一种上软下硬富水地层结构的制作方法

1.本实用新型属于隧道施工领域，具体来说是一种上软下硬富水地层结构。


背景技术：

2.目前隧道工程针对上软下硬富水地层设计施工措施主要为以下几个方案：
3.方案一、采用地面降水加洞内帷幕注浆；
4.方案二、以排为主、抽排结合的洞内降水；
5.方案三、在汇水方向设置降水导洞或者排水沟排水；
6.方案四、采用地面降水加洞内降水结合方案。
7.以上几种方案在实际工程中均有实际案例，但也存在不足之处：
8.一、对于卵石等透水性较大的地层，水源补给充足，往往还含有承压水。地面或者洞内降排水没有设置截水帷幕，水量源源不断的补给，抽水量很大，水位降深很小，达不到预期的降水效果。此外，大量降水会引起周边地层沉降，对周边环境影响较大。
9.二、针对上软下硬地层，下部岩体开挖需要爆破，爆破会对上部软弱土体造成扰动，在富水状态下会形成渗漏水，造成突涌和坍塌。即便采用洞内超前帷幕注浆，富水状态下浆液扩散阻力较大，以及浆液流失，注浆加固止水效果往往不理想。
10.综上所述，目前上软下硬富水地层隧道设计施工措施存在降水困难，注浆效果不佳，开挖风险大的问题。因此，急需研究实用新型一种能有效解决上述问题的上软下硬富水地层矿山法设计施工方案。


技术实现要素：

11.为了解决上述问题，本实用新型提出一种上软下硬富水地层结构。
12.本实用新型的技术方案具体如下：
13.一种上软下硬富水地层结构，包括连续墙，连续墙包括横向连续墙和竖向连续墙，横向连续墙和竖向连续墙将上软下硬富水地层平面上分仓，横向连续墙距离初支外轮廓一定距离，竖向连续墙进入不透水中微风化岩层隔断地下水，连续墙分仓围闭范围内设置若干降水井，连续墙施工封闭后在舱内持续降水，连续墙分仓降水后进行注浆加固形成注浆层。
14.进一步地，注浆层设于连续墙止水帷幕之间。
15.进一步地，连续墙纵向40~50m为一仓，横向连续墙距离初支外轮廓的距离为3~4m。
16.进一步地，竖向连续墙进入不透水中微风化岩层1~2m，隔断地下水。
17.进一步地，降水井深入不透水层2~4m，通过降水井对舱内水位进行全过程监测预警。
18.本实用新型通过连续墙（构造配筋）将上软下硬富水地层平面上分仓，竖向连续墙进入不透水中微风化岩层，隔断地下水。舱内降水井不仅能够实现连续墙封闭仓内降水提高注浆加固的效果，而且可以在开挖过程中降水极大的降低开挖风险，实现无水作业，同时
又能兼做水位观测井，对舱内水位进行观测预警。注浆加固对卵石层进行挤密填充，改善隧道周边拱部卵石层的性能，降低下台阶爆破开挖拱部坍塌的风险。
19.与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
20.（1）本实用新型采用连续墙（构造配筋）分仓截水，阻断水源补给和注浆浆液流失，极大减少了抽水量，提高注浆效果，实现无水作业，降低开挖安全风险。此外，连续墙既能起到截水作用，又能发挥部分隔离桩的作用，降低对周边环境的影响。
21.（2）本实用新型在连续墙分仓围闭范围内降水，可以按需降水，根据开挖进度，按仓降水和注浆加固，减少大范围持续性降水的成本。此外，降水井兼做水位观测井，在施工过程中对舱内水位进行全过程监测预警。
22.（3）本实用新型连续墙分仓围闭降水后进行注浆，减少浆液的流失，无水作业提高注浆便利和效果，节约了工程成本。
23.（4）本实用新型能在有限的范围内实现截水、降水、加固和矿山法隧道开挖，减少对周边环境的影响，有效解决上软下硬富水地层深埋结构明挖法开挖深度大、造价高的、风险高的难题，且在实际工程中得到成功应用。
附图说明
24.为了更清楚、更详细、更具体的描述本实用新型专利的基本内容、基本特征和基本内涵，本文补充了相关图片说明。
25.图1为连续墙分仓截水、降水井平面示意图；
26.图2为典型设计施工方案剖面示意图；
27.图3为连续墙施工剖面示意图；
28.图4为降水井施工剖面示意图；
29.图5为注浆加固剖面示意图；
30.图6为隧道开挖剖面示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.除非另外定义，本技术实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“上”、“下”、“左”、“右”、“横”以及“竖”等仅用于相对于附图中的部件的方位而言的，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中的部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
33.如图1
‑
6所示，现有地面从上到下依次为含有机质粉质黏土层、卵石土层和中、微风化层。
34.如图1、2所示，本实施例的上软下硬富水地层结构，包括连续墙，区间隧道4设于连续墙之间，连续墙包括横向连续墙2和竖向连续墙1，横向连续墙2和竖向连续墙1将上软下硬富水地层平面上分仓，横向连续墙距离初支外轮廓一定距离，竖向连续墙1进入不透水中微风化岩层隔断地下水，连续墙分仓围闭范围内设置若干降水井3，连续墙施工封闭后在舱内持续降水，连续墙分仓降水后进行注浆加固形成注浆层5。注浆层5设于连续墙止水帷幕1.1之间。
35.本实施中，连续墙（构造配筋）将上软下硬富水地层平面上分仓，一般纵向（竖向）40~50m为一仓，横向连续墙距离初支外轮廓的距离一般为3~4m，避免初支径向锚杆等支护系统打穿连续墙。
36.竖向连续墙1进入不透水中微风化岩层1~2m，隔断地下水。连续墙既能起到截水作用，又能发挥部分隔离桩的作用，降低对周边环境的影响。
37.在连续墙分仓围闭范围内设置一定数量的降水井3，降水井3应深入不透水层2~4m。连续墙施工封闭后在舱内持续降水，实现舱内无水作业，提高注浆质量，降低开挖风险。降水井3可以兼做水位观测井，对舱内水位进行全过程监测预警。
38.在连续墙分仓降水后进行注浆加固，常用浆液有水泥浆、双液浆。连续墙分仓截断可以有效避免浆液的流失，提高浆液利用率，降水后注浆减小注浆压力和阻力，提高浆液扩散半径和填充率。分仓降水后注浆加固大大提高注浆的效果，加强注浆拱圈效应，降低下台阶爆破开挖拱部坍塌的风险。
39.本实施例的上软下硬富水地层结构施工方法，按以下进行：
40.施工前进行工程水文地质勘察，了解场区水文地质情况，并对场地及周边环境开展调查，核实有无重要管线，管线均应改迁至连续墙范围之外。
41.如图3所示，连续墙分仓施工，连续墙宜采用跳槽法施工，接头采用工字钢刚性接头。连续墙成槽方式上部土层采用抓斗成槽，下部岩层采用冲击式成槽。连续墙厚度可根据连续墙深度确定，宜采用600、800mm厚。连续墙深入中风化、微风化岩深度1~1.5m，确保连续墙进入不透水层隔断地下水补给。
42.如图4所示，连续墙分仓围闭后，在地面打设降水井，进行地面降水。降水井应打入中风化、微风化岩深度2~4m，能够汇集土岩结合面以上的潜水。降水应持续性进行，直至抽水量和地下水位趋于稳定。降水完成后不封闭降水井，降水井兼做隧道开挖过程的水位观测井，如水位较高，应进行降水，保证无水作业。
43.如图5所示，降水完成后进行注浆加固，注浆可采用地面注浆或洞内注浆，当隧道埋深较浅时，宜优先采用地面注浆。注浆范围外侧宜为隧道初支外轮廓外3~8m，根据隧道开挖轮廓大小确定，内侧宜进入岩层1m。因采用连续墙围闭，浆液不会流失，因此注浆材料宜采用单液水泥浆。
44.在连续墙分仓降水后进行注浆加固，常用浆液有水泥浆、双液浆。连续墙分仓截断可以有效避免浆液的流失，提高浆液利用率，降水后注浆减小注浆压力和阻力，提高浆液扩散半径和填充率。分仓降水后注浆加固大大提高注浆的效果，加强注浆拱圈效应，降低下台阶爆破开挖拱部坍塌的风险。
45.如图6所示，注浆达到设计要求后，可施做隧道超前支护，分步开挖隧道，及时施做初期支护。
46.上述实例仅为本实用新型应用的个例，并不限制本实用新型使用的范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均属于本实用新型的保护范围。