富水砂层矿山法隧道地连墙封闭止水的施工方法与流程

本发明涉及隧道建设施工技术领域，具体涉及一种富水砂层矿山法隧道地连墙封闭止水的施工方法。

背景技术：

在富水砂层矿山法隧道的施工过程中，隧道几何尺寸较大，且拱顶直接揭露大量卵石土地层，并上覆富水砂层，在开挖影响下极易引起洞内塌方灾害；传统的施工方案通常使用旋喷桩帷幕、咬合桩等进行封闭止水，卵石土地层及粗砾砂层均难以形成均匀的渗透注浆加固体，注浆浆液大多以劈裂形式在地层内部扩散，浆脉分布不均匀，注浆加固体各向异性强烈，注浆扩散范围难以控制，因此无法达到理想的封闭止水效果，从而无法保证施工安全性。

技术实现要素：

本发明提供一种富水砂层矿山法隧道地连墙封闭止水的施工方法，能够保证隧道挖掘施工的顺利进行，有效果保障了富水砂层下隧道的开挖安全。

本发明提供的富水砂层矿山法隧道地连墙封闭止水的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：

s1)在待挖掘隧道两侧分别平行于隧道的延伸方向，施工形成对称的两组预定厚度的素混凝土连续墙；

s2)将待挖掘隧道开挖轮廓线以外的预定注浆区域设置为止水区域，在所述止水区域内采用地表注浆进行加固；

s3)将所述素混凝土连续墙与待挖掘隧道开挖轮廓线之间的区域纵向分隔为多个仓室，在每个仓室中设置多个降水井进行分仓降水；

s4)分仓降水完成后，在进行隧道挖掘施工的过程中，在已形成的隧道洞内再次对围岩进行注浆加固。

优选地，步骤s1)中，其中一组素混凝土连续墙由多幅素混凝土连续墙依次拼接组成，所述多幅素混凝土连续墙中每一幅素混凝土连续墙的施工步骤为：

测量放样确定该幅素混凝土连续墙的施工位置，采用机械挖槽和人工修槽相结合的方式挖掘形成连续墙导槽；

在所述连续墙导槽相对的两槽壁进行导墙施工；

在所述导墙施工完成后，对所述导墙的墙面进行刷壁清理以及对所述连续墙导槽的底部进行清理；

将预制完成的该幅素混凝土连续墙的钢筋笼整体吊放入所述连续墙导槽中；

穿过所述钢筋笼的笼体将注浆管置入所述连续墙导槽中，通过所述注浆管进行注浆形成该幅素混凝土连续墙。

优选地，步骤s1)中，

所述导墙为沿着所述连续墙导槽的地角转角形成的倒l形导墙；

所述导墙施工分段进行，每段导墙的施工步骤包括：

沿着所述连续墙导槽的墙面以及与所述墙面交界的地面设置浇筑钢筋；

沿着所述浇筑钢筋的表面设置浇筑模板；

向所述浇筑模板中的浇筑钢筋内灌注导墙混凝土以形成该段导墙。

优选地，所述多幅素混凝土连续墙中每一幅素混凝土连续墙的施工步骤还包括：

在预制完成的该幅素混凝土连续墙的钢筋笼上加设吊装用的定位钢板；

在预制完成的该幅素混凝土连续墙的钢筋笼侧面固定用于与相邻的钢筋笼连接的工字钢接头。

优选地，所述多幅素混凝土连续墙中每一幅素混凝土连续墙的施工步骤还包括：

在将预制完成的该幅素混凝土连续墙的钢筋笼整体吊放入所述连续墙导槽中之后，在所述工字钢的两侧对称设置吊拔管并将所述吊拔管插入所述钢筋笼体中；

在灌注导墙混凝土结束后预定时间，将所述吊拔管从所述钢筋笼体中拔出。

优选地，步骤s2)中，所述止水区域为：距离待挖掘隧道顶部标高第一预定距离、距离待挖掘隧道底部标高第二预定距离、分别距离待挖掘隧道两侧纵垂线第三预定距离所围合成的区域。

优选地，步骤s2)中，在所述止水区域内采用地表注浆进行加固的步骤包括：

采用两序次钻孔施工；其中，第一序次钻孔用于对预定注浆区域进行注浆加固，第二序次钻孔用于检验注浆效果及补充加固；

采用前进式或后退式的跟管钻进方式进行钻孔施工，在钻孔的同时向形成的孔中置入注浆套管；

通过所述注浆套管进行注浆加固施工。

优选地，所述前进式的跟管钻进施工包括：由浅入深的分段进行钻孔和注浆施工；

所述后退式的跟管钻进施工包括：一次钻孔至孔底，由深及浅的逐段进行注浆加固。

优选地，步骤s3)中，在每个仓室中交错设置多个降水井，所述步骤s3)还包括：在每个所述仓室边缘设置至少一个观测井。

优选地，所述施工方法还包括：

在施工过程中进行环境监测，所述环境监测包括以下中的一种或多种：

隧道周边地面沉降监测；

邻近建筑和构筑物及隧道的沉降和倾斜监测；

隧道周边地下管线的垂直和水平位移监测；

隧道基坑外浅层及深层地下水位监测；

含水层水位监测；以及

降水抽水量的监测。

本发明提供的富水砂层矿山法隧道地连墙封闭止水的施工方法，首先在待挖掘的隧道两侧设置素混凝土连续墙进行封闭止水；之后在待挖掘隧道开挖轮廓线以外的止水区域内，采用地表注浆对松散的土体进行加固，以保证隧道挖掘施工的安全性；在隧道挖掘的过程中，在素混凝土连续墙与待挖掘隧道开挖轮廓线之间设置分隔为多个仓室，在每个仓室中设置多个降水井进行分仓降水，有效果保障了富水砂层下隧道的开挖安全；最后在隧道洞内再次对围岩进行注浆加固，进一步保证了隧道施工的安全。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是根据本发明实施方式的富水砂层矿山法隧道地连墙封闭止水的施工方法的步骤流程图；

图2是根据本发明实施方式的富水砂层矿山法隧道地连墙封闭止水的施工方法中的工字钢与吊拔管的安装位置示意图。

附图标记说明：

1工字钢2吊拔管

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。

如图1-图2所示，本发明提供一种富水砂层矿山法隧道地连墙封闭止水的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：

s1)在待挖掘隧道两侧分别平行于隧道的延伸方向，施工形成对称的两组预定厚度的素混凝土连续墙；

s2)将待挖掘隧道开挖轮廓线以外的预定注浆区域设置为止水区域，在所述止水区域内采用地表注浆进行加固；

s3)将所述素混凝土连续墙与待挖掘隧道开挖轮廓线之间的区域纵向分隔为多个仓室，在每个仓室中设置多个降水井进行分仓降水；

s4)分仓降水完成后，在进行隧道挖掘施工的过程中，在已形成的隧道洞内再次对围岩进行注浆加固。

根据本发明的技术方案，首先在待挖掘的隧道两侧设置素混凝土连续墙进行封闭止水；之后在待挖掘隧道开挖轮廓线以外的止水区域内，采用地表注浆对松散的土体进行加固，以保证隧道挖掘施工的安全性；在隧道挖掘的过程中，在素混凝土连续墙与待挖掘隧道开挖轮廓线之间设置分隔为多个仓室，在每个仓室中设置多个降水井进行分仓降水，有效果保障了富水砂层下隧道的开挖安全；最后在隧道洞内再次对围岩进行注浆加固，进一步保证了隧道施工的安全。

根据本发明的技术方案，包括步骤s1)在待挖掘隧道两侧分别平行于隧道的延伸方向，施工形成对称的两组预定厚度的素混凝土连续墙，在待挖掘隧道的两侧进行有效的封闭止水，为进行隧道挖掘提供了安全的挖掘环境。

其中，素混凝土连续墙底边需要入岩预定深度，增加连续墙的稳定性，并对连续墙的底边进行封闭，已达到良好的封闭止水效果。例如：入微风化花岗岩的深度不小于1.5米，入破碎岩的深度不小于2.5米。

根据本发明的一种实施方式，步骤s1)中，其中一组素混凝土连续墙由多幅素混凝土连续墙依次拼接组成，所述多幅素混凝土连续墙中每一幅素混凝土连续墙的施工步骤为：

测量放样确定该幅素混凝土连续墙的施工位置，采用机械挖槽和人工修槽相结合的方式挖掘形成连续墙导槽；

在所述连续墙导槽相对的两槽壁进行导墙施工；

在所述导墙施工完成后，对所述导墙的墙面进行刷壁清理以及对所述连续墙导槽的底部进行清理；

将预制完成的该幅素混凝土连续墙的钢筋笼整体吊放入所述连续墙导槽中；

穿过所述钢筋笼的笼体将注浆管置入所述连续墙导槽中，通过所述注浆管进行注浆形成该幅素混凝土连续墙。

所述多幅素混凝土连续墙可以为一字型，l型以及t型中的一种或多种组合。例如：地下连续墙共计112幅，其中包含一字型102幅、l型4幅、t型6幅。

根据本发明的一种实施方式，步骤s1)中，所述导墙为沿着所述连续墙导槽的地角转角形成的倒l形导墙，使用的导墙混凝土强度等级为c20，导墙每侧外放40mm，导墙内侧净间距为880mm，形成的导墙能够起着锁口、成槽导向、储存泥浆稳定液、维护上部土体稳定和防止土体坍落、槽段分幅定位和承担临时施工荷载的作用。

所述导墙施工分段进行，每段导墙的施工步骤包括：

沿着所述连续墙导槽的墙面以及与所述墙面交界的地面设置浇筑钢筋；

沿着所述浇筑钢筋的表面设置浇筑模板；

向所述浇筑模板中的浇筑钢筋内灌注导墙混凝土以形成该段导墙。

对称浇注导墙混凝土，强度达到设计强度的80％后进行拆模。拆模后在导墙周围设置临边防护，以保证施工安全；拆模后采用粘土回填，并设置混凝土对撑，以确保导墙的垂直精度。

导墙分段施工，每段长度20m；为防止施工机械荷载大造成导墙移位，导墙接缝采用错缝搭接，由预留的水平钢筋进行连接，使得导墙成为一个整体。

根据本发明的一种实施方式，所述多幅素混凝土连续墙中每一幅素混凝土连续墙的施工步骤还包括：

在预制完成的该幅素混凝土连续墙的钢筋笼上加设吊装用的定位钢板，以便于起吊钢筋笼；

在预制完成的该幅素混凝土连续墙的钢筋笼侧面固定用于与相邻的钢筋笼连接的工字钢1接头，工字钢1接头与钢筋笼一共吊放入连续墙导槽中，工字钢1接头的另一边用于和相邻的钢筋笼连接，工字钢1接头使用和连接方便，使得各个钢筋笼能够形成一个整体，提高承载能力。

根据本发明的一种实施方式，所述多幅素混凝土连续墙中每一幅素混凝土连续墙的施工步骤还包括：

在将预制完成的该幅素混凝土连续墙的钢筋笼整体吊放入所述连续墙导槽中之后，在所述工字钢1的两侧对称设置吊拔管2并将所述吊拔管2插入所述钢筋笼体中；

在灌注导墙混凝土结束后预定时间，将所述吊拔管2从所述钢筋笼体中拔出。

由于灌注导墙混凝土的过程中，可能会碰到混凝土绕过工字钢1接头位置，造成塌槽的情况，因此设置吊拔管2防止钢筋笼移动及混凝土绕流，还可以结合砂袋封堵使用，以提高导墙浇筑的质量。

吊拔管2拔出时间，根据混凝土强度的发展情况、气温和吊拔管2的埋置深度决定。通常在混凝土开始浇注后2～3h开始拔动，再使吊拔管2回落，无异常后可每隔20～30min拔出0.5～1m，在混凝土浇注结束后4～8h内将吊拔管2全部拔出。

在钢筋笼整体吊放入所述连续墙导槽中之后，穿过钢筋笼1/3l位置预埋两根无缝钢管，下端采用单向阀式注浆器，在施工过程中若发生渗漏水，可通过所述无缝钢管进行注浆加固。

根据本发明的技术方案，包括步骤s2)将待挖掘隧道开挖轮廓线以外的预定注浆区域设置为止水区域，在所述止水区域内采用地表注浆进行加固；加固卵石土层、粗砾砂层等软弱地层，提高围岩力学性能，确保折返线隧道开挖过程中的安全与稳定，确保隧道开挖满足开挖稳定性及涌水量的要求。

根据本发明的一种实施方式，步骤s2)中，所述止水区域为：距离待挖掘隧道顶部标高第一预定距离、距离待挖掘隧道底部标高第二预定距离、分别距离待挖掘隧道两侧纵垂线第三预定距离所围合成的区域。

具体地，隧道拱顶区域加固效果是控制隧道开挖安全的主要控制因素，因此拱顶范围需保证足够的加固厚度，可以选定隧道拱顶加固厚度确定为8m。因此选定第一预定距离为8m，即注浆加固范围上边界位于拱顶以上8m；第二预定距离的侧边界取为混凝土连续墙边界，可以选定为隧道开挖轮廓线外3m；第三预定距离为入中风化岩层1m或隧道开挖轮廓线下2m，根据地层情况取标高较高的值。

根据本发明的一种实施方式，步骤s2)中，在所述止水区域内采用地表注浆进行加固的步骤包括：

采用两序次钻孔施工；其中，第一序次钻孔用于对预定注浆区域进行注浆加固，第二序次钻孔用于检验注浆效果及补充加固；

采用前进式或后退式的跟管钻进方式进行钻孔施工，在钻孔的同时向形成的孔中置入注浆套管；通过所述注浆套管进行注浆加固施工，以保证注浆加固效果。

具体地，在加固段为软弱介质的情况下，一次成孔注浆容易造成塌孔卡钻以及浆液达不到预期扩散加固范围，因此采用前进式的跟管钻进施工工艺，所述前进式的跟管钻进施工包括：由浅入深的分段进行钻孔和注浆施工，在施工中钻、注交替，注浆分段长度为4m，能够防止目标加固区域内浆液不均匀扩散，提高整体加固效果；

在碎裂岩及中风化岩层区域，需要利用膨胀式止浆塞实现分段注浆，因此采用后退式的跟管钻进施工工艺，所述后退式的跟管钻进施工包括：一次钻孔至孔底，由深及浅的逐段进行注浆加固，可极大提高注浆施工效率。

另外，由于砂层及卵石土地层结构较为松散，强度较低，在对套管封固注浆操作中会因注浆压力扰动，破坏本来就软弱的岩层，造成围岩变形甚至破坏，因此可以根据现场施工情况采用隔压渗透封固注浆施工工艺。隔压渗透封固注浆施工工艺通过向隔压膨胀注浆器内注入速凝固结材料使膨胀布涨开并紧密压合在钻孔孔壁上，隔离软弱地层段，杜绝了注浆过程中注浆压力对软弱围岩的扰动破坏，避免了注浆过程中引起的围岩变形，并通过注浆管对裸孔段进行正常注浆。

在隧道开挖范围内存在渗透能力较弱的土层时，疏干降水周期较长，根据本发明的技术方案，包括步骤s3)将所述素混凝土连续墙与待挖掘隧道开挖轮廓线之间的区域纵向分隔为多个仓室，在每个仓室中设置多个降水井进行分仓降水；以提高降水的效率，达到预定的降水效果。

降水井井口应高于地表以上0.20～0.50m，以防止地表污水渗入井内。

步骤s3)中，在每个仓室中交错设置多个降水井，所述步骤s3)还包括：在每个所述仓室边缘设置至少一个观测井，观测井主要用于地下水水位测量。

根据本发明的技术方案，所述施工方法还包括：

在施工过程中进行环境监测，所述环境监测包括以下中的一种或多种：

隧道周边地面沉降监测；在隧道周边地面每隔预定间距放射形布置多组地表沉降监测点。

邻近建筑和构筑物及隧道的沉降和倾斜监测；在周边重要的建筑物及地道等设施上布置沉降和倾斜监测点，在基坑开挖和正式降水运行前作为初始数据采集，在基坑开挖及降水运行后定期对建、构筑物进行沉降及平面位移监测，监测点按每栋建筑物测斜数量不少于2组，每组监测点不少于2个。

隧道周边地下管线的垂直和水平位移监测；根据地下管线分布图，分别在上水、煤气、电缆、电话等重要管线进行监测，按照一定的间距设置监测点。

隧道基坑外浅层及深层地下水位监测；坑外浅层地下水位的变化直接影响到地表建筑物的沉降，在降低地下承压水时以及围护结构内浅层地下水疏干时，必须对坑外浅层及深层地下水位进行监测，因此在隧道基坑维护结构周边布置数只坑外水位监测孔进行浅层地下水位监测。

含水层水位监测，主要是通过水位观测孔进行的，包括对地下水静止水位的观测，和对承压含水层的静止水位的观测。

地下水水位测量通过常用的水位计进行测量，测量方式简单有效；也可以通过水位压力计传感器和数据采集仪进行测量，也就是在降水井和观测井内放入孔隙水位压力传感器，通过数据采集仪读取数据，并经过数据转换成地下水水位值，这种方式比较先进，施工现场主要注意保护好仪器和探头，成本比较高，一般用于地下水实时监控。

以及降水抽水量的监测，为每个降压井安装流量表，每天定时测定井的出水量，根据运转的井的数量和时间确定每天抽取地下水的总量。用手工方法监测地下水位的，水位流量可同时测量；用水位传感器和数据自动采集方法监测水位的，流量测定应每天定时进行。水量的测定应用秒表读取抽出某一体积的水所需的时间，换算为井的抽水流量。每天测量的次数应根据井出水量稳定的情况确定，每天可进行1～4次。

隧道施工过程中进行信息化施工监测，有利于实时掌握围护结构及周边环境的动态变化，重点监测隧道周边建构筑物。控制性地提供有关变形的范围、最大值及发展或收敛方向，尽早发现异常情况并及时处理解决，实现信息化施工管理，消除施工过程中可能出现的隐患，确保基坑工程的安全和质量，对基坑周边的环境进行有效的保护。

本发明的目的是提供一种富水砂层矿山法隧道地连墙封闭止水的施工方法，首先在待挖掘的隧道两侧设置素混凝土连续墙进行封闭止水；之后在待挖掘隧道开挖轮廓线以外的止水区域内，采用地表注浆对松散的土体进行加固，以保证隧道挖掘施工的安全性；在隧道挖掘的过程中，在素混凝土连续墙与待挖掘隧道开挖轮廓线之间设置分隔为多个仓室，在每个仓室中设置多个降水井进行分仓降水，有效果保障了富水砂层下隧道的开挖安全；最后在隧道洞内再次对围岩进行注浆加固，进一步保证了隧道施工的安全。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。