本發明屬于水利水電工程中的水工建筑
技術領域：
，具體涉及一種逆作法處理隧洞塌方的施工方法。
背景技術：
：隧道塌方是由應力的作用造成洞頂與側壁的部分巖石、軟弱結構帶大量塌落的現象。造成塌落的主要原因是隧道開挖時，隧道圍巖的松軟巖體在應力釋放的作用下產生了裂縫破壞、以及圍巖存在的節理和層理松弛剝落。受復雜、多變的地質條件影響，如地下水、巖溶、斷層破碎帶、高地應力、巖爆、瓦斯、偏壓淺埋、膨脹土等條件，尤其是水滲入圍巖使軟化系數大的巖石強度降低，結構面的抗剪強度減小，施工難度大，安全性差，都很容易產生塌方事故。因此，隧道塌方事故可能隨時發生在整個隧道施工的過程中，隧道開挖、施工支護甚至在隧道襯砌之后都有可能發生塌方。在當前中國國內，塌方處理主要采取如下幾種方式：(1)注漿錨固法：該方法是以“非套管成孔技術”和“中高壓注漿”為基礎的注漿錨固法塌方處理方案。此方案中“非套管成孔技術”是方案成敗的關鍵，它可以保證鉆孔的穩定，“中高壓注漿”式壓力注漿，擴大有效注漿半徑，連接超前長錨桿使之與壓力注漿加固體成為有機整體，可以最大程度地發揮了超前錨桿的支護效果。(2)大管棚注漿超前支護法：該方法主要采用注漿大管棚輔以注漿小導管，對塌方體進行預支護。采用短進尺、分階段開挖，但管棚和注漿的施工必須達到預期效果，即形成一個能支撐上面松散巖石的殼體。(3)塌坑注漿法：該方法是利用地表塌坑向塌方體注漿加固，再進行塌方體的開挖施工。但此方法代價太高，質量不易控制。(4)塌落拱加固法：采取掛網、噴混凝土(鋼纖維、聚丙烯纖維)、錨桿及預應力錨桿、輕型鋼格柵及工字鋼支護、混凝土澆筑等各項施工措施對塌落拱進行加固后，再采取自上而下分層開挖，在挖除塌方體時，超前做好上述支護工作，此方法的前提是拱落拱跨度已明顯變小且穩定，即塌穴形成“冒尖”形狀、且塌穴內的圍巖結構相對完整。例如，申請號為201510488563.4的中國發明專利申請，公開了一種隧洞塌方的處理方法及隧洞塌方支護結構，該發明是在一期支護的鋼拱架頂部再設置一道與塌方空腔形狀和范圍相對應的拱上拱結構，通過拱上拱結構對塌方空腔進行支撐，同時輔以網噴混凝土和錨桿，以防止塌方進一步擴大。現有技術存在的缺陷是：上述(1)～(3)塌方處理技術的前提條件不適用于隧道圍巖的松軟巖體在應力釋放的作用下產生了裂縫破壞的狀況；采用(4)塌落拱加固法，因塌落拱為層厚僅20cm的堆砌體結構，支護處理安全風險大，堆砌體結構隨時會因機械擾動造成坍塌，給施工作業的人身和機械設備帶來安全威脅。技術實現要素：針對現有技術存在的缺陷，本發明提供了一種逆作法處理隧洞塌方的施工方法。本發明所述施工方法，包括以下具體步驟：步驟1、搭設塌穴內的安全棚護鋼構步驟1.1、將塌穴內兩側的渣堆整理平緩后，利用洞頂塌方后形成的空腔，在渣堆上安裝鋼支撐，鋼支撐間距55cm，鋼支撐采用i20a型工字鋼制作，控制鋼支撐的凈空尺寸大于隧洞設計開挖斷面50～100cm，在鋼支撐與混凝土澆筑形成的鋼構混凝土結構不占隧洞設計斷面的同時，使鋼構混凝土結構形成后具有防止上部再次塌方沖擊的能力；步驟1.2、鋼支撐間采用ф28mm螺紋的縱向連接筋焊接成整體，縱向連接筋間距為75cm，將鋼支撐分段焊接固定在連接鋼板上；局部洞段塌穴空腔高于12m，則鋼支撐采用雙層工字鋼的組合梁，兩層工字鋼間距為50cm，每根組合梁在安裝時分段組裝，螺栓連接，螺栓間距為15cm，形成搭設塌穴內的安全棚護鋼構；步驟2、在塌穴內的安全棚護鋼構上澆筑混凝土步驟2.1、利用鋼支撐懸掛圓弧模板成型鋼構混凝土，圓弧模板每塊長度100cm，厚度5cm，圓弧方向寬度31.4cm，采用8#鉛絲與鋼支撐綁扎牢固，以固定并支撐圓弧模板，當塌方體上部空腔高度大于2m，安裝模板時，輔以鋼管腳手架安裝圓弧模板；當鋼構混凝土頂部一次澆筑厚度超過100cm時，將鋼管腳手架固定牢靠，支撐圓弧模板，完成混凝土澆筑后再拆除鋼管腳手架；步驟2.2、澆筑混凝土采用具有流動性的自密實混凝土，為便于混凝土振搗密實，在鋼支撐間構成的拱排架下方安裝3～4臺附著式振搗器，附著式振搗器采取梅花型布置，布置在拱排架的拱腳和拱頂部位，混凝土澆筑時，控制拱頂混凝土厚度為100cm，并對拱排架兩側混凝土實施振搗，以使混凝土與圍巖密實結合，以加固拱頂、拱腳；步驟3、對鋼構混凝土結構的邊墻基礎進行固結灌漿步驟3.1、在步驟2的基礎上，對鋼構混凝土結構邊頂拱襯砌完成后，進行固結灌漿，具體步驟如下：步驟3.1.1、確定待鉆孔位置，采用潛孔鉆鉆孔，鉆孔孔深為5m；步驟3.1.2、對鉆孔進行清洗；步驟3.2、對每個鉆孔進行灌漿，由里向外分段灌漿，段長為5m，固結灌漿的水灰比采用1:1，在灌漿壓力達到0.5mpa、吸漿量小于0.4l/min后，再連續灌漿30min，即結束本次孔灌漿工序，轉入下一孔灌漿；步驟3.3、對鋼構混凝土結構的邊墻基礎進行固結灌漿，采用自上而下逆作法分層進行，先由灌漿區下部孔開始，遂孔由下而上進行，下部灌漿孔灌漿時，單孔吸漿大于5t，對灌漿孔采取限流方式或間歇方式灌注；步驟4、錨固上部的鋼構混凝土結構采取鋼構混凝土結構對塌落拱進行支撐加固、并完成本層邊墻塌渣體固結加固后，及時對鋼構混凝土形成的穩定拱圈布置鎖腳或懸掛錨桿予以錨定；步驟5、清除塌穴內渣體與托換鋼構混凝土結構支撐體系步驟5.1、塌穴內渣體的清理，每側的每次清理高度按5m進行控制，清理過程中，每一榀鋼支撐的支腿露出后及時焊接加長支腿至底部渣體面，下部設置混凝土預制墊塊與渣體間隙搗實，以使鋼構混凝土將頂部承載傳至下部渣體；步驟5.2、在步驟5.1的基礎上，先完成邊墻1m厚工字鋼混凝土澆筑，混凝土澆筑完成后，按照1.5×1.5m的間距安裝錨筋樁或錨桿，作為懸掛和挾持上部鋼構混凝土結構的承載結構；步驟5.3、鋼構混凝土結構邊墻每層自上而下施工時，上部混凝土支撐體系的轉換過程均為由渣體承擔，遂步向側壁圍巖錨桿、錨筋樁及型鋼柱轉換，最后由錨桿、錨筋樁、型鋼柱及其邊墻混凝土共同承擔；步驟6、塌方段空腔混凝土襯砌混凝土襯砌隨塌方段處理逐步展開，混凝土襯砌采用4臺液壓鋼模臺車，4臺鋼筋臺車，8臺混凝土泵，15輛混凝土攪拌運輸罐車，按常規空腔段襯砌混凝土施工方式進行空腔段襯砌施工；步驟7、對塌方段襯砌混凝土頂拱回填灌漿塌方洞段襯砌混凝土澆筑完成后，襯砌混凝土與鋼構混凝土間收縮縫采取回填灌漿進行處理，回填灌漿采取常規回填灌漿方式，灌漿壓力控制在0.3mpa，漿液濃度采用3:1、1:1、0.6:1，共有三級，灌漿結束標準：在規定的灌漿壓力下，單位注入量小于0.4l/min，再連續灌注30min結束。進一步地，所述步驟1.1中，在鋼支撐架立后，當鋼拱架頂部仍有小于300cm的空腔時，則在安裝的鋼支撐頂部增加鋼支撐復拱，根據空穴表面形狀調整復拱頂部圓弧段半徑，使復拱與圍巖表面支撐密實貼合；當鋼拱架頂部空腔大于300cm時，先利用鋼支撐快速形成鋼構混凝土拱后，再利用其具有的支撐作用，在頂部空腔內回填輕質混凝土，防止塌方再次發生后的沖擊破壞，同時通過減小塌穴頂部塌落拱的跨度，以穩定塌落拱。進一步地，所述步驟1.2中，連接鋼板為10mm厚鋼板。進一步地，所述步驟3.3中，在灌漿時加入速凝劑，以減少灌漿時間。進一步地，所述步驟4.2中，預應力錨桿采用中空自進式φ32mm、l＝12m高強度材質錨桿。進一步地，所述步驟4.2中，普通長錨桿采用φ32mm、l＝15m的鋼筋制成，錨筋樁采用3根φ28mm、l＝15m的鋼筋制成。進一步地，所述步驟5.2中，錨筋樁采用3根φ28mm的鋼筋制成。進一步地，所述步驟6中，液壓鋼模臺車的長度為6m。本發明所述施工方法的有益效果是：采用鋼構混凝土逆作法的方案，避免了塌方處理過程中因塌落拱不穩定發生局部滑塌而造成人身和機械安全事故的發生；采用錨索或錨筋樁鎖定鋼構混凝土或固結灌漿形成的拱圈，代替傳統的混凝土挑梁施工方案，簡化了工序，避免了出渣、澆筑混凝土挑梁與塌方處理推進的相互干擾，縮短了塌方處理工期。具體實施方式下面結合具體實施方式對本發明的做進一步說明。針對現有技術存在的缺陷，本發明提供了一種逆作法處理隧洞塌方的施工方法。本發明所述施工方法，包括以下具體步驟：步驟1、搭設塌穴內的安全棚護鋼構步驟1.1、將塌穴內兩側的渣堆整理平緩后，利用洞頂塌方后形成的空腔，在渣堆上安裝鋼支撐，鋼支撐間距55cm，鋼支撐采用i20a型工字鋼制作，控制鋼支撐的凈空尺寸大于隧洞設計開挖斷面50～100cm，在鋼支撐與混凝土澆筑形成的鋼構混凝土結構不占隧洞設計斷面的同時，使鋼構混凝土結構形成后具有防止上部再次塌方沖擊的能力；步驟1.2、鋼支撐間采用ф28mm螺紋的縱向連接筋焊接成整體，縱向連接筋間距為75cm，將鋼支撐分段焊接固定在連接鋼板上；局部洞段塌穴空腔高于12m，則鋼支撐采用雙層工字鋼的組合梁，兩層工字鋼間距為50cm，每根組合梁在安裝時分段組裝，螺栓連接，螺栓間距為15cm，形成搭設塌穴內的安全棚護鋼構；步驟2、在塌穴內的安全棚護鋼構上澆筑混凝土步驟2.1、利用鋼支撐懸掛圓弧模板成型鋼構混凝土，圓弧模板每塊長度100cm，厚度5cm，圓弧方向寬度31.4cm，采用8#鉛絲與鋼支撐綁扎牢固，以固定并支撐圓弧模板，當塌方體上部空腔高度大于2m，安裝模板時，輔以鋼管腳手架安裝圓弧模板；當鋼構混凝土頂部一次澆筑厚度超過100cm時，將鋼管腳手架固定牢靠，支撐圓弧模板，完成混凝土澆筑后再拆除鋼管腳手架；步驟2.2、澆筑混凝土采用具有流動性的自密實混凝土，為便于混凝土振搗密實，在鋼支撐間構成的拱排架下方安裝3～4臺附著式振搗器，附著式振搗器采取梅花型布置，布置在拱排架的拱腳和拱頂部位，混凝土澆筑時，控制拱頂混凝土厚度為100cm，并對拱排架兩側混凝土實施振搗，以使混凝土與圍巖密實結合，以加固拱頂、拱腳；步驟3、對鋼構混凝土結構的邊墻基礎進行固結灌漿步驟3.1、在步驟2的基礎上，對鋼構混凝土結構邊頂拱襯砌完成后，進行固結灌漿，具體步驟如下：步驟3.1.1、確定待鉆孔位置，采用潛孔鉆鉆孔，鉆孔孔深為5m；步驟3.1.2、對鉆孔進行清洗；步驟3.2、對每個鉆孔進行灌漿，由里向外分段灌漿，段長為5m，固結灌漿的水灰比采用1:1，在灌漿壓力達到0.5mpa、吸漿量小于0.4l/min后，再連續灌漿30min，即結束本次孔灌漿工序，轉入下一孔灌漿；步驟3.3、對鋼構混凝土結構的邊墻基礎進行固結灌漿，采用自上而下逆作法分層進行，先由灌漿區下部孔開始，遂孔由下而上進行，下部灌漿孔灌漿時，單孔吸漿大于5t，對灌漿孔采取限流方式或間歇方式灌注；步驟4、錨固上部的鋼構混凝土結構采取鋼構混凝土結構對塌落拱進行支撐加固、并完成本層邊墻塌渣體固結加固后，及時對鋼構混凝土形成的穩定拱圈布置鎖腳或懸掛錨桿予以錨定；步驟5、清除塌穴內渣體與托換鋼構混凝土結構支撐體系步驟5.1、塌穴內渣體的清理，每側的每次清理高度按5m進行控制，清理過程中，每一榀鋼支撐的支腿露出后及時焊接加長支腿至底部渣體面，下部設置混凝土預制墊塊與渣體間隙搗實，以使鋼構混凝土將頂部承載傳至下部渣體；步驟5.2、在步驟5.1的基礎上，先完成邊墻1m厚工字鋼混凝土澆筑，混凝土澆筑完成后，按照1.5×1.5m的間距安裝錨筋樁或錨桿，作為懸掛和挾持上部鋼構混凝土結構的承載結構；步驟5.3、鋼構混凝土結構邊墻每層自上而下施工時，上部混凝土支撐體系的轉換過程均為由渣體承擔，遂步向側壁圍巖錨桿、錨筋樁及型鋼柱轉換，最后由錨桿、錨筋樁、型鋼柱及其邊墻混凝土共同承擔；步驟6、塌方段空腔混凝土襯砌混凝土襯砌隨塌方段處理逐步展開，混凝土襯砌采用4臺液壓鋼模臺車，4臺鋼筋臺車，8臺混凝土泵，15輛混凝土攪拌運輸罐車，按常規空腔段襯砌混凝土施工方式進行空腔段襯砌施工；步驟7、對塌方段襯砌混凝土頂拱回填灌漿塌方洞段襯砌混凝土澆筑完成后，襯砌混凝土與鋼構混凝土間收縮縫采取回填灌漿進行處理，回填灌漿采取常規回填灌漿方式，灌漿壓力控制在0.3mpa，漿液濃度采用3:1、1:1、0.6:1，共有三級，灌漿結束標準：在規定的灌漿壓力下，單位注入量小于0.4l/min，再連續灌注30min結束。進一步地，所述步驟1.1中，在鋼支撐架立后，當鋼拱架頂部仍有小于300cm的空腔時，則在安裝的鋼支撐頂部增加鋼支撐復拱，根據空穴表面形狀調整復拱頂部圓弧段半徑，使復拱與圍巖表面支撐密實貼合；當鋼拱架頂部空腔大于300cm時，先利用鋼支撐快速形成鋼構混凝土拱后，再利用其具有的支撐作用，在頂部空腔內回填輕質混凝土，防止塌方再次發生后的沖擊破壞，同時通過減小塌穴頂部塌落拱的跨度，以穩定塌落拱。進一步地，所述步驟1.2中，連接鋼板為10mm厚鋼板。進一步地，所述步驟3.3中，在灌漿時加入速凝劑，以減少灌漿時間。進一步地，所述步驟4.2中，預應力錨桿采用中空自進式φ32mm、l＝12m高強度材質錨桿。進一步地，所述步驟4.2中，普通長錨桿采用φ32mm、l＝15m的鋼筋制成，錨筋樁采用3根φ28mm、l＝15m的鋼筋制成。進一步地，所述步驟5.2中，錨筋樁采用3根φ28mm的鋼筋制成。進一步地，所述步驟6中，液壓鋼模臺車的長度為6m。較佳地，所述步驟2.2中，自密實混凝土的配合比，如下表所示：水170水泥水泥b類364混合材料石粉170細砂325細骨料粗砂500粗骨料小石770外加劑減水劑9.0本發明并不限于上述實施方式，在不背離本發明的實質內容的情況下，本領域技術人員可以想到的任何變形、改進、替換均落入本發明的保護范圍。當前第1頁12