CN104747194A - 三线并行小间距大断面隧道群施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造涉及一种三线并行小间距大断面隧道群施工方法，通过超前地质预报、隧道洞口大管棚预加固、两侧隧道超前预固、控制爆破、初期支护、二次衬砌施工和监控测量完成三线并行小净距大断面的隧道群施工方法，采用新奥法施工，减少对围岩的扰动，不破坏围岩的强度，使围岩与各种支撑结构形成统一的整体受力结构体系，利用大管棚、中管棚、小导管注浆超前预加固措施，对掌子面和中岩柱注浆加固，初期支护及时、临时支护合理，确保了隧道围岩的稳定，施工安全可靠，采用微差光面爆破，断面轮廓成型规整，有利于衬砌施工，保证工程质量，减少超挖、欠挖工程量，保持施工进度，降低施工成本，经济效益明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道施工方法，特别是一种三线并行小间距大断面隧道群施工方法。
背景技术
新建客运专线穿越高山时，受地形和客运专线曲线限制，小间距多洞隧道多次出现。小间距多洞隧道开挖施工时，由于爆破震动对岩体的挠动，造成隧道间中岩柱的局部或整体失稳、垮塌，不仅影响施工的顺利进行，而且使支护施工难度增大，工程费用增加，甚至造成安全事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种三线并行小间距大断面隧道群施工方法，采用新奥法施工，减少对围岩的扰动，不破坏围岩的强度，使围岩与各种支撑结构形成统一的整体受力结构体系，利用大管棚、中管棚、小导管注浆超前预加固措施，对掌子面和中岩柱注浆加固，初期支护及时、临时支护合理，确保了隧道围岩的稳定，施工安全可靠，采用微差光面爆破，断面轮廓成型规整，有利于衬砌施工，保证工程质量，减少超挖、欠挖工程量，保持施工进度，降低施工成本，经济效益明显。
为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：三线并行小间距大断面隧道群施工方法，包括如下步骤：
1） 超前地质预报：先进行区域地质预报，对隧道所在地层岩体状况形成宏观判断，然后进行地质素描，合理推断出5m范围内围岩的情况，并随着掌子面的推进，对开挖岩体构造结构资料进行完善，最后进行钻孔取样预报，确定岩体岩性及结构特征；
2） 主隧道超前预加固：
2a）、隧道洞口大管棚预加固：主隧道进、出口浅埋地段进行大管棚预加固，在拱部140°范围内设置φ108×5mm热轧无缝钢管超前大管棚注浆预支护，管棚环向间距0.4m,每根长度40m，仰角和外插角为2°，相邻管的接头前后错开，管身钻设注浆孔，孔径10～16mm，呈梅花形布置；
2b）、注浆小导管预加固：隧道拱部140°范围内Ⅴ级围岩段及加强地段设双层、IV级围岩段设单层超前小导管对掌子面前方围岩进行注浆预加固。超前小导管半径为φ42mm，间距0.3m，长4m，方向与线路中线平行，每根导管预留15cm焊接于格栅钢架上，仰角和外插角为10°；
3） 两侧隧道超前预固： V级围岩采用φ108×5mm热轧无缝钢管超前中管棚注浆支护，管棚环向间距0.4m,每根长度9m，搭接长度不小于3m，加固范围为跨拱顶79°至边墙轨顶标高处，IV级围岩采用φ42mm注浆小导管预加固，注浆小导管水平设置，小导管间距0.3m,长6m，搭接长度不小于2m，加固范围为跨拱顶79°至边墙轨顶标高处；
4）控制爆破：起爆采用非电毫秒雷管，大间隔微差起爆，使相邻段别的起爆间隔大于100ms， 周边眼采用不耦合装药结构的光面爆破，根据围岩情况的不同,控制在30～40cm,周边眼采用小直径药卷间隔装药方法；
5）初期支护：Ⅳ级围岩地段喷射混凝土厚度25cm，钢筋网网格间距20×20cm，系统锚杆长度3.5m，间距1.2m×1.2m，全环设置I18工字钢架，每榀间距0.8m，Ⅴ级围岩地段喷射混凝土厚度28cm，钢筋网网格间距20×20cm，系统锚杆长度4m间距1.2m×1m，全环设置I20a工字钢架，每榀间距0.6m；
6）二次衬砌施工：采用曲墙带仰拱的复合式衬砌，二次衬砌采用10m长全液压钢模衬砌台车施工，混凝土运输至现场后泵送入模，自下而上，从已灌筑段接头处向未灌筑方向，分层对称浇灌，两侧交叉灌注混凝土，高差不大于1m， 封顶阶段，在堵头的最上端预留两个圆孔，安装φ50mm的排气管，随着浇筑继续进行，当发现有水自排气管中流出时，立即停止浇筑混凝土，撤出排气管和泵送软管，并将挡板的圆孔堵死，二衬施工前，拱顶预埋压浆管，封顶混凝土从内向端模方向灌注，排除空气，配备相应的无损检测仪器进行检测；
7）监控测量。
优选的，所述步骤2a）中注浆初压力为0.5-1MPa，终压力为2-2.5MPa；所述的步骤2b）中水泥强度等级不小于32.5MPa，注浆初压在0.1-0.3MPa，终压不大于0.5MPa，注射时采用高压注浆泵注射，注射顺序由上而下，间隔对称注浆。
本发明带来的有益效果为：
1、主隧道拱面140°范围洞口采用超前大管棚注浆预加固，开挖过程中采用超前小导管注浆预加固，增加围岩抗剪抗压能力，保障隧道开挖安全通过。
2、侧洞中岩柱预加固施工在中洞初期支护封闭成环后进行， 中岩柱跨拱顶79°至边墙底部范围内，V级围岩段采用中管棚注浆预加固，IV级围岩段采用小导管注浆预加固，对中岩柱及拱顶围岩形成有效保护。
3、开挖采用微差光面爆破技术，以到达中洞初期支护震动速度1cm/s为标准控制装药量，保障中洞隧道稳定。“喷、锚、网、钢格栅”联合初期支护随挖随护，约束围岩收敛速度，防止暴露风化，使围岩、岩柱及初期支护组成整体结构体系，协同变形－承载，充分发挥围岩的自身承载能力。
4、隧道施工中对拱顶下沉和内径收敛变形全程监控，保证施工过程处于受控状态，优化设计和施工。
附图说明
图1为三线并行小间距大断面隧道群施结构示意图。
具体实施方式
三线并行小间距大断面隧道群施工方法，包括如下步骤：
1） 超前地质预报：先进行区域地质预报，对隧道所在地层岩体状况形成宏观判断，然后进行地质素描，合理推断出5m范围内围岩的情况，并随着掌子面的推进，对开挖岩体构造结构资料进行完善，最后进行钻孔取样预报，确定岩体岩性及结构特征；
2） 主隧道超前预加固：
2a）、隧道洞口大管棚预加固：主隧道进、出口浅埋地段进行大管棚预加固，在拱部140°范围内设置φ108×5mm热轧无缝钢管超前大管棚注浆预支护，管棚环向间距0.4m,每根长度40m，仰角和外插角为2°，相邻管的接头前后错开，管身钻设注浆孔，孔径10～16mm，呈梅花形布置；导向墙是管棚的支撑结构，是保障钻孔过程稳定，孔道平顺的决定性因素。导向墙在严格按照设计要求施工的前提下，必须结合现场实际情况采取必要措施，确保导向墙落在稳固的基础上，导向管的外插角决定着管棚超前支护的有效范围。外插角偏大，管棚末端加固范围与开挖轮廓线距离较大，开挖时存在塌方风险，采取新的超前加固措施，外插角偏小，管棚末端侵入开挖轮廓线，对开挖造成严重干扰，需切除后重新施做超前加固，才能继续开挖，管棚钻孔施工时，钻孔支架保持稳定，防止钻头不稳打穿相临管道，对钢管安装角度控制造成干扰。管棚安装时，利用测斜仪时时检查钢管的倾斜度，并做好记录，指导注浆作业，提前做好防灾预案，采用注浆压力和注浆量对注浆作业双重控制，当注浆量超出设计范围，注浆压力仍达不到设计要求时，应对隧道周围进行排查，防止浆液溢出地表造成不必要的损失，同时核查区域地质预报，确定围岩中是否存在地下溶洞或地下河流；
2b）、注浆小导管预加固：隧道拱部140°范围内Ⅴ级围岩段及加强地段设双层、IV级围岩段设单层超前小导管对掌子面前方围岩进行注浆预加固。超前小导管半径为φ42mm，间距0.3m，长4m，方向与线路中线平行，每根导管预留15cm焊接于格栅钢架上，仰角和外插角为10°；通过中管棚、小导管超前预加固钻孔施工，以取得围岩样本对地质素描超前预报进行映证，推断掌子面前方围岩产状等特征指导开挖施工，也可以通过观察钻孔过程中透水、透气以及导管注浆量情况，掌握前方涌水、瓦斯、溶洞等地质灾害情况，保障隧道安全施工，避免突发灾害事故；
3） 两侧隧道超前预固： V级围岩采用φ108×5mm热轧无缝钢管超前中管棚注浆支护，管棚环向间距0.4m,每根长度9m，搭接长度不小于3m，加固范围为跨拱顶79°至边墙轨顶标高处，IV级围岩采用φ42mm注浆小导管预加固，注浆小导管水平设置，小导管间距0.3m,长6m，搭接长度不小于2m，加固范围为跨拱顶79°至边墙轨顶标高处；
4）控制爆破：起爆采用非电毫秒雷管，大间隔微差起爆，使相邻段别的起爆间隔大于100ms， 周边眼采用不耦合装药结构的光面爆破，根据围岩情况的不同,控制在30～40cm,周边眼采用小直径药卷间隔装药方法；
5）初期支护：Ⅳ级围岩地段喷射混凝土厚度25cm，钢筋网网格间距20×20cm，系统锚杆长度3.5m，间距1.2m×1.2m，全环设置I18工字钢架，每榀间距0.8m，Ⅴ级围岩地段喷射混凝土厚度28cm，钢筋网网格间距20×20cm，系统锚杆长度4m间距1.2m×1m，全环设置I20a工字钢架，每榀间距0.6m；对中洞主隧道初期支护二次加固，提高支护抗拉、抗剪强度，有效约束侧洞爆破开挖对主洞围岩变形影响；
6）二次衬砌施工：采用曲墙带仰拱的复合式衬砌，二次衬砌采用10m长全液压钢模衬砌台车施工，混凝土运输至现场后泵送入模，自下而上，从已灌筑段接头处向未灌筑方向，分层对称浇灌，两侧交叉灌注混凝土，高差不大于1m， 封顶阶段，在堵头的最上端预留两个圆孔，安装φ50mm的排气管，随着浇筑继续进行，当发现有水自排气管中流出时，立即停止浇筑混凝土，撤出排气管和泵送软管，并将挡板的圆孔堵死，二衬施工前，拱顶预埋压浆管，封顶混凝土从内向端模方向灌注，排除空气，配备相应的无损检测仪器进行检测；IV级围岩仰拱距离掌子面小于等于50m，衬砌距离掌子面小于等于90m，Ⅴ级围岩仰拱距离掌子面小于等于40m，衬砌距离掌子面小于等于50m；
7）监控测量。
优选的，所述步骤2a）中注浆初压力为0.5-1MPa，终压力为2-2.5MPa；所述的步骤2b）中水泥强度等级不小于32.5MPa，注浆初压在0.1-0.3MPa，终压不大于0.5MPa，注射时采用高压注浆泵注射，注射顺序由上而下，间隔对称注浆。
施工过程中，先对中间主隧道进行施工，再对两侧隧道分别进行施工，侧方隧道与中间隧道施工距离大于50m，主隧道初期支护封闭成环且强度达到按照上述步骤达到后再对侧洞进行施工，两侧洞的掌子面距离小于等于10m，避免对主洞形成较大偏压。
以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，也应视为属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.三线并行小间距大断面隧道群施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）超前地质预报：先进行区域地质预报，对隧道所在地层岩体状况形成宏观判断，然后进行地质素描，合理推断出5m范围内围岩的情况，并随着掌子面的推进，对开挖岩体构造结构资料进行完善，最后进行钻孔取样预报，确定岩体岩性及结构特征；
2）主隧道超前预加固：
2a）、隧道洞口大管棚预加固：主隧道进、出口浅埋地段进行大管棚预加固，在拱部140°范围内设置φ108×5mm热轧无缝钢管超前大管棚注浆预支护，管棚环向间距0.4m,每根长度40m，仰角和外插角为2°，相邻管的接头前后错开，管身钻设注浆孔，孔径10～16mm，呈梅花形布置；
2b）、注浆小导管预加固：隧道拱部140°范围内Ⅴ级围岩段及加强地段设双层、IV级围岩段设单层超前小导管对掌子面前方围岩进行注浆预加固；
超前小导管半径为φ42mm，间距0.3m，长4m，方向与线路中线平行，每根导管预留15cm焊接于格栅钢架上，仰角和外插角为10°；
两侧隧道超前预固： V级围岩采用φ108×5mm热轧无缝钢管超前中管棚注浆支护，管棚环向间距0.4m,每根长度9m，搭接长度不小于3m，加固范围为跨拱顶79°至边墙轨顶标高处，IV级围岩采用φ42mm注浆小导管预加固，注浆小导管水平设置，小导管间距0.3m,长6m，搭接长度不小于2m，加固范围为跨拱顶79°至边墙轨顶标高处；
4）控制爆破：起爆采用非电毫秒雷管，大间隔微差起爆，使相邻段别的起爆间隔大于100ms， 周边眼采用不耦合装药结构的光面爆破，根据围岩情况的不同,控制在30～40cm,周边眼采用小直径药卷间隔装药方法；
5）初期支护：Ⅳ级围岩地段喷射混凝土厚度25cm，钢筋网网格间距20×20cm，系统锚杆长度3.5m，间距1.2m×1.2m，全环设置I18工字钢架，每榀间距0.8m，Ⅴ级围岩地段喷射混凝土厚度28cm，钢筋网网格间距20×20cm，系统锚杆长度4m间距1.2m×1m，全环设置I20a工字钢架，每榀间距0.6m；
6）二次衬砌施工：采用曲墙带仰拱的复合式衬砌，二次衬砌采用10m长全液压钢模衬砌台车施工，混凝土运输至现场后泵送入模，自下而上，从已灌筑段接头处向未灌筑方向，分层对称浇灌，两侧交叉灌注混凝土，高差不大于1m， 封顶阶段，在堵头的最上端预留两个圆孔，安装φ50mm的排气管，随着浇筑继续进行，当发现有水自排气管中流出时，立即停止浇筑混凝土，撤出排气管和泵送软管，并将挡板的圆孔堵死，二衬施工前，拱顶预埋压浆管，封顶混凝土从内向端模方向灌注，排除空气，配备相应的无损检测仪器进行检测；
7）监控测量。
2.根据权利要求1所述的采用三线并行小间距大断面隧道群施工方法，其特征在于：所述的步骤2a）中注浆初压力为0.5-1MPa，终压力为2-2.5MPa；所述的步骤2b）中水泥强度等级不小于32.5MPa，注浆初压在0.1-0.3MPa，终压不大于0.5MPa，注射时采用高压注浆泵注射，注射顺序由上而下，间隔对称注浆。
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