黏土24、三轴搅拌桩挡墙25、水泥土加固区26、地下连续墙27、地下连续墙凿除段29、竖向灌剂主管31、水平灌剂支管32、防水混凝土封盖33、后浇加厚混合防水混凝土封盖34。
木桩1采用Φ200木桩横、纵向间隔4m，采用水中挖掘机打桩，打入河床底，加固围堰底。桩位按梅花状布置。
模袋混凝土垫层2采用素混凝土，填筑在河床之上，填筑厚度为50～60cm。填筑过程中填料尽量分布均匀，保持模袋砂围堰基础平整，以减少沉降固结时间及河水冲刷引起的填料流失。
模袋砂围堰4用土工织物充填模袋砂，吹填于模袋混凝土垫层2上；土工织物充填袋采用防老化扁丝丙纶编织土工布，用工业缝纫机缝制而成，缝制线采用尼龙线，强度不小于200N。充填袋的编织土工布单位面积质量300g/m2，纵、横向抗拉强度不低于50kN/m2。伸长率小于80％，渗透系数不小于(1～10)*10-2cm/s。土工织物袋横向尺寸从断面顶宽至底宽范围内取值，纵向尺寸为10～15m，充填厚度为50～60cm。
竖向约固板5是尺寸为4000×600×20mm的钢板，相邻竖向约固板通过连接杆15插入竖向连接孔6连接在一起。斜向约固板8为Z字型钢板，可叠合使用，用于控制模袋砂的斜向位移。水平控制板10由尺寸6×1×0.05m的钢板搭接而成，施工时可把多块水平控制板10搭接成多需要的尺寸，钢板上设有凸槽，搭接后形成凹凸嵌合肋22。
竖向约固板5、斜向约固板8设于模袋砂围堰4的周边、水平控制板10设于模袋砂围堰4内部；锚索12张拉在竖向约固板5的水平连接孔7和斜向约固板8的连接孔9中，用锚头13和夹具14固定；脚手架操作平台18采用自动爬升工作平台；膜袋混凝土护坡23是由在吹填模袋砂之后向斜向约束板8内充填混凝土形成；竖向约固板5外侧依次设有三轴搅拌桩挡墙25、水泥土加固区26、地下连续墙27；回填黏土24必须分层碾压，碾压时每层厚度250～300mm，密实度不小于0.93。在填土过程中须严密监测围堰的稳定，防止出现滑移的状况。三轴搅拌桩挡墙25桩径650mm，间距0.9m×2.4m，桩长10m。水泥土加固区26采用高压旋喷桩，桩径800mm，间距1.15m，桩长10m，水泥掺量25％，水灰比0.7，28天无侧限抗压强度不小于1.0Mpa。
竖向灌剂主管31、水平灌剂支管32相互套接，设于地下连续墙凿除段29和冠梁30内。
图13.1-13.6是明挖隧道过河段围护结构的施工流程图。参照图，施工步骤如下：
步骤一、木桩施工：木桩采用Φ200木桩，横、纵向间隔4m，采用水中挖掘机将木桩打入河床底，加固围堰底；桩位按梅花状布置；
步骤二、模袋砂围堰：填筑过程中填料应分布均匀，保持模袋砂围堰基础平整；砂袋吹砂正式施工前应先进行充填试验试验，搭设脚手架操作平台、竖向约固板、斜向约固板，定位铺放、吹填模袋；脚手架操作平台上移50-60cm，继续搭设竖向约固板、斜向约固板，继续定位铺放、吹填模袋，如此反复；模袋混凝土垫层2形成后在其上表面张拉锚索12，并用锚头13、夹具14固定在竖向约固板的水平连接孔7和斜向约固板的连接孔9内；
步骤三、排水清淤回填黏土：模袋砂围堰4达到设计标高后，即可进行围堰抽水；抽水时注意堰体脱水、渗水通道，避免集中渗水，形成管涌；模袋砂围堰4背后回填黏土24分层碾压，碾压时每层厚度250～300mm，密实度不小于0.93；
步骤四、支护结构施工：施工三轴搅拌桩挡墙25，水泥土加固区26，竖向灌剂主管31、水平灌剂支管32绑扎在地下连续墙主筋28上并预埋在地下连续墙27的地下连续墙凿除段29内，灌注混凝土施工地下连续墙27和冠梁30；在隧道外轮廓线35内进行隧道施工；
步骤五、破碎施工：待隧道施工完成后在竖向灌剂主管31、水平灌剂支管32内加入破碎剂，进行爆破处理，破碎地下连续墙凿除段29、冠梁30后弯曲地下连续墙主筋28，在原有的防水混凝土封盖33上面再次浇筑，形成后浇加厚混合防水混凝土封盖34；
步骤六、模袋砂围堰拆除、恢复河道：待下穿河道段隧道施工完成后，将模袋砂围堰4及回填粘土24全部拆除恢复河道。
Claims (9)
1.明挖隧道过河段围护结构的施工方法，其特征在于，所述明挖隧道过河段围护结构主要包括木桩（1）、模袋混凝土垫层（2）、模袋砂围堰（4）、竖向约固板（5）、斜向约固板（8）、水平控制板（10）、锚索（12）、脚手架操作平台（18）、膜袋混凝土护坡（23）、回填黏土（24）、三轴搅拌桩挡墙（25）、水泥土加固区（26）、地下连续墙（27）、地下连续墙凿除段（29）、竖向灌剂主管（31）、水平灌剂支管（32）和防水砼封盖（33）；所述木桩（1）采用Φ200木桩，打入河床底；模袋混凝土垫层（2）填筑在河床之上；模袋砂围堰（4）用土工织物充填模袋砂，吹填于模袋混凝土垫层（2）上；竖向约固板（5）、斜向约固板（8）设于模袋砂围堰（4）的周边、水平控制板（10）设于模袋砂围堰（4）内部；锚索（12）张拉在竖向约固板（5）的水平连接孔（7）和斜向约固板（8）的连接孔（9）中，用锚头（13）和夹具（14）固定；脚手架操作平台（18）采用自动爬升工作平台；膜袋混凝土护坡（23）是由在吹填模袋砂之后向斜向约束板（8）内充填混凝土形成；竖向约固板（5）外侧依次设有三轴搅拌桩挡墙（25）、水泥土加固区（26）、地下连续墙（27）；竖向灌剂主管（31）、水平灌剂支管（32）相互套接，设于地下连续墙凿除段（29）和冠梁（30）内；
所述施工方法主要包括以下步骤：
步骤一、木桩施工：木桩采用Φ200木桩，横、纵向间隔4m，采用水中挖掘机将木桩打入河床底，加固围堰底；桩位按梅花状布置；
步骤二、模袋砂围堰施工：填筑过程中填料应分布均匀，保持模袋砂围堰基础平整；砂袋吹砂正式施工前应先进行充填试验试验，搭设脚手架操作平台、竖向约固板、斜向约固板，定位铺放、吹填模袋；脚手架操作平台上移50-60cm，继续搭设竖向约固板、斜向约固板，继续定位铺放、吹填模袋，如此反复；模袋混凝土垫层（2）形成后在其上表面张拉锚索（12），并用锚头（13）、夹具（14）固定在竖向约固板的水平连接孔（7）和斜向约固板的连接孔（9）内；
步骤三、排水清淤回填黏土：模袋砂围堰（4）达到设计标高后，即可进行围堰抽水；抽水时注意堰体脱水、渗水通道，避免集中渗水，形成管涌；模袋砂围堰（4）背后回填黏土（24）分层碾压，碾压时每层厚度250～300mm，密实度不小于0.93；
步骤四、支护结构施工：施工三轴搅拌桩挡墙（25），水泥土加固区（26），竖向灌剂主管（31）、水平灌剂支管（32）绑扎在地下连续墙主筋（28）上并预埋在地下连续墙（27）的地下连续墙凿除段（29）内，灌注混凝土施工地下连续墙（27）和冠梁（30）；在隧道外轮廓线（35）内进行隧道施工；
步骤五、破碎施工：待隧道施工完成后在竖向灌剂主管（31）、水平灌剂支管（32）内加入破碎剂，进行爆破处理，破碎地下连续墙凿除段（29）、冠梁（30）后弯曲地下连续墙主筋（28），在原有的防水混凝土封盖（33）上面再次浇筑，形成后浇加厚混合防水混凝土封盖（34）；
步骤六、模袋砂围堰拆除、恢复河道：待下穿河道段隧道施工完成后，将模袋砂围堰（4）及回填粘土（24）全部拆除恢复河道。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于木桩（1）横、纵向间隔4m，按梅花状布置。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于模袋混凝土垫层（2）采用素混凝土，填筑在河床之上，填筑厚度为50～60cm。
4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于竖向约固板（5）是尺寸为4000×600×20mm的钢板，相邻竖向约固板通过连接杆（15）插入竖向连接孔（6）连接在一起。
5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于斜向约固板（8）为Z字型钢板，用于控制模袋砂的斜向位移。
6.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于水平控制板（10）由尺寸为6×1×0.05m的钢板搭接而成，钢板上设有凸槽，搭接后形成凹凸嵌合肋（22）。
7.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于脚手架操作平台（18）由立杆（19）、横杆（20）、平台板（21）组成。
8.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于竖向约固板（5）底部通过定位螺栓固定连接压脚板（11）。
9.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于所述水泥土加固区（26）采用高压旋喷桩，桩径800mm，间距1.15m，桩长10m。
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