CN111365017B - 一种地下互通隧道的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下互通隧道的施工方法，包括：自主线隧道断面向道路前进方向施作先行导洞；自所述先行导洞向道路前进方向施作中导洞上台阶；在所述中导洞上台阶左右两侧分别扩挖以形成开挖分岔段隧道的工作面；基于所述工作面沿所述道路前进方向施作所述分岔段隧道，所述分岔段隧道的断面面积大于所述主线隧道的断面面积；沿与所述道路前进方向相反的方向开挖，延伸所述分岔段隧道至所述先行导洞的起始端，并与所述主线隧道连通；沿与所述道路前进方向相反的方向施作匝道隧道，所述匝道隧道与所述分岔段隧道连通，并与所述主线隧道相分离。

Description

一种地下互通隧道的施工方法

技术领域

本发明涉及隧道设计及施工技术领域，特别涉及一种地下互通隧道的施工方法。

背景技术

当一座城市被丘陵或山地分割成两部分，出行就得环山绕行，原本很短的直线距离变为很长的曲线，严重影响了两地的交流与经济的发展。随着对道路通行能力的需求也越来越大，打通天然屏障的必要性也就越来越强，当两个方向的隧道需要在地下通过匝道隧道形成联系时，便形成了地下互通。目前地下互通的建设经验还不足，尤其是涉及Ⅳ、Ⅴ级围岩段地下互通特大断面隧道的施工。其中，Ⅳ、Ⅴ级围岩是根据相应技术规范对围岩进行划分的相应等级，其中，技术规范根据施工需要进行选择，例如，进行铁路隧道设计时，可参考《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005)；对公路隧道进行设计时，可参考《公路隧道设计规范》(JTG_D70-2004)。一般地，Ⅳ、Ⅴ级围岩自承能力相较Ⅱ、Ⅲ级围岩自承能力差。

主线隧道进入分叉段隧道互通前断面较小，由小断面的主线隧道突变为特大断面的分岔段隧道缺乏施工所需的工作面，而且，Ⅳ、Ⅴ级围岩自承载能力较差，围岩易失稳乃至坍塌，施工过程中亦会造成围岩松动，再次降低围岩自承载能力。因此，合理的施工工法尤为重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种地下互通隧道的施工方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种地下互通隧道的施工方法，所述施工方法包括：

自主线隧道向道路前进方向施作先行导洞；

自所述先行导洞向道路前进方向施作中导洞上台阶；

在所述中导洞上台阶左右两侧分别扩挖以形成开挖分岔段隧道的工作面；

基于所述工作面沿所述道路前进方向施作所述分岔段隧道，所述分岔段隧道的断面面积大于所述主线隧道的断面面积；

沿与所述道路前进方向相反的方向开挖，延伸所述分岔段隧道至所述先行导洞的起始端，并与所述主线隧道连通；

沿与所述道路前进方向相反的方向施作匝道隧道，所述匝道隧道与所述分岔段隧道连通，并与所述主线隧道相分离。

上述方案中，所述施工方法还包括：所述先行导洞的顶点从所述主线隧道的拱顶过渡到所述分岔段隧道的拱顶，且所述先行导洞位于所述分岔段隧道的中轴线上。

上述方案中，在所述中导洞上台阶左右两侧分别扩挖的过程中，所述施工方法还包括：

在所述中导洞上台阶左右两侧分别扩挖形成左导洞上台阶和右导洞上台阶；

在所述左导洞上台阶下方分台阶开挖，以形成左导洞；

在所述右导洞上台阶下方分台阶开挖，以形成右导洞；

在所述中导洞上台阶下方分台阶开挖，以形成所述分岔段隧道的正洞。

上述方案中，基于所述工作面沿所述道路前进方向施作所述分岔段隧道过程中，所述施工方法还包括：

在分别开挖所述左导洞的各个台阶和所述右导洞的各个台阶后，均进行初期支护，并在所述左导洞相应台阶的左下角，以及所述右导洞相应台阶的右下角打设锁脚锚杆；

所述初期支护包括边墙初支，或所述初期支护包括边墙初支和仰拱初支。

上述方案中，形成所述左导洞和所述右导洞后，所述施工方法还包括：

在形成的所述左导洞内，以及所述右导洞内均设置临时支护；

所述临时支护包括喷射在所述左导洞和所述右导洞内的第一混凝土，以及支撑在所述左导洞内和支撑在所述右导洞内的第一加强柱。

上述方案中，基于所述工作面沿所述道路前进方向施作所述分岔段隧道过程中，所述施工方法还包括：

拆除所述临时支护之前，对所述分岔段隧道内的围岩进行注浆加固；

拆除所述临时支护时，间隔拆除所述第一加强柱，且分批拆除所述第一加强柱。

上述方案中，所述左导洞或所述右导洞的各个台阶开挖面积均为25～40m²；中导洞的各个台阶开挖面积均为25～40m²。

上述方案中，施作所述中导洞上台阶过程中，所述施工方法还包括：

在所述中导洞上台阶上设置临时竖撑，所述临时竖撑支撑在开挖所述中导洞上台阶后形成的空间内。

上述方案中，所述临时竖撑包括喷射在开挖所述中导洞上台阶后形成的空间内的第二混凝土，以及支撑在开挖所述中导洞上台阶后形成的空间内的第二加强柱。

上述方案中，自主线隧道向道路前进方向施作先行导洞之前，所述施工方法还包括：

开挖所述主线隧道，所述先行导洞的开挖轮廓与所述主线隧道的上台阶轮廓一致。

本发明提供了一种地下互通隧道的施工方法，主线隧道进入分岔段隧道互通前，先行导洞为工作面的形成提供了前提，且先行导洞的开挖面积可控，降低了围岩失稳的危险，更有利于涉及Ⅳ、Ⅴ级围岩段的地下互通。沿先行导洞的左右两侧分别扩挖为分岔段隧道开挖提供了工作面，便于施工的进行。反向开挖时，实现了分岔段隧道与主线隧道的连通。自大断面的分岔段隧道向小断面的匝道隧道施工更易于实现，匝道隧道可用于实现地下互通。

附图说明

图1为本发明实施例中地下互通隧道在开挖过程中其中一个状态下的三维视图；

图2为本发明实施例中地下互通隧道在开挖过程中其中一个状态下的平面步序图；

图3本发明实施例中分岔段隧道的中导洞上台阶的开挖断面结构示意图；

图4为在图3的基础上，右导洞上台阶的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑和锁脚锚杆；

图5为在图4的基础上，左导洞上台阶的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑和锁脚锚杆；

图6为在图5的基础上，右导洞中上台阶的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑和锁脚锚杆；

图7为在图6的基础上，右导洞中下台阶的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑和锁脚锚杆；

图8为在图7的基础上，右导洞下台阶的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑和锁脚锚杆；

图9为在图8的基础上，形成右导洞后的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑、锁脚锚杆和临时支护；

图10为在图9的基础上，左导洞中上台阶的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑、锁脚锚杆和临时支护；

图11为在图10的基础上，左导洞中下台阶的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑、锁脚锚杆和临时支护；

图12为在图11的基础上，左导洞下台阶的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑、锁脚锚杆和临时支护；

图13为在图12的基础上，形成左导洞后的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑、锁脚锚杆和临时支护；

图14为在图13的基础上，中导洞中上台阶的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑、锁脚锚杆和临时支护；

图15为在图14的基础上，中导洞中下台阶的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑、锁脚锚杆和临时支护；

图16为在图15的基础上，中导洞下台阶的开挖断面结构示意图；图中还示出了临时竖撑、锁脚锚杆和临时支护；

图17为在图16基础上，拆除临时支撑和临时支护后的结构示意图；

图18为在图17基础上，施作二次衬砌的结构示意图。

附图标记：

主线隧道100；分岔段隧道200；先行导洞210；中导洞上台阶221；右导洞上台阶222；左导洞上台阶223；右导洞中上台阶224；右导洞中下台阶225；右导洞下台阶226；左导洞中上台阶227；左导洞中下台阶228；左导洞下台阶229；中导洞中上台阶230；中导洞中下台阶231；中导洞下台阶232；分岔段隧道内的二次衬砌233；临时竖撑240；锁脚锚杆250；临时支护260；匝道隧道300。

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的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于施工人员在施工时的方位或位置关系。“纵向”指线路的长度方向，与线路延伸方向一致，“横向”指线路的宽度方向，与线路延伸方向垂直。“道路前进方向”指主线隧道的掌子面前进方向。

本发明实施例提供了一种地下互通隧道的施工方法，施工方法包括以下步骤：

S10、自主线隧道100向道路前进方向施作先行导洞210；

S20、自先行导洞210向道路前进方向施作中导洞上台阶221；

S30、在中导洞上台阶221左右两侧分别扩挖以形成开挖分岔段隧道200的工作面；

S40、基于工作面沿道路前进方向施作分岔段隧道200，分岔段隧道200的断面面积大于主线隧道100的断面面积；

S50、沿与道路前进方向相反的方向开挖，延伸分岔段隧道200至先行导洞210的起始端，并与主线隧道100连通；

S60、沿与道路前进方向相反的方向施作匝道隧道300，匝道隧道300与分岔段隧道200连通，并与主线隧道100相分离。

如图1和图2所示，其中，图1中右侧部分的分岔段隧道200未示出各个台阶上方的边墙部分，图2中箭头代表为施工方向。通过上述各个步骤，利用先行导洞210为分岔段隧道200工作面的形成提供了前提，且先行导洞210的开挖面积可控，降低了围岩失稳的危险，更有利于涉及Ⅳ、Ⅴ级围岩段的地下互通。沿先行导洞210的左右两侧分别扩挖后形成了上述工作面，继续向道路前进方向施工形成特大断面的分岔段隧道200。反向开挖时，将先行导洞210所处位置也开挖形成特大断面隧道，作为分岔段隧道200的反向延伸，实现了分岔段隧道200与主线隧道100的连通。反向开挖过程中，自大断面的分岔段隧道200向小断面的匝道隧道300施工更易于实现，匝道隧道300可用于实现地下互通。

本发明实施例中，互通隧道涉及的特大断面分岔段隧道200指车道数为4个，或4个以上的隧道。

在步骤S10之前，进行主线隧道100施工时，主线隧道100开挖至分岔段里程桩号时，停止开挖，采取相应支护措施，待主线隧道100的支护措施达到设计强度后再施作先行导洞210。

进一步地，自主线隧道100向道路前进方向施作先行导洞210之前，施工方法还包括：

开挖主线隧道100，先行导洞210的开挖轮廓与主线隧道100的上台阶轮廓一致。进一步地，先行导洞210的支护参数也与主线隧道100上台阶一致。非限制地，可采用上下台阶法开挖主线隧道100。

其中，主线隧道100的支护措施包括：施作主线隧道100二次衬砌。主线隧道100的超前支护措施及衬砌支护参数应根据围岩及地下水情况通过计算确定。待主线隧道100二次衬砌达到设计强度后施作隧先行导洞210。

具体地，主线隧道100的超前支护可选用以下原则：

当围岩为Ⅱ、Ⅲ级时，采用超前小导管：小导管采用4.5m长42×3.5mm钢花管，环向间距40cm，纵向间距3.0m，外插角10～15°；浆液采用1：1水泥浆，注浆压力0.5～1.0Mpa。当围岩为Ⅱ、Ⅲ级时，采用超前锚杆：锚杆采用3.5m长Φ25中空锚杆，环向间距40cm，纵向间距2.0m，每两循环搭接1.5m，外插角10～15°。

进一步地，步骤S10中，施作先行导洞210的过程中，先行导洞210的顶点从主线隧道100的拱顶过渡到分岔段隧道200的拱顶，且先行导洞210位于分岔段隧道200的中轴线上。如图1所示，先行导洞210的开挖断面可以采用主线隧道100上台阶断面，纵向放样线沿主线隧道100拱顶至特大断面分岔段隧道210拱顶的连线斜向上并向左布设，以与分岔段隧道200的中轴线对应，从而，分岔段隧道200的施工能够从上向下进行，也能够对称地开挖下文所述左导洞和右导洞，提高了施工的安全性和施工效率。

具体地，先行导洞210的各个尺寸可参考以下布置：

先行导洞210在纵向方向的起点和终点之间的高差△H(单位米)为分岔段隧道200拱顶标高与主线隧道100拱顶标高之差；先行导洞210在横向方向的起点和终点之间的横向距离△X(单位为米)为分岔段隧道200的开挖跨度与主线隧道100开挖跨度之差的一半；根据施工机械的爬坡能力和横向距离，计算先行导洞210在纵向方向的起点和终点之间的纵向距离。

纵向距离用△Y表示，单位米。以i表示纵坡坡度，i＝△X/△l，△l表示纵向方向起终点坡长，单位米。根据施工机械的爬坡能力确定i的值，推出△l，然后再根据公式

反算出纵向距离△Y的值。一般地，纵向距离△Y的值为15～20m，先行导洞210太短会导致车辆爬坡困难，太长造成浪费。

步骤S20中，施作中导洞上台阶221过程中，施工方法还包括：

在中导洞上台阶221上设置临时竖撑240，临时竖撑240支撑在开挖中导洞上台阶221后形成的空间内。

如图3所示，图3中虚线对应的是先行导洞210的位置。开挖中导洞上台阶221过程中，中导洞上台阶221的开挖断面、及支护参数保持与先行导洞210一致，不同的是中导洞上台阶221的平、纵断面线型与道路设计线型一致。中导洞上台阶221的支护包括中导洞上台阶221初期支护，中导洞上台阶221初期支护可以是钢架结构。

进一步地，如图4所示，临时竖撑240包括喷射在开挖中导洞上台阶221后形成的空间内的第二混凝土，以及支撑在开挖中导洞上台阶221后形成的空间内的第二加强柱。更进一步地，第二混凝土采用C25喷射混凝土，第二加强结构为工字钢，例如采用I22a工字钢进行加强。

可以理解的是，第二加强结构设置多个，相邻两个第二加强结构之间的间距与中导洞上台阶221初期支护钢架一致。临时竖撑240为竖向重要的、暂时的承载结构，其基础应置于较好的围岩，如地基承载力不足，底部应布置沿隧道纵向的条形基础。

步骤S30中，在中导洞上台阶221左右两侧分别扩挖的过程中，所述施工方法还包括：在中导洞上台阶221左右两侧分别扩挖形成左导洞上台阶223和右导洞上台阶222；在左导洞上台阶223下方分台阶开挖，以形成左导洞；在右导洞上台阶222下方分台阶开挖，以形成右导洞；在中导洞上台阶221下方分台阶开挖，以形成分岔段隧道200的正洞。

可以理解的是，可以先施工形成左导洞，也可以先施工形成右导洞。待左导洞和右导洞均施工完成后，再将中导洞上台阶221下方分台阶施工，最终形成分岔段隧道200正洞的整体轮廓。

中导洞、左导洞和右导洞均分台阶开挖，具体台阶的数量可根据需要设定。其中，中导洞上台阶221向前开挖一定距离后，进行右导洞上台阶222的开挖和支护。扩挖右导洞上台阶222的外轮廓即为分岔段隧道200外轮廓，扩挖应在上述临时竖撑240达到设计强度后进行。

如图4和图5所示，其中，图4中虚线指开挖右导洞上台阶222后，消失了的部分中导洞上台阶221轮廓，图5中虚线指开挖左导洞上台阶223后，消失了的部分中导洞上台阶221轮廓。左导洞上台阶223和右导洞上台阶222均施工完成后，特大断面的分岔段隧道200施工工作面已形成，具备打设纵向超前支护与向下扩挖的操作空间。

此时，超前支护可采用φ89@40cm(环距)超前管棚和φ42@40cm(环距)超前小导管。其中，管棚长10m，纵向间距8m，两循环搭接2m；超前小导管长4.5m，纵向间距3.0m，两循环搭接1.5m。

进一步地，步骤S40中，基于工作面沿道路前进方向施作分岔段隧道200过程中，施工方法还包括：在分别开挖左导洞和右导洞的各个台阶后，均进行初期支护，并在左导洞相应台阶的左下角，以及右导洞相应台阶的右下角打设锁脚锚杆250；初期支护包括边墙初支，或边墙初支和仰拱初支。

具体地，如图4至图11所示，左导洞上台阶223、左导洞中上台阶227、左导洞中下台阶228，以及右导洞上台阶222、右导洞中上台阶224、右导洞中下台阶225开挖完成后，在开挖后形成的空间内施作边墙初支，边墙初支具体可选用双层初支，并打设锁脚锚杆250。

待左导洞下台阶229开挖完成，形成左导洞后，不仅在开挖后形成的空间内施作边墙初支，左导洞下台阶229的左下角打设缩脚锚杆，还要设置仰拱初支。而且，在形成的左导洞内设置临时支护260；临时支护260包括喷射在左导洞内的第一混凝土，以及支撑在左导洞内的第一加强柱。

可以采用同样的方法开挖右导洞上台阶222，并且开挖方法和支护参数，以及锁脚锚杆250的布置与左导洞上台阶223相同。即：待右导洞下台阶226开挖完成，形成右导洞后，不仅在开挖后形成的空间内施作边墙初支，右导洞下台阶226的右下角打设缩脚锚杆，还要设置仰拱初支。而且，在形成的右导洞内设置上述临时支护260。

可以理解的是，也可以先开挖并支护右导洞上台阶222，再进行左导洞上台阶223的施工。

临时支护260中，第一加强结构具体可选用工字钢。在本发明的一个具体示例中，第一混凝土可采用C25喷射混凝土，第一加强结构采用I22a工字钢，工字钢钢架顶、底部应与相应的初期支护预留连接件栓接，以便于后期拆除。

进一步地，中导洞下台阶232开挖完成后，设置双层初支。

初期支护为永久性支护。其中，上述双层初支指两层初期支护。在本发明的一个具体示例中：第一层初期支护可采用30cm厚C25喷射混凝土，并采用I22a@50cm工字钢架进行加强；第二层初期支护可采用30cm厚C25喷射混凝土，并采用Φ28@50cm格栅钢架进行加强；第一层初期支护施作完应立即施作第二层，两层初支的钢架错开25cm布设。

上述锁脚锚杆250可采用钢管。在本发明的一个具体示例中：锁脚锚杆250采用Φ42×3.5m无缝钢管，长度为4.0m，插入角为45～60度，并与初期支护中的钢架牢靠焊接。

在本发明的一个具体示例中，如图3至图16所示，其中，图6中虚线指，开挖右导洞中上台阶224后，消失了的部分右导洞上台阶222轮廓；图7中虚线指，开挖右导洞中下台阶225后，消失了的部分右导洞中上台阶224轮廓；图8中虚线指，开挖右导洞下台阶226形成右导洞后，消失了的部分右导洞中下台阶225轮廓；图10至图16中相应虚线均与上述虚线意义相同，指进行下一步开挖后，消失了的前一步开挖部分轮廓。沿竖直方向从上到下，中导洞包括上述中导洞上台阶221，位于中导洞上台阶221下方的中导洞中上台阶230、中导洞中下台阶231以及中导洞下台阶232共四个台阶。左导洞包括上述左导洞上台阶223，位于左导洞上台阶223下方的左导洞中上台阶227、左导洞中下台阶228以及左导洞下台阶229共四个台阶，同样地，右导洞也包括右导洞上台阶222、右导洞中上台阶224、右导洞中下台阶225和右导洞下台阶226。

Ⅳ、Ⅴ级围岩自承载能力较差，一次开挖的面积不能过大，否则围岩易失稳乃至坍塌。而分台阶开挖能够有效降低开挖面积，具体地，每步台阶开挖面积为25～40m²，即上述左导洞或右导洞的各个台阶开挖面积均为25～40m²；中导洞的各个台阶开挖面积也为25～40m²。如此既能够保证施工效率，又能够保证围岩稳定性。

步骤S40还包括拆撑工序，包括拆除上述临时竖撑240的拆除，以及临时支护260的拆除。

进一步地，基于工作面沿道路前进方向施作分岔段隧道200过程中，施工方法还包括：拆除所述临时支护260之前，对分岔段隧道200内的围岩进行注浆加固；拆除所述临时支护260时，间隔拆除第一加强柱，且分批拆除第一加强柱。

具体地，待左导洞下台阶229和右导洞下台阶226均开挖完成后，拆除临时竖撑240。临时竖撑240拆除后，分别施作中导洞中上台阶230、中导洞中下台阶231以及中导洞下台阶232，待监控量测数据稳定后，拆除临时支护260，并及时在分岔段隧道200内施作二次衬砌233。临时竖撑240的拆除应在双层初支达到设计强度后进行，临时竖撑240的所承受的竖向力转移到临时支护260上，且拱顶双层初支所受的弯矩变大，此时应加强监控量测，提前做好防灾救援紧急预案。

拆撑工况为隧道施工过程中最危险的工况，随着临时支护260的拆除，受力体系发生转变，围岩荷载全部由双层初支及围岩共同承受。因此，拆撑前，应采用水泥-水玻璃双液浆对周边围岩进行注浆加固，水泥-水玻璃具有较强的粘结力，且凝胶时间短，可注性和可控性较好。同时，应做好现场施工组织，做到施工工序紧凑。紧急预案应包括备好临时支撑、逃生管、紧急照明、食物等抢险物资。

拆撑时，可采取隔二拆一的方法，即对于临时支护260中的第二加强结构而言，非限制地，每三根拆除一根，拆完1/3临时支护260后，观察变形量及变形速率；变形稳定后再拆除另外1/3临时支护260并继续进行变形观测；再次稳定后拆除剩余1/3临时支护260。每次拆除长度为一模二衬的长度，宜为8～12m。

拆撑后，立即铺设防水层，二次衬砌分仰拱与拱墙两次浇筑，二衬浇筑时应埋设注浆管，使二衬与防水层之间的空隙充填密实。

拆撑期间，应进行全天24h不间断的监控量测，建立黄、橙、红三级预警机制。

上述临时竖撑240和临时支护260，在初期支护达到设计强度前可以有效地确保特大断面的分岔段隧道200每个施工步序的安全。对于拆撑工况，在双层初期支护及锁脚锚杆250的保护下仍然是安全的。因此，本发明实施例的施工方法可以有效地解决Ⅳ、Ⅴ级围岩段特大断面隧道施工安全问题，对于类似工程具有借鉴意义。

待上述分岔段隧道200的二次衬砌233达到设计强度且监控量测数据稳定后，再施作步骤S50。

步骤S50中：向先行导洞210的起始端延伸分岔段隧道200可采用双侧壁导坑法施工，其中超前支护可以与上述步骤中涉及的超前支护相同，采用双初支单二衬的复合式衬砌，并根据监控量测结果确定是否增设临时仰拱。

步骤S60中，待步骤S50中的二次衬砌达到设计强度后，便可进行匝道隧道300开挖与支护。非限制地，匝道隧道300可采用上、下台阶法开挖，超前支护与支护参数同主线隧道100。

进一步地，步骤S30至S60中，各个施工步序爆破应采用静态爆破或控制爆破，振速不得大于2cm/s，以免破坏临时竖撑240、临时支护260、扰动围岩、降低围岩自承载能力。

为了进一步详细描述本发明实施例的地下互通隧道的施工方法，下面以某一城市山岭隧道为例进一步介绍。

其中该山岭隧道分为东西向的第一通道(双向6车道)与南北向的第二通道(双向4车道)，并以4条匝道隧道300(单向2车道)构成地下半互通。其中，第二通道的主线隧道100内轮廓净宽10.52m，净高8.45m；每条匝道隧道300内轮廓净宽11.1m，净高8.88m；分岔段隧道200内轮廓净宽24.35，净高14.18m。根据现场施工组织安排，首先由大里程往小里程开挖主线隧道100，然后继续开挖隧道分岔段，最后再由小里程往大里程开挖匝道隧道300。该隧道分岔段以Ⅱ、Ⅲ级围岩为主，但局部存在节理密集带，即Ⅳ、Ⅴ级围岩，该节理构造的存在导致隧道的施工风险与难度大大增加，因此需要采取一种安全的工法及措施来确保隧道的施工安全。

具体地，该山岭隧道包括以下步骤：

S101、采用上、下台阶法开挖主线隧道100，开挖至分岔段里程桩号时，停止开挖。主线隧道100隧道超前支护采用φ25@40cm×200cm(环距×纵距)中空注浆锚杆；初期支护采用24cm厚C25喷射混凝土+I16@100cm工字钢架；二次衬砌采用45cm厚模筑混凝土。上、下台阶的错开步距应满足规范要求。

S102、先行导洞210的开挖与支护：先行导洞210的开挖断面采用主线隧道100上台阶断面，纵向放样线沿主线隧道100拱顶至分岔段隧道200拱顶的连线斜向上并向左布设，参考图1所示。坡度应根据施工车辆的爬坡能力确定，长度一般为15～20m。先行导洞210的支护参数同主线隧道100。

S103、中导洞上台阶221开挖与支护：中导洞上台阶221的断面与支护参数同先行导洞210一致，纵向放样线与线路纵坡一致。中导洞上台阶221上方设置临时竖撑240。临时竖撑240采用30cm厚C25喷射混凝土+I22a@50cm工字钢架。

S104、右导洞上台阶222开挖与支护：待中导洞上台阶221开挖3～5m后方可进行右导洞上台阶222开挖，由中导洞向右侧扩挖，开挖前需拆除中导洞上台阶221的右侧初期支护。第一层初期支护采用30cm厚C25喷射混凝土+I22a@50cm工字钢架；第二层初期支护采用30cm厚C25喷射混凝土+Φ28@50cm格栅钢架；上台阶与边墙交界处设置4m长Φ42无缝钢花管作为锁脚锚杆250。此时临时竖撑240右侧具备施作超前支护的空间，采用φ89@40cm×800cm(环距×纵距)超前管棚+φ42@40cm×300cm(环距×纵距)超前小导管进行预支护。

S105、左导洞上台阶223开挖与支护：待右导洞上台阶222开挖3～5m后方可进行左导洞上台阶223开挖，由中导洞向左侧扩挖，挖前需拆除中导洞的左侧初期支护。初期支护参数、锁脚锚杆250的设置及超前支护的做法同右导洞上台阶222一致。

S106、右导洞中上台阶224开挖与支护：待左导洞上台阶223开挖15～20m后方可进行右导洞中上台阶224开挖，由右导洞上台阶222向下扩挖，初期支护参数及锁脚锚杆250的设置同右导洞上台阶222一致。

S107、右导洞中下台阶225开挖与支护：待右导洞中上台阶224开挖3～5m后方可进行右导洞中下台阶225开挖，由右导洞中上台阶224向下扩挖。

S108、右导洞下台阶226开挖与支护：待右导洞中下台阶225开挖3～5m后方可进行右导洞中下台阶225开挖，开挖完立即施作初期支护与临时支护260，临时支护260采用30cm厚C25喷射混凝土和I22a@50cm工字钢架。

S109、待右导洞开挖15～20m后，采用同样的方法分别开挖左导洞中上台阶227、左导洞中下台阶228与左导洞下台阶229，进尺为3～5m，初期支护、临时支护260及锁脚锚杆250的做法同右导洞一致。

S110、待左导洞下台阶229开挖15～20m后方可拆除临时竖撑240并开挖中导洞中上台阶230、中导洞中下台阶231与中导洞下台阶232，进尺为3～5m。临时竖撑240拆除应在双层初期支护达设计强度后进行；中导洞开挖时特别要注意爆破对临时支撑的影响，应采用静态爆破或控制爆破，振速不得大于2cm/s。

S111、拆除第一临时支护260和第二临时支护260，并及时施作分岔段隧道200的二次衬砌，二衬采用75cm厚模筑混凝土。

S112、待二衬达到设计强度后，反向开挖延伸段的分岔段隧道200，即反向开挖先行导洞210段的隧道至设计轮廓：采用双侧壁导坑法施工，拱腰处设置临时仰拱。

S113、待延伸段的分岔段隧道200的二衬达到设计强后便可进一步进行匝道隧道300开挖与支护。

本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

根据本发明实施例的地下互通的其他结构和施工方法对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种地下互通隧道的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括：

自主线隧道向道路前进方向施作先行导洞；

自所述先行导洞向道路前进方向施作中导洞上台阶；

在所述中导洞上台阶左右两侧分别扩挖以形成开挖分岔段隧道的工作面；

基于所述工作面沿所述道路前进方向施作所述分岔段隧道，所述分岔段隧道的断面面积大于所述主线隧道的断面面积；

沿与所述道路前进方向相反的方向开挖，延伸所述分岔段隧道至所述先行导洞的起始端，并与所述主线隧道连通；

沿与所述道路前进方向相反的方向施作匝道隧道，所述匝道隧道与所述分岔段隧道连通，并与所述主线隧道相分离。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述施工方法还包括：所述先行导洞的顶点从所述主线隧道的拱顶过渡到所述分岔段隧道的拱顶，且所述先行导洞位于所述分岔段隧道的中轴线上。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在所述中导洞上台阶左右两侧分别扩挖的过程中，所述施工方法还包括：

在所述中导洞上台阶左右两侧分别扩挖形成左导洞上台阶和右导洞上台阶；

在所述左导洞上台阶下方分台阶开挖，以形成左导洞；

在所述右导洞上台阶下方分台阶开挖，以形成右导洞；

在所述中导洞上台阶下方分台阶开挖，以形成所述分岔段隧道的正洞。

4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，基于所述工作面沿所述道路前进方向施作所述分岔段隧道过程中，所述施工方法还包括：

在分别开挖所述左导洞的各个台阶和所述右导洞的各个台阶后，均进行初期支护，并在所述左导洞相应台阶的左下角，以及所述右导洞相应台阶的右下角打设锁脚锚杆；

所述初期支护包括边墙初支，或所述初期支护包括边墙初支和仰拱初支。

5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于，形成所述左导洞和所述右导洞后，所述施工方法还包括：

在形成的所述左导洞内，以及所述右导洞内均设置临时支护；

所述临时支护包括喷射在所述左导洞和所述右导洞内的第一混凝土，以及支撑在所述左导洞内和支撑在所述右导洞内的第一加强柱。

6.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，基于所述工作面沿所述道路前进方向施作所述分岔段隧道过程中，所述施工方法还包括：

拆除所述临时支护之前，对所述分岔段隧道内的围岩进行注浆加固；

拆除所述临时支护时，间隔拆除所述第一加强柱，且分批拆除所述第一加强柱。

7.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，所述左导洞或所述右导洞的各个台阶开挖面积均为25～40m²；中导洞的各个台阶开挖面积均为25～40m²。

8.根据权利要求1至7任一项所述的施工方法，其特征在于，施作所述中导洞上台阶过程中，所述施工方法还包括：

在所述中导洞上台阶上设置临时竖撑，所述临时竖撑支撑在开挖所述中导洞上台阶后形成的空间内。

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述临时竖撑包括喷射在开挖所述中导洞上台阶后形成的空间内的第二混凝土，以及支撑在开挖所述中导洞上台阶后形成的空间内的第二加强柱。

10.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，自主线隧道向道路前进方向施作先行导洞之前，所述施工方法还包括：

开挖所述主线隧道，所述先行导洞的开挖轮廓与所述主线隧道的上台阶轮廓一致。

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