CN110043269A - 一种高速公路隧道洞身的开挖施工工艺 - Google Patents

一种高速公路隧道洞身的开挖施工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高速公路隧道洞身的开挖施工工艺，包括Ⅴ级围岩段开挖施工流程、Ⅴ级围岩段的紧急停车带开挖施工流程、Ⅳ级围岩段开挖施工流程、Ⅳ级围岩段的紧急停车带开挖施工流程、Ⅲ级围岩段开挖施工流程和Ⅲ级围岩段的紧急停车带开挖施工流程。Ⅴ级围岩段开挖施工流程采用环形开挖留核心土法施工；Ⅴ级围岩段的紧急停车带开挖施工流程采用CD法施工。Ⅳ级围岩段开挖施工流程采用台阶法开挖或短台阶法开挖；Ⅳ级围岩段的紧急停车带开挖施工流程采用三台阶法开挖。Ⅲ级围岩段开挖施工流程采用全断面开挖；Ⅲ级围岩段的紧急停车带开挖施工流程采用台阶法开挖。本发明的隧道洞身的开挖施工工艺能缩短施工周期，对围岩扰动小，安全可靠。

Description

一种高速公路隧道洞身的开挖施工工艺
技术领域
本发明涉及一种高速公路隧道洞身的开挖施工工艺。
背景技术
目前隧道的开挖有多种方法，隧道的开挖应根据隧道长度、断面大小、结构形式、工期要求，机械设备和地质条件选择适宜的开挖方案。开挖方案应具有较大的适应性，且应与支护、衬砌施工相协调。当需要变换施工方法需要有过度措施。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种高速公路隧道洞身的开挖施工工艺，它能缩短施工周期，对围岩扰动小，安全可靠，达到规避风险，节约投资的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种高速公路隧道洞身的开挖施工工艺，针对隧道不同的围岩级别采用不同的施工工艺；隧道的洞身包括Ⅴ级围岩段、Ⅳ级围岩段和Ⅲ级围岩段；所述施工工艺包括Ⅴ级围岩段的开挖施工流程、Ⅴ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程、Ⅳ级围岩段的开挖施工流程、Ⅳ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程、Ⅲ级围岩段的开挖施工流程和Ⅲ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程；
所述Ⅴ级围岩段的开挖施工流程包括以下步骤：
步骤11，将待挖隧道分成拱部、核心土、中台阶、下台阶和仰拱，并先在拱部进行超前支护，超前支护采用超前小导管或超前锚杆；
步骤12，拱部开挖，采用环形开挖并在开挖过程中进行初期支护；先开挖拱部的弧形拱顶，并留核心土平台，核心土平台距离拱顶的距离为1.5m，再开挖拱部的左、右侧墙；左、右侧墙开挖时应左、右错开，错开距离为3～5m；单侧一次循环进尺不大于1.5m，且按照两榀钢支撑的间距控制；开挖作业宽度为1.5～2.0m，中间暂留核心土；拱部的开挖高度为3.5～4.0m，循环进尺为0.5～1m；
步骤13，核心土开挖，采用挖掘机开挖，人工及风镐或弱爆破配合修整开挖面；核心土的断面面积按照隧道断面面积的50％进行控制；
步骤14，依次进行中台阶开挖和下台阶开挖，开挖过程中进行边墙的初期支护；
步骤15，依次进行仰拱开挖、仰拱的初期支护和仰拱回填混凝土；采用全幅开挖仰拱；仰拱的钢支撑和边墙下部的钢支撑通过焊接连接牢固；
所述Ⅴ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程按以下步骤进行：
步骤21，将待挖隧道分成左侧上部、左侧下部、右侧上部、右侧下部；先开挖左侧上部，开挖方式采用弱爆破，循环进尺为0.6m，施作左侧上部初期支护和中隔壁上部临时支护；
步骤22，在滞后左侧上部6～8m，并在左侧上部初期支护的强度达到70％后，采用挖机开挖左侧下部，开挖方式采用弱爆破，循环进尺为0.6m，人工配合修整表面；施作左侧下部初期支护和中隔壁下部临时支护；
步骤23，在滞后左侧下部不小于20m，并在左侧下部初期支护的强度达到70％后，采用挖机开挖右侧上部，开挖方式采用弱爆破，循环进尺为0.6m，人工配合修整表面，施作右侧上部初期支护；
步骤24，在滞后右侧上部6～8m后，并在右侧上部初期支护的强度达到70％后，开挖右侧下部，开挖方式采用弱爆破，循环进尺为0.6m，施作右侧下部初期支护；
步骤25，逐段拆除中隔壁上部临时支护和中隔壁下部临时支护，每次拆除长度不大于5m，拆除一段后立即浇筑仰拱混凝土，两个工序交错进行；
步骤26，施作仰拱回填混凝土；
步骤27，铺设防水层，浇筑隧道二次衬砌；
步骤28，施作电缆沟、排水沟和路面工程；
所述Ⅳ级围岩段的开挖施工流程采用台阶法开挖或短台阶法开挖并按以下步骤进行：
步骤31，将待挖隧道分成上部和下部；
步骤32，先进行上部超前支护，再进行拱部开挖、出渣；上部开挖方式采用弱爆破或人工开挖，循环进尺为1.0～1.2m；拱部的长度为15～20m；
步骤33，施作上部初期支护；
步骤34，下部开挖、出渣，下部开挖方式采用弱爆破或人工开挖，循环进尺为1.0～1.2m；
步骤35，施作下部初期支护；
所述Ⅳ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程采用三台阶法开挖并按以下步骤进行：
步骤41，将待挖隧道分成拱部、中部和下部；
步骤42，拱部开挖，开挖长度小于10m，循环进尺为0.8～1.0m；
步骤43，施作拱部初期支护；
步骤44，开挖中部，开挖长度小于10m，采用左、右侧错开开挖，错开距离为2～3m；循环进尺为0.8～1.0m；
步骤45，施作中部边墙初期支护；
步骤46，开挖下部，开挖长度小于20m，采用左、右侧错开开挖，错开距离为2～3m；循环进尺为0.8～1.0m；
步骤47，施作下部边墙初期支护；
所述Ⅲ级围岩段的开挖施工流程采用全断面法开挖并按以下步骤进行：
步骤51，将待挖隧道断面一次性开挖成形，开挖方式采用弱爆破，并采用凿岩台车配合开挖，循环进尺为3m以内；
步骤52，施作隧道拱部初期支护；
步骤53，隧道底部开挖；开挖方式采用弱爆破，并采用凿岩台车配合开挖；
步骤54，浇筑隧道仰拱混凝土；
步骤55，施作隧道拱部二次衬砌；
所述Ⅲ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程参照所述Ⅳ级围岩段的开挖施工流程。
上述的高速公路隧道洞身的开挖施工工艺，其中，在进行弱爆破开挖方式时，采用的炮眼数量按以下公式计算：N＝qS/ηγ
式中：N为炮眼数量；q为单位炸药消耗量；S为开挖断面面积，㎡；η为装药系数，即装药长度与炮眼长度的比值；γ为每米药卷的炸药质量，kg/m。
上述的高速公路隧道洞身的开挖施工工艺，其中，在进行Ⅴ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程中，所述初期支护包括初喷4cm厚混凝土、架立钢支撑和I18临时钢支撑并喷射22cm厚的C25混凝土，并设锁脚锚杆、安装径向锚杆、铺设钢筋网及复喷混凝土至设计厚度；在进行其余的开挖施工流程中，所述初期支护包括初喷4cm厚混凝土、架立钢支撑、安装径向锚杆、铺设钢筋网及复喷混凝土至设计厚度。
本发明的高速公路隧道洞身的开挖施工工艺，针对不同的围岩级别采用不同的施工工艺，对围岩扰动小，工程质量可靠，能缩短施工周期，安全可靠，达到规避风险，节约投资的目的。
附图说明
图1是本发明的高速公路隧道洞身的开挖施工工艺中进行Ⅴ级围岩段的开挖施工的示意图；
图2是图1中的A-A剖视图；
图3是本发明的高速公路隧道洞身的开挖施工工艺中进行Ⅴ级围岩段的紧急停车带的开挖施工的示意图；
图4是本发明的高速公路隧道洞身的开挖施工工艺中进行Ⅳ级围岩段的开挖施工示意图；
图5是图4中的B-B剖视图；
图6是本发明的高速公路隧道洞身的开挖施工工艺中进行Ⅳ级围岩段的紧急停车带的开挖施工示意图；
图7是图6中的C-C剖视图；
图8是本发明的高速公路隧道洞身的开挖施工工艺中进行Ⅳ级围岩段的开挖施工示意图；
图9是图8中的D-D剖视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的高速公路隧道洞身的开挖施工工艺，针对隧道不同的围岩级别采用不同的施工工艺；隧道的洞身包括Ⅴ级围岩段、Ⅳ级围岩段和Ⅲ级围岩段。
本发明的高速公路隧道洞身的开挖施工工艺包括Ⅴ级围岩段的开挖施工流程、Ⅴ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程、Ⅳ级围岩段的开挖施工流程、Ⅳ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程、Ⅲ级围岩段的开挖施工流程和Ⅲ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程。
Ⅴ级围岩段的开挖施工流程采用环形开挖留核心土法施工并包括以下步骤(见图1和图2)：
步骤11，将待挖隧道分成拱部11、核心土12、中台阶13、下台阶14和仰拱，并先在拱部11进行超前支护，超前支护采用超前小导管或超前锚杆；
步骤12，拱部开挖，采用环形开挖并在开挖过程中进行初期支护，先开挖拱部的弧形拱顶，并留核心土平台，核心土平台距离拱顶的距离为1.5m，再开挖拱部的左、右侧墙；左、右侧墙开挖时应左、右错开，错开距离为3～5m；单侧一次循环进尺不大于1.5m，且按照两榀钢支撑的间距控制；开挖作业宽度为1.5～2.0m，中间暂留核心土；拱部的开挖高度为3.5～4.0m，循环进尺为0.5～1m；
步骤13，核心土开挖，采用挖掘机开挖，人工及风镐或弱爆破配合修整开挖面；核心土的断面面积按照隧道断面面积的50％进行控制；
步骤14，依次进行中台阶开挖和下台阶开挖，开挖过程中进行边墙的初期支护；
步骤15，依次进行仰拱开挖、仰拱的初期支护和仰拱回填混凝土；采用全幅开挖仰拱并采用栈桥保持通行；仰拱的钢支撑和边墙下部的钢支撑通过焊接连接牢固。
Ⅴ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程采用CD法施工并按以下步骤进行(见图3)：
步骤21，将待挖隧道分成左侧上部21、左侧下部22、右侧上部23、右侧下部24；先开挖左侧上部21，开挖方式采用弱爆破，循环进尺为0.6m，施作左侧上部初期支护1和中隔壁上部临时支护2；
步骤22，在滞后左侧上部6～8m，并在左侧上部初期支护1的强度达到70％后，采用挖机开挖左侧下部22，开挖方式采用弱爆破，循环进尺为0.6m，人工配合修整表面；施作左侧下部初期支护3和中隔壁下部临时支护4；
步骤23，在滞后左侧下部22不小于20m，并在左侧下部初期支护3的强度达到70％后，采用挖机开挖右侧上部23，开挖方式采用弱爆破，循环进尺为0.6m，人工配合修整表面，施作右侧上部初期支护5；
步骤24，在滞后右侧上部6～8m，并在右侧上部初期支护5的强度达到70％后，开挖右侧下部24，开挖方式采用弱爆破，循环进尺为0.6m，施作右侧下部初期支护6；
步骤25，逐段拆除中隔壁上部临时支护2和中隔壁下部临时支护4，每次拆除长度不大于5m，拆除一段后立即浇筑仰拱混凝土7，两个工序交错进行；
步骤26，施作仰拱回填混凝土8；
步骤27，铺设防水层，浇筑隧道二次衬砌9；
步骤28，施作电缆沟、排水沟和路面工程10。
Ⅳ级围岩段的开挖施工流程采用台阶法开挖或短台阶法开挖并按以下步骤进行(见图4和图5)：
步骤31，将待挖隧道分成上部31和下部32；
步骤32，先进行上部超前支护，再进行上部31开挖、出渣；上部开挖方式采用弱爆破或人工开挖，循环进尺为1.0～1.2m；上部的长度为15～20m；
步骤33，施作上部初期支护；
步骤34，下部32开挖、出渣，下部开挖方式采用弱爆破或人工开挖，循环进尺为1.0～1.2m；
步骤35，施作下部初期支护。
Ⅳ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程采用三台阶法开挖并按以下步骤进行(见图6和图7)：
步骤41，将待挖隧道分成拱部41、中部42和下部43；
步骤42，拱部41开挖，开挖长度小于10m，循环进尺为0.8～1.0m；
步骤43，施作拱部初期支护；
步骤44，开挖中部42，开挖长度小于10m，采用左、右侧错开开挖，错开距离为2～3m；循环进尺为0.8～1.0m；
步骤45，施作中部边墙初期支护；
步骤46，开挖下部43，开挖长度小于20m，采用左、右侧错开开挖，错开距离为2～3m；循环进尺为0.8～1.0m；
步骤47，施作下部边墙初期支护。
Ⅲ级围岩段的开挖施工流程采用全断面开挖并按以下步骤进行(见图8和图9)：
步骤51，将待挖隧道断面51一次性开挖成形，开挖方式采用弱爆破，并采用凿岩台车配合开挖，循环进尺为3m以内；
步骤52，施作隧道拱部初期支护52；
步骤53，隧道底部53开挖；开挖方式采用弱爆破，并采用凿岩台车配合开挖；
步骤54，浇筑隧道仰拱混凝土54；
步骤55，施作隧道拱部二次衬砌55。
Ⅲ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程参照Ⅳ级围岩段的开挖施工流程。
在进行弱爆破开挖方式时，采用的炮眼数量按以下公式计算：N＝qS/ηγ，式中：N为炮眼数量；q为单位炸药消耗量；S为开挖断面面积，㎡；η为装药系数，即装药长度与炮眼长度的比值；γ为每米药卷的炸药质量，kg/m。
在进行Ⅴ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程中，初期支护包括初喷4cm厚混凝土、架立钢支撑和I18临时钢支撑并喷射22cm厚的C25混凝土，并设锁脚锚杆、安装径向锚杆、铺设钢筋网及复喷混凝土至设计厚度；在进行其余的开挖施工流程中，所述初期支护包括初喷4cm厚混凝土、架立钢支撑、安装径向锚杆、铺设钢筋网及复喷混凝土至设计厚度。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (3)

1.一种高速公路隧道洞身的开挖施工工艺，针对隧道不同的围岩级别采用不同的施工工艺；隧道的洞身包括Ⅴ级围岩段、Ⅳ级围岩段和Ⅲ级围岩段；所述施工工艺包括Ⅴ级围岩段的开挖施工流程、Ⅴ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程、Ⅳ级围岩段的开挖施工流程、Ⅳ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程、Ⅲ级围岩段的开挖施工流程和Ⅲ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程；其特征在于，
所述Ⅴ级围岩段的开挖施工流程包括以下步骤：
步骤11，将待挖隧道分成拱部、核心土、中台阶、下台阶和仰拱，并先在拱部进行超前支护，超前支护采用超前小导管或超前锚杆；
步骤12，拱部开挖，采用环形开挖并在开挖过程中进行初期支护；先开挖拱部的弧形拱顶，并留核心土平台，核心土平台距离拱顶的距离为1.5m，再开挖拱部的左、右侧墙；左、右侧墙开挖时应左、右错开，错开距离为3～5m；单侧一次循环进尺不大于1.5m，且按照两榀钢支撑的间距控制；开挖作业宽度为1.5～2.0m，中间暂留核心土；拱部的开挖高度为3.5～4.0m，循环进尺为0.5～1m；
步骤13，核心土开挖，采用挖掘机开挖，人工及风镐或弱爆破配合修整开挖面；核心土的断面面积按照隧道断面面积的50％进行控制；
步骤14，依次进行中台阶开挖和下台阶开挖，开挖过程中进行边墙的初期支护；
步骤15，依次进行仰拱开挖、仰拱的初期支护和仰拱回填混凝土；采用全幅开挖仰拱；仰拱的钢支撑和边墙下部的钢支撑通过焊接连接牢固；
所述Ⅴ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程按以下步骤进行：
步骤21，将待挖隧道分成左侧上部、左侧下部、右侧上部、右侧下部；先开挖左侧上部，开挖方式采用弱爆破，循环进尺为0.6m，施作左侧上部初期支护和中隔壁上部临时支护；
步骤22，在滞后左侧上部6～8m，并在左侧上部初期支护的强度达到70％后，采用挖机开挖左侧下部，开挖方式采用弱爆破，循环进尺为0.6m，人工配合修整表面；施作左侧下部初期支护和中隔壁下部临时支护；
步骤23，在滞后左侧下部不小于20m，并在左侧下部初期支护的强度达到70％后，采用挖机开挖右侧上部，开挖方式采用弱爆破，循环进尺为0.6m，人工配合修整表面，施作右侧上部初期支护；
步骤24，在滞后右侧上部6～8m后，并在右侧上部初期支护的强度达到70％后，开挖右侧下部，开挖方式采用弱爆破，循环进尺为0.6m，施作右侧下部初期支护；
步骤25，逐段拆除中隔壁上部临时支护和中隔壁下部临时支护，每次拆除长度不大于5m，拆除一段后立即浇筑仰拱混凝土，两个工序交错进行；
步骤26，施作仰拱回填混凝土；
步骤27，铺设防水层，浇筑隧道二次衬砌；
步骤28，施作电缆沟、排水沟和路面工程；
所述Ⅳ级围岩段的开挖施工流程采用台阶法开挖或短台阶法开挖并按以下步骤进行：
步骤31，将待挖隧道分成上部和下部；
步骤32，先进行上部超前支护，再进行拱部开挖、出渣；上部开挖方式采用弱爆破或人工开挖，循环进尺为1.0～1.2m；拱部的长度为15～20m；
步骤33，施作上部初期支护；
步骤34，下部开挖、出渣，下部开挖方式采用弱爆破或人工开挖，循环进尺为1.0～1.2m；
步骤35，施作下部初期支护；
所述Ⅳ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程采用三台阶法开挖并按以下步骤进行：
步骤41，将待挖隧道分成拱部、中部和下部；
步骤42，拱部开挖，开挖长度小于10m，循环进尺为0.8～1.0m；
步骤43，施作拱部初期支护；
步骤44，开挖中部，开挖长度小于10m，采用左、右侧错开开挖，错开距离为2～3m；循环进尺为0.8～1.0m；
步骤45，施作中部边墙初期支护；
步骤46，开挖下部，开挖长度小于20m，采用左、右侧错开开挖，错开距离为2～3m；循环进尺为0.8～1.0m；
步骤47，施作下部边墙初期支护；
所述Ⅲ级围岩段的开挖施工流程采用全断面法开挖并按以下步骤进行：
步骤51，将待挖隧道断面一次性开挖成形，开挖方式采用弱爆破，并采用凿岩台车配合开挖，循环进尺为3m以内；
步骤52，施作隧道拱部初期支护；
步骤53，隧道底部开挖；开挖方式采用弱爆破，并采用凿岩台车配合开挖；
步骤54，浇筑隧道仰拱混凝土；
步骤55，施作隧道拱部二次衬砌；
所述Ⅲ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程参照所述Ⅳ级围岩段的开挖施工流程。
2.根据权利要求1所述的高速公路隧道洞身的开挖施工工艺，其特征在于，在进行弱爆破开挖方式时，采用的炮眼数量按以下公式计算：N＝qS/ηγ
式中：N为炮眼数量；q为单位炸药消耗量；S为开挖断面面积，㎡；η为装药系数，即装药长度与炮眼长度的比值；γ为每米药卷的炸药质量，kg/m。
3.根据权利要求1所述的高速公路隧道洞身的开挖施工工艺，其特征在于，在进行Ⅴ级围岩段的紧急停车带的开挖施工流程中，所述初期支护包括初喷4cm厚混凝土、架立钢支撑和I18临时钢支撑并喷射22cm厚的C25混凝土，并设锁脚锚杆、安装径向锚杆、铺设钢筋网及复喷混凝土至设计厚度；在进行其余的开挖施工流程中，所述初期支护包括初喷4cm厚混凝土、架立钢支撑、安装径向锚杆、铺设钢筋网及复喷混凝土至设计厚度。
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