CN104989419A - 一种隧道初期支护侵限的处理方法及其施工配套设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道初期支护侵限的处理方法及其施工配套设备，包括以下步骤：⑴对隧道的设计内轮廓线进行优化设计：在隧道设计标高不变的前提下，降低隧道的拱部设计内轮廓线作为优化的拱部内轮廓线，优化的拱部内轮廓线位于隧道建筑限界和拱部设计内轮廓线之间，将优化的拱部内轮廓线的侧墙圆弧线与隧道的设计内轮廓线的侧墙圆弧线顺接，得到隧道的优化内轮廓线，确定优化设计图；⑵加固隧道的侵限段落；⑶按照优化设计图施工：在隧道的侵限段落上按优化内轮廓线施做衬砌，与侵限段落纵向相邻的未侵限段落二次衬砌拱部与侵限段落已施做的衬砌拱部在纵向上顺接过渡。本发明简单易行、成本低、工作效率高，有利于隧道正常施工。

Description

一种隧道初期支护侵限的处理方法及其施工配套设备

技术领域

本发明涉及一种隧道初期支护侵限的处理方法，还涉及实现该处理方法的施工配套设备。

背景技术

近年来，随着我国基础设施建设的快速发展，隧道已经向大断面、大埋深等方向发展，因此隧道穿越软弱破碎围岩(即指隧道周围一定范围内，对洞身的稳定有影响的岩体或土体)条件、复杂地质环境及高地应力等情况已不可避免。然而，由于隧道工程地质环境的复杂性、地质勘探的准确性和翔实性有限，施工单位施工技术水平的差异，势必在修建过程中遇到各种工程问题，其中由于围岩变形(松散、破碎围岩体的冒落、塌方，软弱和膨胀性土岩土体的局部和整体的径向大变形和塌滑，山体变形，以及坚硬完整岩体中的岩爆)引起隧道初期支护侵限(侵入隧道的设计内轮廓线)问题在隧道修建过程中屡见不鲜，这无疑将造成工期延误、造价提高，甚至对工程结构形成安全隐患等一系列问题。

目前，对于隧道初期支护侵限问题的传统处理方法通常采用以下两种做法：

⑴换拱：换拱作业一般包括注浆固结、人工拆除、替撑等施工环节，在人工拆除作业时，脱落的物体可能会直接砸到人体上，因此，换拱作业存在极大的安全风险。而在替撑的施工环节中，存在新旧钢架的节点薄弱、拆除困难、钢架纵向连接实现困难的诸多弊端，所以处理起来费时费力、处理费用高且严重影响施工进度。

⑵调整纵坡：即是通过调整路线纵坡满足隧道净空(隧道净空是指隧道内轮廓线所包围的空间，包括公路隧道建筑限界、通风及其它功能所需的断面积)。由于调整纵坡是将隧道整体下压降低标高，因此这种处理方法所影响的段落过长，这对于已正常施工段落存在较大影响，处理起来费时费力，不利于隧道的正常施工。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种安全、施工成本低、工作效率高、施工方便的隧道初期支护侵限的处理方法。

本发明的第二个目的在于提供一种实现上述隧道初期支护侵限的处理方法的施工配套设备。

本发明的第一个目的可通过以下的技术措施来实现：一种隧道初期支护侵限的处理方法，其特征在于包括以下步骤：

⑴对隧道的设计内轮廓线进行优化设计：在隧道设计标高不变的前提下，降低隧道的拱部设计内轮廓线作为优化的拱部内轮廓线，且优化的拱部内轮廓线位于隧道建筑限界和拱部设计内轮廓线之间，将优化的拱部内轮廓线的侧墙圆弧线与隧道的设计内轮廓线的侧墙圆弧线顺接，得到隧道的优化内轮廓线，确定优化设计图；

⑵加固隧道的侵限段落：对隧道的侵限段落进行加固处理以提高围岩自身的承载能力；

⑶按照优化设计图施工：在隧道的侵限段落上根据优化内轮廓线施做衬砌，与侵限段落纵向相邻的未侵限段落二次衬砌拱部和侵限段落已施做的衬砌拱部在纵向上顺接过渡。

本发明是在发生侵限病害的隧道段落的拱部内轮廓上施做衬砌，且该衬砌的内轮廓不侵入隧道建筑限界，具有一定厚度的衬砌足以阻止隧道再次发生过大的变形。与现有的换拱作业相比，本发明简单易行、成本低、工作效率高，而与现有的调整纵坡的方法相比，现场处治过程中不影响前方掌子面的正常施工，有利于隧道的正常施工。

本发明所述隧道的设计内轮廓线是指设计确定的隧道净空断面和隧道支护或衬砌尺寸线。二次衬砌是在隧道已经进行初期支护的条件下，采用混凝土等材料修建的内层衬砌。

本发明所述优化的拱部内轮廓线与隧道建筑界限之间的距离不小于5cm。隧道建筑限界指为保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间限界。

作为本发明的一种实施方式，在步骤⑵中，加固处理采用注浆固结工艺，或者采用锁脚锚杆(管)工艺，或者同时采用注浆固结工艺和锁脚锚杆(管)工艺。本发明的加固处理方式采用新奥法原理，它是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。

本发明隧道的拱部设计内轮廓线与优化的拱部内轮廓线之间的距离L＝(0，30cm]。

本发明的第二个目的通过以下的技术措施来实现：一种实现上述隧道初期支护侵限的处理方法的施工配套设备，包括模板台车，所述模板台车主要由门架总成、托架总成、模板总成、调节系统、液压系统、行走系统、操作平台、枕木和设置在枕木上的钢轨组成，其特征在于：所述模板总成的外轮廓面与隧道的优化内轮廓面(优化后的内轮廓面)的拱部及侧墙相一致，模板台车的整体高度降低，即模板总成的高度降低，降低的高度等于隧道的拱部设计内轮廓线与优化的拱部内轮廓线之间的距离。

作为本发明的一种实施方式，所述模板总成是由沿周向排布的数块弧形模板拼接组成的弧形板体，所述枕木和钢轨的整体高度减小，减小高度等于隧道的拱部设计内轮廓线与优化的拱部内轮廓线之间的距离，同时拆除模板台车的两侧模板的底部部分，该底部部分的高度大于或者等于隧道的拱部设计内轮廓线与优化的拱部内轮廓线之间的距离。

本发明所述模板台车的两侧模板的底部部分是一块完整的弧形模板，该弧形模板与相邻的弧形模板为可拆卸连接以便拆除。

本发明所述模板台车拆除底部部分后，模板总成与仰拱填充顶面(模板台车底部支撑平台)之间的空隙部位采用挡板进行封闭处理。

与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：

本发明是在发生侵限病害的隧道段落的拱部内轮廓上做衬砌，且衬砌的内轮廓不侵入隧道建筑限界，具有一定厚度的衬砌足以阻止隧道再次发生过大的变形。与现有的换拱作业相比，本发明简单易行、成本低、工作效率高，而与现有的调整纵坡的方法相比，现场处治过程中不影响前方掌子面的正常施工，有利于隧道的正常施工。对项目的工程质量、工期控制以及造价控制等方面有着积极的作用。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的横断面示意图；

图2是本发明的纵断面示意图；

图3是本发明施工配套设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的处理对象是已发生侵限病害的隧道段落。一般而言，隧道的拱部易于出现侵限现象，而隧道的侧墙发生侵限的现象较为少见，本发明适用于隧道的拱部出现侵限现象的情况。

如图1、2所示，本发明一种隧道初期支护侵限的处理方法，具体包括以下步骤：

⑴利用隧道内轮廓设计图的富余量(设计中所考虑的超高、通风及其它功能设施所需的断面积)对隧道的设计内轮廓线进行优化设计：在隧道设计标高不变的前提下，降低隧道的拱部设计内轮廓线1作为优化的拱部内轮廓线2，且优化的拱部内轮廓线2位于隧道建筑限界3和拱部设计内轮廓线1之间，在本实施例中，隧道的拱部设计内轮廓线1与优化的拱部内轮廓线2之间的距离L＝20cm，优化的拱部内轮廓线2与隧道建筑界限3之间的距离不小于5cm，优化的拱部内轮廓线2的侧墙圆弧线21与隧道的拱部设计内轮廓线1的侧墙圆弧线11相交于10，确定优化设计图。由于优化后的拱部内轮廓线2与拱部设计内轮廓线1存在20cm的高差，故在相邻未侵限段落采用过渡线21进行纵向顺接。

⑵加固隧道的侵限段落：对隧道的侵限段落进行加固处理以提高围岩自身的承载能力；在本实施例中，根据新奥法原理，充分维护和利用围岩的自承能力，加固处理采用注浆固结工艺，在其它实施例中，也可采用锁脚锚杆(管)工艺，或者同时采用注浆固结工艺和锁脚锚杆(管)工艺。

⑶按照优化设计图施工：在隧道的侵限段落上施做衬砌，衬砌的拱部内轮廓线即为优化的拱部内轮廓线2，与侵限段落纵向相邻的未侵限段落二次衬砌拱部与侵限段落已施做的衬砌拱部在纵向上顺接过渡。

如图3所示，一种实现上述隧道初期支护侵限的处理方法的施工配套设备，包括模板台车，模板台车主要由门架总成4、托架总成、模板总成5、调节系统、液压系统、行走系统6、操作平台、枕木7和设置在枕木7上的钢轨8组成，降低模板台车的整体高度，即降低模板总成的高度，降低的高度等于隧道的拱部设计内轮廓线1与优化的拱部内轮廓线2之间的距离L。在本实施例中，模板总成5是由沿周向排布的数块弧形模板拼接组成的弧形板体，枕木7和钢轨8的整体高度减小，减小高度等于隧道的拱部设计内轮廓线1与优化的拱部内轮廓线2之间的距离L，同时拆除模板台车的两侧模板的底部部分，该底部部分是一块完整的弧形模板51，该弧形模板51与相邻的弧形模板为可拆卸连接，弧形模板51的高度大于或者等于隧道的拱部设计内轮廓线1与优化的拱部内轮廓线2之间的距离。模板台车拆除底部部分后，模板总成与仰拱填充顶面(模板台车底部支撑平台)之间的空隙部位采用木板作为挡板进行封闭处理。

本发明的施工配套设备由现有的模板台车进行改造而来，改造过程和使用过程如下：枕木和钢轨的整体高度减小，通过拆除模板台车的两侧模板的底部部分对模板总成进行降低。模板总成的外轮廓面与隧道的优化内轮廓的拱部及侧墙相一致。施工时，通过封堵模板总成两端的开挖仓面，与发生侵限病害的隧道段落的拱部内轮廓面形成封闭的环形仓，然后浇注混凝土而实现隧道的衬砌施工。

在其它实施例中，隧道的拱部设计内轮廓线与优化的拱部内轮廓线之间的距离L＝(0，30cm]。

本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隧道初期支护侵限的处理方法，其特征在于包括以下步骤：

⑴对隧道的设计内轮廓线进行优化设计：在隧道设计标高不变的前提下，降低隧道的拱部设计内轮廓线作为优化的拱部内轮廓线，且优化的拱部内轮廓线位于隧道建筑限界和拱部设计内轮廓线之间，将优化的拱部内轮廓线的侧墙圆弧线与隧道的设计内轮廓线的侧墙圆弧线顺接，得到隧道的优化内轮廓线，确定优化设计图；

⑵加固隧道的侵限段落：对隧道的侵限段落进行加固处理以提高围岩自身的承载能力；

⑶按照优化设计图施工：在隧道的侵限段落上根据优化内轮廓线施做衬砌，与侵限段落纵向相邻的未侵限段落二次衬砌拱部和侵限段落已施做的衬砌拱部在纵向上顺接过渡。

2.根据权利要求1所述的隧道初期支护侵限的处理方法，其特征在于：所述优化的拱部内轮廓线与隧道建筑界限之间的距离不小于5cm。

3.根据权利要求2所述的隧道初期支护侵限的处理方法，其特征在于：在步骤⑵中，加固处理采用注浆固结工艺，或者采用锁脚锚杆工艺，或者同时采用注浆固结工艺和锁脚锚杆工艺。

4.根据权利要求1～3任一项所述的隧道初期支护侵限的处理方法，其特征在于：隧道的拱部设计内轮廓线与优化的拱部内轮廓线之间的距离L＝(0，30cm]。

5.一种实现权利要求1～4任一项所述隧道初期支护侵限的处理方法的施工配套设备，包括模板台车，所述模板台车主要由门架总成、托架总成、模板总成、调节系统、液压系统、行走系统、操作平台、枕木和设置在枕木上的钢轨组成，其特征在于：所述模板总成的外轮廓面与隧道的优化内轮廓的拱部及侧墙相一致，模板台车的整体高度降低，即模板总成的高度降低，降低的高度等于隧道的拱部设计内轮廓线与优化的拱部内轮廓线之间的距离。

6.根据权利要求5所述的施工配套设备，其特征在于：所述模板总成是由沿周向排布的数块弧形模板拼接组成的弧形板体，所述枕木和钢轨的整体高度减小，减小高度等于隧道的拱部设计内轮廓线与优化的拱部内轮廓线之间的距离，同时拆除模板台车的两侧模板的底部部分，该底部部分的高度大于或者等于隧道的拱部设计内轮廓线与优化的拱部内轮廓线之间的距离。

7.根据权利要求6所述的施工配套设备，其特征在于：所述模板台车的两侧模板的底部部分是一块完整的弧形模板，该弧形模板与相邻的弧形模板为可拆卸连接以便拆除。

8.根据权利要求7所述的施工配套设备，其特征在于：所述模板台车拆除底部部分后，模板总成与仰拱填充顶面之间的空隙部位采用挡板进行封闭处理。