專利名稱：高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于高原凍土隧道施工技術(shù)領域，尤其是涉及一種高原凍土隧道模筑混凝 土剛性初期支護的施工方法。
背景技術(shù)：
風火山隧道地處青藏高原可可西里無人區(qū)，該地區(qū)高寒、低壓且缺氧，自然環(huán)境極 為惡劣。所施工隧道軌面的海拔為4905米，是目前世界上海拔最高的隧道。同時，該地區(qū) 的極端最低氣溫-410C，年平均氣溫-6. 11°C，最冷月平均氣溫-17. 8°C ；當?shù)氐钠骄鶜鈮?約為內(nèi)地平均氣壓的70% ；最低氧分壓llkPa，含氧量為159.71kPa(內(nèi)地的含氧量約為 299. 3kPa)。由于所在地區(qū)的多年凍土上限為1. 2 1. 8m，下限深度大于110m，因而所施工 隧道的洞身全部位于凍巖之中，其中包括含土冰層、飽冰和富冰凍土發(fā)育地帶，實際施工過 程中為減少洞內(nèi)氣溫與地層熱交換的影響，并解決凍土熱融造成的混凝土滲水問題，必須 對現(xiàn)有隧道施工方法進行適應性改進現(xiàn)如今，高原凍土隧道施工可借鑒的經(jīng)驗較少，同時由于多年凍土受噴面溫差大， 噴射混凝土的回彈率高，因而采用臺階法開挖與模噴混凝土施工時，不僅施工工序多，而且 受外界環(huán)境因素干擾大，再加上高原因素使得人工工效低，施工速度慢，則極易造成多年凍 土融化、滴水、下沉與坍塌，施工安全質(zhì)量不能保證，因而施工過程中使得隧道施工陷入困
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高原凍土 隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其設計合理、施工方便、施工成本低且工程質(zhì)量 高、施工速度快，在有效保證施工安全質(zhì)量的同時，也能確保所施工完成的高原凍土隧道的 防排水功能和保溫功能優(yōu)良，使用年限長，維修及后期返工成本非常低。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種高原凍土隧道模筑混凝土 剛性初期支護的施工方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、測量放線按設計圖紙在施工現(xiàn)場進行施工測量，并在需施工高原凍土隧 道的隧道洞口處測設出需施工高原凍土隧道的中心線和外圍邊線；步驟二、隧道開挖施工采用全斷面開挖法對需施工高原凍土隧道進行開挖且開 挖時分多個節(jié)段進行；且每個節(jié)段開挖過程中，同步在已開挖完成隧道洞身的內(nèi)壁上均勻 噴射一層內(nèi)部摻加有混凝土早強劑的混凝土，并相應形成一層厚度為3cm 5cm的初噴混 凝土層；步驟三、模筑混凝土剛性初期支護施工，步驟二中所述的每個節(jié)段開挖過程中，采 用錨網(wǎng)注聯(lián)合支護方法立即對已開挖完成且設置有所述初噴混凝土層的隧道洞身進行初 期支護施工，且進行初期支護施工時，沿需施工高原凍土隧道的延伸方向?qū)⑿枋┕じ咴瓋?土隧道分成多個施工節(jié)段進行施工；
對于任一施工節(jié)段的初期支護施工過程而言，包括以下步驟301、鋼拱架支撐布設步驟二中所述的隧道節(jié)段開挖過程中，沿需施工高原凍土 隧道的延伸方向，采用多個鋼拱架立即對已開挖完成且內(nèi)壁上噴射有初噴混凝土層的隧道 洞身進行支撐加固；302、錨網(wǎng)初期支護施工步驟301中所述鋼拱架支撐加固過程中，在所述隧道洞 身上錨固多根錨桿，多根所述錨桿呈梅花形布設；且在錨固多根所述錨桿的同時，在已錨固 完成的多根所述錨桿外側(cè)掛一層鋼筋網(wǎng)，并相應形成錨網(wǎng)初期支護結(jié)構(gòu)；同時，在掛所述鋼 筋網(wǎng)之前，在需施工高原凍土隧道的拱部預埋多根壓漿管；303、混凝土澆筑施工采用鋼模襯砌臺車一在步驟302中所述的錨網(wǎng)初期支護結(jié) 構(gòu)上進行混凝土澆筑施工，并形成一層厚度為30cm士5cm的混凝土初襯；進行混凝土澆筑 施工時，泵送入模的混凝土為低溫早強耐久混凝土，采用插入式振搗器進行振搗密實，且所 泵送混凝土的入模溫度為0°C 5°C ；304、初襯背后注漿施工待步驟303中所澆筑混凝土凝固后，采用注漿機且通過 步驟302中預埋的多根所述壓漿管在所述初噴混凝土層與所述混凝土初襯之間壓注水泥 漿，并形成一個壓注水泥漿層，且所述壓注水泥漿層將所述初噴混凝土層和所述混凝土初 襯緊密連接為一體；待所述壓注水泥漿層壓注完成后，便完成本施工節(jié)段的初期支護施工 過程，相應獲得本施工節(jié)段的模筑混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)；305、不斷重復步驟301至304，直至完成需施工高原凍土隧道中剩余多個施工節(jié) 段的初期支護施工過程；步驟四、防水及隔熱保溫層鋪設步驟304中所述每一施工節(jié)段的初期支護施工 完成后，立即在已施工完成的模筑混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)上鋪設一層防水及隔熱保溫 層，且鋪設防水及隔熱保溫層時分多個節(jié)段進行鋪設；所述防水及隔熱保溫層包括布設在 所述模筑混凝土剛性初期支護上的復合防水板一、布設在所述復合防水板一上的隔熱保溫 層和布設在所述隔熱保溫層上的復合防水板二；步驟五、二次襯砌施工步驟四中所述在每一節(jié)段的防水及隔熱保溫層鋪設完成 后，立即采用鋼模襯砌臺車二且按照常規(guī)二次襯砌施工方法在已鋪設完成的防水及隔熱保 溫層上進行二次襯砌施工，并相應形成混凝土二次襯砌，且進行二次襯砌施工時分多個節(jié) 段進行施工；步驟三中所述的模筑混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)、步驟四中所述的防水及隔熱保溫 層和步驟五中所述的混凝土二次襯砌均為對需施工高原凍土隧道進行整體加固與保護的 全環(huán)式結(jié)構(gòu)；步驟二中所述的隧道開挖施工、步驟三中所述的模筑混凝土剛性初期支護施 工、步驟四中所述的防水及隔熱保溫層鋪設和步驟五中所述的二次襯砌施工過程中，均分 多個節(jié)段進行連續(xù)施工，且步驟二中所述隧道開挖施工的施工進度超前于步驟三中所述模 筑混凝土剛性初期支護施工的施工進度，步驟三中所述模筑混凝土剛性初期支護施工的施 工進度超前于步驟四中所述防水及隔熱保溫層鋪設的施工進度，步驟四中所述防水及隔熱 保溫層鋪設的施工進度超前于步驟五中所述二次襯砌施工的施工進度。上述高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其特征是步驟五中所 述的二次襯砌施工時，所澆筑的混凝土為低溫早強耐久混凝土。上述高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其特征是步驟二中所述初噴混凝土層的厚度為5cm，步驟303中所述混凝土初襯的厚度為30cm。上述高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其特征是步驟303中 所澆筑的混凝土為C25混凝土，相應地步驟304中所述的待步驟303中所澆筑混凝土的強 度達到設計強度的70%以上時，再采用注漿機且通過步驟302中預埋的多根所述壓漿管在 所述初噴混凝土層與所述混凝土初襯之間壓注水泥漿。上述高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其特征是步驟302中 所述錨桿為長度為2. 5m±0. 2m的中空注漿錨桿，所述中空注漿錨桿的縱向間距和環(huán)向間 距均為Im士0. Im ；所述鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸為(20士3)cmX (20士3) cm。上述高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其特征是步驟二中所 述的混凝土早強劑為WQDZ低溫耐久早強劑。上述高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其特征是步驟303中 所述的鋼模襯砌臺車一由成型鋼模一、對所述成型鋼模一進行固定支撐的支撐系統(tǒng)一和安 裝在所述支撐系統(tǒng)一上且?guī)铀鲋蜗到y(tǒng)一前后移動的行走機構(gòu)一組成，所述成型鋼模 一的縱向長度為9m ；步驟五中所述的鋼模襯砌臺車二由成型鋼模二、對所述成型鋼模二進 行固定支撐的支撐系統(tǒng)二和安裝在所述支撐系統(tǒng)二上且?guī)铀鲋蜗到y(tǒng)二前后移動的 行走機構(gòu)二組成，所述成型鋼模二的縱向長度為6m。上述高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其特征是步驟304中 所述水泥漿的水灰比為1 1 1 2，且通過步驟302中預埋的多根所述壓漿管在所述初 噴混凝土層與所述混凝土初襯之間壓注水泥漿時，注漿壓力控制在0. 6MPa士0. 05MPa。上述高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其特征是步驟四中所 述的防水及隔熱保溫層相應形成對需施工高原凍土隧道進行防水保護的全環(huán)式防水結(jié)構(gòu)； 且在所述防水及隔熱保溫層鋪設過程中，還需對混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)上所存在的施工 縫和變形縫進行防水施工處理；對混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)上所存在的施工縫和變形縫進行防水施工處理時，主 要是對混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)上的水平施工縫、環(huán)向施工縫和預設伸縮縫或沉降縫的斷 面進行防水處理；其中對所述水平施工縫或環(huán)向施工縫進行防水處理時，先在被處理的水 平施工縫或環(huán)向施工縫內(nèi)均勻涂刷一層水泥基界面劑防護層，再在所述水平施工縫或環(huán)向 施工縫中部布設橡膠止水帶；對預設伸縮縫或沉降縫的斷面進行防水處理時，先在預設伸 縮縫或沉降縫的斷面中部鋪設橡膠止水帶，再在預設伸縮縫或沉降縫的斷面內(nèi)部密實塞填 防水填充物；同時還需沿步驟303中施工完成的所述混凝土初襯邊緣鋪設橡膠止水帶，再 在所述混凝土初襯邊緣外側(cè)的縫隙內(nèi)部密實塞填防水填充物。上述高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其特征是步驟二中所 述的隧道開挖施工、步驟三中所述的模筑混凝土剛性初期支護施工、步驟四中所述的防水 及隔熱保溫層鋪設和步驟五中所述的二次襯砌施工過程中，均通過布設在需施工高原凍土 隧道4內(nèi)的空調(diào)機組將隧道洞內(nèi)的溫度控制在士 5°C之間，保證了隧道洞內(nèi)的凍土熱擾穩(wěn) 定及混凝土施工質(zhì)量。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、設計合理、施工方便且施工質(zhì)量控制簡便，投入成本較低。2、施工速度快，施工工期短。
3、施工質(zhì)量好，工程質(zhì)量優(yōu)良，滿足了優(yōu)質(zhì)高效的建設要求，經(jīng)濟效益顯著。所施 工完成的高原凍土隧道防排水功能和保溫功能優(yōu)良，使用年限長，維修及后期返工成本很 低。4、能有效推廣適用至高原凍土隧道施工中，并且能有效解決凍土隧道采用“新奧 法”施工方法存在的多種實際缺陷，其中，對于“新奧法”施工方法來說，由于隧道“新奧法” 施工方法要求在隧道開挖后，利用圍巖成拱效應的自承能力，采用噴射混凝土柔性支護，并 實施圍巖監(jiān)控量測，根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)且待圍巖變形趨于穩(wěn)定后再行二次襯砌，但是凍土 地質(zhì)難以適應“新奧法”技術(shù)，凍土的抗壓強度很高，其極限抗壓強度甚至與混凝土相當，但 凍土融化后抗壓強度急劇降低，所形成的熱融沉陷和下一個寒季的凍脹作用常常造成工程 建筑物失穩(wěn)而難以修復，因而隧道“新奧法”施工方法不能有效適用至高原凍土隧道施工 中。而采用本發(fā)明，具體是根據(jù)凍土的工程性質(zhì)，將原臺階法開挖方案調(diào)整為全斷面開挖 (挖掘機能直接開挖的地段采用超短臺階，分兩次接型鋼鋼架)后，不僅加快了施工進度， 而且減少了對凍土的擾動次數(shù)，有利于噴混凝土(初襯混凝土)、鋪設防水、保溫板等后續(xù) 保溫施工工序及時跟進，并且全斷面開挖法能充分利用凍土開挖后即時強度很高且融化后 強度急劇降低的工程特點，能夠盡量減少氣溫升高對凍土的影響，避免凍土融化壓縮下沉 和下一個寒季所形成的凍脹力造成施工災害和運營隱患。5、由于采用全斷面法進行開挖后，隧道的開挖進度加快，后續(xù)若采用模噴30cm厚 混凝土時，由于噴射混凝土受高原施工條件制約，人工、機具效能低下，難以提高速度，其作 業(yè)工序嚴重滯后，同時直接噴射的混凝土一方面難以為鋪設防水保溫板提供圓順的基面， 另一方面由于施工環(huán)境溫度過低，噴混凝土回彈量大、強度低，不能很好地起到支護的作 用。則采用本發(fā)明所述的模筑混凝土剛性初期支護時，不僅施工速度加快，并且能響應解決 噴射混凝土施工所存在的上述缺陷，所形成模筑混凝土剛性初期支護的基面圓順，相應能 為后期鋪設防水及隔熱保溫層提供圓順的基面，并且能起到有效的支護作用。綜上，采用模 筑混凝土剛性初期支護取代混凝土模噴方案，徹底解決了模噴混凝土進度滯后且質(zhì)量難以 保證的技術(shù)難題。根據(jù)實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采用臺階法開挖且配合模噴混凝土支護時，單口開挖 日進尺0. 5 Im ；采用全斷面法開挖且配合模筑混凝土支護時平均日進尺超過了 4m，施工 工效倍增。6、經(jīng)濟效益顯著，成功縮小了凍土融化圈，減少了熱融滑坍造成的超挖工程量，避 免了塌方事故，節(jié)約成本將在千萬元以上；采用模筑混凝土剛性初期支護為多重防水保溫 設施提供了圓順的基面，將隧道二次襯砌內(nèi)外氣溫變化隔離，較好地預防了凍土凍脹隱患， 使高原凍土隧道重建新的熱量平衡系統(tǒng)，所避免的返工浪費損失非常大。7、在模筑混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)與混凝土二次襯砌之間設置防水及隔熱保溫 層，且所布設的防水及隔熱保溫層沿隧道全長全斷面鋪設，將隧道二次襯砌內(nèi)外的氣溫變 化有效隔離；并且防水及隔熱保溫層采用“無釘法鋪設”新工藝，確保施工完成的隧道不滲、 不漏綜上所述，本發(fā)明設計合理、施工方便、施工成本低且工程質(zhì)量高、施工速度快，在 有效保證施工安全質(zhì)量的同時，也能確保所施工完成的高原凍土隧道的防排水功能和保溫 功能優(yōu)良，使用年限長，維修及后期返工成本非常低。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明的施工方法流程圖。圖2為本發(fā)明所施工成型隧道的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明1-模筑混凝土剛性初期支 2-防水及隔熱保溫 3-混凝土二次襯砌；護結(jié) 構(gòu)； 層；4-需施工高原凍土隧道。
具體實施例方式如圖1所示的一種高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，包括以下 步驟步驟一、測量放線按設計圖紙在施工現(xiàn)場進行施工測量，并在需施工高原凍土隧 道4的隧道洞口處測設出需施工高原凍土隧道4的中心線和外圍邊線。步驟二、隧道開挖施工采用全斷面開挖法對需施工高原凍土隧道4進行開挖且 開挖時分多個節(jié)段進行；且每個節(jié)段開挖過程中，同步在已開挖完成隧道洞身的內(nèi)壁上均 勻噴射一層內(nèi)部摻加有混凝土早強劑的混凝土，并相應形成一層厚度為3cm 5cm的初噴 混凝土層。本實施例中，所述初噴混凝土層的厚度為5cm，并且所述混凝土早強劑為WQDZ低 溫耐久早強劑。實際操作過程中，應根據(jù)所摻加混凝土早強劑的種類、說明書所記載的摻加 比例范圍和實際具體應用環(huán)境，確定所摻加混凝土早強劑的摻加量。實際施工過程中，在隧道開挖后，立即在開挖隧道洞身上均勻噴射一層厚度為 3cm 5cm且摻加WQDZ低溫耐久早強劑的混凝土后，能有效阻止所開挖形成隧道洞內(nèi)空氣 和凍巖之間發(fā)生熱交換，防止凍巖風化及融化。綜上，在充分認識和掌握凍土工程性質(zhì)的基 礎上，充分利用凍土開挖后即時強度很高，但融化后強度急劇降低的工程特點，將臺階法開 挖法變更為全斷面開挖法，而全斷面開挖法能充分利用凍土開挖后即時強度很高且融化后 強度急劇降低的工程特點。步驟三、模筑混凝土剛性初期支護施工，步驟二中所述的每個節(jié)段開挖過程中，采 用錨網(wǎng)注聯(lián)合支護方法立即對已開挖完成且設置有所述初噴混凝土層的隧道洞身進行初 期支護施工，且進行初期支護施工時，沿需施工高原凍土隧道4的延伸方向?qū)⑿枋┕じ咴?凍土隧道4分成多個施工節(jié)段進行施工。對于任一施工節(jié)段的初期支護施工過程而言，包括以下步驟301、鋼拱架支撐布設步驟二中所述的隧道節(jié)段開挖過程中，沿需施工高原凍土 隧道的延伸方向，采用多個鋼拱架立即對已開挖完成且內(nèi)壁上噴射有初噴混凝土層的隧道 洞身進行支撐加固。本實施例中，所述鋼拱架為格柵鋼架。302、錨網(wǎng)初期支護施工步驟301中所述鋼拱架支撐加固過程中，在所述隧道洞 身上錨固多根錨桿，多根所述錨桿呈梅花形布設；且在錨固多根所述錨桿的同時，在已錨固 完成的多根所述錨桿外側(cè)掛一層鋼筋網(wǎng)，并相應形成錨網(wǎng)初期支護結(jié)構(gòu)；同時，在掛所述鋼筋網(wǎng)之前，在需施工高原凍土隧道的拱部預埋多根壓漿管。本實施例中，所述錨桿為長度為2. 5m±0. 2m的中空注漿錨桿，所述中空注漿錨桿 的縱向間距和環(huán)向間距均為Im士0. Im ；所述鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸為(20士3)cmX (20士3) cm。303、混凝土澆筑施工采用鋼模襯砌臺車一在步驟302中所述的錨網(wǎng)初期支護結(jié) 構(gòu)上進行混凝土澆筑施工，并形成一層厚度為30cm士5cm的混凝土初襯；進行混凝土澆筑 施工時，泵送入模的混凝土為低溫早強耐久混凝土，采用插入式振搗器進行振搗密實，且所 泵送混凝土的入模溫度為0°C 5°C。本實施例中，所述混凝土初襯的厚度為30cm。所述鋼模襯砌臺車一由成型鋼模一、 對所述成型鋼模一進行固定支撐的支撐系統(tǒng)一和安裝在所述支撐系統(tǒng)一上且?guī)铀鲋?撐系統(tǒng)一前后移動的行走機構(gòu)一組成，所述成型鋼模一的縱向長度為9m。304、初襯背后注漿施工待步驟303中所澆筑混凝土凝固后，采用注漿機且通過 步驟302中預埋的多根所述壓漿管在所述初噴混凝土層與所述混凝土初襯之間壓注水泥 漿，并相應在所述初噴混凝土層與模筑成型的所述混凝土初襯之間形成一個壓注水泥漿 層，且所述壓注水泥漿層將所述初噴混凝土層和所述混凝土初襯緊密連接為一體；待所述 壓注水泥漿層壓注完成后，便完成本施工節(jié)段的初期支護施工過程，相應獲得本施工節(jié)段 的模筑混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)1。實際壓注水泥漿時，所述水泥漿的水灰比為1 1 1 2，本實施例中，述水泥漿 的水灰比為1 1且實際壓注過程中，可以根據(jù)實際具體需要對所壓注水泥漿的水灰比進 行相應調(diào)整，通過步驟302中預埋的多根所述壓漿管在所述初噴混凝土層與所述混凝土初 襯之間壓注水泥漿時，注漿壓力控制在0. 6MPa士0. 05MPa。實際施工過程中，所述壓注水泥漿層的主要作用是能夠回填模筑混凝土剛性初期 支護結(jié)構(gòu)1和所述混凝土圍巖襯砌間出現(xiàn)的局部孔隙，防止孔隙中積水成冰而造成混凝土 破壞，簡單說就是為了回填模筑混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)1與圍巖間的空隙，避免凍害隱
串
)Qi、O305、不斷重復步驟301至304，直至完成需施工高原凍土隧道4中剩余多個施工節(jié) 段的初期支護施工過程。本實施例中，步驟303中所澆筑的混凝土為C25混凝土，相應地步驟304中所述的 待步驟303中所澆筑混凝土的強度達到設計強度的70%以上時，再采用注漿機且通過步驟 302中預埋的多根所述壓漿管在所述初噴混凝土層與模筑成型的所述混凝土初襯之間壓注 水泥漿。綜上，實際施工過程中，進入需施工高原凍土隧道4的正洞后，為確?；鎴A順， 采用模筑混凝土剛性初期支護1對需施工高原凍土隧道4進行初期支護，具體是采用所述 鋼模襯砌臺車一進行混凝土澆筑施工，且混凝土澆筑施工過程中，將混凝土的入模溫度控 制在5°C，這樣能減弱對凍土的熱融影響。步驟四、防水及隔熱保溫層鋪設步驟304中所述每一施工節(jié)段的初期支護施工 完成后，立即在已施工完成的模筑混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)1上鋪設一層防水及隔熱保溫 層2，且鋪設防水及隔熱保溫層2時分多個節(jié)段進行鋪設；所述防水及隔熱保溫層2包括布 設在所述模筑混凝土剛性初期支護上的復合防水板一、布設在所述復合防水板一上的隔熱 保溫層和布設在所述隔熱保溫層上的復合防水板二。
本實施例中，步驟四中所述的防水及隔熱保溫層2相應形成對需施工高原凍土隧 道4進行防水保護的全環(huán)式防水結(jié)構(gòu)；且在所述防水及隔熱保溫層2鋪設過程中，還需對混 凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)1上所存在的施工縫和變形縫進行防水施工處理。對混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)1上所存在的施工縫和變形縫進行防水施工處理時， 主要是對混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)1上的水平施工縫、環(huán)向施工縫和預設伸縮縫或沉降縫 的斷面進行防水處理；其中對所述水平施工縫或環(huán)向施工縫進行防水處理時，先在被處理 的水平施工縫或環(huán)向施工縫內(nèi)均勻涂刷一層水泥基界面劑防護層，再在所述水平施工縫或 環(huán)向施工縫中部布設橡膠止水帶；對預設伸縮縫或沉降縫的斷面進行防水處理時，先在預 設伸縮縫或沉降縫的斷面中部鋪設橡膠止水帶，再在預設伸縮縫或沉降縫的斷面內(nèi)部密實 塞填防水填充物；同時還需沿步驟303中施工完成的所述混凝土初襯邊緣鋪設橡膠止水 帶，再在所述混凝土初襯邊緣外側(cè)的縫隙內(nèi)部密實塞填防水填充物。同時，所述防水及隔熱保溫層2還包括一層鋪設于需施工高原凍土隧道4的拱部 與隧底所鋪防水保護層上的無紡布。本實施例中，所述防水保護層為防水板，所述復合防水板為EVA復合防水板或PVC 復合防水板，所述隔熱保溫層為聚氨酯泡沫板且其厚度為5cm士 lcm。所述防水填充物為渣 油麻筋或浸油木板，所述無紡布為規(guī)格大于300g/m2的土工布。具體而言所采用PVC復合防水板的性能指標為拉伸強度> 15MPa ；斷裂伸長率 ^ 300% ；低溫柔性，-35 °C溫度條件下無裂紋；抗?jié)B透，耐穿刺；耐水、耐低溫；無毒、無菌、 耐腐蝕；要求隧道盲溝在低溫條件具有彈性，透水性好，能承受不小于0. 5MPa的壓力，并不 易銹蝕。步驟五、二次襯砌施工步驟四中所述在每一節(jié)段的防水及隔熱保溫層2鋪設完 成后，立即采用鋼模襯砌臺車二且按照常規(guī)二次襯砌施工方法在已鋪設完成的防水及隔熱 保溫層2上進行二次襯砌施工，并相應形成混凝土二次襯砌3，且進行二次襯砌施工時分多 個節(jié)段進行施工，最終施工完成的隧道結(jié)構(gòu)見圖2。本實施例中，所述鋼模襯砌臺車二由成型鋼模二、對所述成型鋼模二進行固定支 撐的支撐系統(tǒng)二和安裝在所述支撐系統(tǒng)二上且?guī)铀鲋蜗到y(tǒng)二前后移動的行走機構(gòu) 二組成，所述成型鋼模二的縱向長度為6m。實際二次襯砌施工時，所澆筑的混凝土為低溫早 強耐久混凝土。實際進行二次襯砌施工時，采用43kg/m扣軌梁式棧橋方案開挖并施工襯砌仰拱， 鋪底混凝土與仰拱一同澆注并預置曲邊墻鋼筋。拱墻襯砌一次成型，采用6m長全液壓整體 鋼模襯砌臺車(即所述鋼模襯砌臺車二)，混凝土采用自動計量拌和，TST-6型軌行混凝土 輸送車運輸，HBT60混凝土輸送泵泵送入模，插入式振動器配合臺車附著式振動器振搗。本實施例中，步驟303和步驟五中所澆筑混凝土的抗?jié)B性為S8等級。實際施工過程中，步驟三中所述的模筑混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)1、步驟四中所述 的防水及隔熱保溫層2和步驟五中所述的混凝土二次襯砌3均為對需施工高原凍土隧道4 進行整體加固與保護的全環(huán)式結(jié)構(gòu)；步驟二中所述的隧道開挖施工、步驟三中所述的模筑 混凝土剛性初期支護施工、步驟四中所述的防水及隔熱保溫層鋪設和步驟五中所述的二次 襯砌施工過程中，均分多個節(jié)段進行連續(xù)施工，且步驟二中所述隧道開挖施工的施工進度 超前于步驟三中所述模筑混凝土剛性初期支護施工的施工進度，步驟三中所述模筑混凝土剛性初期支護施工的施工進度超前于步驟四中所述防水及隔熱保溫層鋪設的施工進度，步 驟四中所述防水及隔熱保溫層鋪設的施工進度超前于步驟五中所述二次襯砌施工的施工 進度。另外，步驟二中所述的隧道開挖施工、步驟三中所述的模筑混凝土剛性初期支護 施工、步驟四中所述的防水及隔熱保溫層鋪設和步驟五中所述的二次襯砌施工過程中，均 通過布設在需施工高原凍土隧道4內(nèi)的空調(diào)機組將隧道洞內(nèi)的溫度控制在士5°C之間，保 證了隧道洞內(nèi)的凍土熱擾穩(wěn)定及混凝土施工質(zhì)量。并且實際施工過層中，當工作面最低氣 溫低于_3°C時，模筑混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)1施工用的混凝土按冬期施工措施辦理，具 體是采用DZLZ-10-A型蒸汽鍋爐蒸汽提高水溫或者搭設保溫大棚接通暖氣對拌合混凝土 用的砂、石料進行保溫加熱。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技 術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、測量放線按設計圖紙在施工現(xiàn)場進行施工測量，并在需施工高原凍土隧道(4)的隧道洞口處測設出需施工高原凍土隧道(4)的中心線和外圍邊線；步驟二、隧道開挖施工采用全斷面開挖法對需施工高原凍土隧道(4)進行開挖且開挖時分多個節(jié)段進行；且每個節(jié)段開挖過程中，同步在已開挖完成隧道洞身的內(nèi)壁上均勻噴射一層內(nèi)部摻加有混凝土早強劑的混凝土，并相應形成一層厚度為3cm～5cm的初噴混凝土層；步驟三、模筑混凝土剛性初期支護施工，步驟二中所述的每個節(jié)段開挖過程中，采用錨網(wǎng)注聯(lián)合支護方法立即對已開挖完成且設置有所述初噴混凝土層的隧道洞身進行初期支護施工，且進行初期支護施工時，沿需施工高原凍土隧道(4)的延伸方向?qū)⑿枋┕じ咴瓋鐾了淼?4)分成多個施工節(jié)段進行施工；對于任一施工節(jié)段的初期支護施工過程而言，包括以下步驟301、鋼拱架支撐布設步驟二中所述的隧道節(jié)段開挖過程中，沿需施工高原凍土隧道的延伸方向，采用多個鋼拱架立即對已開挖完成且內(nèi)壁上噴射有初噴混凝土層的隧道洞身進行支撐加固；302、錨網(wǎng)初期支護施工步驟301中所述鋼拱架支撐加固過程中，在所述隧道洞身上錨固多根錨桿，多根所述錨桿呈梅花形布設；且在錨固多根所述錨桿的同時，在已錨固完成的多根所述錨桿外側(cè)掛一層鋼筋網(wǎng)，并相應形成錨網(wǎng)初期支護結(jié)構(gòu)；同時，在掛所述鋼筋網(wǎng)之前，在需施工高原凍土隧道的拱部預埋多根壓漿管；303、混凝土澆筑施工采用鋼模襯砌臺車一在步驟302中所述的錨網(wǎng)初期支護結(jié)構(gòu)上進行混凝土澆筑施工，并形成一層厚度為30cm±5cm的混凝土初襯；進行混凝土澆筑施工時，泵送入模的混凝土為低溫早強耐久混凝土，采用插入式振搗器進行振搗密實，且所泵送混凝土的入模溫度為0℃～5℃；304、初襯背后注漿施工待步驟303中所澆筑混凝土凝固后，采用注漿機且通過步驟302中預埋的多根所述壓漿管在所述初噴混凝土層與所述混凝土初襯之間壓注水泥漿，并形成一個壓注水泥漿層，且所述壓注水泥漿層將所述初噴混凝土層和所述混凝土初襯緊密連接為一體；待所述壓注水泥漿層壓注完成后，便完成本施工節(jié)段的初期支護施工過程，相應獲得本施工節(jié)段的模筑混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)(1)；305、不斷重復步驟301至304，直至完成需施工高原凍土隧道(4)中剩余多個施工節(jié)段的初期支護施工過程；步驟四、防水及隔熱保溫層鋪設步驟304中所述每一施工節(jié)段的初期支護施工完成后，立即在已施工完成的模筑混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)(1)上鋪設一層防水及隔熱保溫層(2)，且鋪設防水及隔熱保溫層(2)時分多個節(jié)段進行鋪設；所述防水及隔熱保溫層(2)包括布設在所述模筑混凝土剛性初期支護上的復合防水板一、布設在所述復合防水板一上的隔熱保溫層和布設在所述隔熱保溫層上的復合防水板二；步驟五、二次襯砌施工步驟四中所述在每一節(jié)段的防水及隔熱保溫層(2)鋪設完成后，立即采用鋼模襯砌臺車二且按照常規(guī)二次襯砌施工方法在已鋪設完成的防水及隔熱保溫層(2)上進行二次襯砌施工，并相應形成混凝土二次襯砌(3)，且進行二次襯砌施工時分多個節(jié)段進行施工；步驟三中所述的模筑混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)(1)、步驟四中所述的防水及隔熱保溫層(2)和步驟五中所述的混凝土二次襯砌(3)均為對需施工高原凍土隧道(4)進行整體加固與保護的全環(huán)式結(jié)構(gòu)；步驟二中所述的隧道開挖施工、步驟三中所述的模筑混凝土剛性初期支護施工、步驟四中所述的防水及隔熱保溫層鋪設和步驟五中所述的二次襯砌施工過程中，均分多個節(jié)段進行連續(xù)施工，且步驟二中所述隧道開挖施工的施工進度超前于步驟三中所述模筑混凝土剛性初期支護施工的施工進度，步驟三中所述模筑混凝土剛性初期支護施工的施工進度超前于步驟四中所述防水及隔熱保溫層鋪設的施工進度，步驟四中所述防水及隔熱保溫層鋪設的施工進度超前于步驟五中所述二次襯砌施工的施工進度。
2.按照權(quán)利要求1所述的高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其特征 在于步驟五中所述的二次襯砌施工時，所澆筑的混凝土為低溫早強耐久混凝土。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其 特征在于步驟二中所述初噴混凝土層的厚度為5cm，步驟303中所述混凝土初襯的厚度為 30cmo
4.按照權(quán)利要求1或2所述的高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其 特征在于步驟303中所澆筑的混凝土為C25混凝土，相應地步驟304中所述的待步驟303 中所澆筑混凝土的強度達到設計強度的70%以上時，再采用注漿機且通過步驟302中預埋 的多根所述壓漿管在所述初噴混凝土層與所述混凝土初襯之間壓注水泥漿。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其 特征在于步驟302中所述錨桿為長度為2. 5m±0. 2m的中空注漿錨桿，所述中空注漿錨桿 的縱向間距和環(huán)向間距均為Im士0. Im ；所述鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸為(20士3)cmX (20士3) cm。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其 特征在于步驟二中所述的混凝土早強劑為WQDZ低溫耐久早強劑。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其 特征在于步驟303中所述的鋼模襯砌臺車一由成型鋼模一、對所述成型鋼模一進行固定 支撐的支撐系統(tǒng)一和安裝在所述支撐系統(tǒng)一上且?guī)铀鲋蜗到y(tǒng)一前后移動的行走機 構(gòu)一組成，所述成型鋼模一的縱向長度為9m ；步驟五中所述的鋼模襯砌臺車二由成型鋼模 二、對所述成型鋼模二進行固定支撐的支撐系統(tǒng)二和安裝在所述支撐系統(tǒng)二上且?guī)铀?支撐系統(tǒng)二前后移動的行走機構(gòu)二組成，所述成型鋼模二的縱向長度為6m。
8.按照權(quán)利要求4所述的高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其特 征在于步驟304中所述水泥漿的水灰比為1 1 1 2，且通過步驟302中預埋的多 根所述壓漿管在所述初噴混凝土層與所述混凝土初襯之間壓注水泥漿時，注漿壓力控制在 0.6MPa士0. 05MPa。
9.按照權(quán)利要求1或2所述的高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其 特征在于步驟四中所述的防水及隔熱保溫層(2)相應形成對需施工高原凍土隧道(4)進 行防水保護的全環(huán)式防水結(jié)構(gòu)；且在所述防水及隔熱保溫層(2)鋪設過程中，還需對混凝 土剛性初期支護結(jié)構(gòu)(1)上所存在的施工縫和變形縫進行防水施工處理；對混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)(1)上所存在的施工縫和變形縫進行防水施工處理時，主 要是對混凝土剛性初期支護結(jié)構(gòu)(1)上的水平施工縫、環(huán)向施工縫和預設伸縮縫或沉降縫的斷面進行防水處理；其中對所述水平施工縫或環(huán)向施工縫進行防水處理時，先在被處理的水平施工縫或環(huán)向施工縫內(nèi)均勻涂刷一層水泥基界面劑防護層，再在所述水平施工縫或 環(huán)向施工縫中部布設橡膠止水帶；對預設伸縮縫或沉降縫的斷面進行防水處理時，先在預 設伸縮縫或沉降縫的斷面中部鋪設橡膠止水帶，再在預設伸縮縫或沉降縫的斷面內(nèi)部密實 塞填防水填充物；同時還需沿步驟303中施工完成的所述混凝土初襯邊緣鋪設橡膠止水 帶，再在所述混凝土初襯邊緣外側(cè)的縫隙內(nèi)部密實塞填防水填充物。
10.按照權(quán)利要求1或2所述的高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，其 特征在于步驟二中所述的隧道開挖施工、步驟三中所述的模筑混凝土剛性初期支護施工、 步驟四中所述的防水及隔熱保溫層鋪設和步驟五中所述的二次襯砌施工過程中，均通過布 設在需施工高原凍土隧道4內(nèi)的空調(diào)機組將隧道洞內(nèi)的溫度控制在士5°C之間，保證了隧 道洞內(nèi)的凍土熱擾穩(wěn)定及混凝土施工質(zhì)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高原凍土隧道模筑混凝土剛性初期支護的施工方法，包括步驟一、測量放線；二、隧道開挖施工采用全斷面開挖法開挖；步驟三、模筑混凝土剛性初期支護施工架設格柵鋼架、施作錨桿、掛鋼筋網(wǎng)和初襯臺車灌注混凝土，即采用錨網(wǎng)注聯(lián)合支護方法施工隧道初期支護；步驟四、防水及隔熱保溫層鋪設在已施工完成的模筑混凝土剛性初期支護上鋪設防水及隔熱保溫層；五、二次襯砌施工在已鋪設完成的防水及隔熱保溫層上施工二次襯砌。本發(fā)明設計合理、施工方便、成本低且工程質(zhì)量高、施工速度快，在有效保證施工安全質(zhì)量的同時，也能確保所施工完成的高原凍土隧道的防排水功能和保溫功能優(yōu)良，使用年限長，維修及后期返工成本非常低。
文檔編號E21D21/00GK101985882SQ20101025122
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者郭朋超 申請人:中鐵二十局集團有限公司