CN107060771A - 中短隧道单向出洞开挖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中短隧道单向出洞开挖方法，包括以下步骤：对隧道的先行上台阶进行导洞开挖；先行上台阶导洞初期支护；后行上台阶进行导洞开挖；后行上台阶导洞初期支护；先行上台阶段的下台阶部分进行开挖；先行上台阶段的下台阶部分的初期支护；后行上台阶段的下台阶部分进行开挖；后行上台阶段的下台阶部分的初期支护；对中隔墙支撑部分进行开挖；初级支护封闭成环；全断面二次衬砌。本发明减少了仰坡开挖防护面积，减少了出洞口场地布设，节约了永久用地和临时用地，节省了工程造价；大大减少了洞口仰坡的临时防护，保护了原生的植被，体现了环保的施工理念。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道开挖方法，具体是一种中短隧道的开挖方法。
背景技术 广佛肇高速公路起于四会大沙镇沙沥村，经过鼎湖区、端州区、高要市、德庆县、封开县至于省界，是贯通广东省东西走向的又一条高速公路通道。项目路线全长174.885km，主线上共设隧道19467.37/16座，其中特长隧道4275m/1座，浅埋（明挖）隧道1659.74m/2座，中短隧道4617m/7座。这些中短隧道施工图设计与长隧道设计一致，均采用双向进洞方案。（1）隧道两侧各设临时场地、临时设施、临时便道等，破坏环境且工程投资大，易造成工程浪费；（2）需进行管棚和洞口边仰坡设计，易造成设计浪费。蛇咀1号隧道位于封开县江口镇，隧道左线进口桩号ZK169+860，出口桩号ZK180+182，隧道长322m，隧道最大埋深约63.23m。右线进口桩号K169+862，出口桩号K172+185，隧道长323m，隧道最大埋深约66.27m。属短隧道；蛇咀1号隧道间距约为13m，为较小净距隧道。左洞纵坡为2.0%，右洞纵坡为1.5%。隧道左右洞进出口均为削竹式洞门。
发明内容
为了克服上述之不足，本发明提供一种节约了永久用地和临时用地，节省了工程造价的中短隧道单向出洞开挖方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用以下的技术方案：
一种中短隧道单向出洞开挖方法，包括以下步骤：
（1）对隧道的先行上台阶进行导洞开挖：以挖掘机为主并配合人工开挖的开挖方式，开挖一段距离后，立即对掌子面及边墙围岩进行喷射混凝土防护，然后对中隔墙进行喷锚支护；
（2）先行上台阶导洞初期支护：对上述导洞段的中隔墙初期支护以及先行上台阶的拱顶和边墙围岩的初期支护，拱顶和边墙围岩进行钢拱架的安装，然后对拱顶和边墙围岩打锚杆注浆，喷射钢纤维混凝土，完成拱顶和边墙围岩的初期支护；
（3）对隧道的后行上台阶进行导洞开挖：以挖掘机为主并配合人工开挖的开挖方式，开挖一段距离后，立即对掌子面及边墙围岩进行喷射混凝土防护，然后对中隔墙进行喷锚支护；
（4）后行上台阶导洞初期支护：按照步骤（2）的方法，完成中隔墙边墙围岩以及拱顶的初期支护；
（5）对隧道的先行上台阶段的下台阶部分进行开挖：将下台阶分为先行上台阶的下台阶部分、中隔墙支撑部分、后行上台阶的下台阶部分，首先开挖先行上台阶的下台阶部分，以挖掘机的开挖方式，必要时辅助以爆破的方式，开挖一段距离后，立即对边墙围岩进行喷射混凝土防护；
（6）先行上台阶段的下台阶部分的初期支护：对边墙围岩进行钢拱架的安装，然后对边墙围岩进行打锚杆注浆，完成先行上台阶段的下台阶部分的初期支护；
（7）对隧道的后行上台阶段的下台阶部分进行开挖：在开挖后行上台阶段的下台阶部分一段距离后，立即对边墙围岩进行喷射混凝土防护；
（8）后行上台阶段的下台阶部分的初期支护：对边墙围岩进行钢拱架的安装，然后对边墙围岩进行打锚杆注浆，完成后行上台阶段的下台阶部分的初期支护，在完成后行上台阶段的下台阶部分的初期支护前，拆除中隔墙；
（9）对中隔墙支撑部分进行开挖，并对地面的仰拱部分进行开挖；
（10）初级支护封闭成环：对地面的开挖部分进行打锚杆注浆，完成地面部分的初期支护，使前述的所有初级支护封闭成环；
（11）分次施工仰拱和填充；
（12）全断面二次衬砌；
（13）然后再返回到步骤（5），继续下一段的开挖，按上述工序逐步向前推进，直到单向出洞开挖完成。
进一步地，所述步骤（1）中，所述的中隔墙的根基处以向外倾斜45°的方式向下嵌入锁脚锚杆，2根锁脚锚杆为一组，沿洞深方向间隔分布有多组。
进一步地，所述步骤（1）中，所述锁脚锚杆为ø22的药卷锁脚锚杆。
进一步地，所述步骤（2）中，中隔墙初期支护的具体步骤为：A、在中隔墙面上嵌入ø42的超前注将小导管；B、在中隔墙面上嵌入ø42早强药卷锚杆，纵向间距为55cm；C、在中隔墙面铺设ø6的钢筋网；D、安装钢拱架，所述钢拱架为I16型钢拱架。
进一步地，所述步骤（2）和步骤（4）中，拱顶的防护采用双层设计，一层是由40cm间隔分布的多个超前注浆小导管组成，每个超前注浆小导管的倾斜角度为12°，另一层是由40cm间隔分布的多个超前注浆小导管组成，每个超前注浆小导管的倾斜角度为45°。
进一步地，所述步骤（5）和步骤（7）中，是进行交错开挖的，错开距离为3～5m。
进一步地，所述步骤（1）中，先行上台阶进行导洞开挖的起始点距出洞洞口的距离为100米以下。
本发明的有益效果在于：
单向CD法出洞方法较原设计具有明显优势，具体表现在：①减少了仰坡开挖防护面积，从原设计的约660平米降低到150平米，同时，减少了出洞口场地布设，节约了永久用地和临时用地，节省了工程造价；②大大减少了洞口仰坡的临时防护，保护了原生的植被，体现了环保的施工理念；③节省了施工费用：单向CD挑梁法出洞方案较施工图设计减少了便道临时用地和便道施工费用，隧道洞口临时设施（如：临时驻地、钢筋棚、拌合站、高山水池、风站、便道、配电房等）配置费用；④节省了设计费用，提升了隧道设计水平及施工技术水平；
由于拱顶采用双层设计和及相关的布置方式，大大提高了隧道的牢固性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明的施工示意图；
图2为图1所示的中隔墙的施工示意图；
图3为图1所示的沿洞深方向的剖视图。
图中：1、先行上台阶；2、后行上台阶；3、先行上台阶的下台阶部分；4、后行上台阶的下台阶部分；5、中隔墙支撑部分；6、中隔墙；7、锁脚锚杆；8、早强药卷锚杆；9、ø42的超前注将小导管；10、钢拱架；11、超前注浆小导管；12、超前注浆小导管；13、先行上台阶的拱顶和边墙围岩的初期支护；14、后行上台阶的拱顶和边墙围岩的初期支护；15、先行上台阶段的下台阶部分的初期支护；16、后行上台阶段的下台阶部分的初期支护；17、仰拱；18、全断面二次衬砌；19、拱顶。
具体实施方式
如图1所示，一种中短隧道单向出洞开挖方法，将中短隧道的开挖断面划分为上台阶区和下台阶台区，其中上台阶区分为左右两部分，其中一部分为先行上台阶1，另一部分为后行上台阶2；将下台阶区分为左中右三部分，三部分为：先行上台阶的下台阶部分3、中隔墙支撑部分5、后行上台阶的下台阶部分4，具体的开挖步骤如下：
（1）对隧道的先行上台阶1进行导洞开挖：以挖掘机为主并配合人工开挖的开挖方式，开挖一段距离后，立即对掌子面及边墙围岩进行喷射混凝土防护，然后对中隔墙进行喷锚支护；所述步骤（1）中，所述的中隔墙6的根基处以向外倾斜45°的方式向下嵌入锁脚锚杆7，2根锁脚锚杆为一组，沿洞深方向间隔分布有多组，所述步骤（1）中，所述锁脚锚杆为ø22的药卷锁脚锚杆；先行上台阶进行导洞开挖的起始点距出洞洞口的距离为30米。
（2）先行上台阶1的导洞初期支护：对上述导洞段的中隔墙6初期支护以及先行上台阶的拱顶和边墙围岩的初期支护13，拱顶和边墙围岩进行钢拱架的安装，然后对拱顶19和边墙围岩打锚杆注浆，喷射钢纤维混凝土，完成拱顶和边墙围岩的初期支护13；具体来说，如图2所示，中隔墙6初期支护的具体步骤为：A、在中隔墙面上嵌入ø42的超前注将小导管9；B、在中隔墙面上嵌入ø42早强药卷锚杆，纵向间距为55cm；C、在中隔墙面铺设ø6的钢筋网；D、安装钢拱架10，所述钢拱架为I16型钢拱架。如图3所示，拱顶19的防护采用双层设计，一层是由40cm间隔分布的多个超前注浆小导管11组成，每个超前注浆小导管11的倾斜角度为12°，另一层是由40cm间隔分布的多个超前注浆小导管12组成，每个超前注浆小导管12的倾斜角度为45°。
（3）对隧道的后行上台阶2进行导洞开挖：以挖掘机为主并配合人工开挖的开挖方式，开挖一段距离后，立即对掌子面及边墙围岩进行喷射混凝土防护，然后对中隔墙进行喷锚支护；
（4）后行上台阶2的导洞初期支护：按照步骤（2）的方法，完成中隔墙初期支护以及后行上台阶的拱顶和边墙围岩的初期支护14；拱顶的防护采用双层设计，一层是由40cm间隔分布的多个超前注浆小导管组成，每个超前注浆小导管的倾斜角度为12°，另一层是由40cm间隔分布的多个超前注浆小导管组成，每个超前注浆小导管的倾斜角度为45°。
（5）对隧道的先行上台阶段的下台阶部分3进行开挖：用挖掘机的开挖方式，必要时辅助以爆破的方式，开挖一段距离后，立即对边墙围岩进行喷射混凝土防护；
（6）先行上台阶段的下台阶部分3的初期支护：对边墙围岩进行钢拱架的安装，然后对边墙围岩进行打锚杆注浆，完成先行上台阶段的下台阶部分的初期支护15；
（7）对隧道的后行上台阶段的下台阶部分4进行开挖：在开挖后行上台阶段的下台阶部分一段距离后，立即对边墙围岩进行喷射混凝土防护，并且与步骤（5）中的先行上台阶段的下台阶部分3的开挖是交错进行的，在开挖过程中，两部分的开挖点错开距离为3～5m；
（8）后行上台阶段的下台阶部分4的初期支护：对边墙围岩进行钢拱架的安装，然后对边墙围岩进行打锚杆注浆，完成后行上台阶段的下台阶部分的初期支护16，在完成后行上台阶段的下台阶部分的初期支护前，拆除中隔墙6；
（9）对中隔墙支撑部分5进行开挖，并对地面的仰拱部分进行开挖；
（10）初级支护封闭成环：对地面的开挖部分进行打锚杆注浆，构建仰拱17完成地面部分的初期支护，使仰拱17与先行上台阶的拱顶和边墙围岩的初期支护13、后行上台阶的拱顶和边墙围岩的初期支护14、先行上台阶段的下台阶部分的初期支护15、后行上台阶段的下台阶部分的初期支护16一起封闭成环；
（11）分次施工仰拱17和填充；
（12）全断面二次衬砌18；
（13）然后再返回到步骤（5），继续下一段的开挖，按上述工序逐步向前推进，直到单向出洞开挖。
Claims (7)
1.一种中短隧道单向出洞开挖方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）对隧道的先行上台阶进行导洞开挖：以挖掘机为主并配合人工开挖的开挖方式，开挖一段距离后，立即对掌子面及边墙围岩进行喷射混凝土防护，然后对中隔墙进行喷锚支护；
（2）先行上台阶导洞初期支护：对上述导洞段的中隔墙初期支护以及先行上台阶的拱顶和边墙围岩的初期支护，拱顶和边墙围岩进行钢拱架的安装，然后对拱顶和边墙围岩打锚杆注浆，喷射钢纤维混凝土，完成拱顶和边墙围岩的初期支护；
（3）对隧道的后行上台阶进行导洞开挖：以挖掘机为主并配合人工开挖的开挖方式，开挖一段距离后，立即对掌子面及边墙围岩进行喷射混凝土防护，然后对中隔墙进行喷锚支护；
（4）后行上台阶导洞初期支护：按照步骤（2）的方法，完成中隔墙边墙围岩以及拱顶的初期支护；
（5）对隧道的先行上台阶段的下台阶部分进行开挖：将下台阶分为先行上台阶的下台阶部分、中隔墙支撑部分、后行上台阶的下台阶部分，首先开挖先行上台阶的下台阶部分，以挖掘机的开挖方式，必要时辅助以爆破的方式，开挖一段距离后，立即对边墙围岩进行喷射混凝土防护；
（6）先行上台阶段的下台阶部分的初期支护：对边墙围岩进行钢拱架的安装，然后对边墙围岩进行打锚杆注浆，完成先行上台阶段的下台阶部分的初期支护；
（7）对隧道的后行上台阶段的下台阶部分进行开挖：在开挖后行上台阶段的下台阶部分一段距离后，立即对边墙围岩进行喷射混凝土防护；
（8）后行上台阶段的下台阶部分的初期支护：对边墙围岩进行钢拱架的安装，然后对边墙围岩进行打锚杆注浆，完成后行上台阶段的下台阶部分的初期支护，在完成后行上台阶段的下台阶部分的初期支护前，拆除中隔墙；
（9）对中隔墙支撑部分进行开挖，并对地面的仰拱部分进行开挖；
（10）初级支护封闭成环：对地面的开挖部分进行打锚杆注浆，完成地面部分的初期支护，使前述的所有初级支护封闭成环；
（11）分次施工仰拱和填充；
（12）全断面二次衬砌；
（13）然后再返回到步骤（5），继续下一段的开挖，按上述工序逐步向前推进，直到单向出洞开挖完成。
2.根据权利要求1所述的中短隧道单向出洞开挖方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述的中隔墙的根基处以向外倾斜45°的方式向下嵌入锁脚锚杆，2根锁脚锚杆为一组，沿洞深方向间隔分布有多组。
3.根据权利要求2所述的中短隧道单向出洞开挖方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述锁脚锚杆为ø22的药卷锁脚锚杆。
4.根据权利要求1所述的中短隧道单向出洞开挖方法，其特征在于：所述步骤（2）中，中隔墙初期支护的具体步骤为：A、在中隔墙面上嵌入ø42的超前注将小导管；B、在中隔墙面上嵌入ø42早强药卷锚杆，纵向间距为55cm；C、在中隔墙面铺设ø6的钢筋网；D、安装钢拱架，所述钢拱架为I16型钢拱架。
5.根据权利要求1所述的中短隧道单向出洞开挖方法，其特征在于：所述步骤（2）和步骤（4）中，拱顶的防护采用双层设计，一层是由40cm间隔分布的多个超前注浆小导管组成，每个超前注浆小导管的倾斜角度为12°，另一层是由40cm间隔分布的多个超前注浆小导管组成，每个超前注浆小导管的倾斜角度为45°。
6.根据权利要求1所述的中短隧道单向出洞开挖方法，其特征在于：所述步骤（5）和步骤（7）中，是进行交错开挖的，错开距离为3～5m。
7.根据权利要求1所述的中短隧道单向出洞开挖方法，其特征在于：所述步骤（1）中，先行上台阶进行导洞开挖的起始点距出洞洞口的距离为100米以下。
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