基本介紹
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專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
發明內容
專利目的
為了克服背景技術中的不足，《海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法》的目的在於提出一種海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法。該方法在保證隧道開挖施工安全的同時，能最大限度的加快通過海底隧道斷層破碎帶的施工進度，從而達到安全、質量和進度效益的有機統一。
技術方案
一種海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法，採用隧道上半斷面快速注漿堵水加固和隧道下半斷面開挖排水快速通過兩大施工過程，其具體步驟如下：
第一步：隧道上半斷面快速注漿加固，在到達富水斷層破碎帶或裂隙發育帶之前和結束之後，在計畫加固段長範圍之內，通過鑽孔對隧道上半斷面及上半斷面開挖輪廓線外間範圍內進行注漿加固，封堵上半斷面地層周圍地下水，切斷隧道上半斷面開挖輪廓線外地下水流向隧道內的水力通道；
第二步：隧道上半斷面周邊注漿完成後，按注漿孔數的3%～5%設定檢查孔，根據鑽孔注漿情況，將若干檢查孔布置在隧道上半斷面的開挖面上，進行效果檢查，注漿效果滿足預定標準後，然後進行下步工作；
第三步：在隧道下半斷面鑽設排水檢查孔，鑽孔數為3個，分別位於隧道左、中、右側，三個鑽孔單孔最大湧水量小於預定標準時，然後進行下步工作；
第四步：隧道上半斷面開挖支護，根據設計支護參數，進行隧道上半斷面開挖和支護工作；設計支護參數一般為鋼架間距50厘米；
第五步：隧道下半斷面快速開挖通過，隧道上半斷面通過注漿加固和封堵地下水後，根據預定的開挖進尺，首先進行上半斷面開挖和支護，隧道上半斷面開挖一段距離後，再快速跟進下半斷面開挖，及時將隧道初期支護封閉成環；
第六步：隧道初期支護封閉成環後，安全順利通過斷層破碎帶後，如果初期支護滲漏水量大於隧道滲漏水量預定標準，則根據滲漏水情況，適時實施徑向注漿堵水，保證隧道基本無滲漏。
上述的隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法第一步中，對隧道上半斷面及上半斷面開挖輪廓線外間範圍之內進行注漿加固，其注漿加固範圍一般為隧道開挖輪廓線外3～5米或注漿加固範圍為隧道開挖輪廓線外隧道半徑的0.5～1倍；
注漿加固預留止漿岩盤時，岩盤厚度一般為3～5米，設定止漿牆時，止漿牆採用標號C20以上等級混凝土，厚度1～3米；注漿加固長度一般為15～30米，注漿壓力為靜水壓力的1～2倍；注漿孔在掌子面上形成環形布置，最外圈注漿孔距隧道開挖輪廓線不少於60厘米；鑽孔注漿順序為：先外圈注漿孔，後內圈注漿孔，由上而下進行。
上述的隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法第二步中，所述檢查孔孔數為注漿孔數的3%～5%；其中，檢查孔最大單孔鑽孔湧水量小於1升/分鐘/米,全部檢查孔累計湧水量小於10升/分鐘，注漿堵水率達80%以上，地層滲透係數在10厘米/秒以上；注漿效果預定標準為單孔鑽孔湧水量，單孔鑽孔湧水量小於2升/分鐘/米，注漿堵水率達80%以上，地層滲透係數小於10厘米/秒。
上述的隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法第三步中，所述隧道下半斷面排水孔終孔位置位於隧道開挖輪廓線外2～3米，其中三個鑽孔的單孔最大湧水量預定標準為5升/分鐘/米。
上述的隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法第四步中，隧道上半斷面支護工作，應按設計要求做好隧道上半斷面每榀拱架兩側邊牆鎖腳錨管，以保證施工安全，上半斷面台階長度不得大於一倍隧道洞徑。其每次開挖進尺不應超過兩倍拱架間距。
上述的隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法第五步中，所述隧道下半斷面開挖時應左右交錯進行，當隧道上半斷面開挖一段距離後，再快速跟進下半斷面開挖，開挖時應左右交錯進行，循環進尺根據圍岩地質條件和初期支護鋼架的間距確定，一般情況下每次開挖進尺小於一倍拱架間距；開挖過程中如有滲漏水，應及時抽排。
上述的隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法第六步中，所述初期支護滲漏水預定標準為5升/分鐘/米；徑向注漿管採用Φ42鋼花管，呈梅花型布置，徑向注漿壓力為0.5～1兆帕。
改善效果
1、適用於海底隧道斷層破碎帶或富水裂隙發育的破碎岩體地層，該方法施工效率高，費用低，可以在保證隧道開挖安全的前提下，減少注漿加固堵水工程量、提高施工效率、減少處理斷層破碎帶或裂隙發育帶的時間，為隧道的順利建成節約投資和時間。
2、通過隧道上半斷面注漿加固，在保證了隧道開挖施工安全的同時，減少了鑽孔注漿數量，提高了注漿加固堵水的針對性和有效性。
3、通過隧道下半斷面開挖排水，減少了作用在隧道上部注漿殼體的外水壓力，給剩餘地下水以一定出路，減少了作用在隧道結構上的外水壓力。
4、隧道初期支護封閉成環，且通過斷層破碎帶後，根據預設滲漏水量標準進行徑向注漿封堵，在封閉的結構內進行施工，在保證了施工安全性的同時，減少了注漿堵水的盲目性，又滿足了防排水要求。
附圖說明
圖1是《海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法》海底隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法步驟流程圖；
圖2是該發明隧道上半斷面注漿加固剖面布置圖；
圖3是該發明隧道上半斷面注漿加固縱斷面示意圖；
圖4是該發明開挖完成後徑向注漿示意圖；
圖中：1、隧道開挖輪廓線；2、鑽孔；3、本階段注漿孔圖中的實線）；4、上階段注漿孔（圖中的虛線）；5、襯砌（初期支護用的鋼架）；6、開挖掌子面；7、超前注漿加固區；8、下階段注漿起點。
技術領域
《海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法》涉及地下工程施工技術領域，尤其涉及海底隧道穿越富水斷層破碎帶及裂隙發育岩體時上半斷面注漿堵水和下半斷面開挖排水的一種海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法。
權利要求
1.一種海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法，其特徵在於：採用隧道上半斷面快速注漿堵水加固和隧道下半斷面開挖排水快速通過兩大施工過程，其步驟如下：第一步：隧道上半斷面快速注漿加固，在到達富水斷層破碎帶或裂隙發育帶之前和結束之後，在計畫加固段長範圍之內，通過鑽孔對隧道上半斷面及上半斷面開挖輪廓線外的範圍進行注漿加固，封堵隧道上半斷面地層周圍地下水，切斷隧道上半斷面開挖輪廓線外地下水流向隧道內的水力通道；第二步：隧道上半斷面及半斷面開挖輪廓線外的範圍周邊注漿完成後，按注漿孔數設定的檢查孔為：3%注漿孔數≤檢查孔數＜5%注漿孔數，根據鑽孔注漿情況，將若干檢查孔布置在隧道上半斷面的開挖面上，進行效果檢查，注漿效果滿足預定標準後，然後進行下步工作；第三步：在隧道下半斷面鑽設排水檢查孔，鑽孔數為3個，分別位於隧道左、中、右側，三個鑽孔單孔最大湧水量小於預定標準時，然後進行下步工作；第四步：隧道上半斷面開挖支護，根據設計支護參數，進行隧道上半斷面開挖和支護工作；設計支護參數鋼架間距為50厘米；第五步：隧道下半斷面快速開挖通過，隧道上半斷面及半斷面開挖輪廓線外的範圍通過注漿加固和封堵地下水後，根據預定的開挖進尺，首先進行上半斷面開挖和支護，隧道上半斷面開挖一段距離後，再快速跟進下半斷面開挖，及時將隧道初期支護封閉成環；第六步：隧道初期支護封閉成環後，安全順利通過斷層破碎帶後，如果初期支護滲漏水量大於隧道滲漏水量預定標準，則根據滲漏水情況，適時實施徑向注漿堵水，保證隧道基本無滲漏；其中的第一步中，對隧道上半斷面及半斷面開挖輪廓線外的範圍進行注漿加固，其中，隧道上半斷面指的是隧道起拱線以上的拱部部位，注漿堵水加固範圍為隧道起拱線以上開挖輪廓線外的一段範圍，其隧道上半斷面開挖輪廓線外注漿加固範圍設定為：3米≤隧道上半斷面開挖輪廓線外的範圍＜5米；注漿加固預留止漿岩盤時，岩盤厚度為3～5米，設定止漿牆時，止漿牆採用標號C20以上等級混凝土，厚度1～3米；注漿加固長度為15～30米，注漿壓力為靜水壓力的1～2倍；注漿孔在掌子面上形成環形布置，最外圈注漿孔距隧道開挖輪廓線不少於60厘米；鑽孔注漿順序為：先外圈注漿孔，後內圈注漿孔，由上而下進行；所述第二步中，檢查孔數按3%注漿孔數≤檢查孔數＜5%注漿孔數進行設定，其中，檢查孔最大單孔鑽孔湧水量小於1升/分鐘/米,全部檢查孔累計湧水量小於10升/分鐘，注漿堵水率達80%以上，地層滲透係數在10-4厘米/秒以上；所述第三步中，在隧道下半斷面鑽設排水檢查孔，所述排水檢查孔的中孔位置位於隧道開挖輪廓線外2～3米，其中三個鑽孔的單孔最大湧水量預定標準為5升/分鐘/米。
2.根據權利要求1所述的海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法，其特徵在於：所述第四步中，隧道上半斷面支護工作，應按設計要求做好隧道上半斷面每榀拱架兩側邊牆鎖腳錨管，以保證施工安全，上半斷面台階長度不得大於一倍隧道洞徑；其每次開挖進尺不應超過兩倍拱架間距。
3.根據權利要求1所述的海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法，其特徵在於：所述第五步中，所述隧道上半斷面開挖一段距離後，再快速跟進下半斷面開挖時應左右交錯進行，循環進尺根據圍岩地質條件和初期支護鋼架的間距確定，每次開挖的進尺小於一倍拱架間距；開挖過程中如有滲漏水，應及時抽排。
4.根據權利要求1所述的海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法，其特徵在於：所述第六步中，所述初期支護的隧道滲漏水量預定標準為5升/分鐘/米，徑向注漿的注漿管採用Φ42鋼花管，呈梅花型布置，徑向注漿壓力為0.5～1兆帕。
實施方式
如圖1所示，一種海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法，採用隧道上半斷面快速注漿堵水加固和隧道下半斷面開挖排水快速通過兩大施工過程，其具體步驟如下：
第一步110：在到達富水斷層破碎帶或裂隙發育帶之前和結束之後，在預定加固段長範圍之內，通過鑽孔對隧道上半斷面及上半斷面開挖輪廓線外一定範圍內進行注漿加固，封堵上半斷面地層周圍地下水，其注漿加固範圍一般為隧道開挖輪廓線外3～5米或為隧道半徑的（0.5～1）倍。（見圖2、圖3）
第二步120；隧道上半斷面周邊注漿完成後，根據鑽孔注漿情況，在隧道上半斷面合適位置鑽設一定數量的檢查孔，進行效果檢查，注漿效果滿足預定標準後，方可進行下步工作。
第三步130：在隧道下半斷面鑽設排水檢查孔，鑽孔數為3個，分別位於隧道左、中、右側，三個鑽孔單孔最大湧水量小於預定標準時，方進行下步工作。
第四步140：隧道上半斷面開挖支護，根據設計支護參數進行隧道上半斷面開挖和支護工作。
第五步150：隧道下半斷面快速開挖通過。隧道上半斷面開挖一定距離後，再快速跟進下半斷面開挖，及時將隧道初期支護封閉成環。
第六步160：隧道初支封閉成環後，如果初期支護滲漏水量大於隧道滲漏水量預定標準，則根據滲漏水情況，適時實施徑向注漿堵水（見圖4隧道徑向注漿孔布置圖），保證隧道初期支護基本無滲漏。
下面結合圖2至圖4對上述各個詳細步驟進行詳細的說明，並結合附圖進行詳細的說明，需要說明的是，本實例採用了《海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法》的技術方案進行施工，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但《海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法》並不局限於下述的實例。
以某海底隧道穿越海底F2-1斷層為例，該隧道設計為雙向六車道，採用三孔形式，即左右兩側為左、右線主行車洞，中間為服務隧道穿越海底，採用鑽爆法施工。
在上述的隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法第一步中，對隧道上半斷面及上半斷面開挖輪廓線外間範圍之內進行注漿加固，其注漿加固範圍一般為隧道開挖輪廓線外3～5米或注漿加固範圍為隧道開挖輪廓線外隧道半徑的0.5～1倍；注漿加固預留止漿岩盤時，岩盤厚度一般為3～5米，設定止漿牆時，止漿牆採用標號C20以上等級混凝土，厚度1～3米；注漿加固長度一般為15～30米，注漿壓力為靜水壓力的1～2倍；注漿孔在掌子面上形成環形布置，最外圈注漿孔距隧道開挖輪廓線不少於60厘米；鑽孔注漿順序為：先外圈注漿孔，後內圈注漿孔，由上而下進行。
在上述的隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法第二步中，所述檢查孔孔數為注漿孔數的3%～5%；其中，檢查孔最大單孔鑽孔湧水量小於1升/分鐘/米,全部檢查孔累計湧水量小於10升/分鐘，注漿堵水率達80%以上，地層滲透係數在10厘米/秒以上；注漿效果預定標準為單孔鑽孔湧水量，單孔鑽孔湧水量小於2升/分鐘/米，注漿堵水率達80%以上，地層滲透係數小於10厘米/秒。
在上述的隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法第三步中，所述隧道下半斷面排水孔終孔位置位於隧道開挖輪廓線外2～3米，其中三個鑽孔的單孔最大湧水量預定標準為5升/分鐘/米。
在上述的隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法第四步中，隧道上半斷面支護工作，應按設計要求做好隧道上半斷面每榀拱架兩側邊牆鎖腳錨管，以保證施工安全，上半斷面台階長度不得大於一倍隧道洞徑。其每次開挖進尺不應超過兩倍拱架間距。
在上述的隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法第五步中，所述隧道下半斷面開挖時應左右交錯進行，當隧道上半斷面開挖一段距離後，再快速跟進下半斷面開挖，開挖時應左右交錯進行，循環進尺根據圍岩地質條件和初期支護鋼架的間距確定，一般情況下每次開挖進尺小於一倍拱架間距；開挖過程中如有滲漏水，應及時抽排。
在上述的隧道斷層破碎帶上堵下排施工方法第六步中，所述初期支護滲漏水預定標準為5升/分鐘/米；徑向注漿管採用Φ42鋼花管，呈梅花型布置，徑向注漿壓力為0.5～1兆帕。
榮譽表彰
2016年12月7日，《海底隧道斷層破碎帶上堵下排的施工方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
