CN102071947A - 大跨度隧道洞口软弱围岩段施工方法 - Google Patents

大跨度隧道洞口软弱围岩段施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大跨度隧道洞口软弱围岩段施工方法，先开挖隧道断面顶部的弧形导坑，开挖完毕及时施作初期支护，同时施作临时支护；然后进行左右侧壁上导坑同时开挖；开挖完毕及时施作初期支护，同时施作核心土侧壁临时支护；再进行左右侧壁下导坑同时开挖，每循环进尺0.5m，开挖完毕及时施作初期支护，同时施作核心土侧壁下部临时支护；最后进行大核心土开挖，并预留核心土台阶，及时进行仰拱钢架安装、喷射C25砼，使整个隧道初期支护尽早形成闭合环，最后拆除临时支护。本发明的顶弧侧壁导坑施工方法能有利控制拱顶下沉，适用于隧道洞口在大管棚段保护下、强分化围岩洞口的进洞开挖施工。

Description

大跨度隧道洞口软弱围岩段施工方法
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及隧道洞口的施工技术领域。
背景技术
隧道洞口段施工一直是隧道施工的难点，随着我国公路事业的高速发展，公路隧道三、四车道大断面隧道越来越多，隧道断面增大，增加了洞口施工难度，再加上大多数隧道存在软弱围岩、复杂地质、浅埋、偏压的特点，洞口施工更加困难。由于成洞条件差，围岩易产生坍塌、冒顶。为保证这些地方的施工安全，一般都采用传统双侧壁、单侧壁导坑法。
双侧壁导坑法的开挖面分部形式为：一般将断面分成四块：左、右侧壁导坑；上部核心土；下台阶。导坑尺寸侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。高度以到起拱线为宜，这样，导坑可分二次开挖和支护，不需要架设工作平台，人工架立钢支撑也较方便。在短隧道中可先挖通导坑，而后再开挖台阶。双侧壁导坑法的施工作业顺序为：
①开挖一侧导坑，并及时地将其初次支护闭合。
②相隔适当距离后开挖另一侧导坑，并建造初次支护。
③开挖上部核心土，建造拱部初次支护，拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上。
④开挖下台阶，建造底部的初次支护，使初次支护全断面闭合。
⑤拆除导坑临空部分的初次支护。
⑥建造内层衬砌。
当隧道跨度很大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差，单侧壁导坑法难以控制围岩变形时，可采用双侧壁导坑法。但是双侧壁导坑法同样存在拱顶下沉大、周边收敛大、施工进度慢等问题。
公开号为CN1018588220A，发明名称为“一种隧道双上侧壁导坑施工方法”的中国发明专利申请公开了一种隧道双上侧壁导坑施工方法，该方法开挖时，将隧道横断面分成一号导坑、二号导坑、上部核心土，一号下台阶和二号下台阶分时进行开挖，一号导坑与一号下台阶，二号导坑与二号下台阶的分界线为起拱线。该发明的特点是：以起拱线为界，将隧道横断面分为上下两部分。上部分采用改进后的双侧壁导坑法施工，将大断面隧道分成左右导洞先后紧随施工，然后放坡开挖核心土，减小开挖断面跨度，核心土又能起到支撑作用。下部分分左右幅先后开挖，并及时施作仰拱及填充层，最后施作拱墙拱顶二次衬砌，与围岩及初期支护进入共同工作状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的大跨度隧道洞口的顶弧侧壁导坑结构，该结构能很好的解决的传统工法的缺点，适应范围广。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：大跨度隧道洞口软弱围岩段施工方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)先开挖隧道断面顶部的弧形导坑，开挖完毕及时施作初期支护，同时施作临时支护；
(2)在顶部弧形导坑开挖超前2.5-3m后，进行左右侧壁上导坑同时开挖；开挖完毕及时施作初期支护，同时施作核心土侧壁临时支护；
(3)在左右上导坑开挖超前2.5-3m后，进行左右侧壁下导坑同时开挖，每循环进尺0.5m，开挖完毕及时施作初期支护，同时施作核心土侧壁下部临时支护；
(4)在左右下导坑开挖超前3-4m后进行大核心土开挖，并预留核心土台阶，及时进行仰拱钢架安装、喷射C25砼，使整个隧道初期支护尽早形成闭合环；
(5)当拱顶下沉、周边收敛控制在规范要求值内时拆除临时支护。
作为优选方式，步骤(1)、(2)、(3)的开挖采用人工开挖，每循环进尺0.5m。
其中，各开挖步骤的导坑出渣由人工装渣，出渣安排人工配合小四轮翻斗车进行运输作业。
具体地来说，所述初期支护包括安装钢拱架和钢筋网、打设锁脚锚杆和超前小导管或超前中空锚管、喷射C25砼。
具体地来说，所述临时支护包括安装临时型钢拱、打设锚杆并喷C25砼。
本发明的顶弧侧壁导坑法是在双侧壁导坑法的基础上，考虑传统双侧壁导坑法施工进度缓慢、钢拱架闭合时间长、拱顶下沉量大等问题而提出的施工方法，它具有如下优点：
1、整体每环形成时间短。顶弧侧壁导坑法采用两侧导坑同时开挖，同时支护，避免了传统双侧壁导坑法先进一边、后进一边进度缓慢的缺点。同时由于形成闭合环时间短，也减少了拱顶下沉量。
2、在容许围岩柔性变形的情况下，对围岩进行每个开挖步骤过程的临时支护支撑，及对围岩施加主动支护力，避免了双侧壁导坑法的被动受力，减少隧道收敛变形。
本发明的顶弧侧壁导坑施工方法能有利控制拱顶下沉，适用于隧道洞口在大管棚段保护下、强分化围岩洞口的进洞开挖施工。
附图说明
图1是顶弧侧壁导坑法施工开挖顺序示意图。
图2是顶弧侧壁导坑法开挖第一步示意图。
图3是顶弧侧壁导坑法开挖第二步示意图。
图4是顶弧侧壁导坑法开挖第三步示意图。
图5是顶弧侧壁导坑法开挖第四步示意图。
图6是顶弧侧壁导坑法开挖立面图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明的施工顺序：
本发明的开挖断面由4个部分组成，其各工作面施工顺序详见图1。其中，导坑1、2、3、4为按顺序所开挖形成的导坑。各分部开挖方法如下：
1、开挖轮廓线10，然后开挖顶部的弧形导坑1。弧形导坑1开挖采用人工，如丁字镐、风镐，开挖。每循环进尺为0.5m，此为每榀钢拱架的距离。导坑出渣由人工装渣，开挖完毕及时施作初期支护11。初期支护11的具体做法为：安装锚杆支护、钢拱架和钢筋网，打设锁脚锚杆17和φ42超前小导管，喷射C25砼，同时施作临时支护：工字钢15及木支垫板16，见图2所示。
2、开挖左右侧壁上导坑。在上部弧形导坑1开挖超前2.5-3m后，同时进行左右侧壁上导坑2开挖，开挖方法同样采用人工(丁字镐、风镐)开挖，每循环进尺0.5m。出渣安排人工配合小四轮翻斗车进行运输作业；开挖完毕及时施作初期支护21。初期支护21的具体做法为：安装锚杆支护、钢拱架和钢筋网，打设锁脚锚杆26和φ25超前中空锚管，喷射C25砼。同时施作核心土侧壁临时支护：安装临时型钢拱25、打设锚杆26并喷C25砼(必要时架设仰拱支撑)。第二步施工见图3所示。
3、左右侧壁下导坑第3步开挖：在左右上导坑2开挖超前3m后，进行左右侧壁下导坑3开挖，每循环进尺0.5m(每榀钢拱架的距离)，开挖完毕及时施作初期支护31：安装钢拱架和钢筋网，打设锁脚锚杆36和φ42超前小导管，喷射C25砼。同时施作核心土侧壁下部临时支护：安装临时型钢拱35、打设锚杆并喷C25砼。第三步施工见图4所示。
4、核心土第4步开挖：在左右下导坑3开挖超前3-4m后进行大核心土(落底)开挖，并预留核心土台阶，开挖完毕及时施作初期支护41：安装仰拱钢架、喷射C25砼，使整个隧道初期支护形成闭合环，确保隧道施工安全，如图4所示。
当拱顶下沉、周边收敛控制在规范要求值内时拆除临时支护。
按步开挖隧道断面各部分，严格控制仰拱、二衬、掌子面的间距，短进尺、早封闭、及支护、勤量测原则，循环开挖确保施工安全。
如图6所示，为开挖工序的立面图。横向表示的是隧道洞口开挖的水平方向的深度，纵向表示的是隧道洞口的高度。按顺序依次开挖导坑1、2、3、4，并形成I、II、III、IV四个阶段。其中，I表示最前方的隧道洞口处于导坑1的开挖阶段，II表示其后的隧道洞口处于导坑2的开挖阶段，III表示该段处于导坑3及导坑4的开挖阶段。IV表示该阶段整个隧道已形成初期支护闭合环。图中42表示仰拱二衬及填充片石砼，在完成闭合环后在不影响前方施工的基础上进行施工。43表示拱墙二衬砼。

Claims (5)

1.大跨度隧道洞口软弱围岩段施工方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)先开挖隧道断面顶部的弧形导坑，开挖完毕及时施作初期支护，同时施作临时支护；
(2)在顶部弧形导坑开挖超前2.5-3m后，进行左右侧壁上导坑同时开挖，开挖完毕及时施作初期支护，同时施作核心土侧壁临时支护；
(3)在左右上导坑开挖超前2.5-3m后，进行左右侧壁下导坑同时开挖，每循环进尺0.5m，开挖完毕及时施作初期支护，同时施作核心土侧壁下部临时支护；
(4)在左右下导坑开挖超前3-4m后进行大核心土开挖，并预留核心土台阶，及时进行仰拱钢架安装、喷射C25砼，使整个隧道初期支护尽早形成闭合环；
(5)当拱顶下沉、周边收敛控制在规范要求值内时拆除临时支护。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：步骤(1)、(2)、(3)的开挖采用人工开挖，每循环进尺0.5m。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：各开挖步骤的导坑出渣由人工装渣，出渣安排人工配合小四轮翻斗车进行运输作业。
4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述初期支护包括安装钢拱架和钢筋网、打设锁脚锚杆和超前小导管或超前中空锚管、喷射C25砼。
5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述临时支护包括安装临时型钢拱、打设锚杆并喷射C25砼。
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