CN109779653A - 软岩大断面隧道交岔口施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及软岩大断面隧道交岔口施工方法，属于隧道施工技术领域。本发明提供的软岩大断面隧道交岔口处施工方法，包括注浆钢花管多处加固钢支撑、超前大管棚超前注浆预支护及弧形钢板连接钢支撑。本发明对存在大断面隧道交岔口施工过程中，围岩处于复杂的三维空间受力状态，通过对交岔口断面超前大管棚超前预注浆支护、注浆钢花管加密加固钢支撑以及弧形钢板连接被截断钢支撑，从而将被截断的钢支撑的结构力学效应通过超前大管棚、注浆锁脚钢花管以及弧形钢板集中传至了稳固的岩体中，达到稳固支撑的目的，大大确保了施工过程中的围岩稳定及后续施工安全。

Description

软岩大断面隧道交岔口施工方法

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，涉及软岩大断面隧道交岔口施工方法。

背景技术

当前，随着国内外互联网的不断发展和社会发展的需要，对数据储备的要求也越来越高，继而伴随着大断面隧道逐渐增多。当灾备数据中心设立在山体内部时，对隧道施工技术与工期的要求也越来越高。隧道交岔口是指两条主隧道相交处，对存在大断面隧道交岔口施工过程中，由于围岩处于复杂的三维空间受力状态，其稳定性极差。但目前国内相关规范、细则等仍缺少相关规定，许多设计院对软岩大断面交岔处结构没有进行相关细部设计，施工单位也仅凭各自施工经验进行施工，对隧道施工过程及后期安全运营有着极大隐患。所以为确保施工安全，隧道开挖过程中，两主洞之间的交叉口所采用的开挖方式、支护结构至关重要，其直接决定交叉口处的隧道洞稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在软岩大断面隧道交岔口处的施工方法，在两隧道交叉处，在被截断的钢支撑段设有超前大管棚超前预支护，一端将与下方所述弧形钢板焊接，另一端锚入稳固的岩体中；通过实现对大断面支护体系受力的加固与传递，有效的控制了围岩变形，在大大增强围岩与支护体系稳定性的同时，保证隧道施工过程中的安全，并节省了工期。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

软岩大断面隧道交岔口施工方法，所述软岩大断面隧道交岔口为隧道B1与A1垂直交岔，该方法包括以下步骤：

步骤1：B1隧道完成第1、5部初期支护过程中，预留交岔口部位不喷射混凝土，并对其范围内钢支撑按所述注浆钢花管加固方法同步加固；

步骤2：A1隧道施工至距离交岔口10m位置封闭；

步骤3：对所述交岔口将要截断的钢支撑D与完整钢支撑J、K进行弧形钢板连接；

步骤4：在弧形钢板下方打设超前大管棚超前预注浆支护，并与弧形钢板及钢支撑D连接牢固；

步骤5：交岔口下部支护工随B1隧道下方台阶的跟进支护同步进行。

进一步，所述钢支撑由多节弧形型钢拱架拼装组成。

进一步，所述步骤1中，注浆锁脚钢花管其一端与钢支撑焊接牢固，另一端锚入稳固的岩体中。

进一步，所述步骤1中，注浆钢花管在被截断的钢支撑上的焊接方式，是通过连接筋分别于钢支撑与注浆钢花管焊接牢固。

进一步，所述步骤2中，施工里程是根据步骤4中超前大管棚的长度方面来考虑，且与管棚搭接不少于5m。

进一步，所述步骤3中，弧形钢板在被截断的钢支撑D上的焊接位置，位于被截断的钢支撑D的根部与超前大管棚之间。

进一步，所述步骤4完成后，所述钢支撑D的根部与钢支撑E之间的围岩，开挖后只需采用挂网锚喷支护；

在实施期间的实际截断钢支撑位置，按照A1隧道设计初支断面线进行割除；在钢支撑截断实施期间，配置24小时不间断的围岩稳定监测人员，及时掌握围岩的趋势情况，以保证施工安全。

本发明的有益效果在于：在两交岔大断面隧道交岔口施工时，考虑到大断面交岔口围岩受力较复杂，且开口处被截断的钢支撑由于缺少有效的支撑点，而大大削弱了对围岩的支护作用，而降低了围岩的稳定性。通过对交岔口断面超前大管棚超前预注浆支护、注浆钢花管加密加固钢支撑以及弧形钢板连接被截断钢支撑，从而将被截断的钢支撑的结构力学效应通过超前大管棚、注浆锁脚钢花管以及弧形钢板集中传至了稳固的岩体中，达到稳固支撑的目的，大大确保了施工过程中的围岩稳定及后续施工安全。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明中隧道交岔结构示意图；

图2为本发明中隧道加固支撑结构示意图；

图3为L大样图。

附图标记：1-隧道第1步初期支护，2-隧道第2步初期支护，3-隧道第3步初期支护，4-隧道第4步初期支护，5-隧道第5步初期支护，6-隧道第6步初期支护，7-隧道第7步初期支护，8-隧道第8步初期支护，A-注浆锁脚钢花管，B-超前大管棚，C-超前小导管，D-被截断的钢支撑，E-A1隧道钢支撑，F-A1隧道，G-交岔口开口线，H-弧形钢板，I-仰拱型钢拱架，J-被截断钢支撑一侧未截断型钢拱，K-被截断钢支撑另一侧未截断型钢拱架。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

1、概况

隧道沿山体横向布置B1～B5隧道，隧道中心线线间距为46m，A1隧道与联络横洞纵向布置横穿B1～B5隧道。B1为柴发动力设备隧道，长232.5m；A1为通风设备隧道，长78m。

B1隧道交岔口处洞身开挖宽20.02m、高16.88m(含仰拱19.71m)，断面积324.09㎡。A1隧道洞身开挖宽16.7m、高14.23m(含仰拱16.5m)，断面积227㎡。

2、岩土体工程地质特征及隧道围岩级别划分

2.1岩土体工程地质特征

(1)土体的工程地质特征

隧道场区覆盖层为红粘土，主要分布于隧道所穿越山体上部平缓地带。

(2)岩体的工程地质特征

强风化层：节理裂隙发育，结构面结合性差，岩体破碎，呈碎石状松散结构。

中风化层：节理发育至不发育，结构面结合性一般，岩体较破碎～较完整，呈碎裂状结构。

2.2隧道围岩分级

综合隧道埋深、围岩强度、岩体结构特征等因素，围岩分级及各段评价如下：

(1)B1隧道：隧道里程B1K01060～B1K0+292.5，隧道长232.5m，隧道埋深0～36m，地表土层零星分布，基岩出露较好，围岩为主要为三叠系下统安顺组(T1a)强～中风化白云岩夹泥质白云岩，岩体节理裂隙较发育，呈碎石状松散结构、碎裂状结构，有覆盖层孔隙水和基岩裂隙水，雨季呈淋雨状出水。场地整体稳定性较好，适宜隧道建设。隧道开挖后应及时支护。

Y＝20.0KNm3，K＝180MPa/m，E＝1.8GPa，u＝0.38，计算摩擦角φ-48°，[BQ]＝1705～2205，建议该段按V级围岩进行支护。此外，根据物探解释成果，B1K0+112右5m深16m岩溶裂隙发育推测可能存在隐伏溶洞：BK0+231右5m深17m发育一条竖向裂隙，推测可能存在隐伏溶洞，建议隧道施工过程中须加强超前地质预报工作。

(2)A1隧道：隧道里程A1K0+020～A1K0+098，长78m，隧道埋深5.2～58m，地表土层零星分布，基岩出露较好，围岩为主要为三叠系下统安顺组(T^1a)强～中风化白云岩夹泥质白云岩，岩体节理裂隙较发育，呈碎石状松散结构、碎裂状结构，有覆盖层孔隙水和基岩裂隙水，雨季呈淋雨状出水。场地整体稳定性较好，适宜隧道建设。隧道开挖后应及时支护。γ＝20.0KN/m3，K＝180MPa/m，E＝1.8GPa，μ＝0.38，计算摩擦角φ＝48°，[BQ]＝218，建议该段按Ⅴ级围岩进行支护。隧道施工过程中须加强超前地质预报工作。

3、实施方式

如图1所示，所施工交岔口处两隧道主洞垂直布设，B1隧道左侧与联络通道交岔，右侧与A1隧道交岔。两隧道均采用CD法进洞施工。在实施期间，A1隧道需施工至距离开口线位置10米处停止并封闭。由于联络通道洞身较小可后期施工，本发明不做描述。

如图1、图2所示主隧道B1的上方，沿洞身走向方向间隔布置钢支撑，当交岔口施工时，由于断面较大，开口线G范围内若干榀拱架D被截断后，J与K之间的钢支撑将缺少有效的支撑点。

基于注浆钢花管多处加固钢支撑、超前大管棚超前注浆预支护及弧形钢板连接钢支撑，从而起到加强被截断钢支撑的整体受力及后续施工过程中的围岩稳定性。具体的，对B1隧道在G范围内的钢支撑两侧环向打设多根注浆锁脚钢花管A与钢支撑进行连接，使得被截断钢支撑的受力方式通过注浆锁脚钢花管的力学效应，传递至稳固的岩体中。在交岔口开口线G外轮廓处焊接弧形钢板H与交岔口F范围内且J与K之间的钢支撑进行焊接，使得被截断钢支撑D与未截断钢支撑进行有效连接形成整体受力。沿弧形钢板下侧施做超前大管棚B并注浆进行超前预支护，并于弧形钢板及钢支撑有效连接，使得被截断范围内钢支撑上述受力传递的同时，又与超前大管棚B受力结合，将上述所述交岔口处的空间力学效应最终通过超前大管棚传递至稳固的岩体中。

本实施例中，所述钢支撑均为型钢拱架。

本实施例中，所述B1隧道初支型钢拱架均由多节弧形节段拼装组成。

本实施例中，所述弧形钢板为16mm热轧钢板，与钢支撑的连接采用四面焊的方式连接牢固。

本实施例中，所述开口处G以下被截断的钢支撑通过注浆锁脚钢花管固定。

本实施例中，所述钢支撑D的根部与钢支撑E之间的围岩，开挖后仅采用挂网锚喷支护即可。

本实施例中，所述A1隧道的施工里程由超前大管棚的长度等方面因素考虑，并考虑与管棚搭接不少于5m。

1～8-为隧道CD法施工台阶名称，1为隧道第1步初期支护，2为隧道第2步初期支护，3为隧道第3步初期支护，4为隧道第4步初期支护，5为隧道第5步初期支护，6为隧道第6步初期支护，7为隧道第7步初期支护，8为隧道第8步初期支护。现场实际施工中，先根据CD法施工台阶初步完成B1隧道第1、5步初期支护，加固所述开口处G范围内即将要被截断的的钢支撑，然后在进行截断。随后，依下部台阶的支护完成，对交岔口如所述分台阶支护。开口处G以下被截断的钢支撑待A1隧道初期支护施工至E钢支撑时通过型钢拱架I进行连接。

此外前提是，A1隧道施工至距离交岔口10米位置停止施工后再开始进行交岔口工作。在割除型钢拱架实施期间，必须配置24小时不间断的围岩稳定监测人员。及时掌握围岩的趋势情况，保证施工安全。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.软岩大断面隧道交岔口施工方法，所述软岩大断面隧道交岔口为隧道B1与A1垂直交岔，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：B1隧道完成第1、5部初期支护过程中，预留交岔口部位不喷射混凝土，并对其范围内钢支撑按所述注浆钢花管加固方法同步加固；

步骤2：A1隧道施工至距离交岔口10m位置封闭；

步骤3：对所述交岔口将要截断的钢支撑D与完整钢支撑J、K进行弧形钢板连接；

步骤4：在弧形钢板下方打设超前大管棚超前预注浆支护，并与弧形钢板及钢支撑D连接牢固；

步骤5：交岔口下部支护工随B1隧道下方台阶的跟进支护同步进行。

2.根据权利要求1所述的软岩大断面隧道交岔口施工方法，其特征在于：所述钢支撑由多节弧形型钢拱架拼装组成。

3.根据权利要求1所述的软岩大断面隧道交岔口施工方法，其特征在于：所述步骤1中，注浆锁脚钢花管其一端与钢支撑焊接牢固，另一端锚入稳固的岩体中。

4.根据权利要求1所述的软岩大断面隧道交岔口施工方法，其特征在于：所述步骤1中，注浆钢花管在被截断的钢支撑上的焊接方式，是通过连接筋分别于钢支撑与注浆钢花管焊接牢固。

5.根据权利要求1所述的软岩大断面隧道交岔口施工方法，其特征在于：所述步骤2中，施工里程是根据步骤4中超前大管棚的长度方面来考虑，且与管棚搭接不少于5m。

6.根据权利要求1所述的软岩大断面隧道交岔口施工方法，其特征在于：所述步骤3中，弧形钢板在被截断的钢支撑D上的焊接位置，位于被截断的钢支撑D的根部与超前大管棚之间。

7.根据权利要求1所述的软岩大断面隧道交岔口施工方法，其特征在于：所述步骤4完成后，所述钢支撑D的根部与钢支撑E之间的围岩，开挖后只需采用挂网锚喷支护；

在实施期间的实际截断钢支撑位置，按照A1隧道设计初支断面线进行割除；在钢支撑截断实施期间，配置24小时不间断的围岩稳定监测人员，及时掌握围岩的趋势情况，以保证施工安全。