CN110924974B - 一种分岔隧道的施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种分岔隧道的施工方法，涉及隧道工程中施工技术领域。上述分岔隧道的施工方法包括施工区域规划、导洞爬坡、导洞顶部反向扩挖、大断面上台阶正向横挑扩挖、反向开挖大断面下台阶及仰拱开挖支护、超小净距隧道施工和大拱段开挖及初支等步骤。上述分岔隧道的施工方法采用便于机械操作的台阶法和便于稳定洞室结构的交叉中隔壁法,结合隧道由小洞往大洞扩挖的工序组合而成，先由小隧道通过导洞爬坡至大断面上台阶，再横挑扩挖至大断面轮廓边界，对大断面形成戴帽，然后反向开挖至小净距隧道，最终形成多个工作面，有效地解决了大跨度分岔隧道的施工安全和进度的问题。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程中施工技术领域，具体而言，涉及一种分岔隧道的施工方法。
背景技术
随着我国公路建设的快速发展，在修建隧道时往往会出现2条甚至多条隧道的平面交叉，形成公路主隧道和支隧道的交叉分岔段，因此掌握交叉部位结构施工技术显得十分重要,这种平面近似“人”字形布置的分岔隧道几乎囊括了隧道工程的各种结构形式和难点，具有很强的代表性。目前大跨度隧道设计、施工有较多关键技术尚待深入研究，尤其是大跨度隧道分岔结构的力学行为研究目前国内尚为空白，故对此进行深入研究具有深远的意义。
在具体施工过程中，大跨度分岔隧道的交叉分岔段高度不同，更加增加了施工难度，如何确保上述情况下互通隧道分岔段施工的安全、质量、进度和控制施工成本，是一个重大的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分岔隧道的施工方法，上述方法采用便于机械操作的台阶法和便于稳定洞室结构的交叉中隔壁法,结合隧道由小洞往大洞扩挖的工序组合而成，先由小隧道通过导洞爬坡至大断面上台阶，再横挑扩挖至大断面轮廓边界，对大断面形成戴帽，然后反向开挖至小净距隧道，最终形成多个工作面，有效地解决了大跨度分岔隧道的施工安全和进度的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
一种分岔隧道的施工方法，其包括以下步骤：
施工区域规划：匝道与主隧道交界面为大断面，将大断面部分从上至下依次分成大断面上台阶和大断面下台阶，匝道分为主洞和支洞；
导洞爬坡：当支洞开挖至与大断面交界面处，对支洞末端拱架进行密排加强，加固完成后，对导洞测量放样；由导洞向大断面方向按29度仰角进行快速爬坡施工，导洞的高度、宽度原则上按大断面上台阶的高度和宽度控制；
导洞顶部反向扩挖：导洞爬坡至预定高度后，使大断面顶部支护到位，由导洞末端反向在坡道上用碎石铺设台车施工平台，在简单喷锚的岩面上，按大断面设计轮廓放样炮孔，工班按炮孔位置钻孔爆破，每循环进尺1m，架设导洞顶部工字钢架，靠近大断面未开挖一侧设置临时支撑，喷射混凝土至设计厚度，直至导洞顶部反向扩挖完成；
大断面上台阶正向横挑扩挖：每次横向扩挖3m,纵向开挖3m，及时完成扩挖部分初期支护，扩挖面按铅垂面控制，并设置竖向临时支撑，断头部分采用喷混凝土防护,多次横向扩挖直至大断面设计断面；
反向开挖：大断面开挖至设计轮廓后，采用台阶法向大断面隧道方向开挖5～6m，完成大断面方向的第一工作面；然后采用台阶法进入正常隧道施工；对大断面隧道未扩挖到位部分进行隧道反向开挖；同时开挖主洞；
大断面下台阶及仰拱开挖支护：反向开挖完成后，大断面上台阶开挖完成，由匝道往大断面方向开挖大断面下台阶及仰拱，施工中应分层、分部开挖，每次开挖及时接腿，并加快仰拱封闭；
超小净距隧道施工：进行主洞开挖；
大拱段开挖及初支：采用双侧壁导坑法将开挖断面分成四块：左侧壁导坑、右侧壁导坑、上部核心土和下台阶，先开挖隧道的左侧壁导坑和右侧壁导坑，然后依次开挖上部核心土和下台阶。
优选地，导洞爬坡步骤中，导洞的内轮廓与大断面隧道重合处，按大断面的轮廓控制爆破形状，导洞断面形状应受力合理，此处挑高和侧向扩挖同步进行。
优选地，导洞爬坡每循环进尺1～1.5m，采用光面爆破，加密炮孔，减少单个炮孔装药量，依据围岩稳定情况，对不稳定部位进行锚杆、网片、喷射砼支护，架设工字钢架进行临时支护，且每次开挖前，由测量工在掌子面按预先设计的导洞尺寸位置进行炮孔放样，工班按炮孔位置及规定外插角钻孔爆破。
优选地，对大断面隧道未扩挖到位部分进行隧道反向开挖时，每次开挖进尺1m，开挖后及时架设工字钢架、钢筋网、喷混凝土至设计厚度，与之前的初支连接牢固，在横挑扩挖过程中架设的临时支护可根据地质情况和监测数据确定拆除或保留。
优选地，超小净距隧道施工包括连拱段施工和小间距段施工，连拱段施工包括先采用中导洞法，再采用后续断面扩挖对导洞进行开挖和支护，中隔墙浇筑后再进行主洞施工。
与现有技术相比，本发明的一种分岔隧道的施工方法的有益效果是：上述方法采用便于机械操作的台阶法和便于稳定洞室结构的交叉中隔壁法,结合隧道由小洞往大洞扩挖的工序组合而成，先由小隧道通过导洞爬坡至大断面上台阶，再横挑扩挖至大断面轮廓边界，对大断面形成戴帽，然后反向开挖至小净距隧道，最终形成多个工作面，有效地解决了大跨度分岔隧道的施工安全和进度的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的分岔隧道的结构示意图；
图2为本发明实施例导洞爬坡步骤的施工示意图；
图3为本发明实施例大断面上台阶正向横挑扩挖步骤的施工示意图；
图4为本发明实施例反向开挖步骤的施工示意图；
图5为本发明实施例大断面下台阶及仰拱开挖支护的施工示意图。
图标：110-匝道；120-主隧道；130-大断面；111-主洞；112-支洞；131-大断面上台阶；132-大断面下台阶；140-导洞。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面对本发明实施例的一种分岔隧道的施工方法进行具体说明。
本发明实施例提出一种分岔隧道的施工方法，其包括以下步骤：
施工区域规划：匝道与主隧道交界面为大断面，将大断面部分从上至下依次分成大断面上台阶和大断面下台阶，匝道分为主洞和支洞；
导洞爬坡：当支洞开挖至与大断面交界面处，对支洞末端拱架进行密排加强，加固完成后，对导洞测量放样；由导洞向大断面方向按29度仰角进行快速爬坡施工，导洞的高度、宽度原则上按大断面上台阶的高度和宽度控制；
进一步地，在本发明较佳实施例中，导洞爬坡步骤中，导洞的内轮廓与大断面隧道重合处，按大断面的轮廓控制爆破形状，导洞断面形状应受力合理，此处挑高和侧向扩挖同步进行。
进一步地，在本发明较佳实施例中，导洞爬坡步骤中，导洞爬坡每循环进尺1～1.5m，采用光面爆破，加密炮孔，减少单个炮孔装药量，依据围岩稳定情况，对不稳定部位进行锚杆、网片、喷射砼支护，架设工字钢架进行临时支护，且每次开挖前，由测量工在掌子面按预先设计的导洞尺寸位置进行炮孔放样，工班按炮孔位置及规定外插角钻孔爆破。
导洞顶部反向扩挖：导洞爬坡至预定高度后，使大断面顶部支护到位，由导洞末端反向在坡道上用碎石铺设台车施工平台，在简单喷锚的岩面上，按大断面设计轮廓放样炮孔，工班按炮孔位置钻孔爆破，每循环进尺1m，架设导洞顶部工字钢架，靠近大断面未开挖一侧设置临时支撑，喷射混凝土至设计厚度，直至导洞顶部反向扩挖完成；
大断面上台阶正向横挑扩挖：每次横向扩挖3m,纵向开挖3m，及时完成扩挖部分初期支护，扩挖面按铅垂面控制，并设置竖向临时支撑，断头部分采用喷混凝土防护,多次横向扩挖直至大断面设计断面；
反向开挖：大断面开挖至设计轮廓后，采用台阶法向大断面隧道方向开挖5～6m，完成大断面方向的第一工作面；然后采用台阶法进入正常隧道施工；对大断面隧道未扩挖到位部分进行隧道反向开挖；同时开挖主洞；
进一步地，在本发明较佳实施例中，反向开挖步骤中，对大断面隧道未扩挖到位部分进行隧道反向开挖时，每次开挖进尺1m，开挖后及时架设工字钢架、钢筋网、喷混凝土至设计厚度，与之前的初支连接牢固，在横挑扩挖过程中架设的临时支护可根据地质情况和监测数据确定拆除或保留。
大断面下台阶及仰拱开挖支护：反向开挖完成后，大断面上台阶开挖完成，由匝道往大断面方向开挖大断面下台阶及仰拱，施工中应分层、分部开挖，每次开挖及时接腿，并加快仰拱封闭；
超小净距隧道施工：进行主洞开挖；
进一步地，在本发明较佳实施例中，超小净距隧道施工步骤包括连拱段施工和小间距段施工，连拱段施工包括先采用中导洞法，再采用后续断面扩挖对导洞进行开挖和支护，中隔墙浇筑后再进行主洞施工。
大拱段开挖及初支：采用双侧壁导坑法将开挖断面分成四块进行开挖。
实施例
请参照图1，本实施例涉及的分岔隧道，是由超小净距隧道汇聚为一条主隧道120。超小净距隧道也称为匝道110，分为主洞111和支洞112。匝道110与主隧道120交界面为大断面130，施工工艺复杂。
本发明提供一种分岔隧道的施工方法，其包括以下步骤：
请继续参照图1，施工区域规划：匝道110与主隧道120交界面为大断面130，将大断面130部分从上至下依次分成大断面上台阶131和大断面下台阶132，匝道110分为主洞111和支洞112。
请参照图2，导洞140爬坡：当支洞112开挖至与大断面130交界面处时，对支洞112的末端拱架进行密排加强，加固完成后，对导洞140测量放样；由导洞140向大断面130方向按29度仰角进行快速爬坡施工,开挖位置和方向为①。其中，导洞140的高度、宽度原则上按大断面上台阶131的高度和宽度控制。进一步地，在施工过程中导洞140的内轮廓与大断面130隧道重合处，按大断面130的轮廓控制爆破形状，导洞140断面形状应受力合理，此处挑高和侧向扩挖同步进行，有利于施工的安全。需要说明的是，在本实施例中，导洞140爬坡每循环进尺1～1.5m，采用光面爆破，加密炮孔，减少单个炮孔装药量，依据围岩稳定情况，对不稳定部位进行锚杆、网片、喷射砼支护，架设工字钢架进行临时支护，且每次开挖前，由测量工在掌子面按预先设计的导洞140尺寸位置进行炮孔放样，工班按炮孔位置及规定外插角钻孔爆破，上述操作能确保整个施工的安全，稳定。
请继续参照图2，导洞140顶部反向扩挖：导洞140爬坡至预定高度后，使大断面130顶部支护到位，由导洞140末端反向在坡道上用碎石铺设台车施工平台，在简单喷锚的岩面上，按大断面130设计轮廓放样炮孔，工班按炮孔位置钻孔爆破，每循环进尺1m，架设导洞140顶部工字钢架，靠近大断面130未开挖一侧设置临时支撑，喷射混凝土至设计厚度，直至导洞140顶部反向扩挖完成；
请参照图3，大断面上台阶131正向横挑扩挖：每次横向扩挖3m，纵向开挖3m，及时完成扩挖部分初期支护，扩挖面按铅垂面控制，并设置竖向临时支撑，断头部分采用喷混凝土防护,多次横向扩挖直至大断面130设计断面；开挖位置和方向为②。
请参照图4，反向开挖：大断面130开挖至设计轮廓后，采用台阶法向大断面130隧道方向开挖5～6m，完成大断面130方向的第一工作面；然后采用台阶法进入正常隧道施工；对大断面130隧道未扩挖到位部分进行隧道反向开挖，同时开挖主洞111，开挖位置和方向为③；应当注意，在本实施例中大断面130隧道未扩挖到位部分进行隧道反向开挖时，每次开挖进尺1m，开挖后及时架设工字钢架、钢筋网、喷混凝土至设计厚度，与之前的初支连接牢固，在横挑扩挖过程中架设的临时支护可根据地质情况和监测数据确定拆除或保留，能够更好的提高施工过程的安全性。
请参照图5，大断面下台阶132及仰拱开挖支护：反向开挖完成后，大断面上台阶131开挖完成，由匝道110往大断面130方向开挖大断面下台阶132及仰拱，施工中应分层、分部开挖，每次开挖及时接腿，并加快仰拱封闭；
超小净距隧道施工：超小净距隧道施工步骤包括连拱段施工和小间距段施工。连拱段施工包括先采用中导洞法，再采用后续断面扩挖对导洞140进行开挖和支护，中隔墙浇筑后再进行主洞111施工。小间距段施工采用上半断面和下半断面分开施工的方式进行用以确保施工安全以及隧道使用的耐久性。
大拱段开挖及初支：采用双侧壁导坑法将开挖断面分成四块：左侧壁导坑、右侧壁导坑、上部核心土和下台阶，先开挖隧道的左侧壁导坑和右侧壁导坑，然后依次开挖上部核心土和下台阶。
综上，本发明提供一种分岔隧道的施工方法，上述方法采用便于机械操作的台阶法和便于稳定洞室结构的交叉中隔壁法,结合隧道由小洞往大洞扩挖的工序组合而成，先由小隧道通过导洞爬坡至大断面上台阶，再横挑扩挖至大断面轮廓边界，对大断面形成戴帽，然后反向开挖至小净距隧道，最终形成多个工作面，有效地解决了大跨度分岔隧道的施工安全和进度的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种分岔隧道的施工方法，其特征在于，其包括以下步骤：
施工区域规划：匝道与主隧道交界面为大断面，将所述大断面部分从上至下依次分成大断面上台阶和大断面下台阶，所述匝道分为主洞和支洞；
导洞爬坡：当所述支洞开挖至与所述大断面交界面处，对所述支洞末端拱架进行密排加强，加固完成后，对所述导洞测量放样；由所述导洞向所述大断面方向按29度仰角进行快速爬坡施工，所述导洞的高度、宽度原则上按大断面上台阶的高度和宽度控制；
导洞顶部反向扩挖：所述导洞爬坡至预定高度后，使所述大断面顶部支护到位，由所述导洞末端反向在坡道上用碎石铺设台车施工平台，在简单喷锚的岩面上，按所述大断面设计轮廓放样炮孔，工班按炮孔位置钻孔爆破，每循环进尺1m，架设所述导洞顶部工字钢架，靠近所述大断面未开挖一侧设置临时支撑，喷射混凝土至设计厚度，直至所述导洞顶部反向扩挖完成；
大断面上台阶正向横挑扩挖：每次横向扩挖3m，纵向开挖3m，及时完成扩挖部分初期支护，扩挖面按铅垂面控制，并设置竖向临时支撑，断头部分采用喷混凝土防护,多次横向扩挖直至大断面设计断面；
反向开挖：所述大断面开挖至所述设计轮廓后，采用台阶法向所述大断面隧道方向开挖5～6m，完成所述大断面方向的第一工作面；然后采用台阶法进入正常隧道施工；对所述大断面隧道未扩挖到位部分进行隧道反向开挖；同时开挖主洞；
大断面下台阶及仰拱开挖支护：反向开挖完成后，所述大断面上台阶开挖完成，由所述匝道往所述大断面方向开挖大断面下台阶及仰拱，施工中应分层、分部开挖，每次开挖及时接腿，并加快仰拱封闭；
超小净距隧道施工：进行主洞开挖；所述超小净距隧道施工步骤包括连拱段施工和小间距段施工，所述连拱段施工包括先采用中导洞法，再采用后续断面扩挖对所述导洞进行开挖和支护，中隔墙浇筑后再进行主洞施工；
大拱段开挖及初支：采用双侧壁导坑法将开挖断面分成四块进行开挖。
2.根据权利要求1所述分岔隧道的施工方法，其特征在于，导洞爬坡步骤中，所述导洞的内轮廓与所述大断面隧道重合处，按所述大断面的轮廓控制爆破形状，所述导洞断面形状应受力合理，此处挑高和侧向扩挖同步进行。
3.根据权利要求2所述分岔隧道的施工方法，其特征在于，导洞爬坡步骤中，所述导洞爬坡每循环进尺1～1.5m，采用光面爆破，加密炮孔，减少单个炮孔装药量，依据围岩稳定情况，对不稳定部位进行锚杆、网片、喷射砼支护，架设工字钢架进行临时支护，且每次开挖前，由测量工在掌子面按预先设计的导洞尺寸位置进行炮孔放样，工班按炮孔位置及规定外插角钻孔爆破。
4.根据权利要求1所述分岔隧道的施工方法，其特征在于，反向开挖步骤中，对所述大断面隧道未扩挖到位部分进行隧道反向开挖时，每次开挖进尺1m，开挖后及时架设工字钢架、钢筋网、喷混凝土至设计厚度，与之前的初支连接牢固，在横挑扩挖过程中架设的临时支护可根据地质情况和监测数据确定拆除或保留。
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