CN111042823B - 复杂环境隧道非爆破贯通方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道施工技术领域，具体公开了复杂环境隧道非爆破贯通方法，包括以下步骤：测量放样，形成隧道轮廓线；超前支护，沿隧道轮廓线设计一环长管棚；开挖支护，沿着隧道轮廓线进行全部钻孔或间隔钻孔，分块破除并剥离；砂浆锚杆施工，钻孔后，将锚杆与灌浆管同时插入孔内进行灌注砂浆；钢架安装，地基上挖槽架设钢架，将钢架与锚杆固定，对钢架喷射混凝土；钢筋网施工，喷射一层混凝土形成喷面，钢筋网铺设在喷面上；喷射混凝土，喷射路线由下往上，分区、分段螺旋形运动，喷头作连续不断的圆周运动，螺旋状喷射。采用本专利中的方法能够在复杂环境下，完成隧道的非爆破贯通，降低对周围环境的影响，同时顺利完成隧道施工。

Description

复杂环境隧道非爆破贯通方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及复杂环境隧道非爆破贯通方法。

背景技术

在施工工程中经常会遇到复杂的施工环境，以某市在建的轨道工程为例，其拟建点周围建筑物较多，且与另一条轨道交通线的区间高架水平距离接近，同时该拟建点的原始地貌属构造剥蚀丘陵地貌，且地处城市中心地带，原始地形多遭受破坏，地表多为城市道路以及其它建(构)筑物，地面相对高差37m，地形宏观坡角1～3°，局部形成陡坎，坡角在40°左右；因此对于这样的施工环境，其拟建点的基坑及区间隧道应采用机械开挖或人工开挖的方式，而不能采用直接爆破施工的方法进行，以避免对周围建筑物产生影响，而目前通常采用人工开挖的方式，该方式虽安全性高，但效率低，劳动强度极大。

发明内容

本发明提供了复杂环境隧道非爆破贯通方法，解决现有技术中采用人工开挖的方式，使得效率低劳动强度极大的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

复杂环境隧道非爆破贯通方法，包括以下步骤：

S1：测量放样，采用测量仪器测量隧道周边轮廓，形成隧道轮廓线；

S2：超前支护，在隧道口沿隧道轮廓线设计一环长管棚，长管棚水平设置，长管棚倾角≤7°；

S3：开挖支护，沿着隧道轮廓线进行全部钻孔或间隔钻孔，分块破除并剥离，每次开挖进尺控制在50～100cm；

S4：砂浆锚杆施工，钻孔后，将锚杆与灌浆管同时插入孔内，灌浆管距孔底为25cm，进行灌注砂浆；

S5：钢架安装，地基上挖槽架设钢架，将钢架与步骤S4中的锚杆固定，对钢架喷射混凝土，混凝土的厚度不低于4cm；

S6：钢筋网施工，在岩石表面喷射一层混凝土形成喷面，钢筋网铺设在喷面上，钢筋网与S4步骤中的锚杆固定；

S7：喷射混凝土，喷头距受喷面距离为0.6m～1.2m，喷头垂直受喷面，喷射路线由下往上，分区、分段螺旋形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3处，螺旋状喷射。

本技术方案的技术原理和效果在于：

采用本方案中的方法实现了在复杂环境中，采用非爆破的方式完成隧道的贯通，降低了对周围建筑物、地面、轨道交通等设施的影响，同时采用机械开挖，通过超前支护和开挖支护的设计不仅保证了施工的安全，同时也提高了施工的效率，减轻了劳动强度。

进一步，所述S2步骤中，长管棚的长度为8m，环向间距为0.4m。

有益效果：利于管棚的搭建。

进一步，所述S3步骤中，对电力隧道开挖时，采用潜孔钻机沿着隧道轮廓线进行全部钻孔，钻孔深度为0.5～1.0m，中间部分横断面进行水平钻孔，增加上下台阶临空面。

有益效果：由于电力隧道的断面较小，无法采用大型机械进行施工，因此采用这种方式能够采用人工或小型机械对岩石进行水平分层破碎和膨胀剥离。

进一步，所述S3步骤中，对区间隧道开挖时，采用潜孔钻机沿着隧道轮廓线进行间隔钻孔，钻孔深度为5～20m，将线切割用的绳子埋入定位，再通过相邻、对角进行线切割岩石。

有益效果：采用这种方式钻孔深度更深，施工效率更高。

进一步，所述S4步骤中的锚杆采用直径25mm的螺纹钢筋，并在使用前需要调直和除锈。

有益效果：这样设置提高锚杆的受力性能，同时提高锚杆使用寿命。

进一步，所述S5步骤中的钢架在架设前打设定位用系筋，系筋一端与钢架焊接，另一端锚入岩石中，锚入深度0.5～1m，并采用砂浆锚固。

有益效果：这样设置提高钢架的稳定性。

进一步，所述S6步骤中钢筋网采用双层机构，网格尺寸为200mm×200mm，搭接长度不小于1个网格。

有益效果：采用双层机构使得钢筋网搭接得更加牢固。

进一步，所述S7步骤中在喷射混凝土前检查受喷面，对破碎、出水点或崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和虚碴，或采用高压水或风冲洗受喷面。

有益效果：这样降低破碎、出水点或崩解的破损岩石对喷射混凝土的影响。

进一步，所述S7步骤中当喷射混凝土厚度＞5cm时，分两层作业，第二层喷射混凝土在第一层混凝土终凝1h后进行；第二层喷射混凝土终凝2h后，进行喷水养护，养护时间不少于7d。

有益效果：采用这样的方式使得喷射的混凝土更加牢固的凝固在受喷面上，避免在喷射过长中产生垮塌。

进一步，所述S7步骤中对有水地段进行喷射混凝土时，设置排水导管或设置泄水孔后，再进行喷射混凝土。

有益效果：对于有水地段，先将水引导排出，或者采用一边排出一边喷射混凝土的方式，使得喷射的混凝土更好附着在受喷面上。

附图说明

图1为本发明实施例S2步骤中A衬砌断面长管棚断面示意图；

图2为本发明实施例S2步骤中超前管棚施工的工艺流程图；

图3为本发明实施例S3步骤中电力隧道开挖钻孔示意图；

图4为本发明实施例S3步骤中区间隧道开挖示意图；

图5为本发明实施例S4步骤中砂浆锚杆的安装工艺流程图；

图6为本发明实施例S7步骤中喷射混凝土的施工工艺流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：长管棚100、隧道轮廓线101、钻孔102、绳子103。

复杂环境隧道非爆破贯通方法，包括以下步骤：

S1：测量放样

结合现行行业标准《地铁工程测量规范》，采用全站仪等仪器测量周边轮廓断面，并设计图纸，采用导标将设计起始线、终止线、工程分界线、中线和转向点等标出，并根据设置里程标和分段施工标示。具体的测量施工方法为：

(1)平面轴线的控制

根据建设单位提供的控制基准点，用全站仪放出施工控制轴线，按照设计图纸放出相关控制轴线及控制点等，并确保其满足施测精度，在施工时应保护好全部控制基准点和增设的控制点，对主要轴线点打设保护桩，确保原点破坏时也能很快恢复。

(2)高程的控制

利用水准仪控制高程，在工程区域内不易破坏的位置分别打设钢管桩作为临时水准点，从建设单位提供的水准点引测高程到临时水准点，并定期进行校核，以该临时水准点作为施工时的高程控制。

坐标点、高程控制点设置在坚实地基上，且不受施工影响、不易被损坏、便于复测、视线好的地方，并浇好砼基础保护，同时设置好保护桩。

S2：超前支护(超前管棚施工)：

结合图1所示，在隧道起点进洞口A衬砌断面拱顶120°范围内，设计一环Φ108的长管棚100，L＝8m，环向间距0.4m，长管棚水平设置，长管棚倾角设置为≤7°，长管棚施工采用在初支上直接实施。结合图2所示为超前管棚施工的具体工艺流程。

S3：开挖支护

根据设计及控保相关要求，严禁采用爆破施工方法，结合现场围岩级别、周边环境、埋深，开挖断面等因素，针对风险源与区间的位置关系，结合监控量测实时数据，制定可实施性的开挖方法，尽量减少施工机械对围岩的扰动，开挖前采取用钻机在隧道轮廓线进行钻孔取芯，再采用绳切割轮廓线和中部交叉切块，再采用破碎机进行破除，每循环进尺纵向为50～100cm。

具体包括开挖电力隧道和区间隧道，具体为：

(1)电力隧道开挖方法：

结合图3所示，采用潜孔钻机沿着隧道轮廓线101进行全部钻孔102，每次钻孔深度根据隧道线路进行确定，每循环钻孔深度为0.5～1.0m，采用周边全部钻孔时，中间部分横断面进行水平钻孔，增加上下台阶临空面；再采用人工或小型破碎机，从上至下，进行分块破除、剥离，每次开挖进尺控制在50～100cm；将破除下来的岩石出碴、运输至洞外。

(2)区间隧道开挖方法：

结合图4所示，采用线切割掌子面岩石，首先采用潜孔钻机沿着隧道轮廓线101进行间隔钻孔102，钻孔深度为5～20m，将线切割用的绳子103埋入定位，再通过相邻、对角进行线切割岩石，将掌子面岩石进行分块由外向内切割，最后再用破碎机进行分块剥离、破碎，每次切割深度为5米，每次破碎进尺控制在1m，开挖的岩石出碴、运输至洞外。

S4：砂浆锚杆施工

锚杆均采用砂浆锚杆，锚杆体采用直径25mm的螺纹钢筋，在钢筋棚内进行下料完成后，采用运输车运输至现场，按照图5中砂浆锚杆的工艺流程图进行安装。

工艺中锚杆成孔采用手持YT-28风钻，钻孔完毕应立即将钢筋和灌浆管同时插入孔底，灌浆管距孔底约25cm，并立即灌注砂浆，另外锚杆使用前应调直和除锈。

S5：钢架制作及安装

将钢架置于稳固的地基上，施工中在钢架基脚部位预留0.15～0.2m原岩，架立钢架时挖槽就位，富水软弱地段在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。

钢架平面竖向垂直，垂直倾斜度不大于2°，钢架的任何部位偏离铅垂面不大于5cm，为保证钢架位置安设准确，钢架在架设前均需预先打设定位系筋，系筋一端与钢架焊接在一起，另一端锚入围岩中0.5～1m深度，并用砂浆锚固。

初喷混凝土时，为架设钢架留出连接板(或槽钢)位置；钢架与锚杆焊接在一起，沿钢架设置纵向连接筋，钢架安装后在拱腰及侧墙钢架节点位置施工锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架焊接。钢架架立后尽快喷射混凝土，并将钢架全部覆盖，钢架保护层厚度不小于4cm，使钢架与混凝土共同受力。

S6：钢筋网片施工

钢筋网在加工厂预先制作成网片，在围岩表面喷射一层混凝土形成喷面，钢筋网随喷面起伏铺设，钢筋网与锚杆联结牢固，具体施工要求为：钢筋网采用

的盘圆，双层结构，网格尺寸为200mm×200mm，搭接长度不小于1个网格，采用焊接的方式固定；钢筋应冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒或片状锈蚀等。

S7：喷射混凝土

选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂，碎(卵)石，化验合格的拌合用水；喷射混凝土严格按设计配合比进行拌和，拌合设备为JS-750搅拌机，并按严格的投料顺序进行，自动计量控制。拌和时为防止超负荷运转，一次搅拌量应小于搅拌机公称容量的20％。投料顺序：先将粗细骨料和水泥干拌2～3min，然后再加水拌湿，后搅拌均匀。

结合图6所示，根据喷射混凝土施工的工艺流程图进行，在喷射混凝土前检查受喷面，对破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和虚碴，必要时并用高压水或风冲洗岩面。

喷头距受喷面距离为0.6m～1.2m，喷头垂直受喷面，喷射路线由下往上，分区、分段螺旋形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。当喷射混凝土厚度＞5cm时分两层作业，第二次喷射混凝土需在第一层混凝土终凝1h后进行，需冲洗第一层混凝土面；喷射混凝土终凝2h后，进行喷水养护，养护时间不少于7d。

注意有水地段喷射混凝土的施工措施：当涌水点不多时，设导管引排水后再喷射混凝土；当涌水量范围较大时，设树枝状排水导管后再喷射混凝土；当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷混凝土。另外通过增加水泥用量，改变配合比，混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，在涌水点安设导管，将水引出，再向导管附近喷混凝土。当岩面普遍渗水时，先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，初喷后再按原配合比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟等措施，将水引导疏出后再喷混凝土。

S8：仰拱、二衬

二衬施工流程主要为：排水盲管及防水卷材的安装→二衬钢筋安装→模板就位及封端→台车定位检查验收→浇筑二衬混凝土→同条件试件强度合格后脱模→移动台车。

根据监控量测数据，围岩收敛满足设计及规范要求，及时施工仰拱及二衬，对于其他轨道交通线的桩基正下方的区域区间范围，在开挖支护后，为减少上部墩柱的沉降，结合现场实际情况，需及时进行仰拱和二衬的施工。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.复杂环境隧道非爆破贯通方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：测量放样，采用测量仪器测量隧道周边轮廓，形成隧道轮廓线；

S2：超前支护，在隧道口沿隧道轮廓线设计一环长管棚，长管棚水平设置，长管棚倾角≤7°；

S3：开挖支护，沿着隧道轮廓线进行全部钻孔或间隔钻孔，分块破除并剥离，每次开挖进尺控制在50~100cm；

对电力隧道开挖时，采用潜孔钻机沿着隧道轮廓线进行全部钻孔，钻孔深度为0.5~1.0m，中间部分横断面进行水平钻孔，增加上下台阶临空面，再采用人工或小型破碎机，进行分块破除、剥离；

对区间隧道开挖时，采用潜孔钻机沿着隧道轮廓线进行间隔钻孔，钻孔深度为5~20m，将线切割用的绳子埋入定位，再通过相邻、对角进行线切割岩石，将掌子面岩石进行分块由外向内切割，最后再用破碎机进行分块剥离、破碎；

S4：砂浆锚杆施工，钻孔后，将锚杆与灌浆管同时插入孔内，灌浆管距孔底为25cm，进行灌注砂浆；

S5：钢架安装，地基上挖槽架设钢架，将钢架与步骤S4中的锚杆固定，对钢架喷射混凝土，混凝土的厚度不低于4cm；

S6：钢筋网施工，在岩石表面喷射一层混凝土形成喷面，钢筋网铺设在喷面上，钢筋网与S4步骤中的锚杆固定；

S7：喷射混凝土，喷头距受喷面距离为0.6m～1.2m，喷头垂直受喷面，喷射路线由下往上，分区、分段螺旋形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3处，螺旋状喷射。

2.根据权利要求1所述的复杂环境隧道非爆破贯通方法，其特征在于：所述S2步骤中，长管棚的长度为8m，环向间距为0.4m。

3.根据权利要求1所述的复杂环境隧道非爆破贯通方法，其特征在于：所述S4步骤中的锚杆采用直径25mm的螺纹钢筋，并在使用前需要调直和除锈。

4.根据权利要求1所述的复杂环境隧道非爆破贯通方法，其特征在于：所述S5步骤中的钢架在架设前打设定位用系筋，系筋一端与钢架焊接，另一端锚入岩石中，锚入深度0.5~1m，并采用砂浆锚固。

5.根据权利要求1所述的复杂环境隧道非爆破贯通方法，其特征在于：所述S6步骤中钢筋网采用双层机构，网格尺寸为200mm×200mm，搭接长度不小于1个网格。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的复杂环境隧道非爆破贯通方法，其特征在于：所述S7步骤中在喷射混凝土前检查受喷面，对破碎、出水点或崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和虚碴，或采用高压水或风冲洗受喷面。

7.根据权利要求6所述的复杂环境隧道非爆破贯通方法，其特征在于：所述S7步骤中当喷射混凝土厚度＞5cm时，分两层作业，第二层喷射混凝土在第一层混凝土终凝1h后进行；第二层喷射混凝土终凝2h后，进行喷水养护，养护时间不少于7d。

8.根据权利要求7所述的复杂环境隧道非爆破贯通方法，其特征在于：所述S7步骤中对有水地段进行喷射混凝土时，设置排水导管或设置泄水孔后，再进行喷射混凝土。

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