一种套拱基础加固方法与流程

1.本发明涉及隧道施工的技术领域。更具体地说，本发明涉及一种套拱基础加固方法。


背景技术：

2.近年来随着我国交通强国的目标的提出，隧道建设也迎来高潮，软弱围岩隧道也越来越多，而软弱围岩隧道进洞时不可避免要施作套拱。由于边仰坡开挖高度过大、坡率大，易引发边仰坡失稳滑坡，加之套拱基础地基承载力不足，引起套拱沉降变形、开裂失效，进一步导致边仰坡失稳，给工程建设带来巨大损失。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种套拱基础加固方法，针对软弱围岩，可有效降低边仰坡开挖高度，增强套拱基础承载力，避免套拱变形开裂失效，降低边仰坡失稳风险，达到安全高效进洞的目标。
4.本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种套拱基础加固方法，包括以下施工步骤：
5.步骤一、边仰坡开挖并防护至起拱线位置，施作拉森钢板桩。
6.步骤二、向下开挖一定距离，对拉森钢板桩范围施作内撑并焊接在钢板桩上；
7.步骤三、继续开挖至套拱基础底部后，插入型钢加固，同时对套拱基底施作小导管注浆加固；
8.步骤四、施作套拱基础；
9.步骤五、施作套拱上部结构；
10.步骤六、隧道进洞，洞口段初支闭合；
11.步骤七、拔除套拱基础范围以外的拉森钢板桩。
12.优选的是，步骤一中具体为：边坡开挖坡度为1:1.0，仰坡开挖坡度为1:0.25，防护采用φ42mm
×
4mm小导管，长度3m，间距2m
×
2m，梅花形布置，坡面挂φ8mm钢筋网并喷射c25混凝土支护，厚度10cm，施作拉森钢板桩长度9m，间距40cm，三面施作。
13.优选的是，步骤二中具体为：施作拉森钢板桩后，继续向下开挖一定距离，随后对拉森钢板桩范围内施作内撑，并焊接在钢板桩上。
14.优选的是，步骤三中具体为：继续开挖至套拱基础底部后，对套拱地基打入型钢及小导管，型钢为工18型钢，长度6m，布置3行2列，间距为50cm
×
50cm，小导管为
×
4mm小导管，长度6m，布置4行3列，间距为50cm
×
50cm。
15.优选的是，步骤四中具体为：套拱基础尺寸为长2.4m
×
宽2.0m
×
深3.2m，用c35素混凝土浇筑，并预埋1.5m长的套拱。
16.优选的是，步骤五中具体为：套拱基础上部结构为70cm厚的c35混凝土套拱。
17.本发明至少包括以下有益效果：
18.本发明能有效降低成洞面边仰坡开挖高度，同时给边仰坡坡脚提供有效支撑，增强坡体稳定性，降低边仰坡失稳风险。
19.本发明能有效提升套拱基础基底承载力，增加套拱强度，避免后期套拱整体结构下沉、滑移变形、开裂失效等问题。
20.本发明能减小隧道进洞时工作量，加快施工进度，缩短套拱施作工期，具有一定技术优越性和经济性优良性。
21.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
22.图1为套拱基础加固立面图。
23.图2为套拱基础加固平面图。
24.图3为拉森钢板桩大样图。
25.图4边坡拉裂缝图。
26.图5套拱位移图。
27.图6套拱基础加固图。
28.图7套拱完成效果图。
29.附图标记说明：
30.1-边仰坡土体、2-坡面支护、3-第一小导管、4-拉森钢板桩、5-套拱基础部分上部土体、6-拉森钢板桩内支撑、7-套拱基础部分下部土体、8-套拱基础加固工18型钢、9-基础加固小导管、10-c35套拱基础、11-套拱钢支撑、12-c35混凝土套拱。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明进行详细、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
32.此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
33.以下结合附图及实施对本发明作进一步的详细说明，其具体实施过程如下：
34.实施例1
35.如图1～3所示，一种套拱基础加固方法，包括以下步骤：
36.(1)对边仰坡土体1分级进行开挖，开挖至起拱线，边坡坡率控制为1:1，仰坡坡率控制为1:0.25。
37.(2)施作坡面支护2，先挂钢筋网，钢筋网网格20
×
20cm，随后喷射c25混凝土，厚度10cm。
38.(3)对坡面施作第一小导管3并注浆，第一小导管规格为长度3m，间距2m
×
2m，梅花形布置，浆液水灰比为1：0.8，注浆压力0.5mpa。
39.(4)施作拉森钢板桩4，钢板桩长度9m，间距40cm，三面施作，竖直插入土体。
40.型号为sp
‑ⅳ
型拉森钢板桩
41.(5)开挖套拱基础部分上部土体5，即向下开挖50cm。
42.(6)施作拉森钢板桩内支撑6，即工18内支撑，并与拉森钢板桩焊接在一起。
43.(7)继续向下开挖套拱基础部分下部土体7。
44.(8)施作套拱基础加固工18型钢8及基础加固小导管9(小导管)，均向下竖直打入土体，基础加固小导管9共布置4行3列间距50
×
50cm，套拱基础加固工18型钢8布置3行2列，间距50
×
50cm，基础加固小导管9注单液浆，水灰比1：0.8，注浆压力0.5mpa。
45.(9)浇筑c35套拱基础10混凝土，并预埋一节套拱钢支撑11，套拱钢支撑11预埋长度1.5m。
46.(10)筑模浇筑套拱基础上部结构，70cm厚的c35混凝土套拱12，打设管棚，完成注浆及注浆质量检验。
47.(11)隧道进洞，洞口段初支闭合。
48.(12)拔除套拱基础外的拉森钢板桩。
49.对比例1
50.某城市快速公路隧道，进口端浅埋段为4条小净距隧道群，浅埋段长距离穿越残坡积土、全风化、砂土状强风化花岗岩地层，土层结构稳定性差，岩芯极破碎，遇水软化，手易捏散，属极软岩。隧址区地下水丰富，地下水位高于隧顶高程，土体天然含水率高。右辅洞为先行洞，进洞时采用施工工艺如下：
51.①
分级开挖边仰坡土体至套拱基础底标高，控制边坡的坡率为1:1，仰坡坡率为1:0.25；
②
施作坡面防护，挂网喷浆先挂钢筋网，钢筋网网格20
×
20cm，随后喷射c25混凝土，厚度10cm；
③
支模，进行套拱基础浇筑，并预埋一节套拱钢支撑；
④
筑模浇筑后套拱上部结构。
52.如图4、5所示，采用上述常规方法施工，过程中严格控制施工质量，但套拱完成后，监测发现边仰坡一直处于变形当中，套拱基础也发生不均匀沉降，最大变形70cm，严重影响施工进度，并给工程施工带来极大风险。
53.经研究发现围岩破碎软弱，遇水软化，承载力不足，边仰坡刷坡过大，坡脚处无有效支撑，是引起边仰坡及套拱变形的主要原因。
54.在后续，右主洞、左主洞、左辅洞套拱施工时，采用本实施例1“一种套拱基础加固方法”，边仰坡放坡开挖由原开挖至套拱基础底标高变为开挖至起拱线，降低坡高3.2m，不仅有效降低边坡失稳风险，而且大大减小挖方量，此外，在边仰坡坡角处施作拉森钢板桩，对坡脚形成有效支撑。采用小导管注浆配合工18工字钢的形式，对套拱基础软弱土层进行处理，注浆压力可挤密土层，同时水泥浆液渗透土层形成水泥土稳定材料，再配合工18工字钢形成钢桩，基础承载力得到有效提升。施工完成后，边仰坡基本处于稳定状态，套拱亦无明显沉降变形，效果良好(如图6、7所示)。
55.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。