CN109356592A - 小净距叠层隧道的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小净距叠层隧道的施工方法，包括步骤如下：对待施工的下层隧道和上层隧道进行超前支护；开挖下层隧道中靠近上层隧道的区域形成第一区，并对应施工初衬；在上层隧道内部且与第一区相对的位置开挖导洞，并对导洞进行初衬；于导洞内施工上层隧道和下层隧道之间夹岩的加固装置；开挖下层隧道的剩余部分并对应地施工初衬，对下层隧道进行二衬施工；开挖上层隧道的剩余部分并进行后续施工。本发明通过在上层隧道设置导洞使得振动波在空气中传播以减缓上层隧道爆破对下层隧道支护结构及夹岩的影响，且机械设备可直接布置在导洞中作业，“从上至下”地进行夹岩钻孔等工作，解决了小净距叠层隧道施工困难的问题，并使得施工过程更加安全。

Description

小净距叠层隧道的施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，特指一种小净距叠层隧道的施工方法。

背景技术

随着我国基础设施行业投入的不断增加，近年来隧道工程建设迎来了高速发展，出现了一批叠层隧道工程，并向小净距、多洞室、大断面方向发展，给隧道设计施工带来了新的挑战。

在叠层隧道建设中，由于多条隧道施工反复扰动，上下隧道间夹岩部位往往受力最为复杂，是影响叠层隧道整体施工安全的关键环节，因此施工中常需采取诸如预注浆或对拉锚杆等技术对其进行加固处理，并且为了降低施工风险，对于叠层隧道建设目前大多采用“先下后上”的整体施工顺序，即先施工下层隧道，并进行夹岩加固，待下层隧道二衬施工完成后方转入上层隧道施工。

这种工序下上层隧道开挖引起的围岩应力重分布常会造成下层隧道结构围岩荷载增大，加之上层开挖引起的下层二衬结构法向约束减弱使得下层隧道结构产生较大的附加变形与附加内力，若施工控制不当，可能会造成下层隧道结构开裂，影响隧道正常使用；另外，上层隧道开挖产生的爆破振动也会较大影响下层先建隧道结构的安全；且“先下后上”工序下进行夹岩加固，需在下层隧道内仰视操作，机械不易布置并且施工便捷性差，加固效果难以保证。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种小净距叠层隧道的施工方法，解决小净距叠层隧道施工复杂且工程质量难以保证的问题，同时使得施工过程更加安全。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种小净距叠层隧道的施工方法，包括如下步骤：

S11.对待施工的下层隧道和上层隧道进行超前支护；

S12.开挖下层隧道中靠近上层隧道的区域形成第一区，并对应地施工初衬；

S13.在上层隧道内部且与第一区相对的位置开挖导洞，并对该导洞进行初衬；

S14.于导洞内施工上层隧道和下层隧道之间夹岩的加固装置；

S15.开挖下层隧道的剩余部分并对应地施工初衬，对下层隧道进行二衬施工；

S16.开挖上层隧道的剩余部分并进行后续施工。

本发明采用小净距叠层隧道的施工方法，通过先在上层隧道开挖导洞形成一个空间，可有效降低上层隧道开挖爆破振动对下层隧道二衬和夹岩的损伤，还能减小后续上层隧道施工对下层隧道二衬结构产生的附加作用力；另外通过导洞可以在叠层隧道大部分还未施工的情况下完成对夹岩的加固，使得后续隧道施工均在夹岩加固完成的条件下进行，更大程度地发挥了加固装置的作用，并且相关机械设备可直接布置在导洞中方便作业，实现便捷地“从上至下”进行夹岩钻孔或注浆等工作，解决了小净距叠层隧道施工复杂且工程质量难以保证的问题，同时使得施工过程更加安全。

本发明小净距叠层隧道的施工方法的进一步改进在于，步骤S11.对待施工的下层隧道和上层隧道进行超前支护，包括：

开挖前在对应待施工的下层隧道顶拱部分和待施工的上层隧道的仰拱部分及边墙部分设置管棚，从而通过管棚对下层隧道和上层隧道的施工位置进行支护。

本发明小净距叠层隧道的施工方法的进一步改进在于，步骤S12.开挖下层隧道中靠近上层隧道的区域形成第一区，并对应地施工初衬，包括：

采用钢拱架锚喷的方法施工初衬，并在下层隧道的顶拱与边墙处向下层隧道外侧的夹岩中打入自进式锚杆进行加固。

本发明小净距叠层隧道的施工方法的进一步改进在于，步骤S14.于导洞内施工上层隧道和下层隧道之间夹岩的加固装置，包括：

提供对拉锚杆，从导洞内向第一区打设对拉锚杆，利用对拉锚杆拉结连接上层隧道和下层隧道的支护部分，从而夹持加固了上层隧道和下层隧道之间的夹岩。

附图说明

图1为本发明小净距叠层隧道的施工方法的具体施工示意图。

图2为本发明小净距叠层隧道的施工方法的具体流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种小净距叠层隧道的施工方法，通过先在上层隧道开挖导洞，有效降低上层隧道开挖爆破振动对下层隧道二衬结构和夹岩的损伤；另外通过导洞可以在叠层隧道大部分还未施工的情况下经由导洞完成对夹岩的加固，并且相关机械设备可直接布置在导洞中方便作业，实现便捷地“从上至下”进行夹岩钻孔或注浆等工作，解决了小净距叠层隧道施工复杂且工程质量难以保证的问题，同时使得施工过程更加安全。下面结合附图对本发明小净距叠层隧道的施工方法进行说明。

参阅图1，图1为本发明小净距叠层隧道的施工方法的具体施工示意图。下面结合图1，对本发明小净距叠层隧道的施工方法进行说明。

结合图1和图2所示，本发明小净距叠层隧道的施工方法有效解决了小净距叠层隧道施工复杂且工程质量难以保证的问题，该方法包括如下步骤：

执行步骤S11.对待施工的下层隧道11和上层隧道进行超前支护，通过支护可降低上层隧道与下层隧道11开挖时对周边夹岩的扰动，减小隧道开挖变形量，保护夹岩；接着执行步骤S12

执行步骤S12.开挖下层隧道11中靠近上层隧道的区域形成第一区111，并对应地施工初衬；接着执行步骤S13

执行步骤S13.在上层隧道内部且与第一区111相对的位置开挖导洞20，并对该导洞20进行初衬，该导洞20的断面在满足施工要求的基础上应尽可能的小；接着执行步骤S14

执行步骤S14.于导洞20内施工上层隧道和下层隧道11之间夹岩的加固装置；接着执行步骤S15

执行步骤S15.开挖下层隧道11的剩余部分并对应地施工初衬，对下层隧道11进行二衬施工；接着执行步骤S16

执行步骤S16.开挖上层隧道的剩余部分并进行后续施工。

结合图2所示，将下层隧道11靠近上层隧道的区域开挖后做好支护，在上层隧道对应位置开挖导洞20，通过该导洞20便于对上层隧道和下层隧道11之间的夹岩进行加固；另外，由于振动波在固体中传播时能量损失较少，因此使用传统方法爆破时容易影响隧道的支护强度，本发明通过导洞20使得振动波在空气中传播从而减小了振动波的能量，起到减缓上层隧道后续爆破施工对下层隧道11支护结构的影响。

作为本发明的一较佳实施方式，结合图1和图2所示，步骤S11.对待施工的下层隧道11和上层隧道进行超前支护，包括：

开挖前在对应待施工的下层隧道11顶拱部分和上层隧道的仰拱部分及边墙部分设置管棚31，从而通过管棚对下层隧道11和上层隧道进行支护。

较佳地，步骤S12.开挖下层隧道11中靠近上层隧道的区域形成第一区111，并对应地施工初衬，包括：

采用钢拱架锚喷的方法施工初衬，并在下层隧道11的顶拱与边墙处向下层隧道外侧的夹岩中打入自进式锚杆121进行加固。

进一步的，结合图2所示，步骤S14.于导洞内施工上层隧道和下层隧道11之间夹岩的加固装置，包括：

提供对拉锚杆122，从导洞20向第一区111打设对拉锚杆122，利用该对拉锚杆122拉结连接上层隧道和下层隧道11的支护部分，从而夹持加固了上层隧道和下层隧道11之间的夹岩。

具体的，对拉锚杆221打设的步骤包括：

S141.将对拉锚杆122从导洞20初衬结构的内侧打入下层隧道11第一区111初衬结构的内部；

S142.封堵对拉锚杆122靠近下层隧道11的端部，并从位于导洞20中的对拉锚杆122的端部向对拉锚杆122中注浆；

S143.在下层隧道11对应的顶拱初衬内侧安装钢垫板，若对拉锚杆122过长可割除对拉锚杆122多余部分并弯折对拉锚杆122对应的端部，将弯折的对拉锚杆122的端部焊接于钢垫板上。

进一步的，步骤S15.开挖下层隧道11的剩余部分并对应地施工初衬，对下层隧道11进行二衬施工，可采用双侧壁导坑法，包括：

对下层隧道11的剩余部分进行划分以形成靠近第一区111并位于下层隧道11下部的第二区112、位于下层隧道11下部并相对于第二区112的第三区113、靠近第一区111并位于下层隧道11上部的第四区114以及与第二区112、第三区113和第四区114相邻的第五区115；

依次开挖并支护第二区112、第三区113、第四区114和第五区115。

通过在下层隧道11中先留下第四区114和第五区115作为下层隧道11的支柱，能够减小在上层隧道导洞20施工过程中下层隧道11的变形，降低叠层隧道施工整体风险。

较佳地，步骤S16.开挖并完成上层隧道剩余部分的施工，可采用CD法，包括：

对上层隧道的剩余部分进行区域划分以形成远离导洞20并位于上层隧道上部的第六区211、与第六区211相邻且位于上层隧道下部的第七区212以及与第六区211、第七区212和导洞20相邻的第八区213；

依次开挖并支护第六区211、第七区212和第八区213。

本发明小净距叠层隧道的施工方法以包含三洞室的上下叠层隧道群为例，如图1所示，该隧道群的具体施工方式如下：

开挖前对下层隧道11的顶拱部分、上层左线隧道21的仰拱和边墙部分以及上层右线隧道22的仰拱和边墙部分进行管棚31支护，管棚长40m，采用φ127mm*6mm圆钢管，间距0.4mm，上层隧道仰拱部位均匀布置管棚并延伸至边墙2.0m处，下层隧道11顶拱管棚布置角度为130°；

开挖下层隧道11的第一区111，采用钢拱架锚喷初支，打入自进式锚杆121对周围夹岩进行加固，可采用T51式，布置在下层隧道11顶拱与边墙部分，每根自进式锚杆长10m，两根为一组共五组，每组间距1m；

在上层左线隧道21和上层右线隧道22的夹岩位置采用人工或微振机械开挖并支护导洞20，在开挖和支护过程中密切监控下层隧道11中第一区111的变形及支护受力情况，以降低导洞20的施工风险；

从导洞内向下层隧道内部打入对拉锚杆，且对拉锚杆伸入下层隧道初衬结构30cm以上，以保证满足实际对拉条件，对拉锚杆采用φ22组合式中空注浆锚杆，沿隧道环向、轴向布置间距分别为0.8m与0.5m，对拉锚杆打设到位后封堵对拉锚杆靠近下层隧道的端头并从导洞内端头进行注浆，待强度满足要求后割除对拉锚杆靠近下层隧道的多余部分，在下层隧道内部安装钢垫板，弯折对拉锚杆并与钢垫板焊接牢固，完成对夹岩的加固；

采用双侧壁导坑法依次开挖并支护下层隧道11的第二区112、第三区113、第四区114和第五区115，并完成二衬施工；

对上层左线隧道21施工，当隧道断面较小时也可采用全断面等开挖方法，本例采用CD法依次开挖并支护第六区211、第七区212和第八区213，上层右线隧道22与上层左线隧道21的施工顺序一致，依次开挖并支护第九区221、第十区222和第十区223，当钻爆开挖上层左线隧道21和上层右线隧道22的各区域时由于夹岩附近的导洞20的存在，可在一定程度上阻止爆破振动波的传播，从而减小对夹岩以及下层隧道11二衬结构的损伤。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种小净距叠层隧道的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S11.对待施工的下层隧道和上层隧道进行超前支护；

S12.开挖所述下层隧道中靠近所述上层隧道的区域形成第一区，并对应地施工初衬；

S13.在所述上层隧道内部且与所述第一区相对的位置开挖导洞，并对所述导洞进行初衬；

S14.于所述导洞内施工所述上层隧道和所述下层隧道之间夹岩的加固装置；

S15.开挖所述下层隧道的剩余部分并对应地施工初衬，对所述下层隧道进行二衬施工；

S16.开挖所述上层隧道的剩余部分并进行后续施工。

2.如权利要求1所述的小净距叠层隧道的施工方法，其特征在于，所述步骤S11.对待施工的下层隧道和上层隧道进行超前支护，包括：

开挖前在对应待施工的下层隧道的顶拱部分和待施工的上层隧道的仰拱部分及边墙部分设置管棚，从而通过管棚对所述下层隧道和所述上层隧道的施工位置进行支护。

3.如权利要求1所述的小净距叠层隧道的施工方法，其特征在于，所述步骤S12.开挖所述下层隧道中靠近所述上层隧道的区域形成第一区，并对应地施工初衬，包括：

采用钢拱架锚喷的方法施工初衬，并在所述下层隧道的顶拱与边墙处向所述下层隧道外侧的夹岩中打入自进式锚杆进行加固。

4.如权利要求1所述的小净距叠层隧道的施工方法，其特征在于，所述步骤S14.于所述导洞内加固所述上层隧道和所述下层隧道之间夹岩的加固装置，包括：

提供对拉锚杆，从所述导洞内向所述第一区打设所述对拉锚杆，利用所述对拉锚杆拉结连接所述上层隧道和所述下层隧道的支护部分，从而夹持加固了所述上层隧道与所述下层隧道之间的夹岩。