CN100487224C - 小断面突变至大断面隧道快速施工方法 - Google Patents

Abstract

小断面突变至大断面隧道快速施工方法，其特征是首先通过小断面开挖面一侧的小导坑过渡到大断面相应一侧的侧壁导坑；然后利用大断面侧壁导坑形成的纵向空间在大断面上开挖横向导坑，在横向导坑内施工大断面永久性初期支护，形成全断面初期支护封闭环；大断面的整个初期支护全部处于横向导坑内；再以横向导坑形成的空间为工作面，在其前后两端的全断面上分别进行大断面隧道的开挖和支护。本发明方法实施成本低、安全性好、可操作性强、施工工艺简单、能迅速增加工作面，大大缩短施工工期。

Description

小断面突变至大断面隧道快速施工方法

技术领域：

本发明涉及隧道突变断面从小到大的施工方法。

背景技术：

如图1所示，在地铁隧道的施工中，由开挖尺寸为5.8×6.23m的标准断面过渡到最大开挖尺寸达到13.950×9.354m渡线段大断面，是从标准断面与渡线隧道分界处采用小导坑先行施工，至道岔断面后再反扩，具体方法是按如下步骤操作：

1、从双连拱中洞处(里程YK15+159)，开始临时小导坑施工。

2、小导坑施工至B型断面(里程YK15+200)处时，小导坑开始爬坡扩挖。

3、小导坑通过14m长爬坡段后扩挖成B型断面，施工方法从台阶法施工转变为CD法施工。

4、B型断面扩挖成型后，即可按隧道从小到大断面反方向由北向南依次施工E、F、G型断面，同时破除小导坑临时支护。小导坑净空尺寸为250×280cm(宽×高)，上台设计为一半圆。

这种小导坑爬坡反扩施工法的主要缺点在于：

1、小导坑爬坡较长，临时支护费用高；

2、小导坑工作面狭窄，不利于出碴、进料，通风困难，工期长，工期难于保证；

3、小导坑形成后反扩施工须破除临时支护，对隧道围岩进行二次扰动，施工风险高，安全隐患较大。

发明内容：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种小断面突变至大断面隧道快速施工方法，以期减小施工费用、降低施工风险、减少施工安全隐患，提高效率、缩短工期。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明小断面突变至大断面隧道快速施工方法的特点是按如下步骤操作：

a、通过小断面开挖面一侧的小导坑过渡到大断面相应一侧的侧壁导坑；

b、利用所述大断面侧壁导坑形成的纵向空间在大断面上开挖横向导坑，在所述横向导坑内施工大断面永久性初期支护，形成全断面初期支护封闭环；大断面的整个初期支护全部处于所述横向导坑内；

c、以所述横向导坑形成的空间为工作面，在其前后两端的全断面上分别进行大断面隧道的开挖和支护。

本发明施工方法的特点也在于：

所述步骤a的施工过程为：小断面隧道开挖至突变断面里程处；在大断面右侧拱墙部位超前支护注浆；开挖支护大断面右侧壁导坑上洞室和大断面右侧壁导坑下洞室；安装上、下洞室格栅和临时钢支撑，挂网喷射C20砼；

所述步骤b的施工过程为：在所述横向导坑进口处实施洞门加固；施工大断面中横向导坑临时初期支护；封闭横向导坑堵头墙；

所述步骤c的施工过程为：施工横向导坑范围内正线永久性初期支护；破除横向导坑一端的临时初期支护；在已破除临时初期支护的横向导坑的一端以双侧壁导坑法开挖支护大断面，开挖的各洞室相互错开3—5m沿隧道掘进方向向前掘进；进入下一突变断面封闭堵头墙；继续按双侧壁导坑法开挖支护下一大断面。

本发明是在大断面上首先开辟横向导坑，随后，即可以横向导坑为工作面往前直接从最大断面往小一点的断面全断面依次进行施工，大断面施工为双侧壁导坑法，各断面可同时进行作业，实现快速施工。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明在大断面内采用开辟横通道的施工方法，是隧道从小断面往大断面突变施工传统方法的改进和创新，不存在因破除临时支护而带来的对隧道围岩的二次扰动，消除了传统方法的安全隐患。

2、本发明施工方法工艺简单，支护措施合理，施工安全稳定性强，地表沉降、隧道变形可得到有效控制。

3、本发明施工方法工期短，成本投入低，具有较好的社会和经济效益。

4、本发明方法可广泛适用于同类工程。

附图说明：

图1为背景技术中小导坑爬坡反扩法施工示意图

图2为本发明方法施工平面示意图。

图3为本发明方法施工纵断面示意图。

图4为本发明方法中大断面右侧壁导坑断面图。

图5为本发明横向导坑纵向位置示意图。

图6为本发明横向导坑内G型格栅安装图。

图7为本发明G型大断面开挖各洞室开挖布置图。

图8为本发明破除横向导坑一端临时初期支护往前从大至小依次施工F、E、B型各断面平面图。

图中标号：1 横向导坑、2 大断面右侧壁导坑上洞室、3 大断面右侧壁导坑下洞室、4 横向导坑临时初期支护、5 右线隧道、6 为G型大断面永久性初期支护、7 横向导坑初期支护、8 大断面左侧壁导坑上洞室、9 大断面左侧壁导坑下洞室、10 大断面中隔壁导坑上洞室、11大断面中隔壁下洞室。

以结合附图，通过具体实施方式对本发明作进一步说明

具体实施方式：

参见图2、图3，隧道开挖，从南端A型标准右线隧道转入道岔区大断面的工作面开通后，通过该断面开挖面上的右侧小导坑继续向北采用双侧壁导坑法开挖G型断面隧道右侧上、下洞室，施工至前方另一较小F断面突变处停止前进，形成大断面右侧侧壁导坑；

然后利用已形成的G型断面右侧上、下侧壁洞室在大断面中开设一横向导坑1，使整个G型大断面的初期支护包括在横向导坑1的净空以内，横向进行开挖支护直至G型大断面左侧开挖边线最外边处。横向导坑1形成后，施工横横向导坑1的范围内G型大断面的初期支护，形成全断面初期支护封闭环；

再以横向导坑1形成的空间为工作面，分别向南北两端依次按从大到小的方法进行其余大断面的开挖支护。

具体施工工艺按如下流程进行：

1、小断面隧道开挖至突变断面里程处(图2所示)；

2、在G型大断面右侧拱墙部位超前支护注浆；

3、开挖支护G型大断面右侧侧壁上导坑2和右侧侧壁下导坑3(图4所示)；

4、安装右侧侧壁上导坑2和右侧侧壁下导坑3的格栅和临时钢支横向导坑临时初期支护撑，挂网喷射C20混凝土；

5、在横向导坑1的进口处实施洞门加固；

6、施工大断面中横向导坑临时初期支护4(图5所示)；

7、封闭横向导坑1的堵头墙；

8、施工横向导坑范围内正线永久性初期支护；

9、破除横向导坑1一侧的临时初期支护4；

10、以双侧壁导坑法开挖支护G型大断面；各洞室相互错开3—5m向前掘进；

11、进入下一突变断面封闭堵头墙；

12、继续按双侧壁导坑法开挖支护下一大断面。

施工方法：

1、图2、图3所示，右线隧道5中的A型断面台阶法掘进到H型断面处采用右侧导坑开挖，通过1.5m的渐变段扩挖成G型大断面右侧侧壁上导坑2和右侧侧壁下导坑3。

2、图4所示，施工G型大断面右侧侧壁上导坑2和右侧侧壁下导坑3的初期支护以及临时支护。

3、图5所示，开辟横向导坑1，横向导坑1的位置在距A型小断面与G型大断面的分界处2.5m位置开启，并安装工字钢门框加固破口处洞门。

4、图6所示，横向导坑1内3m范围安装G型大断面永久性初期支护6，采用Φ25全环钢格栅共6榀，Φ20连接筋内外侧1m一根全环与钢格栅焊接成整体，挂网喷射C20混凝土将G型大断面永久性初期支护6与横向导坑初期支护7之间的空隙处回填封闭。

5、图7所示，破除处在横向导坑右侧的横向导坑临时初期支护4，喷混凝土，施工开挖大断面左侧壁导坑上洞室8、大断面左侧壁导坑下洞室9、大断面中隔壁上洞室10和大断面中隔壁下洞室11。

6、图8所示，G型断面往北依次从大到小施工F、E型等大断面隧道各洞室的初期支护，每步相互错开3～5m，及时封闭成环。

本发明方法具体实施中还应把握如下施工要点：

1、小断面隧道过渡到大断面隧道右侧洞室，隧道须扩挖抬高，应根据隧道抬高的总高度和地质条件，设置两至三榀格栅进行逐渐过渡，每榀格栅宜抬高50～70cm；

2、隧道开挖掘进时，须按设计要求加强超前支护注浆，注浆时须严格按配合比和注浆压力要求，注浆饱满；

3、大断面受力情况复杂，临时钢支撑之间、钢支撑与初支格栅之间须用连接钢板焊接牢固；

4、先行侧壁导坑停止掘进时，掌子面须快速用网喷混凝土封闭，必要时增设小导管注浆超前加固，谨防隧道坍塌；

5、破除横通道进口处中隔壁临时支护时，须提前加设门框工字钢支撑，并与顶部初支格栅、侧壁导坑仰拱钢支撑及隧道底部仰拱永久格栅焊接牢固；加强洞门处超前支护注浆，破除洞门口临时钢支撑时，应采取隔一破一适当跳开方法进行割除；

6、横向导坑端头墙应分台阶及时封闭，横向导坑断面高度大，施工下台阶时，应及时用工字钢支撑把正洞上台临时仰拱与底部格栅支撑牢固，要随时注意检查、观察隧道的变形稳定，必要时加设钢支撑立柱；

7、进行另一侧侧壁导坑掘进时，必须等待横向导坑范围永久初支变形稳定后方可进行；

8、大断面六步法开挖每步须按短台阶法，及时封闭成环；

9、施工横向导坑另一端大断面初支时须等先施工完成一端隧道初支全部成环封闭且变形稳定后方可进行。

Claims (2)

1、小断面突变至大断面隧道快速施工方法，其特征是按如下步骤操作：

a、通过小断面开挖面一侧的小导坑过渡到大断面相应一侧的侧壁导坑；

b、利用所述大断面侧壁导坑形成的纵向空间在大断面上开挖横向导坑，在所述横向导坑内施工大断面永久性初期支护，形成全断面初期支护封闭环；大断面的整个初期支护全部处于所述横向导坑内；

c、以所述横向导坑形成的空间为工作面，在其前后两端的全断面上分别进行大断面隧道的开挖和支护。

2、根据权利要求1所述的施工方法，其特征是：

所述步骤a的施工过程为：小断面隧道开挖至突变断面里程处；在大断面右侧拱墙部位超前支护注浆；开挖支护大断面右侧壁导坑上洞室(2)和大断面右侧壁导坑下洞室(3)；安装上、下洞室格栅和临时钢支撑，挂网喷射C20砼；

所述步骤b的施工过程为：在所述横向导坑进口处实施洞门加固；施工大断面中横向导坑临时初期支护；封闭横向导坑堵头墙；

所述步骤c的施工过程为：施工横向导坑范围内正线永久性初期支护；破除横向导坑一端的临时初期支护；在已破除临时初期支护的横向导坑的一端以双侧壁导坑法开挖支护大断面，开挖的各洞室相互错开3—5m沿隧道掘进方向向前掘进；进入下一突变断面封闭堵头墙；继续按双侧壁导坑法开挖支护下一大断面。

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