CN108266191B - 一种连拱隧道优化施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连拱隧道优化施工方法，包括以下步骤：台阶法机械开挖中导洞后进行临时支护；在中导洞靠先行洞一侧安装型钢拱架，然后进行挂网、连接筋、锚杆和喷射砼施工，通过安装型钢拱架、挂网和喷射砼施工形成初支结构；在中导洞靠后行洞一侧整体回填素混凝土；先行洞通过台阶法机械开挖，初期支护闭合成环；后行洞通过台阶法机械开挖，初期支护闭合成环。该施工方法能够减少施工工序，提升施工速度，并且有效降低施工成本。

Description

一种连拱隧道优化施工方法

技术领域

本发明涉及连拱隧道施工领域，具体涉及一种连拱隧道优化施工方法。

背景技术

并行的两条隧道施工，在遇到周围地形复杂、征地拆迁、线路布设极为困难的情况下，常采用连拱隧道的结构形式。连拱隧道施工时，在完成中导洞中隔墙施工后，方可进行左右正洞开挖支护。根据隧道进出口地形条件及施工场地的实际情况，中导洞开挖可以从隧道两端同时施工，在隧道中间贯通，也可以从隧道一端开挖，在另一端贯通。根据地质条件中导洞的开挖分全断面和短台阶两种施工方法，在围岩较好的Ⅳ类围岩可采用全断面开挖中导洞，以加快施工进度，在围岩破碎，节理发育及在洞口地段采用短台阶也可保证安全。中隔墙砼的施工顺序刚好和中导洞开挖顺序相反，根据现场情况，若一座隧道只设一个拌和站，一般采用远离拌和站的一端向靠近拌和站的一端的施工顺序，但在工期紧的情况下可采用从隧道中间到两端同时施工。但是无论怎样施工，中导洞开挖支护完毕后，均需要先完成中隔墙浇筑，再进行左右洞开挖支护，施工进度十分缓慢。

目前，现有连拱隧道的施工步序如下：

步骤一，中导洞台阶法机械开挖及临时支护；

步骤二，利用定型模板台车，模筑中隔墙钢筋砼；

步骤三，中隔墙左侧施工加横向支撑；

步骤四，右洞上台阶机械开挖及初期支护；

步骤五，右洞下台阶继续开挖及初期支护闭合成环；

步骤六，右洞全断面模筑二次衬砌；

步骤七，左洞上台阶机械开挖及初期支护；

步骤八，左洞下台阶继续开挖及初期支护闭合成环；

步骤九，左洞全断面模筑二次衬砌。

现有连拱隧道中隔墙的施工方法存在以下不足：

1、工序多，施工进度缓慢；

2、中隔墙顶部，安拆模板困难，顶部灌注砼存在空洞质量隐患；

3、采用定型模板模筑砼，成本高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开一种连拱隧道优化施工方法，该施工方法能够减少施工工序，提升施工速度，并且有效降低施工成本。

本发明通过下述技术方案实现：

一种连拱隧道优化施工方法，包括以下步骤：

(1)台阶法机械开挖中导洞后进行临时支护；

(2)在中导洞靠先行洞一侧安装型钢拱架，然后进行挂网、连接筋、锚杆和喷射砼施工，通过安装型钢拱架、挂网和喷射砼施工形成初支结构；

(3)在中导洞靠后行洞一侧整体回填素混凝土；

(4)先行洞通过台阶法机械开挖，初期支护闭合成环；

(5)后行洞通过台阶法机械开挖，初期支护闭合成环。

现有连拱隧道施工方法具有以下缺陷：

首先，工序多，施工进度缓慢。

其次，中隔墙顶部，安拆模板困难，顶部灌注砼存在空洞质量隐患。

中隔墙在前期施工时，是依据中隔墙的形状，由厂家制作定型模板台车进行合模(型钢+钢板+液压+行走系统)，再浇筑砼。但是因为中导洞在隧道线路走向上处于曲线段、渐变段上，利用定型模板台车在曲线段和渐变段上施工时，每次都要对局部位置进行调整，封模不能一次性至中导洞顶部，混凝土浇筑后，中隔墙顶部与中导洞初支顶部间是存在空隙。为确保施工安全，确保左右线两侧开挖后，中导洞拱顶上方的土压力通过中导洞初支、传递至中隔墙，再由中隔墙将力传递至地基，使中隔墙能够有效的起到支承作用，必须对中隔墙顶部与中导洞拱顶间的间隙采用喷射砼进行回填密实。但实际施工过程中，因为中隔墙顶部局部间隙小，不一定能够完全回填密实，即使采用注浆的方式，也很难保证，因而存在空洞质量隐患。

并且，由于定型模板台车十分笨重，中导洞内作业空间狭小(一侧宽，一侧窄，人员进去操作十分困难)，且中隔墙本身并不是一个规则对称的结构，模板容易偏斜，需要增设很多支撑杆件进行固定，在实际施工过程中，模板的定位、安拆十分困难。

最后，采用定型模板模筑砼，成本高。

连拱隧道进行中隔墙施工，目的在于利用承载能力更高的中隔墙钢筋混凝土结构去替换两条隧道间承载能力差的中间岩柱体，定型模板就是中隔墙在进行混凝土浇筑前，关模用的模板台车。申请人在前期根据中隔墙的断面尺寸，设计了定型模板台车，该部定型模板台车制作以及定型模板台车上面的配置花费50余万，施工过程中，需要配备专门是施工班组、端头模板封堵用的木板、方木等材料，因此费用高，成本高。

现有连拱隧道的中隔墙为钢筋混凝土结构，而本发明采用包含型钢、连接钢筋和型钢拱架的型钢砼结构，未大量使用钢筋，既节约了钢材，且绑扎钢筋的工作量几乎为零，利用提前完成的初支结构作为中隔墙混凝土浇筑的模板，从而取代了定型模板，省去了定型模板台车和定型模板台车上的其他材料的使用，显著降低了材料、设备、人工和时间的投入。

经计算，相比现有施工方法而言，采用本发明的施工方法，消耗的人工、材料和设备费用的总成本降低了50％。

现有连拱隧道中隔墙设计中，为避免中隔墙产生左右侧水平滑动，要求对地施工锚杆以及中导洞拱顶及中隔墙顶部范围内施加锚杆，同时进行注浆。但因为拱部施工锚杆高度较高，每次需要搭设临时作业平台，而采用本发明的施工方法，可在安装型钢拱架的过程中，利用型钢拱架搭设平台进行锚杆施工，因而无需搭设临时作业平台，速度更快。原中隔墙为钢筋砼结构，钢筋间距密，本发明利用型钢、型钢拱架和连接钢筋替换钢筋，型钢拱架一方面作为初支结构的一部分，一方面用于增加中隔墙的强度，并且利用型钢做为竖向加筋构件，增大了型钢砼结构的刚性强度，承载能力亦能够满足使用要求，在确保结构受力的同时，简化工作内容，减少工序，提高了中隔墙施工速度。

中隔墙利用初支结构做为模板，并提前在初支结构上预埋泵送管道，在浇筑混凝土时，能够利用泵送力量，直接将中隔墙混凝土灌注密实，利用初支结构做为中隔墙浇筑混凝土墙的模板时，顶部亦全部利用喷射砼进行封闭，因此顶部不需要再关设模板，混凝土通过泵车，一次性灌注密实，不需要拆模，且顶部混凝土密实，无空洞，有效预防渗水。

并且，在施工过程中，可提前安排人员将型钢拱架在现场安装好，边墙拱架未绑扎钢筋，因而作业空间大，便于施工，可以克服采用定型模板进行关模时，空间狭小，施工困难的问题，同时省去了大量钢筋原材以及钢筋安装的人工成本。

其中，步骤(2)中，初支结构为先行洞初期支护位于中导洞内的部分。

步骤(2)中，连接筋施工具体为：将若干连接钢筋一端连接在型钢拱架上，另一端连接在竖直的型钢上，连接钢筋水平设置。

所述型钢为工字钢，工字钢置于中隔墙空间内，且工字钢顶端与中导洞顶面紧密接触，底端与中导洞底面紧密接触，所述工字钢为20b工字钢。

步骤(2)中，锚杆施工具体为：在中导洞的顶面岩层和底面岩层分别钻孔，将锚杆的一端嵌入孔内后灌浆，锚杆另一端穿过或置于中隔墙空间内。

步骤(2)中，所述喷射砼施工为将混凝土喷射粘接在型钢拱架上。

步骤(3)中，在中导洞靠后行洞一侧整体回填素混凝土的方法为：在步骤(2)得到的初支结构上预埋泵送管道，再将素混凝土泵入型钢拱架靠后行洞一侧的中导洞内。

步骤(4)中，先行洞初期支护闭合成环后，对先行洞全断面模筑二次衬砌。

步骤(5)中，后行洞初期支护闭合成环后，对后行洞全断面模筑二次衬砌。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种连拱隧道优化施工方法，中隔墙采用包含型钢、连接钢筋和型钢拱架的型钢砼结构，未大量使用钢筋，既节约了钢材，且绑扎钢筋的工作量几乎为零，并利用初支结构作为中隔墙混凝土浇筑的模板，从而取代了定型模板，省去了定型模板台车和定型模板台车上的其他材料的使用，显著降低了材料、设备、人工和时间的投入；

2、本发明一种连拱隧道优化施工方法，可在安装型钢拱架的过程中，利用型钢拱架搭设平台进行锚杆施工，因而锚杆施工无需搭设临时作业平台，速度更快，并且本发明利用了型钢、型钢拱架和连接钢筋替换现有中隔墙中的钢筋，绑扎钢筋的工作量大大降低，型钢拱架一方面作为初支结构的一部分，一方面用于增加中隔墙的强度，并且利用型钢做为竖向加筋构件，增大了型钢砼结构的刚性强度，承载能力亦能够满足使用要求，在确保型钢砼结构受力的同时，简化工作内容，减少工序，提高了中隔墙施工速度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明步骤(1)示意图；

图2为本发明步骤(2)示意图；

图3为本发明步骤(3)示意图；

图4为本发明步骤(4)示意图；

图5为本发明步骤(5)示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-中导洞，2-先行洞，3-后行洞，4-初支结构，5-素混凝土，6-连接钢筋，7-型钢，8-中隔墙空间，9-锚杆，10-中隔墙。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1-5所示，本发明一种连拱隧道优化施工方法，包括以下步骤：

(1)台阶法机械开挖中导洞1后进行临时支护；

(2)在中导洞1靠先行洞2一侧安装型钢拱架，然后进行挂网、连接筋、锚杆和喷射砼施工，通过安装型钢拱架、挂网和喷射砼施工形成初支结构4；

(3)在中导洞1靠后行洞3一侧整体回填素混凝土5；

(4)先行洞1通过台阶法机械开挖，初期支护闭合成环；

(5)后行洞3通过台阶法机械开挖，初期支护闭合成环。

其中，步骤(2)中，初支结构4为先行洞2初期支护位于中导洞1内的部分。

步骤(2)中，连接筋施工具体为：将若干连接钢筋6一端连接在型钢拱架上，另一端连接在竖直的型钢7上，连接钢筋6水平设置。

所述型钢7为工字钢，工字钢置于中隔墙空间8内，且工字钢顶端与中导洞1顶面紧密接触，底端与中导洞1底面紧密接触，所述工字钢为20b工字钢。

步骤(2)中，锚杆施工具体为：在中导洞1的顶面岩层和底面岩层分别钻孔，将锚杆9的一端嵌入孔内后灌浆，锚杆9另一端穿过或置于中隔墙空间8内。

步骤(2)中，所述喷射砼施工为将混凝土喷射粘接在型钢拱架上。

步骤(3)中，在中导洞靠后行洞一侧整体回填素混凝土的方法为：在步骤(2)得到的初支结构4上预埋泵送管道，再将素混凝土泵入型钢拱架靠后行洞3一侧的中导洞1内。

实施例2

如图1-5所示，本发明一种连拱隧道优化施工方法，包括以下步骤：

(1)台阶法机械开挖中导洞1后进行临时支护；

(2)在中导洞1靠先行洞2一侧安装型钢拱架，然后进行挂网、连接筋、锚杆和喷射砼施工，通过安装型钢拱架、挂网和喷射砼施工形成初支结构4；

(3)在中导洞1靠后行洞3一侧整体回填素混凝土5；

(4)先行洞1通过台阶法机械开挖，初期支护闭合成环；

(5)后行洞3通过台阶法机械开挖，初期支护闭合成环。

其中，步骤(2)中，初支结构4为先行洞2初期支护位于中导洞1内的部分。

步骤(2)中，连接筋施工具体为：将若干连接钢筋6一端连接在型钢拱架上，另一端连接在竖直的型钢7上，连接钢筋6水平设置。

所述型钢7为工字钢，工字钢置于中隔墙空间8内，且工字钢顶端与中导洞1顶面紧密接触，底端与中导洞1底面紧密接触，所述工字钢为20b工字钢。

步骤(2)中，锚杆施工具体为：在中导洞1的顶面岩层和底面岩层分别钻孔，将锚杆9的一端嵌入孔内后灌浆，锚杆9另一端穿过或置于中隔墙空间8内。

步骤(2)中，所述喷射砼施工为将混凝土喷射粘接在型钢拱架上。

步骤(3)中，在中导洞靠后行洞一侧整体回填素混凝土的方法为：在步骤(2)得到的初支结构4上预埋泵送管道，再将素混凝土泵入型钢拱架靠后行洞3一侧的中导洞1内。

步骤(4)中，先行洞2初期支护闭合成环后，对先行洞2全断面模筑二次衬砌。

步骤(5)中，后行洞3初期支护闭合成环后，对后行洞3全断面模筑二次衬砌。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种连拱隧道优化施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)台阶法机械开挖中导洞后进行临时支护；

(2)在中导洞内安装型钢拱架，然后进行挂网、连接筋、锚杆和喷射砼施工，通过安装型钢拱架、挂网和喷射砼施工形成初支结构，初支结构为先行洞初期支护位于中导洞内的部分；

(3)在型钢拱架面向后行洞一侧的中导洞内整体回填素混凝土；

(4)先行洞通过台阶法机械开挖，初期支护闭合成环；

(5)后行洞通过台阶法机械开挖，初期支护闭合成环。

2.根据权利要求1所述的一种连拱隧道优化施工方法，其特征在于，步骤(2)中，连接筋施工具体为：将若干连接钢筋一端连接在型钢拱架上，另一端连接在竖直的型钢上，连接钢筋水平设置。

3.根据权利要求2所述的一种连拱隧道优化施工方法，其特征在于，所述型钢为工字钢，工字钢置于中隔墙空间内，且工字钢顶端与中导洞顶面紧密接触，底端与中导洞底面紧密接触。

4.根据权利要求1所述的一种连拱隧道优化施工方法，其特征在于，步骤(2)中，锚杆施工具体为：在中导洞的顶面岩层和底面岩层分别钻孔，将锚杆的一端嵌入孔内后灌浆，锚杆另一端穿过或置于中隔墙空间内。

5.根据权利要求1所述的一种连拱隧道优化施工方法，其特征在于，步骤(3)中，在中导洞靠后行洞一侧整体回填素混凝土的方法为：在步骤(2)得到的初支结构上预埋泵送管道，再将素混凝土泵入型钢拱架靠后行洞一侧的中导洞内。

6.根据权利要求1所述的一种连拱隧道优化施工方法，其特征在于，步骤(4)中，先行洞初期支护闭合成环后，对先行洞全断面模筑二次衬砌。

7.根据权利要求1所述的一种连拱隧道优化施工方法，其特征在于，步骤(5)中，后行洞初期支护闭合成环后，对后行洞全断面模筑二次衬砌。

8.根据权利要求1所述的一种连拱隧道优化施工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述喷射砼施工为将混凝土喷射粘接在型钢拱架上。

9.根据权利要求3所述的一种连拱隧道优化施工方法，其特征在于，所述工字钢为20b工字钢。