一种淤泥地质隧道减少不均匀沉降装置及隧道施工方法与流程

本技术涉及隧道建造的领域，尤其是涉及一种淤泥地质隧道减少不均匀沉降装置及隧道施工方法。

背景技术：

1、在建造隧道时，在预定位置挖出基坑后会使用到箱涵来完成隧道的主体施工，箱涵是指以钢筋混凝土箱形管节修建的涵洞，箱涵具有整体性好，结构坚固等特点。

2、现有的，先在预定位置的两侧打入用于对基坑进行支护的混凝土灌注桩，然后在两侧混凝土灌注桩之间挖出基坑，在基坑内的地面浇筑混凝土形成垫层；在垫层上搭建箱涵的钢筋框架，并在钢筋框架外包裹模板，往模板内灌注混凝土，混凝土凝固后形成箱涵，再回填箱涵与基坑之间的空间完成隧道施工。

3、针对上述中的相关技术，只有垫层单独对箱涵进行承托，在淤泥地质建造隧道时，在箱涵的重力下垫层容易产生沉降，导致发生隧道坍塌事故。

技术实现思路

1、为了减少垫层沉降，提高隧道结构稳定性，本技术提供一种淤泥地质隧道减少不均匀沉降装置及隧道施工方法。

2、第一方面，本技术提供的一种淤泥地质隧道减少不均匀沉降装置，采用如下的技术方案，

3、一种淤泥地质隧道减少不均匀沉降装置，包括若干对支护桩、垫层、框架梁和加固组件，每对所述支护桩分别位于隧道延伸方向的两侧且对应设置，同一侧的所述支护桩线性排列，所述支护桩内预埋有钢筋笼；所述框架梁用于固定安装在基坑底部，所述垫层固定安装于所述框架梁上，所述加固组件用于加强所述垫层承载力。

4、通过采用上述技术方案，在建造隧道前，先在隧道预定位置的两侧打入支护桩，对基坑侧壁进行支护降低两侧的土方塌陷风险，支护桩为混凝土灌注桩，挖出沉孔放入钢筋笼再灌注混凝土后即可成桩；再从两排支护桩之间开挖基坑，直至预定深度，然后使用混凝土搅拌桩在基坑底部打入框架梁，再往框架梁上灌注混凝土从而形成垫层对基坑底面进行硬化，从而使箱涵能稳定放置于淤泥土地，便于施工人员施工；将框架梁打入淤泥地层，并与混凝土垫层连为一体，从而在下方对垫层形成支撑，当基坑底部其中一部分发生不均匀沉降时，框架梁其余部分对沉降部分形成承托，减少了放置在垫层发生沉降的情况，增强了隧道整体的结构稳定性，并使用加固组件再次加强垫层的承载力，降低发生沉降的风险。

5、优选的，所述加固组件包括若干根型钢，所述型钢位于所述垫层内，所述型钢包括第一节段和第二节段，所述第一节段和所述第二节段固定连接，所述第一节段和所述第二节段相互远离的一端分别插接于同一对的两所述支护桩。

6、通过采用上述技术方案，在浇筑垫层前，先在基坑内放置型钢，破开两侧的支护桩外壁混凝土后，将型钢的两端分别插入支护桩内，在浇筑垫层后，型钢埋入垫层内，将垫层与两侧的支护桩连接，从而令支护桩对垫层上的箱涵重力进行分担，减少发生沉降的风险；因为型钢要插入到支护桩内且在垫层内要为一个整体，所以将长度大于基坑宽度的型钢分为第一节段和第二节段，将第一节段和第二节段分开后先插入到对应的支护桩内，再将两者连接，使一根型钢既能插入到两侧的支护桩内，又能在垫层内为一个整体，提高垫层与支护桩之间的连接稳定性，增强垫层的承载力。

7、优选的，安装有所述型钢的一对所述支护桩内均预埋有加强杆，两所述加强杆均固定安装于对应所述支护桩内的所述钢筋笼，两所述加强杆分别固定连接于所述第一节段和所述第二节段相互远离的一端。

8、通过采用上述技术方案，在建造支护桩前，先在支护桩的钢筋笼内安装加强杆，当将型钢插接到成型的支护桩内时，只需破开表面的混凝土将型钢的两端分别与两侧支护桩内的加强杆固定连接，使得在不破坏支护桩内部钢筋笼，降低支护桩自身结构强度的情况下，加强型钢与支护桩的连接。

9、优选的，所述加固组件还包括若干对锚杆，同一对的两所述锚杆分别安装于同一对的两所述支护桩且倾斜设置，各所述锚杆朝上一端固定连接于所述垫层、朝下一端穿设于所述支护桩且延伸入土体；所述支护桩上安装有用于使钻机的钻杆穿过所述支护桩的穿插件。

10、通过采用上述技术方案，先使用钻杆穿过支护桩再继续往下钻进形成锚孔，退出钻杆后再将锚杆插入锚孔并预留锚杆头在支护桩外，在灌注混凝土形成垫层时，将锚杆头埋在垫层内；因为锚杆下端位于土层中，上端位于垫层内，形成杠杆将垫层受到的箱涵重力分担到土层上，从而减少垫层受到箱涵重力后在施工过程中沉降在淤泥地质中的情况；为了降低钻杆穿过支护桩时，因不清楚支护桩内部结构从而将支护桩内部钢筋笼破坏，降低支护桩自身结构强度的风险，使用穿插件使钻机的钻杆穿过支护桩内的钢筋笼从而顺利在土层内钻出锚孔。

11、优选的，所述穿插件包括套管，所述套管预埋于所述支护桩内，所述套管固定安装于所述钢筋笼上，所述套管倾斜设置且两端均穿过所述钢筋笼上钢筋之间的间隙，所述套管上可拆卸式安装有用于封堵管口的堵塞件。

12、通过采用上述技术方案，先在建造支护桩时，将套管固定安装在钢筋笼内，再将钢筋笼放入沉孔完成支护桩的建造，在使用钻机的钻杆开挖锚孔时，先破开该处支护桩的外壁混凝土，找到套管，拆除堵塞件后，继续破开套管另一端后的混凝土，然后将钻杆沿着套管延伸方向钻入土层钻出锚孔，退出钻杆即可将锚杆放入锚孔内；通过该钻进方式，减少了在钻机钻孔时，将支护桩的钢筋笼破坏从而降低支护桩结构强度的情况，并且使用堵塞件减少在灌注混凝土时将套管内部灌满混凝土的情况。

13、优选的，所述支护桩包括第一支护桩和第二支护桩，所述型钢安装于同一对所述第一支护桩，一对所述锚杆安装于同一对所述第二支护桩，所述第一支护桩与所述第二支护桩间隔设置。

14、通过采用上述技术方案，将型钢与锚杆间隔放置，使用型钢将垫层与支护桩连接，再使用锚杆插入土层中将垫层锚紧，加强垫层的承载力，将第一支护桩与第二支护桩间隔设置，从而在不降低加固组件效果的情况下减少了工人施工流程，加快了施工进度。

15、第二方面，本技术提供的一种隧道施工方法，所述施工方法包括：

16、步骤一：在隧道预定位置的地面两侧分别挖出相对应的若干对沉孔，在各沉孔中放入钢筋笼，并往各沉孔内灌注混凝土形成支护桩；

17、步骤二：在两侧的支护桩之间挖出隧道的基坑；

18、步骤三：在基坑底部打入搅拌桩，搅拌桩之间相互连接形成框架梁；

19、步骤四：在框架梁上方灌注混凝土形成垫层，同时使用加固组件增强垫层的承载力；

20、步骤五：在垫层上使用模板浇筑箱涵；

21、步骤六：回填箱涵与基坑间的空间，完成隧道施工。

22、通过采用上述技术方案，先使用支护桩打入隧道延伸方向的两侧，对两侧的土体进行支护，减低两侧土体塌方导致出现事故的风险，再挖出基坑，在基坑底部打入搅拌桩形成框架梁，在框架梁上方灌注混凝土形成垫层，通过框架梁对垫层形成承托，减少施工时垫层在淤泥地质上因受到箱涵重力而出现沉降的情况，减少了隧道出现事故的风险。

23、优选的，所述步骤一的施工方法包括：将所述加强杆和所述套管分别固定安装于所述第一支护桩和所述第二支护桩后，再将所述钢筋笼放入所述沉孔。

24、通过采用上述技术方案，在建造支护桩前，先将加强杆与套管分别安装在第一支护桩和第二支护桩的钢筋笼上，在后续的使用加强杆与套管时，只需破开支护桩外壁上的混凝土即可开始施工，保护了支护桩内的钢筋笼，减少后续施工使支护桩结构强度减低的风险。

25、优选的，所述步骤四的具体施工方法包括：破开所述支护桩的外壁混凝土后，将所述第一节段安装于隧道一侧的所述第一支护桩，将第二节段安装于在隧道另一侧且对应的所述第一支护桩，同时将所述第一节段和所述第二节段分别固定连接于所述第一支护桩内的所述加强杆；再将所述第一节段和所述第二节段连接；同时将所述钻机的钻杆通过套管穿设于所述第二支护桩，继续启动所述钻机的，从而在土体内钻出锚孔，退出所述钻机的钻杆，将所述锚杆插入所述锚孔内；然后开始灌注混凝土。

26、通过采用上述技术方案，破开支护桩外壁后，将加强杆与套管外露，将第一节段和第二节段分别与两侧的加强杆连接，在不破坏支护桩内钢结构的情况下提高了型钢与第一支护桩的连接稳定性；将钻机的钻杆通过套管穿过支护桩，使得在不破坏第二支护桩内钢结构的情况下，令钻杆穿过第二支护桩在土体内钻出锚孔，从而使锚杆能穿过第二支护桩打入土体内。

27、优选的，所述开始灌注混凝土的具体施工方法还包括:先对所述锚孔内灌注混凝土，直至混凝土溢出锚孔，再对所述框架梁上方灌注混凝土。

28、通过采用上述技术方案，因为锚孔的横截面直径大于锚杆，为使锚杆稳定在锚孔内，先对锚孔内进行灌浆，待混凝土凝固后将锚杆固定，增强锚杆的作用。

29、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

30、1、在建造隧道前，先在隧道预定位置的两侧打入支护桩，对基坑侧壁进行支护降低两侧的土方塌陷风险，支护桩为混凝土灌注桩，挖出沉孔放入钢筋笼再灌注混凝土后即可成桩；再从两排支护桩之间开挖基坑，直至预定深度，然后使用混凝土搅拌桩在基坑底部打入框架梁，再往框架梁上灌注混凝土从而形成垫层对基坑底面进行硬化，从而使箱涵能稳定放置于淤泥土地，便于施工人员施工；将框架梁打入淤泥地层，并与混凝土垫层连为一体，从而在下方对垫层形成支撑，当基坑底部其中一部分发生沉降时，框架梁其余部分对沉降部分形成承托，减少了放置在垫层发生沉降的情况，增强了隧道整体的结构稳定性，并使用加固组件再次加强垫层的承载力，降低发生沉降的风险。

31、2、在浇筑垫层前，先在基坑内放置型钢，破开两侧的支护桩外壁混凝土后，将型钢的两端分别插入支护桩内，在浇筑垫层后，型钢埋入垫层内，将垫层与两侧的支护桩连接，从而令支护桩对垫层上的箱涵重力进行分担，减少发生沉降的风险；因为型钢要插入到支护桩内且在垫层内要为一个整体，所以将长度大于基坑宽度的型钢分为第一节段和第二节段，将第一节段和第二节段分开后先插入到对应的支护桩内，再将两者连接，使一根型钢既能插入到两侧的支护桩内，又能在垫层内为一个整体，提高垫层与支护桩之间的连接稳定性，增强垫层的承载力。

32、3、破开支护桩外壁后，将加强杆与套管外露，将第一节段和第二节段分别与两侧的加强杆连接，在不破坏支护桩内钢结构的情况下提高了型钢与第一支护桩的连接稳定性；将钻机的钻杆通过套管穿过支护桩，使得在不破坏第二支护桩内钢结构的情况下，令钻杆穿过第二支护桩在土体内钻出锚孔，从而使锚杆能穿过第二支护桩打入土体内。