CN111577331A - 一种高速公路陡倾千枚岩ⅳ、ⅴ级围岩隧道施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高速公路陡倾千枚岩Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道施工方法,本发明方法不仅能提高隧道施工进度,月进尺提高20m。同时对围岩扰动较小,初期支护变形相对台阶法、CD、CRD施工变形较小。而且采用掘进机或者凿岩台车全断面开挖,施工简单,扰动少,掌子面前施工人员少,施工较安全,质量可控。本发明可广泛适用于高速公路隧道千枚岩开挖,其主要是机械化、全断面开挖,施工简单,扰动少,掌子面前施工人员少,施工较安全,质量可控,同时也符合社会的发展。
Description
技术领域
本发明涉及公路隧道领域,具体涉及一种高速公路陡倾千枚岩Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道施工方法。
背景技术
近年来,越来越多的山区公路被规划、建设。也规划、建设了越来越多的隧道,特别是一些西南山区,高地震烈度、伴随断层破碎带,富水千枚岩地层的隧道给隧道建设带来了极大的困难,初期支护长期变形,变形量大,给隧道施工安全、结构安全带来了极大的隐患。长期以来由于缺乏超前支护、快速封闭的手段,我国千枚岩隧道一般采用台阶法、CD、CRD等分部施工法。主要缺点:施工步序多,支护封闭不及时,传统开挖至封闭至少需要2个月时间。而且对围岩扰动大,安全不易保证,质量控制困难,工效较低。
隧道钻爆法施工在一定时期内仍将是山岭隧道施工的主流,尤其针对地质条件复杂、长度较短的隧道而言,钻爆法是无法替代的。目前传统的以人为主的施工方法已经遇到瓶颈,尤其与现在日益重视安全、质量、环保的大环境不协调,随着公路和铁路项目隧道工程占比越来越大,“机械化换人,自动化减人”迫在眉睫。
如何充分利用围岩的自稳能力,有效快速的封闭围岩,保证施工安全、结构安全是目前隧道建设领域的一个痛点、重点和难点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是传统施工方法施工步序多,支护封闭不及时,对围岩扰动大,安全不易保证,质量控制困难,工效较低。
本发明通过下述技术方案实现:
一种高速公路陡倾千枚岩Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道施工方法,包括如下步骤,
步骤1,超前地质预报,超前水平钻孔:采用超前长短距离物探进行地质预报,并在掌子面采用多功能钻机进行水平钻孔钻探验证;
采用超前长短距离物探进行地质预报,并在掌子面进行水平孔钻探验证,水平钻孔采用多功能钻机,比如C6钻机,每次钻进深度75m左右,可有效的探测掌子面前方地下水情况,因为千枚岩遇水极易软化。
步骤2,超前大管棚支护:拱顶采用超前大管棚支护,大管棚直接采用多功能水平钻机施做,加固围岩,在7~8个开挖循环施做一次超前支护;
取消传统的超前小导管和锚杆,在拱顶120°范围采用长度30m、环向间距50cm的大管棚,大管棚纵向搭接3m。大管棚不设置管棚室,直接采用多功能水平钻机施做,大管棚可在36小时施做完毕,其预加固围岩,可在7~8个开挖循环施做一次超前支护,极大的提高了工效,而且其支护强度较传统小导管和锚杆强。
步骤3,全断面开挖:采用掘进机或凿岩台车进行全断面开挖;
改变高速公路传统千枚岩隧道台阶法、CD、CRD等分部施工方法,采用全断面开挖。这样一次施工成型,扰动次数较传统施工方法至少减少2次。为确保施工安全,全断面开挖采用掘进机或凿岩台车进行开挖。凿岩台车还可兼做锚杆钻孔机械。
步骤4,拱墙初期支护:及时施做初期支护,加强钢拱架锁脚;
步骤5,仰拱开挖、仰拱施作及仰拱回填:仰拱施作,仰拱一次成型,为确保仰拱开挖深度和弧度,采用带模板自行式仰拱栈桥;仰拱回填,左右侧分幅施工:当施工右侧仰拱回填时,仰拱栈桥置于左侧;当施工左侧仰拱回填时,仰拱栈桥置于右侧;
仰拱回填左右侧分幅施工,当施工右侧仰拱回填时,仰拱栈桥置于左侧,便于通行,当施工左侧仰拱回填时,仰拱栈桥置于右侧,这样可确保仰拱回填和仰拱同时施工,平行作业。
及时清底和施作仰拱,仰拱一次成型,为确保仰拱开挖深度和弧度,采用带模板自行式仰拱栈桥。
步骤6,拱墙二次衬砌整体浇注:根据监控量测结果施做二次衬砌:a.隧道周边变形速率明显下降并趋于缓和;b.水平收敛小于0.2mm/d、拱顶下沉速度小于0.15mm/d;c.施作二次衬砌前的累计位移值已达设计预留变形量的80%以上;当遇到上述三种情况时,施做二次衬砌。
进一步地,所述步骤1中,所述多功能钻机是C6钻机。
进一步地,所述步骤1中,多功能钻机每次钻进深度为75m左右。
进一步地,所述步骤4中,钢拱架采用钢拱架安装台车进行安装。
进一步地,所述步骤2中,采用大管棚的范围是拱顶120°范围。
进一步地,所述步骤2中,大管棚纵向搭接是3m。
进一步地,所述步骤6中,当衬砌在初期支护变形稳定前施作的,拆模时的混凝土强度应达到设计的100%;当衬砌在初期支护变形稳定后施作的,拆模时的混凝土强度应达到8MPa。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
本发明方法不仅能提高隧道施工进度,月进尺提高20m。同时对围岩扰动较小,初期支护变形相对台阶法、CD、CRD施工变形较小。而且采用掘进机或者凿岩台车全断面开挖,施工简单,扰动少,掌子面前施工人员少,施工较安全,质量可控。本发明可广泛适用于高速公路隧道千枚岩开挖,其主要是机械化、全断面开挖,施工简单,扰动少,掌子面前施工人员少,施工较安全,质量可控,同时也符合社会的发展。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明机械开挖全断面施工工法立面图
图2为本发明机械开挖全断面施工工法纵断面图
附图中标记及对应的零部件名称:
1-超前水平钻孔,2-超前大管棚支护,3-全断面开挖,4-拱墙初期支护,5-仰拱开挖,6-仰拱施作及仰拱回填,7-拱墙二次衬砌整体浇注。
高速公路隧道钻爆法全断面机械配套方案(无轨运输)一览表
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例
如图所示,图1为本发明机械开挖全断面施工工法立面图,图2为本发明机械开挖全断面施工工法纵断面图。
一种高速公路陡倾千枚岩Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道施工方法,包括如下步骤,
步骤1,超前地质预报,超前水平钻孔:采用超前长短距离物探进行地质预报,并在掌子面采用多功能钻机进行水平钻孔钻探验证;
采用超前长短距离物探进行地质预报,并在掌子面进行水平孔钻探验证,水平钻孔采用多功能钻机,比如C6钻机,每次钻进深度75m左右,可有效的探测掌子面前方地下水情况,因为千枚岩遇水极易软化。
步骤2,超前大管棚支护:拱顶采用超前大管棚支护,大管棚直接采用多功能水平钻机施做,加固围岩,在7~8个开挖循环施做一次超前支护;
取消传统的超前小导管和锚杆,在拱顶120°范围采用长度30m、环向间距50cm的大管棚,大管棚纵向搭接3m。大管棚不设置管棚室,直接采用多功能水平钻机施做,大管棚可在36小时施做完毕,其预加固围岩,可在7~8个开挖循环施做一次超前支护,极大的提高了工效,而且其支护强度较传统小导管和锚杆强。
步骤3,全断面开挖:采用掘进机或凿岩台车进行全断面开挖;
改变高速公路传统千枚岩隧道台阶法、CD、CRD等分部施工方法,采用全断面开挖。这样一次施工成型,扰动次数较传统施工方法至少减少2次。为确保施工安全,全断面开挖采用掘进机或凿岩台车进行开挖。凿岩台车还可兼做锚杆钻孔机械。
施工采用全断面法开挖,施工仰拱前进行清底,衬砌施工由下至上,每循环开挖进尺不得大于3榀钢架间距;仰拱开挖进尺不大于3m。
隧道开挖后初期支护应及时施作并落底。
步骤4,拱墙初期支护:及时施做初期支护,加强钢拱架锁脚;
锁脚锚管与初期支护钢架配合使用。相邻开挖断面初期支护钢架连接应平顺,螺栓连接应牢固,当拱脚标高不足时,不得用土、石回填,而应设置钢板进行调整,必要时可用砼加固基底。特别注意拱部钢架与两侧壁钢架的连接,确保各部架设钢架连接后在同一个垂直面内,避免钢架发生扭曲。完善洞内临时防排水系统,防止地下水浸泡拱墙脚基础。
步骤5,仰拱开挖、仰拱施作及仰拱回填:仰拱施作,仰拱一次成型,为确保仰拱开挖深度和弧度,采用带模板自行式仰拱栈桥;仰拱回填,左右侧分幅施工:当施工右侧仰拱回填时,仰拱栈桥置于左侧;当施工左侧仰拱回填时,仰拱栈桥置于右侧;
仰拱回填左右侧分幅施工,当施工右侧仰拱回填时,仰拱栈桥置于左侧,便于通行,当施工左侧仰拱回填时,仰拱栈桥置于右侧,这样可确保仰拱回填和仰拱同时施工,平行作业。
及时清底和施作仰拱,仰拱一次成型,为确保仰拱开挖深度和弧度,采用带模板自行式仰拱栈桥。
仰拱应采用栈桥施工工艺,进行整体浇注,不得分幅浇注。仰拱循环开挖长度2~3m,洞口浅埋段仰拱分段长度4~6m,深埋段仰拱分段长度6~8m。仰拱应在开挖后立即施作,及时闭合构成稳固的支护体系,且距离掌子面的距离不得大于35m。
步骤6,拱墙二次衬砌整体浇注:根据监控量测结果施做二次衬砌:a.隧道周边变形速率明显下降并趋于缓和;b.水平收敛小于0.2mm/d、拱顶下沉速度小于0.15mm/d;c.施作二次衬砌前的累计位移值已达设计预留变形量的80%以上;当遇到上述三种情况时,施做二次衬砌。
进一步地,所述步骤1中,所述多功能钻机是C6钻机。
进一步地,所述步骤1中,多功能钻机每次钻进深度为75m左右。
进一步地,所述步骤4中,钢拱架采用钢拱架安装台车进行安装。
进一步地,所述步骤2中,采用大管棚的范围是拱顶120°范围。
进一步地,所述步骤2中,大管棚纵向搭接是3m。
进一步地,所述步骤6中,当衬砌在初期支护变形稳定前施作的,拆模时的混凝土强度应达到设计的100%;当衬砌在初期支护变形稳定后施作的,拆模时的混凝土强度应达到8MPa。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高速公路陡倾千枚岩Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道施工方法,其特征在于,包括如下步骤,
步骤1,超前地质预报,超前水平钻孔:采用超前长短距离物探进行地质预报,并在掌子面采用多功能钻机进行水平钻孔钻探验证;
步骤2,超前大管棚支护:拱顶采用超前大管棚支护,大管棚直接采用多功能水平钻机施做,加固围岩,在7~8个开挖循环施做一次超前支护;
步骤3,全断面开挖:采用掘进机或凿岩台车进行全断面开挖;
步骤4,拱墙初期支护:及时施做初期支护,加强钢拱架锁脚;
步骤5,仰拱开挖,仰拱施作及仰拱回填:仰拱施作,仰拱一次成型,为确保仰拱开挖深度和弧度,采用带模板自行式仰拱栈桥;仰拱回填,左右侧分幅施工:当施工右侧仰拱回填时,仰拱栈桥置于左侧;当施工左侧仰拱回填时,仰拱栈桥置于右侧;
步骤6,拱墙二次衬砌整体浇注:根据监控量测结果施做二次衬砌:a.隧道周边变形速率明显下降并趋于缓和;b.水平收敛小于0.2mm/d、拱顶下沉速度小于0.15mm/d;c.施作二次衬砌前的累计位移值已达设计预留变形量的80%以上;当遇到上述三种情况时,施做二次衬砌。
2.根据权利要求1所述的一种高速公路陡倾千枚岩Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道施工方法,其特征在于,所述步骤1中,所述多功能钻机是C6钻机。
3.根据权利要求1所述的一种高速公路陡倾千枚岩Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道施工方法,其特征在于,所述步骤1中,多功能钻机每次钻进深度为75m左右。
5.根据权利要求1所述的一种高速公路陡倾千枚岩Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道施工方法,其特征在于,所述步骤4中,钢拱架采用钢拱架安装台车进行安装。
7.根据权利要求1所述的一种高速公路陡倾千枚岩Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道施工方法,其特征在于,所述步骤2中,采用大管棚的范围是拱顶120°范围。
8.根据权利要求1所述的一种高速公路陡倾千枚岩Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道施工方法,其特征在于,所述步骤2中,大管棚纵向搭接是3m。
9.根据权利要求1所述的一种高速公路陡倾千枚岩Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道施工方法,其特征在于,所述步骤6中,当衬砌在初期支护变形稳定前施作的,拆模时的混凝土强度应达到设计的100%;当衬砌在初期支护变形稳定后施作的,拆模时的混凝土强度应达到8MPa。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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