CN109989757B - 超大跨度隧道在ⅴ级向ⅳ级围岩段的工法转换施工方法 - Google Patents
超大跨度隧道在ⅴ级向ⅳ级围岩段的工法转换施工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109989757B CN109989757B CN201910264339.5A CN201910264339A CN109989757B CN 109989757 B CN109989757 B CN 109989757B CN 201910264339 A CN201910264339 A CN 201910264339A CN 109989757 B CN109989757 B CN 109989757B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temporary
- tunnel
- pit
- wall
- construction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 101
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 85
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 20
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 26
- 239000011378 shotcrete Substances 0.000 claims description 23
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 22
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 11
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 9
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 9
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 6
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 abstract description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 4
- 239000011440 grout Substances 0.000 description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 4
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000012407 engineering method Methods 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/04—Lining with building materials
- E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/14—Lining predominantly with metal
- E21D11/18—Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
Abstract
本发明公开了一种超大跨度隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换施工方法，采用控制开挖起拱线高程一致，在过渡段施工中将围岩双侧壁导坑法先导和后导两侧的左侧导坑临时中墙和右侧导坑临时中墙同时向隧道中间移动，直到左侧导坑临时中墙和右侧导坑临时中墙相接触，并在临时仰拱两侧处施加锁脚锚杆；随后取掉右侧导坑临时中墙，保留左侧导坑临时中墙，作为CRD法的中间临时中墙。本方法由双侧壁导坑法横向采用渐变方法过渡到CRD法，避免工法转换之间的时间间隔，减少后期双侧壁导坑法临时支撑的拆除对围岩的扰动，从而加快了施工速度，节省工期，避免窝工，提高了隧道建设的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及公路隧道、地下工程技术等交通领域，尤其是涉及一种超大跨度公路隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段工法转换的施工方法。
背景技术
在公路隧道、地下工程交通建设过程中，常常需根据隧道不同围岩地质条件选择不同开挖方法，而不同开挖方法之间的转换却一直被忽视，且国内尚没有关于超大跨度公路隧道设计，施工规范和标准。在实际施工中工法转换无据可依，杂乱无章，常出现工法装换过程保守、速度慢、风险大等问题。
在以往隧道施工转换过程中，常采用常规的单侧或双侧临时中墙侧移实现转换。施工过程中，没有强调保证转换过程中起拱线高程一致，没有在初期支护与临时支护连接处施加锁脚锚杆，减少支护沉降。同时采用普通注浆材料、常规注浆加固方法和普通喷射混凝土，对加固围岩和提高围岩稳定性作用不是太明显，使隧道循环进尺和临时中墙侧移时距离短，从而使隧道转换长度较长，一般都控制在30～35m。并且，临时中墙侧移时，由于中墙长度和曲率不断变化，需要钢架加工场不断进行设计和加工，从而增加了施工成本，延长了工期。
发明内容
本发明目的在于设计一种超大跨度公路隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段工法转换的施工方法，转换时采用控制双侧壁导坑法转换CRD法施工时起拱线高程一致，并采用Ⅴ级围岩双侧壁导坑法先导和后导两侧的临时中墙同时向隧道中间移动的方法，实现Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换。同时在初期支护与临时支护连接处施加锁脚锚杆，减少支护沉降；注浆时选用一种高强快硬注浆材料及隧道注浆加固方法，提高围岩粘聚力和岩体完整性，加快转换进度；喷混时在外露围岩处初喷一种高强快硬型喷射混凝土，缩短凝结时间，增大循环进尺和中墙侧移距离。
本发明采用的技术方案如下：
一种超大跨度隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换施工方法，包括以下步骤：
【1】对Ⅴ级围岩按照双侧壁导坑法施工，按照左侧导坑上台阶、左侧导坑下台阶、右侧导坑上台阶、右侧导坑下台阶的顺序开挖，并施作相应的初期支护和锁脚锚杆，架设临时仰拱；接着开挖中部上台阶、中台阶和下台阶，形成左侧导坑临时中墙和右侧导坑临时中墙；
【2】在过渡段施工中将围岩双侧壁导坑法先导和后导两侧的左侧导坑临时中墙和右侧导坑临时中墙同时向隧道中间移动，直到左侧导坑临时中墙和右侧导坑临时中墙相接触，并在临时仰拱两侧处施加锁脚锚杆；随后取掉右侧导坑临时中墙，保留左侧导坑临时中墙，作为CRD法的中间临时中墙；
【3】对Ⅳ级围岩按照CRD法施工，按照左侧导坑上台阶、左侧导坑下台阶、右侧导坑上台阶和右侧导坑下台阶的顺序来挖，并施作对应的初期支护，架设临时仰拱；
其中双侧壁导坑法和CRD法的开挖起拱线高程一致。
上述超大跨度隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换施工方法中，步骤【1】中左侧导坑和右侧导坑的初期支护采用H200×200型钢拱架和φ25mm中空注浆锚杆，所述锚杆注浆压力在0.5～1.0Mpa之间；导坑侧壁初期支护采用I22b/I20b 临时型钢拱架支护，临时仰拱采用I20b型钢拱架，临时仰拱两侧处施加φ22锁脚锚杆。
上述超大跨度隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换施工方法中，步骤【2】中双侧壁导坑法临时中墙采用钢支撑方式，每榀拱架向隧道中线方向平移 0.233～0.28m，通过10～12榀完成支撑，每榀拱架间距0.6m。
上述超大跨度隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换施工方法中，步骤【2】中洞身左侧导坑和右侧导坑超前支护采用双排小导管，第一排长度600cm，外插角6°，第二排长300cm，外插角15°，搭接长度120cm，所述双排小导管的注浆压力在1.0～3.0Mpa之间。
上述超大跨度隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换施工方法中，步骤【2】过渡段施工时，隧道开挖一个进尺后，在外露围岩处初喷高强快硬型喷射混凝土 3～5cm，进行围岩封闭加固，待其凝固后在其表面布设钢架和临时支护；然后在主洞复喷C25混凝土28cm，导坑侧壁墙喷射普通C25混凝土25cm；
所述的高强快硬型喷射混凝土由水、水泥、粉煤灰、碎石以及砂子混合搅拌而成，所述的碎石、砂子和粉煤灰均为非碱活性骨料，其中粉煤灰与水泥的重量比为0.92：0.08，水的重量与水泥、粉煤灰之和重量的比为(0.35～0.45)：1，碎石的重量与水泥与粉煤灰之和的重量比为(1.35～1.4)：1，砂子的重量与水泥与粉煤灰之和的重量比为2.02：1；所述的水泥为快硬硫铝酸盐水泥。
上述超大跨度隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换施工方法中，步骤【2】过渡段施工时，锁脚锚杆和双排小导管的注浆材料采用高强快硬注浆材料；
所述的高强快硬注浆材料由普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐胶凝剂和水混合而成；其中水的质量与普通硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐胶凝剂的总质量比为 0.46：1，快硬硫铝酸盐胶凝剂和普通硅酸盐水泥质量比为(0.67～1.5)：1。
上述超大跨度隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换施工方法中，转换段长度控制在10-15m。
本发明具有的有益技术效果如下：
一、本发明的超大跨度公路隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换的施工方法，根据Ⅴ级围岩双侧壁导坑法左右两侧的导坑的施作顺序、左导和右导之间的距离，采用控制起拱线高程一致，由Ⅴ级围岩双侧壁导坑法先导和后导两侧的临时中墙同时向隧道中间移动实现Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换，渐变过渡到 CRD法，避免工法转换之间的时间间隔，减少后期双侧壁导坑法临时支撑的拆除对围岩的扰动，从而加快了施工速度，节省工期，避免窝工，提高了隧道建设的经济效益。
二、本发明中在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换施工时，根据双侧壁导坑法左导和右导掌子面的间距，左、右两侧临时中墙采用20～25榀尺寸逐渐扩大的竖向钢支撑由双侧壁导坑法过渡到加强CRD法，为确保过渡段临时中墙竖向钢支撑曲线圆滑、顺畅和保证转换时施工进度，将与CRD法临时中墙竖向钢支撑线形相反的双侧壁导坑法临时中墙的竖向钢支撑在渐变过程中逐渐改变线型并向其靠拢，以方便转换完成后CRD法临时中墙的施工。
三、本发明中在转换施工时，配比出一种经济高强快硬注浆材料及提供一种隧道注浆加固方法，该注浆材料具有配比简单，高强快硬等优点，可加快隧道转换施工，缩短施工转换长度。该注浆加固材料的初凝时间为40min左右，凝固 4h后的立方体平均抗压强度≥10Mpa。其中对双排小导管注浆，可通过预加固掌子面围岩而保证开挖工作面的稳定，而对锁脚锚杆注浆可控制支护结构拱脚沉降。
四、本发明中在转换施工时，提供一种高强快硬型喷射混凝土，该混凝土支护材料配比简单实用，回弹量大大减小，早期强度高，凝结速度快，满足隧道快速转换施工的要求。隧道开挖后，在外露围岩处初喷3-5cm高强快硬型喷射混凝土。复喷时，在主洞喷射28cm普通C25混凝土，导坑侧壁墙喷射普通C25混凝土25cm。最终使得施工转换简单，转换段短，适应性强，能够避免窝工，节省工期，提高隧道建设效益。
附图说明
图1是现有隧道双侧壁导坑法结构图；
图2是现有隧道双侧壁导坑法施工三维示意图；
图3是现有隧道CRD法结构图；
图4是现有隧道CRD法施工三维示意图；
图5(a)是本发明隧道工法转换阶段断面第一示意图；
图5(b)是本发明隧道工法转换阶段断面第二示意图；
图5(c)是本发明隧道工法转换阶段断面第三示意图；
图5(d)是本发明隧道工法转换阶段断面第四示意图；
图6是本发明隧道工法转换过程中过渡段临时中墙结构渐变示意图。
图中A—左侧导坑初期支护；B—左侧导坑临时中墙；C—右侧导坑初期支护； D—右侧导坑临时中墙；E—隧道拱部初期支护；F—仰拱；G—隧道二次衬砌；1 —左侧导坑上台阶；2—左侧导坑下台阶；3—右侧导坑上台阶；4—右侧导坑下台阶；5—中间导坑上台阶；6—中间导坑中台阶；7—中间导坑下台阶；8—起拱线；9—锁脚锚杆；10—超前导管。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用于以解释本发明，并不用于限定本发明。
在隧道施工时，常需要根据《公路隧道设计细则》将围岩地质条件进行划分，Ⅴ级围岩段的变形模量E、粘聚力c以及内摩擦角φ都比Ⅳ级围岩段参数小，岩体更加破碎，自稳能力更差，施工时极易发生大变形等灾害，进而根据围岩条件选择不同的施工方法和支护参数，不仅可以加快施工进度，也可节省工程造价，因此在围岩过渡段，进行合理的工法转换就显得十分重要，合理的工法转换节省了工期，避免窝工，提高了隧道建设的经济效益。
图1和图2是现有隧道双侧壁导坑法结构图和施工三维示意图。双侧壁导坑法施工时，先挖左侧导坑上台阶1，施作初期支护A和锁脚锚杆，架设临时仰拱；开挖左侧导坑下台阶2，施作初期支护A和锁脚锚杆，架设临时仰拱；开挖右侧导坑上台阶3，施作初期支护C和锁脚锚杆，架设临时仰拱；开挖右侧导坑下台阶4，施作初期支护C和锁脚锚杆；接着开挖中间导坑上台阶5、中间导坑中台阶6和中间导坑下台阶7，形成左侧导坑临时中墙B和右侧导坑临时中墙D。
图3和图4是现有隧道CRD法结构图和施工三维示意图。CRD法施工时，先开挖左侧导坑上台阶1，施作初期支护A和临时仰拱；开挖左侧导坑下台阶2，施作初期支护A和初期支护仰拱D；接着开挖右侧导坑上台阶3部，施作初期支护C上部和临时仰拱；开挖右侧导坑下台阶4部，施作初期支护C下部和初期支护仰拱D。
如图5(a)、5(b)、5(c)、5(d)给出了本发明的Ⅴ级向Ⅳ级围岩段由双侧壁导坑法采用横向渐变方法过渡到CRD法转换施工方法。图中可见，左侧临导坑时中墙B和右侧导坑临时中墙D均向隧道中线位置逐渐移动，左侧导坑临时仰拱和右侧导坑临时仰拱随着左右两侧临时中墙的移动逐步变宽，中间导坑的临时仰拱逐步缩窄。
5(a)中，对Ⅴ级围岩按照前述的双侧壁导坑法进行施作，采用短台阶方法开挖，上台阶超前长度5～8m，施工时做好施工安排及协调，避免施工干扰。其中左侧导坑和右侧导坑的初期支护采用H200×200型钢拱架和φ25mm中空注浆锚杆，所述锚杆注浆压力在0.5～1.0Mpa之间；导坑侧壁初期支护采用I22b/I20b 临时型钢拱架支护，临时仰拱采用I20b型钢拱架，临时仰拱两侧处施加φ22锁脚锚杆，提高临时仰拱和临时中墙支撑力，保证临时竖支撑向中间横移时的施工安全，从而提高转换速度，减少转换长度。
如图5(b)所示，转换时，左侧导坑临时中墙B和右侧导坑临时中墙D的最大间距2d为5.6m，转换时左右导坑的临时中墙分别横移2.8时，会使每侧的临时中墙横移距离达到最小，同时在转换完成后，也会使临时中墙的在隧道中部，使左右两侧开挖面积一致，形成对称。过渡时双侧壁导坑法左导洞上下台阶、右导洞上下台阶的临时钢支撑每榀拱架向隧道中线方向平移0.233～0.28m，通过 10-12榀完成支撑，每榀拱架间距0.6m。
同时洞身左侧导坑和右侧导坑超前支护采用双排小导管，双排小导管主要作用为预加固掌子面前方围岩而保障工作面稳定，双排小导管为中空管式锚杆，锚固方式为粘结锚固。第一排长度600cm，外插角6°，第二排长300cm，外插角15°，搭接长度120cm，小导管采用风动凿岩机钻孔、送管，注浆机注浆，注浆压力在1.0～3.0Mpa之间。
如图6所示，本发明中在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换施工时，根据双侧壁导坑法左导和右导掌子面的间距，左、右两侧临时中墙采用20～25榀尺寸逐渐扩大的竖向钢支撑由双侧壁导坑法过渡到加强CRD法，为确保过渡段临时中墙竖向钢支撑曲线圆滑、顺畅和保证转换时施工进度，将与CRD法临时中墙竖向钢支撑线形相反的双侧壁导坑法临时中墙的竖向钢支撑在渐变过程中逐渐改变线型并向其靠拢，以方便转换完成后CRD法临时中墙的施工。
如图5(b)、5(c)和5(d)所示，转换时，选择在隧道临时支护与初期支护连接处施加锁脚锚杆9，减少初期支护和临时支护的沉降，在保证施工安全的同时，加快临时竖支撑向中间横移。锁脚锚杆9为中空管式锚杆，锚固方式为粘结锚固，锁脚锚杆9的注浆压力一般在0.5～1.0Mpa之间。
锁脚锚杆9和双排小导管注浆时选用本项目自行研发的高强快硬注浆材料，可在止浆封层作用下，将浆液压入松散围岩的节理裂隙之中，提高围岩的粘聚力和岩体完整性，从而加快转换进度。
此外隧道开挖一个进尺后，在外露围岩处初喷3-5cm本项目自行研发的高强快硬型喷射混凝土，进行围岩封闭加固。待凝固后在其表面布设钢架和临时支护，然后在主洞复喷C25混凝土28cm，导坑侧壁墙喷射普通C25混凝土25cm。此高强快硬型喷射混凝土配比简单，回弹量大大减小，凝结速度快，可大大缩短隧道转换时间，加快施工进度。
如图5(d)所示，由双侧壁导坑法过渡完成后的CRD法施工示意图。转换完成后，取消掉后施工的所述右侧临时中墙，保留所述左侧临时中墙，将所述左侧临时中墙转换为CRD法中的中间临时中墙，完成工法转换。随后对转换后的Ⅳ级围岩按照CRD法进行施工，施工中按照左侧导坑上台阶、左侧导坑下台阶、右侧导坑上台阶和右侧导坑下台阶的顺序来挖，并施作对应的初期支护，架设临时仰拱。
两种工法转换的重要前提是确保不同开挖工法起拱线8高程保持一致，保证转换时两种工法开挖高度一致，避免后期因开挖面积的不同加大施工和支护难度，施工时通过控制临时竖撑高度的方法加以控制，确保工法转换时各部分竖向尺寸过渡的连续性，降低施工难度。
需要特殊说明的是，本发明在施作中采用了自行研发的高强快硬型喷射混凝土和用于锁脚锚杆9和双排小导管注浆的高强快硬注浆材料。
其中高强快硬型喷射混凝土由水、水泥、粉煤灰、碎石以及砂子混合搅拌而成，所述的碎石、砂子和粉煤灰均为非碱活性骨料，其中粉煤灰与水泥的重量比为0.92：0.08，水的重量与水泥、粉煤灰之和重量的比为(0.35～0.45)：1，碎石的重量与水泥与粉煤灰之和的重量比为(1.35～1.4)：1，砂子的重量与水泥与粉煤灰之和的重量比为2.02：1；所述的水泥为快硬硫铝酸盐水泥。制备的高强快硬型喷射混凝土的初凝时间为35±5min，凝固4h后的立方体平均抗压强度≥20MPa，凝固24h后的立方体平均抗压强度≥30MPa。
本发明提出的基于高强快硬型喷射混凝土的软岩隧道围岩封闭加固方法，初喷采用高强快硬型喷射混凝土，复喷采用普通喷射混凝土；临空面初喷采用高强快硬喷射混凝土的最直接目的是混凝土强度迅速增长，快速形成支护抗力，封闭开挖面，防止围岩风化、松动、剥落，甚至出现局部的坍塌等工程灾害，继而有效控制围岩松动圈的持续扩展。复喷混凝土的作用与初喷混凝土各有侧重，其强度增长速度相对较慢，其主要作用为接替初喷混凝土于24h后发挥强度作用，二者相互配合，积极发挥各自优势，实现喷射混凝土的“低龄”和“高龄”强度的有效衔接。同时，二者的组合使用降低了工程造价，实现了喷射混凝土功能性和经济性的最优化，并满足了隧道快速施工要求。
隧道工法转换开挖一个进尺后，通过采用本发明提出的高强快硬型喷射混凝土和软岩隧道围岩封闭加固方法，充分发挥围岩的自稳能力，从而使隧道在工法转换时加快双侧壁导坑法左右侧临时中墙横移速度，缩短转换长度，在保证隧道施工安全的同时，提高了隧道工法转换的效率。
其中高强快硬注浆材料由普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐胶凝剂和水混合而成；其中水的质量与普通硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐胶凝剂的总质量比为0.46： 1，快硬硫铝酸盐胶凝剂和普通硅酸盐水泥质量比为(0.67～1.5)：1。该高强快硬注浆材料的初凝时间为40±5min，凝固4h后的立方体平均抗压强度≥10MPa。
该注浆材料充分利用两种水泥的性能优势，且组分简单，没有外掺剂，现场使用时，工序简单，操作方便。通过室外边坡试验、洞内现场试验进行了实际应用，效果极其显著，有效控制了软岩隧道混凝土开裂、剥落，钢架扭曲、折断，初期支护侵限等大变形灾害，可广泛推广应用。在注浆压力参数选择中，对于锁脚锚杆，采用较小的注浆压力(＜1.0MPa)下将浆液注满锚孔和杆体自身，可迅速提供较高的握裹力，提高锚杆的抗拔性能及锚杆的强度和刚度，而双排导管选用较大的注浆压力(≥1.0MPa)，可在较厚的止浆封层作用下，将浆液压入软散围岩的节理裂隙之中，迅速形成加固圈，提高围岩的黏聚力和岩体完整性。
隧道工法转换开挖一个进尺后，通过采用本发明的高强快硬注浆材料，缩短了注浆材料的凝结时间，提高了锁脚锚杆和超前支护的拉拔力，充分发挥其约束作用，从而保证隧道转换时临时中墙的稳定和安全，进而提高转换时临时中墙的横移速度，缩短转换长度。采用上述特殊组合的施工方法使得转换长度控制在 10-15m，比传统的30m转换长度，大大减小了工期，提高了进度和效益。
以上通过具体的和优化的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种超大跨度隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
【1】对Ⅴ级围岩按照双侧壁导坑法施工，按照左侧导坑上台阶、左侧导坑下台阶、右侧导坑上台阶、右侧导坑下台阶的顺序开挖，并施作相应的初期支护和锁脚锚杆，架设临时仰拱；接着开挖中部上台阶、中台阶和下台阶，形成左侧导坑临时中墙和右侧导坑临时中墙；
其中左侧导坑和右侧导坑的初期支护采用H200×200型钢拱架和φ25mm中空注浆锚杆，所述锚杆注浆压力在0.5～1.0Mpa之间；导坑侧壁初期支护采用I22b/I20b临时型钢拱架支护，临时仰拱采用I20b型钢拱架，临时仰拱两侧处施加φ22锁脚锚杆；
【2】在过渡段施工中将围岩双侧壁导坑法先导和后导两侧的左侧导坑临时中墙和右侧导坑临时中墙同时向隧道中间移动，直到左侧导坑临时中墙和右侧导坑临时中墙相接触，并在临时仰拱两侧处施加锁脚锚杆；随后取掉右侧导坑临时中墙，保留左侧导坑临时中墙，作为CRD法的中间临时中墙；
其中临时中墙采用钢支撑方式，每榀拱架向隧道中线方向平移0.233-0.28m，通过10-12榀完成支撑，每榀拱架间距0.6m；洞身左侧导坑和右侧导坑超前支护采用双排小导管，第一排长度600cm，外插角6°，第二排长300cm，外插角15°，搭接长度120cm，所述双排小导管的注浆压力在1.0～3.0Mpa之间；
其中锁脚锚杆和双排小导管的注浆材料采用高强快硬注浆材料；所述的高强快硬注浆材料由普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐胶凝剂和水混合而成；其中水的质量与普通硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐胶凝剂的总质量比为0.46：1，快硬硫铝酸盐胶凝剂和普通硅酸盐水泥质量比为(0.67～1.5)：1；
过渡段施工时，隧道开挖一个进尺后，在外露围岩处初喷高强快硬型喷射混凝土3-5cm，进行围岩封闭加固，待其凝固后在其表面布设钢架和临时支护；然后在主洞复喷C25混凝土28cm，导坑侧壁墙喷射普通C25混凝土25cm；
【3】对Ⅳ级围岩按照CRD法施工，按照左侧导坑上台阶、左侧导坑下台阶、右侧导坑上台阶和右侧导坑下台阶的顺序来挖，并施作对应的初期支护，架设临时仰拱；
其中双侧壁导坑法和CRD法的开挖起拱线高程一致，转换段长度控制在10-15m。
2.根据权利要求1所述的超大跨度隧道在Ⅴ级向Ⅳ级围岩段的工法转换施工方法，其特征在于：步骤【2】中高强快硬型喷射混凝土由水、水泥、粉煤灰、碎石以及砂子混合搅拌而成，所述的碎石、砂子和粉煤灰均为非碱活性骨料，其中粉煤灰与水泥的重量比为0.92：0.08，水的重量与水泥、粉煤灰之和重量的比为(0.35～0.45)：1，碎石的重量与水泥与粉煤灰之和的重量比为(1.35～1.4)：1，砂子的重量与水泥与粉煤灰之和的重量比为2.02：1；所述的水泥为快硬硫铝酸盐水泥。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910264339.5A CN109989757B (zh) | 2019-04-03 | 2019-04-03 | 超大跨度隧道在ⅴ级向ⅳ级围岩段的工法转换施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910264339.5A CN109989757B (zh) | 2019-04-03 | 2019-04-03 | 超大跨度隧道在ⅴ级向ⅳ级围岩段的工法转换施工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109989757A CN109989757A (zh) | 2019-07-09 |
| CN109989757B true CN109989757B (zh) | 2021-07-23 |
Family
ID=67132305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910264339.5A Active CN109989757B (zh) | 2019-04-03 | 2019-04-03 | 超大跨度隧道在ⅴ级向ⅳ级围岩段的工法转换施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109989757B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109578021B (zh) * | 2018-11-29 | 2021-04-06 | 长安大学 | 一种软岩隧道的注浆加固方法 |
| CN111380760A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-07 | 山东省交通规划设计院有限公司 | 一种隧道爆破开挖模型试验系统及方法 |
| CN112302664B (zh) * | 2020-11-17 | 2023-03-17 | 中冶建工集团有限公司 | 特大断面浅埋围岩双层初期支护隧道的开挖施工方法 |
| CN112523760B (zh) * | 2020-12-18 | 2022-05-13 | 山东高速工程咨询集团有限公司科技研发中心 | 一种大断面隧道双侧壁导坑法向cd法转换的施工方法 |
| CN113389566B (zh) * | 2021-07-30 | 2022-04-08 | 中铁十二局集团有限公司 | 一种crd法向双侧壁导坑法快速扩挖及转换的施工方法 |
| CN114810091B (zh) * | 2022-04-29 | 2022-12-27 | 中铁建华南建设有限公司 | 一种三台阶法向crd法直接转换快速施工方法 |
| CN115961513A (zh) * | 2022-11-22 | 2023-04-14 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种利用隧道工程对铁路进行四重立交疏解的方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101858220B (zh) * | 2010-05-28 | 2012-02-22 | 深圳市建设（集团）有限公司 | 一种隧道双上侧壁导坑施工方法 |
| CN103939106B (zh) * | 2014-04-03 | 2016-05-18 | 北京交科公路勘察设计研究院有限公司 | 一种双侧壁导坑法向crd法转换的施工方法 |
| CN107605490B (zh) * | 2017-08-28 | 2018-11-09 | 中交第二航务工程局有限公司 | 单洞大断面隧道双侧壁施工转换工艺 |
| CN108150176A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-06-12 | 长安大学 | 一种不同围岩级别超大跨度公路隧道的开挖方法 |
| CN108609973A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-10-02 | 长安大学 | 一种用于加固地层的高强快硬注浆材料 |
| CN108952732B (zh) * | 2018-08-07 | 2021-03-12 | 中电建路桥集团有限公司 | 一种适用于富水断层破碎带大断面隧道的开挖施工方法 |
| CN109384439B (zh) * | 2018-11-29 | 2021-06-25 | 长安大学 | 一种高强快硬型喷射混凝土及软岩隧道围岩封闭加固方法 |
-
2019
- 2019-04-03 CN CN201910264339.5A patent/CN109989757B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109989757A (zh) | 2019-07-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109989757B (zh) | 超大跨度隧道在ⅴ级向ⅳ级围岩段的工法转换施工方法 | |
| CN108798702B (zh) | 一种大断面软岩大变形隧道的支护方法 | |
| CN110017144B (zh) | 一种考虑基底加固处理的黄土隧道三台阶施工方法 | |
| CN103184734B (zh) | 一种植入注浆组合桩的施工方法 | |
| CN104533446A (zh) | 一种大断面软弱围岩隧道双层初期支护预防地质灾害发生的施工方法及其结构 | |
| CN102226399A (zh) | 软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法 | |
| CN109538216B (zh) | 穿越采空及塌陷区的隧道施工工艺 | |
| CN110924959B (zh) | 穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法 | |
| CN101280684A (zh) | 三软地质条件下采空区留巷围岩支护方法 | |
| CN102953737B (zh) | Ⅵ级富水围岩隧道仰拱施工方法 | |
| CN102606168B (zh) | 防止浅埋暗挖隧道开挖时沉降变形的施工方法 | |
| CN106930321A (zh) | 一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构新工法 | |
| CN106869969A (zh) | 一种软岩超大断面隧道的开挖支护施工方法 | |
| JP7394252B1 (ja) | 大深度地下鉄駅における縦方向に直交する突き出し型風道構造及び施工方法 | |
| WO2020259059A1 (zh) | 一种tbm平导洞身施工方法 | |
| CN107401161A (zh) | 管幕法和mjs法联合加固的下穿高铁盾构隧道施工方法 | |
| CN104763435A (zh) | 尾矿渣填区浅埋暗挖大断面隧道施工方法 | |
| CN102817621B (zh) | 一种适用于不良地质隧道控制拱墙脚沉降的综合施工方法 | |
| CN112127925A (zh) | 一种隧道结构病害修复体系及施工方法 | |
| CN204436407U (zh) | 一种大断面软弱围岩隧道双层初期支护预防地质灾害发生的结构 | |
| CN114352292A (zh) | 用于风化千枚岩地层的浅埋偏压连拱隧道施工方法 | |
| CN206581945U (zh) | 一种六导洞大断面地铁车站下穿既有线的支护结构 | |
| CN208472713U (zh) | 一种治理小型滑坡的组合结构微型桩 | |
| WO2023138033A1 (zh) | 短台阶超大断面隧道软弱围岩段施工方法 | |
| CN102937024B (zh) | 一种防水闸门硐室的掘砌方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |