CN109057802A - 大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法,在开挖前首先采用管棚钻机在公布施作超前大管棚,管棚施工完成后进行三层台阶分布开挖,通过采用三层台阶,分布平行开挖,三层台阶同步推进,支护采用双层初期支护,第一层采用钢拱架、第二层采用格栅钢架,分布平行施工拱墙初期支护,构成稳固的初期支护体系,然后进行仰拱施工,最后进行二次衬砌。本发明的有益效果是:本发明有效加快施工进度,节约施工成本,能够有效的控制隧道下沉,避免隧道坍塌,保证施工安全。
Description
技术领域
本发明涉及高速公路施工技术领域,具体的说,是大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法。
背景技术
随着我国高速铁路建设的发展,将会出现越来越多的大跨度隧道,同时随着我国铁路、公路交通事业的发展,也必将会遇到高速铁路浅埋大断面与高速公路轿车的工程实际问题;特别是在浅埋条件下大断面隧道下穿高速公路的施工技术以及地表沉降控制时急需解决的关键技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提拱大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法,能够有效加快施工进度,节约施工成本,能够有效的控制隧道下沉,避免隧道坍塌,保证施工安全。
本发明通过下述技术方案实现:大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法,在开挖前首先采用管棚钻机在公布施作超前大管棚,管棚施工完成后进行三层台阶分布开挖,通过采用三层台阶,分布平行开挖,三层台阶同步推进,支护采用双层初期支护,第一层采用钢拱架、第二层采用格栅钢架,分布平行施工拱墙初期支护,构成稳固的初期支护体系,然后进行仰拱施工,最后进行二次衬砌。
进一步地,为了更好的实现本发明,具体包括以下步骤:
步骤S1:超前大管棚施工;
步骤S2:三层台阶分部开挖施工;
步骤S3:双层初期支护;
步骤S4:二次衬砌施工;完成施工。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述步骤S1具体包括以下步骤:
步骤S11:开挖前,在拱部120°范围内施工双层大管棚,并在大管棚内压注充填水泥浆,使得大管棚与围岩形成棚架体系;
步骤S12:掘进施工。
进一步地,为了更好的实现本发明,步骤S2具体是指:根据开挖断面情况将三层台阶断面纵向划分为上台阶、中台阶、下台阶,上台阶核心土根据围岩稳定性情况决定是否设置;中台阶和下台阶左右两侧错开开挖,并与上台阶平行作业。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述步骤S3具体是指:施工时初期支护紧跟开挖面及时施工,对初期支护预留沉降量;第一次支护与第二支护错开2m同时进行。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述步骤S3具体包括以下步骤:
步骤S31:人工安装钢架;
步骤S32:挂设钢筋网;
步骤S33:锚杆施工;
步骤S34:喷射作业。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述步骤S4具体包括以下步骤:
步骤S41:待双层支护施工完毕后,开挖并灌注仰拱和填充混凝土;
步骤S42:二次衬砌施工。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述仰拱混凝土进行全幅整体浇筑;二次衬砌采用全断面钢模整体式液压衬砌台车进行施工。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
本发明能够有效加快施工进度,节约施工成本,能够有效的控制隧道下沉,避免隧道坍塌,保证施工安全。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1:
本发明通过下述技术方案实现,大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法,在开挖前首先采用管棚钻机在公布施作超前大管棚,管棚施工完成后进行三层台阶分布开挖,通过采用三层台阶,分布平行开挖,三层台阶同步推进,支护采用双层初期支护,第一层采用钢拱架、第二层采用格栅钢架,分布平行施工拱墙初期支护,构成稳固的初期支护体系,然后进行仰拱施工,最后进行二次衬砌。
需要说明的是,通过上述改进,本发明能够有效加快施工进度,节约施工成本,能够有效的控制隧道下沉,避免隧道坍塌,保证施工安全。
本实施例的其他部分与上述实施例相同,故不再赘述。
实施例2:
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化,具体包括以下步骤:
步骤S1:超前大管棚施工;
步骤S2:三层台阶分部开挖施工;
步骤S3:双层初期支护;
步骤S4:二次衬砌施工;完成施工。
需要说明的是,通过上述改进,通过采用超前大管棚结合超前小导管提供的梁式结构承担开挖后拱部压力,通过少爆破、弱爆破减少围岩扰动,提高围岩的自稳能力,通过双层支护约束围岩变形,通过提高锁脚锚管与钢架的连接及扩大等措施减少拱桥下沉,控制隧道下沉和地表下城,杜绝隧道坍塌和公路沉陷。
本实施例的其他部分与上述实施例相同,故不再赘述。
实施例3:
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化,所述步骤S1具体包括以下步骤:
步骤S11:开挖前,在拱部120°范围内施工双层大管棚,并在大管棚内压注充填水泥浆,使得大管棚与围岩形成棚架体系;
步骤S12:掘进施工。
需要说明的是,通过上述改进,超前大管棚施工包括多种情况,当在黄土层中进行大管棚施工时,采用带注浆孔的钢管做钻杆,钻杆的自由端安装有可调节方向的楔形钻头;钻头内装有传感器,传感器通过信号线穿过钢管并连接空外的显示器;显示器用于显示钻头的倾角和面向角;通过调整与钻杆连接的导向板改变钻头钻进轨迹,使大管棚达到设计位置。
当在强-弱风化岩石地层中进行大管棚施工时,采用潜孔冲击跟管钻进法,用带注浆孔的钢管作为钻杆,钻杆的自由端安装有潜孔锤头,采用空压机输出的压缩空气使锤头产生锤击振动,随着锤头转进将钢管跟进,利用四丝扣接头介入下一节钢管,直至达到设计要求长度;排渣时通过锤头处进风孔压入高压水对孔到进行冲洗,将钻孔废渣排出。
为控制隧道和地表下沉主要采用以下措施:
(1)在软弱破碎底层中,围岩稳定性差,开挖轮廓与大管棚之间岩体易掉块,掌子面易塌落,通过初喷混凝土封闭开挖面,并在开挖轮廓与大管棚之间增设间距15-20cm密排外径为50mm的超前小导管;用以稳定围岩,控制地表下沉。
(2)短进尺、弱爆破开挖,减少围岩扰动,防止隧道坍塌;
为减小拱顶大管棚承载力,减小开挖跨度,开挖进尺控制在1m。同时由于隧道爆破的轰击波对围岩会产生较大的震动影响,软弱破碎围岩受到震动后会出现掉块、坍塌,施工中针对黄土地层和破碎地层采取人工或风镐开挖,对于岩石地层采取若爆破措施,降低爆破队围岩的不利影响。
本实施例的其他部分与上述实施例相同,故不再赘述。
实施例4:
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化,步骤S2具体是指:根据开挖断面情况将三层台阶断面纵向划分为上台阶、中台阶、下台阶,上台阶核心土根据围岩稳定性情况决定是否设置;中台阶和下台阶左右两侧错开开挖,并与上台阶平行作业。
需要说明的是,通过上述改进,在进行三层台阶分部开挖时,针对不同的地址情况采用不同的钻爆设计:
对于强-弱分化安山岩强度高、整体性较好、稳定性较好的围岩,采用上台阶、中台阶、下台阶全部爆破的方法;
对于上部为强风化体破碎的泥岩,下部为岩体结构较完整的强-弱风化安山岩、砂岩的这种上软下硬结构的围岩,采取上部弱爆破和局部爆破、下部爆破的施工方法;
对于上部含有姜石层的中等膨胀性黏质黄土,下部为岩体结构较破碎强-弱风化安山岩的围岩,采取上部姜石层部位局部爆破,下部采用弱爆破的施工方法。
本实施例的其他部分与上述实施例相同,故不再赘述。
实施例5:
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化,所述步骤S3具体是指:施工时初期支护紧跟开挖面及时施工,对初期支护预留5cm沉降量;第一次支护与第二支护错开2m同时进行。
步骤S31:人工安装钢架;
步骤S32:挂设钢筋网;
步骤S33:锚杆施工;
步骤S34:喷射作业。
需要说明的是,通过上述改进,由于隧道浅埋,地表高速公路通行重载车辆和隧道地质破碎、围岩整体性差等客观不利条件导致隧道变形,引发地表下沉,采用双层初期支护,提高隧道初期支护承载力,有效的控制隧道变形;对此采用以下措施:
(a)扩大拱脚,增大拱架受力面积,提高拱架承载力;
(b)采用湿喷混凝土,提高初期支护喷射混凝土质量,确保初期支护强度。
(c)增设锁脚锚管和设置钢架拱脚槽钢,加强钢架与围岩的连接和增大钢架拱脚受力面积,有效的控制钢架下沉。
(d)初期支护必须快速封闭,仰拱、二次衬砌紧跟,提供持久稳定措施。
在软弱围岩中,断面及时封闭是非常重要的;工序距离按仰拱距掌子面≤30m,二次衬砌距离掌子面≤60m进行控制。
本实施例的其他部分与上述实施例相同,故不再赘述。
实施例6:
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化,所述步骤S4具体包括以下步骤:
步骤S41:待双层支护施工完毕后,根据围岩收敛量测结果,开挖并灌注仰拱和填充混凝土;
步骤S42:二次衬砌施工。
所述仰拱混凝土进行全幅整体浇筑;二次衬砌采用10.5m长全断面钢模整体式液压衬砌台车进行施工,泵送混凝土连续分层对称浇筑,挡头模使用钢模或木模;二次衬砌之前仰拱及填充完成长度不易超过15m。
本实施例的其他部分与上述实施例相同,故不再赘述。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法,其特征在于:在开挖前首先采用管棚钻机在公布施作超前大管棚,管棚施工完成后进行三层台阶分布开挖,通过采用三层台阶,分布平行开挖,三层台阶同步推进,支护采用双层初期支护,第一层采用钢拱架、第二层采用格栅钢架,分布平行施工拱墙初期支护,构成稳固的初期支护体系,然后进行仰拱施工,最后进行二次衬砌。
2.根据权利要求1所述的大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法,其特征在于:具体包括以下步骤:
步骤S1:超前大管棚施工;
步骤S2:三层台阶分部开挖施工;
步骤S3:双层初期支护;
步骤S4:二次衬砌施工;完成施工。
3.根据权利要求2所述的大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法,其特征在于:所述步骤S1具体包括以下步骤:
步骤S11:开挖前,在拱部120°范围内施工双层大管棚,并在大管棚内压注充填水泥浆,使得大管棚与围岩形成棚架体系;
步骤S12:掘进施工。
4.根据权利要求3所述的大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法,其特征在于:步骤S2具体是指:根据开挖断面情况将三层台阶断面纵向划分为上台阶、中台阶、下台阶,上台阶核心土根据围岩稳定性情况决定是否设置;中台阶和下台阶左右两侧错开开挖,并与上台阶平行作业。
5.根据权利要求4所述的大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法,其特征在于:所述步骤S3具体是指:施工时初期支护紧跟开挖面及时施工,对初期支护预留沉降量;第一次支护与第二支护错开2m同时进行。
6.根据权利要求5所述的大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法,其特征在于:所述步骤S3具体包括以下步骤:
步骤S31:人工安装钢架;
步骤S32:挂设钢筋网;
步骤S33:锚杆施工;
步骤S34:喷射作业。
7.根据权利要求5所述的大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法,其特征在于:所述步骤S4具体包括以下步骤:
步骤S41:待双层支护施工完毕后,开挖并灌注仰拱和填充混凝土;
步骤S42:二次衬砌施工。
8.根据权利要求7所述的大断面浅埋隧道下穿高速公路施工方法,其特征在于:所述仰拱混凝土进行全幅整体浇筑;二次衬砌采用全断面钢模整体式液压衬砌台车进行施工。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181221 |