CN104234081B - 沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法。明洞上游修建导流堤（3），进洞斜通道（4）与明洞口（5）相连接，明洞进洞位置设置洞口仰坡，将进洞掌子面刷成一定坡度；在距明洞10~20m区域内的适当位置按设计开挖排洪渠（2），排洪渠两侧修建片石混凝土挡水墙，其中明洞口侧挡墙比山坡侧挡墙高1~2m，挡墙上部开挖坡面采用喷射混凝土进行喷、锚、网联合防护；排洪渠挡墙与底板设置沉降缝；排洪渠底板的两端及沉降缝处设置垂裙，并在排洪渠底板的两端过渡段采用浆砌片石铺砌；在洞顶山坡设置梯形截水沟（8）；在弃碴堆山坡侧设置矩形排水沟（9）；在洞顶冲沟与弃碴堆山坡侧排水沟交汇处设置钢筋混凝土拦水坝（7）。

Description

沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法

技术领域

本发明涉及一种沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法。

背景技术

通常，若一座长隧道的洞身明洞处于沟谷处，即使需要在此附近增加一工作面，考虑到明洞洞口开挖后工作面处于低洼地带，为了避免可能发生几十年一遇的洪水使工作面人员、机械来不及撤离而造成较大经济损失甚至人员伤亡事故，一般会采取在明洞附近新增一施工横洞，而不会采取直接从明洞进洞的施工方法。若施工横洞不长，工期也不紧张，倒是一个可行的办法。但如果施工横洞较长，工期又比较紧张，将使施工费用增加及工期延后，这就需要一种新的施工方法来解决此问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法，该方法根据当地水文气象资料、沟谷汇水面积以及拟建排洪渠线位处冲沟天然横断面等因素，计算出本地区50年一遇的洪水流量、流速等，在距明洞10～20m处的适当位置设计一排洪渠，并对排洪渠排洪能力进行检算，使明洞上游汇集的地表水可通过排洪渠充分泄洪，确保洪水不会涌入明洞工作面而造成经济损失甚至人员伤亡。

本发明的技术方案为：明洞上游修建导流堤，进洞斜通道与明洞口相连接，明洞进洞位置设置洞口仰坡，将进洞掌子面刷成一定坡度；在距明洞10～20m区域内的适当位置按设计要求开挖排洪渠，排洪渠两侧修建片石混凝土挡墙，挡墙上部开挖坡面采用喷、锚、网联合防护；排洪渠的挡墙与底板每10～15m设置一沉降缝；排洪渠底板的两端及沉降缝处设置垂裙，并在排洪渠底板的两端过渡段采用浆砌片石铺砌；在洞顶山坡设置梯形截水沟，在弃碴堆山坡侧等处设置矩形排水沟；同时，在洞顶冲沟与弃碴堆山坡侧排水沟交汇处设置钢筋混凝土拦水坝。各种排水及安全防护措施修好后，按台阶开挖法进行暗洞施工。

排洪渠明洞口侧挡墙比山坡侧挡墙高1～2m，以防止因洪水过大排洪渠内的水溢出渠道漫入明洞口。沉降缝宽3cm，采用沥青麻筋填塞。

排洪渠底板采用C30钢筋混凝土，厚度为35cm，表层设φ8钢筋网，排水坡度尽量选用原冲沟自然流水坡度；底板沉降缝与挡墙沉降缝对齐，同样采用沥青麻筋填塞；为防止沟床防护末端因淘刷而遭破坏，或因排洪渠沉降而产生渗流，在排洪渠底板的两端及沉降缝处分别设置末端垂裙与中间垂裙，垂裙嵌入地基，并设单层钢筋网。

导流堤与排洪渠的明洞口侧挡墙连接，以便对明洞上游汇集的地表水进行引导，引入排洪渠，使得排洪畅通。导流堤采用C20片石混凝土, 基础嵌入岩层，顶面标高要高出原沟床底足够的高度。另外，在导流堤、挡墙、明洞口等之间所围填筑压实区用隧道弃碴填筑压实，以加固导流堤和排洪渠的挡墙。

考虑到原地面与明洞底之间有一定的高差，从距线路中线一定距离的原地面位置开始按8%～10%的坡度修建进洞斜通道至明洞口，并与明洞边墙底平齐。为确保安全，在通道与明洞口相交处，靠排洪渠侧5 m范围内的通道边坡采取M10浆砌片石挡墙防护，靠山坡侧5 m范围内的通道边坡采取M10浆砌片石护坡，其余边坡两侧均采用C20喷射混凝土等喷、锚、网联合防护。

明洞进洞口仰坡及线右侧边坡采用C20喷射混凝土进行喷、锚、网联合防护，明洞线左侧设M10浆砌片石一级挡墙进行防护，以保证明洞工作面施工安全；同时，为防止弃碴坍塌至明洞工作面内，在一级挡墙墙顶5～10m外设M10浆砌片石二级挡墙作为挡碴墙。

为排除明洞口山坡侧坡面汇水对明洞工作面的影响，使明洞口排水系统畅通，保证施工安全，在洞顶山坡范围适当位置设梯形截水沟；在进洞斜通道两侧、弃碴挡墙周围及弃碴堆山坡侧等处设置矩形排水沟。同时，在洞顶冲沟与弃碴堆山坡侧排水沟交汇处设置一C25钢筋混凝土拦水坝，将山坡冲沟流水引入排洪渠排走。

另外，在明洞口位置修建好集水坑并配制足够排水设施，以及时引排进洞斜通道处积水，以确保明洞工作面顺利施工。

各种排水及安全防护措施修好后，方可进行暗洞施工。为确保施工安全，将进洞掌子面刷成10：1的坡度，然后按台阶开挖法进行暗洞施工。

本发明根据当地水文气象资料、沟谷汇水面积以及冲沟天然横断面等资料，通过相关计算与检算，在距明洞10～20m处的适当位置设置一排洪渠泄洪，成功解决了长隧道在位于沟谷处的明洞直接增加工作面可能遇上洪水遭受财产损失甚至人员伤亡的难题，可节省一定的施工成本，确保工期。该施工方法计算与检算排洪渠泄洪能力的方法正确，相关防洪防护措施合理到位，能保证明洞工作面不会遭受洪水灾害。

附图说明

图1为本发明的施工平面示意图，即明洞进洞施工平面布置图。

图2为图1的A—A截面图，即排洪渠纵断面图。

图3为图1的B—B截面图，即排洪渠横断面图。

图4为图1的C—C截面图，即进洞斜通道纵断面图。

图5为图1的D—D截面图，即进洞斜通道明洞口端横断面图。

图6为图1的E—E截面图，即进洞斜通道一般段横断面图。

图7为图1的F—F截面图，即明洞至排洪渠段线路中线纵断面图。

具体实施方式

本发明的应用实例：某隧道设计全长3473 m，进口里程DK4+912，出口里程DK8+385，为所在标段工期控制工程。原设计为在DK7+350里程处设计一横洞，长229 m，主攻进口方向。组织安排进口、出口和横洞三个作业面同时平行展开施工。

横洞与正线相交于正线DK7+350处。根据横洞的工程量及实际地质情况，从施工准备到横洞贯通至正线位置需要3个月时间。

同时，在正线里程DK7+274～DK7+300处设计为明洞，但明洞位于沟谷处。如果从明洞直接进洞施工可以节约工期2个月。鉴于本工程项目工期紧迫，可采取取消横洞改从沟谷处明洞直接进入正洞的施工方案，组织安排进口、出口和明洞工区三个作业面同时平行展开施工，可保证总工期目标的实现。

从沟谷处洞身明洞直接进入正洞施工，主要需要解决排水防洪的问题。明洞位于沟谷处，明洞口开挖后工作面处于低洼地带，如何引排雨季地表水及可能发生50年一遇的洪水是问题的关键。

根据当地水文气象资料、沟谷汇水面积以及冲沟天然横断面等资料，通过相关计算与检算，在距明洞15m处的位置设计一排洪渠泄洪。

1）沟谷汇水面积计算。用全站仪沿断面上游山脊线实测，计算得汇水面积S=1.6km²。

2）水文气象资料。根据该县气象局水文气象的历史记录，近50年来的最大日降雨量和最大小时降雨量均发生在1991年7月21日，分别为141.1mm/d和46.8mm/h。

3）洪水流量及流速计算。根据实测汇水面积S=1.6km²，排水坡度i=0.03,请专业机构计算得出该地区50年一遇流量Q_实=42m³/s，并根据所提线位处冲沟天然横断面，计算得出水深1.4m，流速5.73 m/s。

4）排洪渠排洪能力检算。为确保施工期间安全，根据上述计算结果和实际地形情况，设计排洪渠底板宽6 m，排水坡度为3%,山坡侧挡墙高出渠底面4 m，明洞口侧挡墙高出渠底面6 m，两侧坡度均为1：0.25。

根据前述，排洪渠排洪能力检算可近似取排洪渠在水位1.4m时的排洪能力。排洪渠水位H=1.4m，则排洪断面积为[6+（6+1.4×0.25×2）]×1.4/2=8.89m² ，又有流速v=5.73 m/s。计算排洪能力Q_理=8.89×5.73=50.94 m³/s> Q_实=42 m³/s。因此，该设计排洪渠满足该地区50年一遇洪水排洪要求。具体实施如下：

如附图，1为线路中线；2为排洪渠；3为导流堤；4为进洞斜通道；5为明洞口；6为填筑压实区；7为拦水坝；8为梯形截水沟；9为矩形排水沟；10为线路前进方向。

排洪渠2底面宽度为6m，其两侧挡墙均为C20片石混凝土，其中明洞口侧挡墙2-1基础宽1.84 m，墙身宽1.54m，高6m，坡度为1：0.25；山坡侧挡墙2-2基础宽1.65m，墙身宽1.35m，高4m，坡度为1：0.25；两侧挡墙均每隔15m设一道沉降缝，缝宽3cm，采用沥青麻筋填塞。山坡侧挡墙上部坡面2-8刷坡坡度为1：0.5，采用喷、锚、网联合防护，施作Φ22锚杆，单根长3.5m, 梅花型布置，间距1.2×1.2m，挂φ8钢筋网，纵、横向间距均为20cm，喷射C20混凝土，厚度20cm。

排洪渠底板2-3采用C30钢筋混凝土，厚度为35cm，排水坡度为3%，表层设φ8钢筋网，间距为20×20cm；底板每隔15m设一道沉降缝2-7，与挡墙沉降缝对齐，缝宽3cm，采用沥青麻筋填塞。中间垂裙2-4厚度0.35m，嵌入地基深度0.5m，末端垂裙2-5厚度0.5m，嵌入地基深度0.8m，中间垂裙2-4与末端垂裙2-5均设单层钢筋网，竖向钢筋为Φ22，横向钢筋为φ14，竖、横向钢筋间距均为20cm；底板两端过渡段2-6各铺砌5m长、30cm厚M10浆砌片石顺接。

明洞上游导流堤3采用C20片石混凝土,基础宽2.23 m，墙身宽2m,高8m，坡度为1：0.25。导流堤3、明洞口侧挡墙2-1、明洞口5等之间所围填筑压实区6用隧道弃碴填筑压实，以加固导流堤和排洪渠的挡墙。

进洞斜通道4全长117m,为10%的坡度。在进洞斜通道4与明洞口5相交处，使进洞斜通道4与明洞边墙底5-3平齐，靠排洪渠侧5 m范围内的通道边坡采取M10浆砌片石挡墙4-1防护, 基础宽2.23m，墙身宽2.0m，高10m，坡度为1：0.25；靠山坡侧5 m范围内的通道边坡采取M10浆砌片石护面4-2防护，厚度为0.75m，高10m，坡度为1：0.35；两侧其余边坡4-3刷坡坡度为1：0.5，采用喷、锚、网联合防护，施作Φ22锚杆，单根长3.5m, 梅花型布置，间距1.2×1.2m，挂φ8钢筋网，纵、横向间距均为20cm，喷射C20混凝土，厚度20cm。

明洞进洞位置洞口仰坡5-5及线路中线1右侧边坡5-6开挖坡度为1：0.5，采用喷、锚、网联合防护，施作Φ22锚杆，单根长3.5m, 梅花型布置，间距1.2×1.2m，挂φ8钢筋网，纵、横向间距均为20cm，喷射C20混凝土，厚度20cm。

明洞段线路中线1左侧设置M10浆砌片石一级挡墙5-1，作用是防止滑坡，基础宽2.23 m，墙身宽2m，高9 m，长22.5m，坡度为1：0.25。在一级挡墙5-1墙顶6 m外设M10浆砌片石二级挡墙5-2，作用是挡弃碴，基础宽1.42m，墙身宽1.35m，高4m，长23 m, 坡度为1：0.25。

洞顶山坡布设梯形截水沟8，顶宽1.2m，底宽0.6m，深0.6m，总长度260 m；进洞斜通道4两侧、二级挡墙5-2（即弃碴挡墙）周围及填筑压实区6（即弃碴堆）的山坡侧等处设置矩形排水沟9，其宽度与深度均为0.6m，总长度400 m。

洞顶冲沟与二级挡墙5-2的山坡侧排水沟交汇处设置拦水坝7，采用C25钢筋混凝土，基础宽1.8 m，墙身宽1.5m,高6m，设双层钢筋网，每层钢筋网竖向钢筋为Φ22，横向钢筋为φ14，竖、横向钢筋间距均为20cm，层间距为20cm，钢筋网层间为φ8箍筋。

各种排水及安全防护措施修好后，进行暗洞施工。为确保洞口安全，将进洞掌子面5-4刷成10：1的坡度，然后按台阶开挖法进行暗洞施工。

Claims (9)

1.一种沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法，其特征在于：明洞上游修建导流堤（3），进洞斜通道（4）与明洞口（5）相连接，明洞进洞位置设置洞口仰坡（5-5），将进洞掌子面（5-4）刷成一定坡度；在距明洞10～20m区域内的适当位置开挖排洪渠（2），排洪渠两侧修建排洪渠挡墙，山坡侧挡墙（2-2）上部开挖坡面（2-8）采用喷射混凝土进行喷、锚、网联合防护；排洪渠挡墙与底板设置沉降缝（2-7）；排洪渠底板的两端及沉降缝处设置垂裙，并在排洪渠底板（2-3）的两端过渡段（2-6）采用浆砌片石铺砌；在洞顶山坡设置梯形截水沟（8）；在弃碴堆山坡侧处设置矩形排水沟（9）；在洞顶冲沟与弃碴堆山坡侧排水沟交汇处设置钢筋混凝土拦水坝（7）。

2.根据权利要求1所述的沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法，其特征在于：排洪渠两侧修建C20片石混凝土挡墙，其中明洞口侧挡墙（2-1）比山坡侧挡墙（2-2）高出1～2m；山坡侧挡墙（2-2）上部开挖坡面（2-8）采用C20喷射混凝土进行喷、锚、网联合防护。

3.根据权利要求1所述的沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法，其特征在于：排洪渠两侧挡墙与底板每隔10～15m设一道沉降缝，缝宽3cm，采用沥青麻筋填塞。

4.根据权利要求1所述的沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法，其特征在于：排洪渠底板（2-3）采用C30钢筋混凝土，厚度为35cm，表层设φ8钢筋网。

5.根据权利要求1所述的沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法，其特征在于：在排洪渠底板（2-3）的两端及沉降缝（2-7）处分别设置末端垂裙（2-5）与中间垂裙（2-4），中间垂裙（2-4）和末端垂裙（2-5）嵌入地基，并设单层钢筋网。

6.根据权利要求1所述的沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法，其特征在于：导流堤（3）与排洪渠（2）的明洞口侧挡墙（2-1）连接。

7.根据权利要求1所述的沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法，其特征在于：从距线路中线（1）一定距离的原地面位置开始按8%～10%的坡度修建进洞斜通道（4）至明洞口（5），进洞斜通道（4）明洞端左边坡（4-1）、明洞端右边坡（4-2）、其余边坡（4-3）分别采取M10浆砌片石挡墙防护、M10浆砌片石护坡及C20混凝土喷、锚、网防护。

8.根据权利要求1所述的沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法，其特征在于：明洞段线路中线（1）左侧设M10浆砌片石一级挡墙（5-1）进行防护，在一级挡墙墙顶5～10m外设M10浆砌片石二级挡墙（5-2）作为挡碴墙。

9.根据权利要求1所述的沟谷处洞身明洞直接进洞的施工方法，其特征在于：明洞进洞位置洞口仰坡（5-5）及线路中线（1）右侧边坡（5-6）采用C20喷射混凝土进行喷、锚、网联合防护，并将进洞掌子面（5-4）刷成10：1的坡度，然后按台阶开挖法进行暗洞施工。