CN110230497A - 一种线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法，该方法包括以下步骤：步骤一、施工前准备：进行超前地质预报、清理掌子面、测量放线，并进行超前支护注浆，进行监控量测；将所施工隧道的隧道洞划分为位于中间位置的中导洞，以及对称位于所述中导洞两侧的左侧壁导洞和右侧壁导洞；步骤二、初步开挖；步骤三、中导洞开挖；步骤四、施作仰拱；步骤五、二次衬砌。本发明施工部数少、施工效率高、省工省时、施工安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法。
背景技术
双侧壁导坑法是隧道开挖的一种方式，又称双侧壁导洞法或眼镜工法，属于新奥法的一个分支，以新奥法基本原理为依据。采用双侧壁导坑法进行隧道开挖时，所采用的开挖面分部形式一般是将隧道开挖断面分成四块，即左侧壁导坑(也称为左侧壁导洞)、右侧壁导坑(也称为右侧壁导洞)、上部核心土区域导坑(也称为上部核心土区域导洞)和下台阶开挖导坑(也称为下台阶开挖导洞)。现场实测表明，双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2。但双侧壁导坑法开挖部数较多，不仅增加了对围岩的扰动次数，不利于围岩的稳定，而且增加了各工序间的相互干扰，严重威胁着工人的生命安全，而且一定程度上影响了施工的进度，间接造成了建成成本高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种施作过程简单、效率高、安全性能高、稳定性好的线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、施工前准备：进行超前地质预报、清理掌子面、测量放线，并进行超前支护注浆，进行监控量测；
将所施工隧道的隧道洞划分为位于中间位置的中导洞，以及对称位于所述中导洞两侧的左侧壁导洞和右侧壁导洞；
步骤二、初步开挖：所述左侧壁导洞和右侧壁导洞均从上到下分为上侧壁导洞和下侧壁导洞，开挖过程依次为：先开挖两侧上侧壁导洞，然后施作两侧上侧壁导洞初期支护；再开挖两侧下侧壁导洞，施作两侧下侧壁导洞初期支护；
步骤三、中导洞开挖：在所述左侧壁导洞和右侧壁导洞推进长度不低于10m后，开始中导洞开挖；所述中导洞从上到下分为上部导洞、中部导洞和下部导洞；先在所述上部导洞的上方掘进，然后施作预注浆超前支护，再对上部导洞进行左、右两侧平行交错掘进施工；之后进行中部导洞开挖，所述中部导洞滞后于上部导洞2.5-3.5m，之后安设工字钢横撑；最后进行下部导洞开挖，使所述下部导洞滞后于中部导洞2.5-3.5m，之后施作下部导洞初期支护，使之封闭成环；
步骤四、施作仰拱：仰拱与下部导洞开挖作业面相距离8-15m，先进行监控量测，然后采用火焰切割法分段拆除两侧下侧壁导洞底部的初期支护，并立即浇筑砼将隧道洞底部进行填充，完成仰拱初衬施工；
步骤五、二次衬砌：拆除待衬砌段的初期支护，利用台车整体浇筑二次衬砌。
针对上述技术特征，左侧壁导洞和右侧壁导洞均从上到下分为上侧壁导洞和下侧壁导洞，减少施工部数，设计合理，施工成本低；在所述左侧壁导洞和右侧壁导洞推进长度不低于10m后，开始中导洞开挖；有效保证施工进度；对上部导洞进行左、右两侧平行交错掘进施工，施工效率高，施工质量好，安全性可靠，对围岩的扰动小；上部导洞、中部导洞和下部导洞之间均相互滞后2.5-3.5m可有效增加施工安全性；仰拱与下部导洞开挖作业面相距离8-15m，使整个施工结构更加稳固。
优选的，步骤二和三中的初期支护由挂钢筋网、喷射砼和锚杆组成，Ⅲ、Ⅳ级围岩拱部120°范围内增加格栅钢架加强支护；Ⅴ级围岩地段拱墙增加格栅钢架加强支护；所述锚杆包括砂浆锚杆和中空锚杆，拱部采用注浆中空锚杆，其余边墙采用砂浆锚杆。
优选的，步骤一中的所述超前支护的施工方式分为超前中管棚和超前小导管两种方式。
优选的，所述左侧壁导洞和右侧壁导洞施作方式采用微台阶法，交错进行，相邻开挖面相距2-3m。减少对施工面的扰动，增加施工过程的稳定性和安全性。
优选的，所述上部导洞采用两侧交错掘进的施工方式，且施工的间距不大于1m。施工安全性好，施工效率高。
优选的，所述隧道洞的跨度为20-30m，所述左侧壁导洞和右侧壁导洞之间相距5-7m。
优选的，所述初步开挖和中导洞开挖采用循环施作的方式，每次所述初步开挖和中导洞开挖的进尺不大于0.75m；每次拆除所述超前支护的距离小于10m。避免一次进尺太大，施工隧道承受不住，稳定性低的问题，有利于增加隧道洞的稳固性，从而保障了施工安全性。
本发明的有益效果是：
本发明通过将隧道洞分为左右两侧壁导坑，左右两侧壁导坑均分两层开挖，开挖次数减少，减少了开挖过程中对周边围岩的扰动，来减少周边围岩的滑落，增加施工安全性；采用循环施工方式也可增加施工安全性；同时有效提高工作效率，缩短工期。
附图说明
图1为本发明的施工示意图；
图2为超前中管棚施工工艺流程图；
图3为砂浆锚杆的施工示意图。
图中： 1左侧壁导洞，2右侧壁导洞，3上部导洞，4中部导洞，5下部导洞，6排气管，7止浆塞，8锚孔，9砂浆锚杆，10锚杆导向架，11砂浆，12注浆管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
一种线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、施工前准备：进行超前地质预报、清理掌子面、测量放线，并进行超前支护注浆，进行监控量测；
当遇到软弱岩层时，遇地下水极易软化而发生软质岩轻微大变形，需要采用超前小导管注浆支护方式，超前加固围岩，如遇松散或破碎围岩时(断层破碎地段)，采取注双液浆形式超前快速固结围岩破碎段。
所述超前支护的施工方式分为超前中管棚和超前小导管两种方式。超前中管棚均采用套拱导向管定位，管棚地质钻机钻孔，分段顶入管棚，然后采用注浆泵注浆加固；注浆泵上的注浆管直径为Ф60或Ф50，外插角度为3°；超前中管棚施工工艺流程见图2。
超前小导管采用直径为φ42，厚3.5mm的热轧无缝钢管，长3.5m/根。小导管环向间距40cm、纵向相邻两排的水平投影搭接长度不小于150cm，外插角为5～10°；超前小导管前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲；超前小导管中间部位钻φ10mm的注浆孔，注浆孔呈梅花形布置(防止注浆出现死角)，间距为15mm，尾部1m范围内不钻孔以防漏浆，末端焊直径为6mm的环形箍筋，以防打设超前小导管时端部开裂，影响注浆管联接。
施工阶段需加强监控量测，及时根据监测数据调整开挖方案及支护参数，以抑制过度变形，并保证安全施工。
将所施工隧道的隧道洞划分为位于中间位置的中导洞，以及对称位于所述中导洞两侧的左侧壁导洞1和右侧壁导洞2；
在设计开挖断面结构尺寸时，应考虑可能出现的变形值，以保证在出现大变形后，预留二次套拱支护措施的空间，保证隧道内净空尺寸的需要，避免出现大变形后进行拆换钢拱架，危及施工安全。
步骤二、初步开挖：所述左侧壁导洞1和右侧壁导洞2均从上到下分为上侧壁导洞和下侧壁导洞，所述左侧壁导洞1和右侧壁导洞2施作方式采用微台阶法，交错进行，相邻开挖面相距2-3m。开挖过程依次为：先开挖两侧上侧壁导洞，然后施作两侧上侧壁导洞初期支护；再开挖两侧下侧壁导洞，施作两侧下侧壁导洞初期支护；
步骤三、中导洞开挖：在所述左侧壁导洞1和右侧壁导洞2推进长度不低于10m后，开始中导洞开挖；所述中导洞从上到下分为上部导洞3、中部导洞4和下部导洞5；先在所述上部导洞3的上方掘进，所述上部导洞3采用两侧交错掘进的施工方式，且施工的间距不大于1m，然后施作预注浆超前支护，再对上部导洞3进行左、右两侧平行交错掘进施工；之后进行中部导洞4开挖，所述中部导洞4滞后于上部导洞32.5-3.5m，之后安设工字钢横撑；最后进行下部导洞5开挖，使所述下部导洞5滞后于中部导洞42.5-3.5m，之后施作下部导洞5初期支护，使之封闭成环；所述上部导洞3、中部导洞4和下部导洞5之间分别依次滞后2.5-3.5m。
步骤四、施作仰拱：仰拱与下部导洞5开挖作业面相距离8-15m，采用火焰切割法分段拆除两侧下侧壁导洞底部的初期支护，并立即浇筑砼将隧道洞底部进行填充，完成仰拱初衬施工；
步骤五、二次衬砌：拆除待衬砌段的初期支护，利用台车整体浇筑二次衬砌。二次衬砌以抵抗后期变形的发展。
施工阶段的初期支护以根据“以抗为主，抗放结合”的原则确定支护参数，开挖后应及时封闭，并采取强支护措施，以抑制变形的发生和发展。
初期支护由挂钢筋网、喷射砼和锚杆组成，Ⅲ、Ⅳ级围岩拱部120°范围内增加格栅钢架加强支护；Ⅴ级围岩地段拱墙增加格栅钢架加强支护；所述锚杆包括砂浆锚杆和中空锚杆，拱部采用注浆中空锚杆，其余边墙采用砂浆锚杆。
喷射砼支护施工程序为：超前地质预报→开挖→初喷砼4cm→施工放样→安装钢架和挂钢筋网→监测→施作系统锚杆→喷射至设计厚度。
锚杆分为砂浆锚杆和中空锚杆，砂浆锚杆的施工程序为：先进行定位做施工准备，使用锚杆台车或风动凿岩机钻锚孔8，钻完锚孔8后，用高压风吹净锚孔8内岩屑，并检查锚孔8深度，然后将含有锚杆导向架10的锚杆送入锚孔8内，直达锚孔8底，并注意转动砂浆锚杆9，使砂浆锚杆9尾端外露出锚孔口10cm，以便和钢筋网进行焊接；在砂浆锚杆9尾端锚孔口部位安装止浆塞7，之后采用注浆管12将砂浆锚杆9尾端与砂浆锚杆专用注浆泵12连接，拱部、边墙采用双管排气法注浆，将内径Φ4～5mm，壁厚1～1.5mm的软塑料排气管同锚杆一起送入钻孔至孔底，并在孔外留1m左右的富余长度，然后将注浆管12固定在锚孔口位置，并将锚孔口堵塞，在确认排气管畅通后，开始注入砂浆11，直到排气管6不排气或溢出稀浆时停止，并将排气管6拔出，待砂浆11达到强度后安装垫板拧紧螺帽。砂浆锚杆的施工示意图如图3所示。注浆所用浆液的水灰比按重量计为1:0.8-1.1，其中水泥的强度不低于42.5。
中空锚杆施工钻孔使用锚杆台车或风动凿岩机钻孔，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面垂直，钻孔直径φ42mm，钻孔深度大于锚杆设计长度10cm。中空注浆锚杆施工程序为：钻完孔后，用高压风吹净孔内岩屑；将锚头与锚杆端头组合，戴上垫片与螺母；将组合杆体送入孔内，直达孔底；将止浆塞穿入锚杆末端与孔口取平并与杆体固紧；注浆时确保浆液注满孔体，注浆压力达到设计或规范要求，待排气管溢出浓浆时停止注浆；待浆液强度达到70%后，在锚杆末端套上拱形垫板，然后按规定扭矩拧紧螺母。注浆所用浆液的水灰比按重量计为1：0.4～0.5，注浆压力为0.3～0.8MPa ，水泥浆随拌随用。
格栅钢架在洞外按设计加工成型，洞内安装在初喷砼之后进行，与锚杆焊接。格栅钢架间设纵向连接筋，格栅钢架间以喷砼填平，格栅钢架拱脚安放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，当格栅钢架和围岩之间间隙过大时设置垫块，用喷砼喷填。
喷射砼分二次完成，即初喷和复喷。喷射砼以湿喷为主，含水量较大地段采用潮喷工艺。喷射料由洞外的砼拌合站拌合，砼输送车运输。初喷的喷射砼厚度为4～5cm，及早快速封闭围岩，钻爆段采用轮式湿喷机械手，TBM掘进段采用TBM自带的湿喷机械手。复喷在拱架、挂网、锚杆工序作业完毕后进行。采用湿喷工艺，由喷射机械手施工。
喷射砼分段、分片、分层进行，由下向上，从无水、少水向有水、多水地段集中，多水处安放导管将水排出。施喷时喷头与受喷面基本垂直，距离保持在1.5～2.0m。格栅钢架、钢拱架时，钢架与岩面之间的间隙用喷射砼充填密实，喷射顺序先下后上对称进行，先喷钢架与围岩之间空隙，后喷钢架之间，钢架应被喷射砼所覆盖，保护层不得小于4cm。喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约30cm，力求喷出的砼层面平顺光滑。一次喷射厚度控制在6cm以下，每段长度不超过6m。
监控量测的内容包括洞内外观察、净空水平收敛量测、拱顶相对下沉量测、浅埋地段地表下沉量测、围岩内部变形量测、锚杆轴力量测、围岩压力量测、支护衬砌应力量测、钢架内力及所承受的荷载量测和围岩弹性波速度量测。
二次衬砌的施做时间应安排在围岩和初期支护变形基本稳定，量测监控数据表明位移率明显减缓时，但是对于具有脆性的破碎围岩或浅埋段等情况下二次衬砌应尽早施做。所有隧道主洞二次衬砌全部采用整体式液压衬砌台车施工。砼采用自动计量的拌合站集中供应，搅拌运输车运送，砼输送泵泵送入模。衬砌施工中注意及时埋设回填注浆的预埋PVC管及其它附属设施的预埋件。
所述隧道洞的跨度为20-30m，所述左侧壁导洞1和右侧壁导洞2之间相距5-7m。
所述初步开挖和中导洞开挖采用循环施作的方式，每次所述初步开挖和中导洞开挖的进尺不大于0.75m；每次拆除所述超前支护的距离小于10m。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、施工前准备：进行超前地质预报、清理掌子面、测量放线，并进行超前支护注浆，进行监控量测；
将所施工隧道的隧道洞划分为位于中间位置的中导洞，以及对称位于所述中导洞两侧的左侧壁导洞和右侧壁导洞；
步骤二、初步开挖：所述左侧壁导洞和右侧壁导洞均从上到下分为上侧壁导洞和下侧壁导洞，开挖过程依次为：先开挖两侧上侧壁导洞，然后施作两侧上侧壁导洞初期支护；再开挖两侧下侧壁导洞，施作两侧下侧壁导洞初期支护；
步骤三、中导洞开挖：在所述左侧壁导洞和右侧壁导洞推进长度不低于10m后，开始中导洞开挖；所述中导洞从上到下分为上部导洞、中部导洞和下部导洞；先在所述上部导洞的上方掘进，然后施作预注浆超前支护，再对上部导洞进行左、右两侧平行交错掘进施工；之后进行中部导洞开挖，所述中部导洞滞后于上部导洞2.5-3.5m，之后安设工字钢横撑；最后进行下部导洞开挖，使所述下部导洞滞后于中部导洞2.5-3.5m，之后施作下部导洞初期支护，使之封闭成环；
步骤四、施作仰拱：仰拱与下部导洞开挖作业面相距离8-15m，先进行监控量测，然后采用火焰切割法分段拆除两侧下侧壁导洞底部的初期支护，并立即浇筑砼将隧道洞底部进行填充，完成仰拱初衬施工；
步骤五、二次衬砌：拆除待衬砌段的初期支护，利用台车整体浇筑二次衬砌。
2.根据权利要求1所述的线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法，其特征在于，步骤二和三中的初期支护由挂钢筋网、喷射砼和锚杆组成，Ⅲ、Ⅳ级围岩拱部120°范围内增加格栅钢架加强支护；Ⅴ级围岩地段拱墙增加格栅钢架加强支护；所述锚杆包括砂浆锚杆和中空锚杆，拱部采用注浆中空锚杆，其余边墙采用砂浆锚杆。
3.根据权利要求1所述的线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法，其特征在于，步骤一中的所述超前支护的施工方式分为超前中管棚和超前小导管两种方式。
4.根据权利要求1所述的线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法，其特征在于，所述左侧壁导洞和右侧壁导洞施作方式采用微台阶法，交错进行，相邻开挖面相距2-3m。
5.根据权利要求1所述的线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法，其特征在于，所述上部导洞采用两侧交错掘进的施工方式，且施工的间距不大于1m。
6.根据权利要求1所述的线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法，其特征在于，所述隧道洞的跨度为20-30m，所述左侧壁导洞和右侧壁导洞之间相距5-7m。
7.根据权利要求1所述的线隧道正洞身双侧壁导坑施工方法，其特征在于，所述初步开挖和中导洞开挖采用循环施作的方式，每次所述初步开挖和中导洞开挖的进尺不大于0.75m；每次拆除所述超前支护的距离小于10m。
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