CN109695457A - 硬质岩的原位扩建超大断面隧道及台阶施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供硬质岩的原位扩建超大断面隧道及台阶施工方法，包括既有隧道和扩建断面，所述扩建断面包括以既有隧道拱脚水平线为基准面的上开挖部和下开挖部包括如下步骤：S1)上开挖部开挖，并由第一支护部进行支护以及施作锁脚锚杆；S2)下开挖部开挖，并由第二支护部进行支护；S3)隧道内全断面铺设防水层及全断面二次衬砌，有效地利用了硬质围岩的自身承载力高的特点，在整个开挖过程中，采用光面爆破，并利用原有隧道作为临空面，较少掏槽眼的施作，不但保证了超大断面开挖过程中的安全和稳定，还极大地加快了施工进度，减少了施工成本，经济环保。
Description
技术领域
本发明涉及隧道扩建技术领域，具体涉及硬质岩的原位扩建超大断面隧道及台阶施工方法。
背景技术
据资料显示，随着我国交通运输行业的进一步发展，大量的大断面隧道工程出现，目前的浅埋大断面隧道施工，国内外主要采用台阶法、CD法、CRD法和双侧壁导坑法等分步施工方法，主要思路是化大断面为小断面，减小隧道单次开挖的跨度，这样有利于隧道的施工的稳定性和安全性；
1)台阶法和台阶分部法，由于传统的施工方法的影响，我国大多数隧道都采用了这种方法，这种施工方法使用设备简单、费用较低、工序简单。但由于隧道开挖跨度大、高跨比小，开挖时初期支护不能及时封闭，造成较大的风险。
2)CD法(中隔壁法)，它将开挖断面分成左右两部分，使开挖掌子面减小，变大跨度为小跨度开挖，促进掌子面和顶板稳定，抑制拱顶沉降和地表下沉。
3)CRD法(交叉中壁工法)，是中隔壁法和台阶法的综合。
4)双侧壁导坑法，变大跨度为小跨度开挖、变大断面为小断面开挖，有助于确认地质条件，对地表的影响较小，比较适用于围岩稳定性差、大跨度隧道的施工，在国内外这种开挖方法运用比较广泛，日本的港南隧道、我国的中山门隧道、真武山隧道等均采用了这种开挖方法。
以上这些方法存在一些问题，比如施工工序复杂，对围岩的多次扰动和各种工法间转换困难、工期长、造价高、施工质量差等，在IV级围岩、III级浅埋及偏压段等，往往设计采用CD法进行开挖，存在临时支撑体系拆除慢、工期长、成本高等特点，如采用中隔壁台阶法施工，则又存在上台阶中隔壁和下台阶一次开挖面积过大，容易引起围岩失稳的情况。
发明内容
本发明提供硬质岩的原位扩建超大断面隧道及台阶施工方法，利用硬质围岩自身地基承载力高的特点，开挖过程采用光面爆破，并利用原有隧道作为临空面，减少掏槽眼，达到加快施工进度及降低工程造价的作用，经济和环保效益明显。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
硬质岩的原位扩建超大断面隧道，包括既有隧道和扩建断面，所述扩建断面包括以既有隧道拱脚水平线为基准面的上开挖部和下开挖部。
硬质岩的原位扩建超大断面隧道的台阶施工方法，包括如下步骤：
S1)上开挖部开挖，并由第一支护部进行支护以及施作锁脚锚杆；
S2)下开挖部开挖，并由第二支护部进行支护；
S3)隧道内全断面铺设防水层及全断面二次衬砌。
进一步的，下开挖部开挖滞后于上开挖部开挖，且下开挖部滞后上开挖部15～20m。
进一步的，上开挖部和下开挖部均由靠近于既有隧道的扩建断面处开挖。
进一步的，步骤S1中在对上开挖部开挖前，对扩建隧道断面进行超前支护，且超前支护采用超前注浆小导管进行加固，采用超前锚杆进行支护。
进一步的，所述上开挖部和下开挖部的开挖采用光面爆破。
由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：有效地利用了硬质围岩的自身承载力高的特点，在整个开挖过程中，采用光面爆破，并利用原有隧道作为临空面，较少掏槽眼的施作，不但保证了超大断面开挖过程中的安全和稳定，还加快了施工进度，减少了施工成本，经济环保；同时根据在上开挖部开挖过程中过程中利用原有隧道揭露的围岩具体情况进行超前地质预报，当某一段的围岩条件比较差的时候，可以在上开挖部开挖过程中加强超前支护，并根据监测结果提前施作初期支护；同时利用原有隧道底板作为车行通道，并在上下开挖部的阶梯断面连接处开挖斜坡道进行连接，进而方便对渣料的运输，提高既有隧道扩建的效率，使得该施工方法适用于硬质岩的超大断面隧道扩建。
附图说明
图1为本发明开挖方法的施工正面图；
图2为本发明开挖方法的侧面图；
图3为本发明开挖方法的平面图；
图4为本发明开挖方法的流程示意图。
图中：1、既有隧道，2、扩建断面，3、上开挖部，4、下开挖部，5、第一支护部，6、第二支护部，7、二次衬砌。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的硬质岩的原位扩建超大断面隧道及台阶施工方法优选实施方式作详细的说明。
如图1-4所示，硬质岩的原位扩建超大断面隧道及台阶施工方法，包括既有隧道1和扩建断面2，所述扩建断面包括以既有隧道拱脚水平线为基准面的上开挖部3和下开挖部4，以既有隧道拱脚为分界线，其上为上开挖部，其下为下开挖部，进而利用原有隧道作为扩建断面的临空面；
首先对上开挖部3开挖，并由第一支护部5进行支护以及施作锁脚锚杆，再对下开挖部4开挖，并由第二支护部6进行支护，上开挖部3和下开挖部4均由靠近于既有隧道1的扩建断面2处开挖，以临空面为基础向外扩建，减少掏槽眼，上开挖部3和下开挖部4的开挖采用光面爆破，爆破后成型规整，符合设计断面轮廓要求，爆破时岩体保持稳定，爆破后不产生或很少产生爆震裂隙，原有的构造裂隙不因爆破而有所扩展，增强了围岩自身的承载力，使得该方法适用于III级围岩的既有隧道扩建；
在上开挖部3和下开挖部4开挖完成后，对第一支护部5和第二支护部6进行检验、监控量测，检测不满足要求对支护返工重做，等到整个初期支护结构满足要求并稳定后，再依次进行隧道内全断面铺设防水层及全断面二次衬砌7，其二次衬砌7采用C30模筑钢筋混凝土，进而避免后期岩石应力发生变化，影响防水层及二次衬砌的质量；
在对上开挖部开挖前，可以根据土质对扩建隧道断面进行超前支护，且超前支护采用超前注浆小导管进行加固，采用超前锚杆进行支护，根据围岩情况，可选择超前小导管或超前锚杆进行支护，洞身采用单排φ50×5mm(无缝钢管)超前小导管支护，小导管单根长度4.5m，外插角5～7°，进而保证隧道扩建开挖的稳定性，分散围岩应力和围岩扰动范围，提高既有隧道扩建的安全性；
对第一、第二支护部的初期支护采用喷、锚、网或钢支撑支护，喷射混凝土采用早强湿喷C25喷射钢纤维混凝土，厚度为26cm，钢支撑采用工18工字钢，系统锚杆采用φ22水泥砂浆锚杆，长度为4.5m，环向间隔1.0m，纵向间隔1.0m，梅花型布置，其各开挖部开挖后施作φ22锁脚锚杆，以加强分部开挖面的稳定；
下开挖部开挖滞后于上开挖部开挖，且下开挖部滞后上开挖部15～20m，通过分部开挖实现隧道的减跨作用，控制上开挖分部开挖的范围，减小开挖的跨度，并及时施作初期支护及锁脚锚杆，以确保开挖面的稳定，保持各开挖部开挖断面和各开挖部的纵向间距，同时开挖轮廓线圆顺，以减少出现应力集中现象，极大地减少了临时支护的施作和拆除工作，明显加快了施工进度，降低了工程投资；
同时利用原有隧道底板作为车行通道，并在上下开挖部的阶梯断面连接处开挖斜坡道进行连接，进而方便对渣料的运输，提高既有隧道扩建的效率，经济环保。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.硬质岩的原位扩建超大断面隧道，其特征在于：包括既有隧道(1)和扩建断面(2)，所述扩建断面包括以既有隧道拱脚水平线为基准面的上开挖部(3)和下开挖部(4)。
2.根据权利要求1所述的硬质岩的原位扩建超大断面隧道的台阶施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1)上开挖部开挖，并由第一支护部进行支护以及施作锁脚锚杆；
S2)下开挖部开挖，并由第二支护部进行支护；
S3)隧道内全断面铺设防水层及全断面二次衬砌。
3.根据权利要求2所述的硬质岩的原位扩建超大断面隧道的台阶施工方法，其特征在于：下开挖部开挖滞后于上开挖部开挖，且下开挖部滞后上开挖部15～20m。
4.根据权利要求2所述的硬质岩的原位扩建超大断面隧道的台阶施工方法，其特征在于：上开挖部和下开挖部均由靠近于既有隧道的扩建断面处开挖。
5.根据权利要求2所述的硬质岩的原位扩建超大断面隧道的台阶施工方法，其特征在于：步骤S1中在对上开挖部开挖前，对扩建隧道断面进行超前支护，且超前支护采用超前注浆小导管进行加固，采用超前锚杆进行支护。
6.根据权利要求2所述的硬质岩的原位扩建超大断面隧道的台阶施工方法，其特征在于：所述上开挖部和下开挖部的开挖采用光面爆破。
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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: 20190430 |