基于沙漠砂混凝土的浅水隧道施工方法与流程

1.本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种基于沙漠砂混凝土的浅水隧道施工方法。


背景技术：

2.隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。主体建筑物由洞身和洞门组成，附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长的隧道还有专门的通风和照明设备。
3.在现有的浅水隧道施工过程中，需要使用喷射混凝土、回填混凝土和浇筑混凝土，在选用混凝土时，由于各种混凝土中各组分的配比以及成分不同，导致混凝土的性能存在较大差异。
4.由于隧道施工过程多处于空气不畅通的环境，如何在降低混凝土粉尘量的同时，保障混凝土施工面的质量，以提高施工安全，减小环境污染，是亟待解决的问题，故现提出用沙漠砂混凝土为施工混凝土的隧道施工方法。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提供一种基于沙漠砂混凝土的浅水隧道施工方法，旨在解决现有技术中需在降低混凝土粉尘量的同时，保障混凝土施工面质量以提高施工安全，减小环境污染的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提出的一种沙漠砂混凝土浅水隧道施工方法，所述基于沙漠砂混凝土的浅水隧道施工方法包括以下步骤：
7.开挖隧道，对开挖成型的隧道洞进行初期支护；
8.采用c15沙漠砂混凝土对隧道二次衬砌的混凝土填充层进行施工；
9.采用c30沙漠砂混凝土对拱墙二次衬砌进行施工。
10.在一实施例中，所述开挖隧道，对开挖成型的隧道洞进行初期支护的方法包括：
11.上部洞体开挖及初期支护：沿隧道纵向延伸方向由后向前对所施工隧道的上部洞体进行开挖；
12.中部洞体开挖及初期支护：在进行上部洞体开挖及初期支护过程中，在已开挖成型的上部洞体下方对中部洞体进行开挖；
13.下部洞体开挖及初期支护：在进行中部洞体开挖及初期支护过程中，在已开挖成型的中部洞体下方对下部洞体进行开挖。
14.在一实施例中，所述上部洞体开挖及初期支护的方法包括：
15.所述上部洞体开挖过程中，对开挖成型的上部洞体拱部进行网喷支护，同时在开挖成型的上部洞体内安装上部拱架；
16.在对开挖成型的上部洞体拱部进行网喷支护时，采用沙漠砂作为细骨料的喷射混凝土。
17.在一实施例中，所述中部洞体开挖及初期支护的方法包括：
18.所述中部洞体开挖过程中，对开挖成型的中部洞体左右两侧分别进行网喷支护，同时在开挖成型的中部洞体左右两侧分别安装中部侧支架；
19.每个所述中部侧支架均与所述上部拱架紧固连接为一体；
20.在对开挖成型的中部洞体左右两侧分别进行网喷支护时，采用沙漠砂作为细骨料的喷射混凝土。
21.在一实施例中，所述下部洞体开挖及初期支护的方法包括：
22.所述下部洞体开挖过程中，对开挖成型的下部洞体左右两侧分别进行网喷支护；
23.网喷支护过程中同步在开挖成型的下部洞体左右两侧分别安装下部侧支架，并使每个所述下部侧支架均与所述中部侧支架紧固连接为一体；
24.在对开挖成型的下部洞体左右两侧分别进行网喷支护时，采用沙漠砂作为细骨料的喷射混凝土；
25.同时，在下部洞体底部安装隧道仰拱支架并使所安装隧道仰拱支架与下部洞体左右两侧所安装的下部侧支架紧固连接为一体；
26.隧道仰拱支架安装过程中，同步在隧道洞底部喷射一层沙漠砂混凝土形成仰拱混凝土喷射层；
27.使隧道仰拱支架固定于仰拱混凝土喷射层内。
28.在一实施例中，所述采用c15沙漠砂混凝土对隧道二次衬砌的混凝土填充层进行施工的方法包括：
29.对开挖成型的隧道洞进行初期支护过程中，在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对隧道二次衬砌进行施工；
30.所述隧道初期支护结构分为对隧道洞的拱墙进行初期支护的拱墙初期支护结构和对隧道洞底部进行初期支护的初期支护仰拱；
31.所述隧道二次衬砌分为对隧道洞的拱墙进行支护的拱墙二次衬砌和对隧道洞底部进行支护的仰拱二次衬砌；
32.对拱墙二次衬砌进行施工；
33.对仰拱二次衬砌进行施工，所述仰拱二次衬砌位于初期支护仰拱上方，所述仰拱二次衬砌上设置有仰拱回填层；
34.将拱墙二次衬砌支撑于仰拱二次衬砌上且二者浇筑为一体，所述仰拱回填层为混凝土填充层；
35.所述仰拱回填层采用c15沙漠砂混凝土。
36.在一实施例中，所述对拱墙二次衬砌进行施工的方法包括：
37.对所述拱墙二次衬砌进行施工；
38.所述隧道二次衬砌的左右两个矮边墙为拱墙二次衬砌左右两侧底部的衬砌节段；
39.对拱墙二次衬砌进行施工时，同步完成两个所述矮边墙的施工。
40.在一实施例中，所述采用c30沙漠砂混凝土对拱墙二次衬砌进行施工的方法包括：
41.利用组合钢模板对所述矮边墙支模；
42.对混凝土填充层进行施工；
43.向支好的所述钢模板内浇筑c30沙漠砂混凝土。
44.在一实施例中，所述c15沙漠砂混凝土中的沙漠砂的采用毛乌素沙漠砂。
45.在一实施例中，所述c30沙漠砂混凝土中含有机制砂或河沙中的一种。
46.本发明技术方案通过选用沙漠砂混凝土，沙漠砂颗粒较细，在喷射混凝土中起到一部分微集料作用，喷射混凝土粘聚性更优越，使混凝土更密实，提升强度，沙漠砂混凝土因保水性、粘聚性优于河砂混凝土，不但回弹量降低了，而且喷射沙漠砂混凝土与喷射河砂混凝土相比较隧道内粉尘降低，在保障混凝土强度的同时，降低了施工过程中的粉尘量，提高了施工安全，减小了环境污染。
附图说明
47.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
48.图1为本发明一种基于沙漠砂混凝土的浅水隧道施工方法的流程示意图。
49.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
50.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
51.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
52.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
53.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
54.本发明提出一种基于沙漠砂混凝土的浅水隧道施工方法，下面将结合图1对本发明实施例基于沙漠砂混凝土的浅水隧道施工方法进行具体说明。
55.在本发明一实施例中，如图1所示，所述基于沙漠砂混凝土的浅水隧道施工方法包
括以下步骤：
56.s1：开挖隧道，对开挖成型的隧道洞进行初期支护；
57.s2：采用c15沙漠砂混凝土对隧道二次衬砌的混凝土填充层进行施工；
58.s3：采用c30沙漠砂混凝土对拱墙二次衬砌进行施工。
59.具体而言：
60.f1：隧道开挖及初期支护：沿隧道纵向延伸方向由后向前对所施工浅埋隧道进行开挖，开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道洞进行初期支护，获得施工成型的隧道初期支护结构；
61.f2：由后向前对开挖成型的隧道洞进行初期支护过程中，沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对隧道二次衬砌进行施工。
62.需要说明的是，隧道初期支护结构分为对隧道洞的拱墙进行初期支护的拱墙初期支护结构和对隧道洞底部进行初期支护的初期支护仰拱，所述隧道二次衬砌分为对隧道洞的拱墙进行支护的拱墙二次衬砌和对隧道洞底部进行支护的仰拱二次衬砌，所述仰拱二次衬砌位于初期支护仰拱上方，所述仰拱二次衬砌上设置有仰拱回填层，所述仰拱二次衬砌的上表面为水平面，所述拱墙二次衬砌的左右两侧底部均为水平面，所述拱墙二次衬砌支撑于仰拱二次衬砌上且二者浇筑为一体，所述仰拱回填层为混凝土填充层。
63.进一步地，所述开挖隧道，对开挖成型的隧道洞进行初期支护的方法包括：
64.s101：上部洞体开挖及初期支护：沿隧道纵向延伸方向由后向前对所施工隧道的上部洞体进行开挖；
65.s102：中部洞体开挖及初期支护：在进行上部洞体开挖及初期支护过程中，在已开挖成型的上部洞体下方对中部洞体进行开挖；
66.s103：下部洞体开挖及初期支护：在进行中部洞体开挖及初期支护过程中，在已开挖成型的中部洞体下方对下部洞体进行开挖。
67.需要说明的是，所施工浅水隧道的隧道支护结构包括对隧道洞拱部进行超前支护的隧道超前支护结构、对隧道洞进行初期支护的隧道初期支护结构和布设于所述隧道初期支护结构内侧的隧道二次衬砌，所述隧道超前支护结构位于所述隧道初期支护结构上方，所述隧道初期支护结构和所述隧道二次衬砌均为对隧道洞进行全断面支护的全断面支护结构，所述隧道二次衬砌为钢筋混凝土衬砌。
68.具体的：所述隧道洞由上至下分为上部洞体、中部洞体和下部洞体；
69.所述上部洞体为由后向前对所施工浅水隧道进行上台阶开挖后形成的洞体，所述中部洞体为由后向前对所施工浅水隧道进行中台阶开挖后形成的洞体，所述下部洞体为由后向前对所施工浅水隧道进行下台阶开挖后形成的洞体。
70.进一步地，所述上部洞体开挖及初期支护的方法包括：
71.s1011：所述上部洞体开挖过程中，对开挖成型的上部洞体拱部进行网喷支护，同时在开挖成型的上部洞体内安装上部拱架；
72.s1012：在对开挖成型的上部洞体拱部进行网喷支护时，采用沙漠砂作为细骨料的c25喷射混凝土。
73.需要说明的是，所述隧道初期支护结构包括对隧道洞进行全断面支护的全断面支撑结构、对隧道洞的拱墙进行初期支护的拱墙网喷支护结构、对隧道洞底部进行初期支护
的仰拱初期支护结构和布设于所述全断面支撑结构外侧的锚固体系，全断面支撑结构包括多榀沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的全断面支撑架，前后相邻两榀所述全断面支撑架均通过多道纵向连接钢筋紧固连接为一体，所述纵向连接钢筋呈水平布设且其沿隧道纵向延伸方向布设，多道所述纵向连接钢筋沿所述全断面支撑架的轮廓线进行布设；
74.所述全断面支撑架的形状与隧道洞的横断面形状相同，每榀所述全断面支撑架均由一个对隧道洞的拱墙进行支护的拱墙支撑拱架和一个对隧道洞底部进行支护的隧道仰拱支架拼接而成，所述隧道仰拱支架位于所述拱墙支撑拱架的正下方且二者位于同一隧道横断面上，所述隧道仰拱支架与所述拱墙支撑拱架形成一个封闭式全断面支架。
75.具体的，述上部洞体开挖过程中，由后向前对开挖成型的上部洞体拱部进行网喷支护，同时由后向前在开挖成型的上部洞体内安装上部拱架，完成上部洞体的开挖及初期支护施工过程。
76.进一步地，所述中部洞体开挖及初期支护的方法包括：
77.s1021：所述中部洞体开挖过程中，对开挖成型的中部洞体左右两侧分别进行网喷支护，同时在开挖成型的中部洞体左右两侧分别安装中部侧支架；
78.s1022：每个所述中部侧支架均与所述上部拱架紧固连接为一体；
79.s1023：在对开挖成型的中部洞体左右两侧分别进行网喷支护时，采用沙漠砂作为细骨料的c25喷射混凝土。
80.具体的，所述中部洞体开挖过程中，由后向前对开挖成型的中部洞体左右两侧分别进行网喷支护，同时由后向前在开挖成型的中部洞体左右两侧分别安装中部侧支架，并使每个所述中部侧支架均与所述上部拱架紧固连接为一体，完成中部洞体的开挖及初期支护施工过程。
81.进一步地，所述下部洞体开挖及初期支护的方法包括：
82.s1031：所述下部洞体开挖过程中，对开挖成型的下部洞体左右两侧分别进行网喷支护；
83.s1032：网喷支护过程中同步在开挖成型的下部洞体左右两侧分别安装下部侧支架，并使每个所述下部侧支架均与所述中部侧支架紧固连接为一体；
84.s1033：在对开挖成型的下部洞体左右两侧分别进行网喷支护时，采用沙漠砂作为细骨料的喷射混凝土；
85.具体而言，在本实施例与其他实施例中，所述喷射混凝土均为采用沙漠砂作为细骨料的c25喷射混凝土。
86.采用沙漠砂作为细骨料的c25喷射混凝土的配合比如下表所示：
[0087][0088]
沙漠砂混凝土的粘聚性、保水性比原河砂混凝土优越。
[0089]
在喷射采用沙漠砂作为细骨料的c25喷射混凝土的施工过程中，喷射沙漠砂混凝土与河砂混凝土相比较，隧道开挖工作面的粉尘含量明显减少，工作环境得到较大改善。
[0090]
沙漠砂喷射混凝土在提高混凝土质量、降低成本、改善隧道内工作环境、保护作业人员健康等与其他砂相比具有明显的优势。
[0091]
s1034：同时，在下部洞体底部安装隧道仰拱支架并使所安装隧道仰拱支架与下部洞体左右两侧所安装的下部侧支架紧固连接为一体；
[0092]
s1035：隧道仰拱支架安装过程中，同步在隧道洞底部喷射一层沙漠砂混凝土形成仰拱混凝土喷射层；
[0093]
s1036：使隧道仰拱支架固定于仰拱混凝土喷射层内。
[0094]
具体的，所述下部洞体开挖过程中，由后向前对开挖成型的下部洞体左右两侧分别进行网喷支护，网喷支护过程中同步由后向前在开挖成型的下部洞体左右两侧分别安装下部侧支架，并使每个所述下部侧支架均与所述中部侧支架紧固连接为一体；
[0095]
同时，由后向前在下部洞体底部安装隧道仰拱支架并使所安装隧道仰拱支架与下部洞体左右两侧所安装的下部侧支架紧固连接为一体；
[0096]
所述隧道仰拱支架安装过程中，同步由后向前在隧道洞底部喷射一层混凝土形成仰拱混凝土喷射层，并使隧道仰拱支架固定于仰拱混凝土喷射层内，完成下部洞体的开挖及初期支护施工过程。
[0097]
进一步地，所述采用c15沙漠砂混凝土对隧道二次衬砌的混凝土填充层进行施工的方法包括：
[0098]
对开挖成型的隧道洞进行初期支护过程中，在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对隧道二次衬砌进行施工；
[0099]
s201：所述隧道初期支护结构分为对隧道洞的拱墙进行初期支护的拱墙初期支护结构和对隧道洞底部进行初期支护的初期支护仰拱；
[0100]
s202：所述隧道二次衬砌分为对隧道洞的拱墙进行支护的拱墙二次衬砌和对隧道洞底部进行支护的仰拱二次衬砌；
[0101]
s203：对拱墙二次衬砌进行施工；
[0102]
s204：对仰拱二次衬砌进行施工，所述仰拱二次衬砌位于初期支护仰拱上方，所述仰拱二次衬砌上设置有仰拱回填层；
[0103]
具体的，所述仰拱二次衬砌的上表面为水平面，所述拱墙二次衬砌的左右两侧底部均为水平面；
[0104]
s204：将拱墙二次衬砌支撑于仰拱二次衬砌上且二者浇筑为一体，所述仰拱回填层为混凝土填充层；
[0105]
所述仰拱回填层采用c15沙漠砂混凝土。
[0106]
具体的：
[0107]
f001：由后向前对下部洞体进行开挖过程中，获得开挖成型的隧道洞；
[0108]
f002：由后向前对开挖成型的下部洞体左右两侧分别进行网喷支护后，获得施工成型的所述拱墙网喷支护结构；
[0109]
f003：所述拱墙网喷支护结构与仰拱混凝土喷射层连接。
[0110]
需要说明的是：本实施例以及其他实施例中，所述c15沙漠砂混凝土的配合比如下表所示：
[0111][0112]
进一步地，所述对拱墙二次衬砌进行施工的方法包括：
[0113]
s2031：对所述拱墙二次衬砌进行施工；
[0114]
s2032：所述隧道二次衬砌的左右两个矮边墙为拱墙二次衬砌左右两侧底部的衬砌节段；
[0115]
s2033：对拱墙二次衬砌进行施工时，同步完成两个所述矮边墙的施工。
[0116]
值得注意的是，对拱墙二次衬砌进行施工时，采用二衬台车沿隧道纵向延伸方向由后向前对拱墙二次衬砌进行施工；所述仰拱二次衬砌的施工进度快于拱墙二次衬砌的施工进度，仰拱二次衬砌内的仰拱钢筋笼的上表面为水平面；所述隧道二次衬砌的左右两个矮边墙为拱墙二次衬砌左右两侧底部的衬砌节段；步骤三中对拱墙二次衬砌进行施工时，同步完成两个所述矮边墙的施工过程，左右两个矮边墙也采用二衬台车进行施工。
[0117]
进一步地，所述采用c30沙漠砂混凝土对拱墙二次衬砌进行施工的方法包括：
[0118]
s301：利用组合钢模板对所述矮边墙支模；
[0119]
s302：对混凝土填充层进行施工；
[0120]
s303：向支好的所述钢模板内浇筑c30沙漠砂混凝土。
[0121]
本实施例中，所用c30沙漠砂混凝土的配合比如下表所示：
[0122][0123]
进一步地，所述c15沙漠砂混凝土中的沙漠砂的采用毛乌素沙漠砂。
[0124]
c15混凝土全部采用沙漠砂替代河砂或机制砂，沙漠砂混凝土的工作性优于河砂或天然砂混凝土，尤其是保水性表现最好，c15沙漠砂混凝土砂率与河砂混凝土砂率基本相当，抗压强度与原河砂混凝土基本相同。
[0125]
作为可选地，所述c30沙漠砂混凝土中含有机制砂或河沙中的一种。
[0126]
无论是采用纯沙漠砂混凝土，还是沙漠砂与河砂或机制砂掺配的混合砂混凝土，其各项性能指标均能满足施工设计要求。
[0127]
所述基于沙漠砂混凝土的浅水隧道施工方法的具体实施步骤参照上述实施例，由于基于沙漠砂混凝土的浅水隧道施工方法采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0128]
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。