CN111677517A - 一种隧道辅助导坑进入正洞方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种隧道辅助导坑进入正洞方法，包括以下步骤：(1)斜向朝着正洞开挖第一辅助导坑；(2)第一辅助导坑的结构尺寸不变，调整坡度，使其与正洞的一侧相交时，第一辅助导坑中心顶部开挖轮廓线与正洞中心顶部开挖轮廓线齐平，继续开挖直到到达转点；(3)以转点为基点、以第一辅助导坑的宽度为转弯半径开始转弯，进入第二辅助导坑开挖阶段，另一侧成弧形开挖直到其中线与正洞的中线平行；(4)逐步扩大第二辅助导坑，即开挖第三辅助导坑，直到达到正洞的轮廓线；(5)转入正洞开挖阶段，继续开挖正洞；本发明对软岩隧道采用顶平进洞的方案，不再进行挑顶，缩短了挑顶的工期，也进一步的避免了挑顶方案所造成的掉块、塌方的风险。

Description

一种隧道辅助导坑进入正洞方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是涉及一种隧道辅助导坑进入正洞方法。

背景技术

为缩短高速铁路双线长大隧道的工期，往往设置辅助导坑，辅助导坑的底面高程一般与主线仰拱填充面齐平，以便于机械通行，因辅助导坑洞室与主线洞室断面尺寸相差较大，由辅助导坑转正洞时，多采用小导洞挑顶方案，目的是利于通风和排水，同时利于在正向两端开挖。

在软岩隧道，山形陡峭、岩石软弱，如果采用挑顶的施工方案，存在软岩隧道掉块、塌方等安全风险，然而，现有技术中，为了保证良好的通风和排水，并不存在其他可替代的更优的技术方案，因此，施工时又必然会采用挑顶的施工方案，而为了避免存在的安全风险，也必然会进一步的优化挑顶的工艺，如增加超前小导管的个数进行更大范围的注浆以增加围岩的稳固程度避免掉块、塌方，或者提高挑顶导洞的拱架的稳定性降低沉降量等等，但归根结底还是基于对挑顶的技术方案本身的改进。

无论哪种改进方式，在原有的挑顶的技术方案的基础上，会更进一步的增加施工难度和施工周期，例如，辅助导坑转正洞挑顶一般需25-35天，遇到特别软弱围岩或者有水地段可能需要45天左右。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道辅助导坑进入正洞方法，以解决上述现有技术存在的问题，综合考虑了实际工况的影响，摒弃了现有技术中对于挑顶方式能够达到的通风和排水的优点，也就是说，本发明在舍弃通风尤其是排水的便利的基础上，不再采用挑顶的技术方案，也克服了现有技术对于挑顶技术方案的依赖，特别适用于软岩隧道等采用挑顶方案存在安全风险较高的工况下应用，本发明对软岩隧道采用顶平进洞的方案，不再进行挑顶，缩短了挑顶的工期，也进一步的避免了挑顶方案所造成的掉块、塌方的风险。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种隧道辅助导坑进入正洞方法，包括以下步骤：

(1)正洞开挖前，在所述正洞的一侧斜向朝着所述正洞开挖第一辅助导坑；

(2)所述第一辅助导坑的结构尺寸不变，调整坡度，使其与所述正洞的一侧相交时，所述第一辅助导坑中心顶部开挖轮廓线与所述正洞中心顶部开挖轮廓线齐平，继续开挖所述第一辅助导坑穿过相交位置，直到所述第一辅助导坑的一侧到达转点，所述转点距离所述正洞另一侧的距离大于所述第一辅助导坑的宽度；

(3)以所述转点为基点、以所述第一辅助导坑的宽度为转弯半径开始转弯，进入第二辅助导坑开挖阶段，所述第二辅助导坑另一侧成弧形开挖直到所述第二辅助导坑的中线与所述正洞的中线平行；

(4)逐步向两侧方及下方扩大所述第二辅助导坑，进入第三辅助导坑开挖阶段，直到所述第三辅助导坑达到所述正洞的轮廓线；

(5)转入正洞开挖阶段，继续开挖所述正洞。

优选地，步骤(1)中所述第一辅助导坑与所述正洞的夹角为51°。

优选地，步骤(2)中所述转点距离所述正洞的中线的距离与所述转点距离所述第一辅助导坑的中线的距离相等，使得转弯后所述正洞的中线与所述第三辅助导坑的中线重合。

优选地，所述第一辅助导坑、第二辅助导坑和第三辅助导坑的坡度控制在15％以下。

优选地，步骤(3)中在开挖所述第二辅助导坑时，采用多榀第一拱架进行支护，以所述转点为基点，旋转所述第一拱架，使得所述第一拱架的另一侧按照所述弧形逐渐转向。

优选地，步骤(4)中在开挖所述第三辅助导坑时，采用多榀异型拱架进行支护，所述异型拱架的尺寸逐渐变大，形成逐步扩大的开挖结构。

优选地，所述第二辅助导坑开挖阶段采用5榀所述第一拱架，所述第一拱架采用I16拱架；所述第三辅助导坑开挖阶段采用3榀渐变的所述异型拱架，所述异型拱架采用I18拱架。

优选地，步骤(5)中所述正洞开挖阶段采用三台阶法开挖。

优选地，步骤(3)中所述第二辅助导坑的底标高与所述三台阶法的中台阶齐平。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

(1)本发明辅助导坑进入正洞的主线时，第一辅助导坑中心顶部开挖轮廓线与正洞中心顶部开挖轮廓线齐平，然后顺次开挖弧形的第二辅助导坑和逐步扩大轮廓尺寸的第三辅助导坑，使得辅助导坑逐渐转向进入正洞并向其一端进行正洞的开挖，实现了辅助导洞不挑顶进入正洞的施工方案；由于采用了顶平进洞的方案，不再进行挑顶，辅助导坑直接转入正洞施工，节约了挑顶、找顶工序，显著的缩短了施工工期，加快了整体的施工进度，同时，避免了挑顶过程中可能造成的掉块、塌方等安全风险，提高了施工过程的安全系数；

(2)本发明通过第一辅助导坑、第二辅助导坑以及第三辅助导坑的顺次施工，采用常规的支护手段和方式由辅助导坑直接转正洞施工，免除了挑顶方案中所需要的锁口门架、导洞门架制作，节省了人力、物料、机械加工等成本；

(3)本发明第二辅助导坑转弯后，进入第三辅助导坑施工阶段时，正洞的中线与第三辅助导坑的中线重合，也就是说，此时第三辅助导坑位于正洞的中心位置，从而能够保证正洞和第三辅助导坑的最高处的顶部齐平，在转入正洞施工的过程中，沿着中心位置向两侧方和下方进行开挖即可，简化了施工工艺，而且能够保证正洞开挖过程的轮廓尺寸的稳定性；

(4)本发明正洞开挖阶段采用三台阶法开挖，并且，第二辅助导坑的底标高与三台阶法的中台阶齐平，使得第二辅助导坑开挖与正洞的开挖衔接的更顺畅，没有多余的工艺浪费，同时，使得第三辅助导坑转入到正洞时，形成合适的坡度，以便于出渣车的运输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为顶平进洞投影示意图；

图2为顶平进洞正面示意图；

图3为第三辅助导坑下坡进洞示意图；

其中，1、正洞；2、辅助导坑；21、第一辅助导坑；22、第二辅助导坑；23、第三辅助导坑；3、转点；4、第一拱架；5、异型拱架；6、上台阶；7、中台阶；8、下台阶。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的目的是提供一种隧道辅助导坑进入正洞方法，以解决现有技术存在的问题，对软岩隧道采用顶平进洞的方案，不再进行挑顶，缩短了挑顶的工期，也进一步的避免了挑顶方案所造成的掉块、塌方的风险。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种隧道辅助导坑进入正洞方法，包括以下步骤：

(1)正洞1开挖前，即此时正洞1所在位置为主线所设计的正洞1的位置(后文在正式开挖正洞1前所提到的正洞1均指的是设计的位置)，并没有进行开挖，为了从正洞1的一侧进入正洞1而设计辅助导坑2，根据施工路段的不同顺次将辅助导坑2划分成第一辅助导坑21、第二辅助导坑22以及第三辅助导坑23，具体的，首先开挖第一辅助导坑21，在正洞1的一侧斜向朝着正洞1开挖第一辅助导坑21，需要注意的是，为了减小工程量，第一辅助导坑21的前进方向与正洞1所设计的开挖方向夹角最好为锐角；

(2)沿设计方向开挖第一辅助导坑21，保持第一辅助导坑21的结构尺寸不变，调整坡度，使其与正洞1的一侧相交时，第一辅助导坑21中心顶部开挖轮廓线与正洞1中心顶部开挖轮廓线齐平，也就是说，在第一辅助导坑21开挖的起点就综合调整好坡度，以达到上述技术效果，并且，需要注意的是，可以在第一辅助导坑21起始阶段就一直保持其中心顶部开挖轮廓线与正洞1中心顶部开挖轮廓线齐平，也可以逐步调整，直到第一辅助导坑21与正洞1一侧相交时再达到齐平的结果；然后继续开挖第一辅助导坑21穿过相交位置，直到第一辅助导坑21的一侧到达转点3，转点3距离正洞1另一侧的距离大于第一辅助导坑21的宽度，以保证第一辅助导坑21以及第二辅助导坑22开挖的整个过程均在正洞1的设计轮廓范围之内；

(3)以转点3为基点、以第一辅助导坑21的宽度为转弯半径开始转弯，进入第二辅助导坑22开挖阶段，也就是说，从图1所示的正投影图来看，第二辅助导坑22为一扇形，此时，第二辅助导坑22的一侧停滞开挖，另一侧成弧形开挖，从而使得第二辅助导坑22在开挖时顺利成扇形转弯，直到第二辅助导坑22的中线与正洞1的中线平行，需要说明的是，在第一辅助导坑21进入到正洞1的设计路线范围内后，一直到第二辅助导坑22开挖阶段，其中心顶部开挖轮廓线基本保持不变，第二辅助导坑22的开挖过程中不存在挑顶的施工过程，而这种逐步扩大推进的方式，能够很好的避免软弱围岩的掉块和塌方的危险；

(4)由于第二辅助导坑22的中心顶部轮廓线与正洞1齐平，只需要逐步向两侧方及下方扩大第二辅助导坑22，进入第三辅助导坑23开挖阶段，直到第三辅助导坑23达到正洞1的轮廓线，由于在第三辅助导坑23的开挖过程中并没有改变其中心顶部开挖轮廓线，也就是说，第三辅助导坑23的开挖过程种不存在挑顶的施工过程，而这种逐步扩大推进的方式，能够很好的避免软弱围岩的掉块和塌方的危险；

(5)第三辅助导坑23开挖完成后转入正洞1开挖阶段，继续开挖正洞1。

进一步的，如图1所示，步骤(1)中第一辅助导坑21与正洞1的夹角为51°。

步骤(2)中转点3距离正洞1的中线的距离与转点3距离第一辅助导坑21的中线的距离相等，使得转弯后正洞1的中线与第三辅助导坑23的中线重合，此时第三辅助导坑23处在正洞1的中心位置，从而能够保证正洞1和第三辅助导坑23的最高处的顶部齐平，在转入正洞1施工的过程中，沿着中心位置向两侧方和下方进行开挖即可，简化了施工工艺，而且能够保证正洞1开挖过程的轮廓尺寸的稳定性。

第一辅助导坑21在开挖起点就综合调整好坡度，优选地，第一辅助导坑21、第二辅助导坑22和第三辅助导坑23的坡度控制在15％以下，以便于出渣车的运输。

如图1所示，开挖第一辅助导坑21时，采用第一拱架4进行支护，步骤(3)中在开挖第二辅助导坑22时，同样采用第一拱架4进行支护，不同的是，在支护第二辅助导坑22时，以转点3为基点，旋转第一拱架4，使得第一拱架4的另一侧按照弧形逐渐转向，从而形成对第二辅助导坑22的扇形面的支撑，这样一来，既避免了采用更多种类的第一拱架4结构，又简化了施工方案，因此，既节约了成本又提高了效率。

如图2所示，步骤(4)中在开挖第三辅助导坑23时，由于其既向两侧进行开挖又向下方进行开挖，因此，为使得扩大结构逐步进行，设计了逐步扩大尺寸的异形拱架5，采用多榀异型拱架5进行支护，多榀异形拱架5外形结构类似，轮廓尺寸逐渐变大，需要注意的是，其中心顶部标高不变化，形成逐步向两侧和下方扩大的支护结构，并且，为进一步的避免掉块、塌方的风险，在进入正洞1扩大断面，遇到软弱破碎围岩时，短段开挖后，可采取初喷混凝土、第一次挂网立拱架锁脚复喷混凝土、第二次挂网立拱架锁脚再喷混凝土方法加强临时支护。

进一步的，如图1所示，第二辅助导坑22开挖阶段采用5榀第一拱架4，沿扇形均匀分布，第一拱架4采用I16拱架；第三辅助导坑23开挖阶段采用3榀渐变的异型拱架5，沿着正洞1的方向均匀分布，异型拱架5采用I18拱架。

步骤(5)中正洞1开挖阶段采用三台阶法开挖，其中三台阶法开挖步骤属于现有技术，在此不再赘述。

如图3所示，步骤(3)中第二辅助导坑22的底标高与三台阶法的中台阶7齐平，在第三辅助导坑23的开挖阶段，上台阶6和中台阶7逐渐扩挖至正洞1轮廓线，并进行支护，待第三辅助导坑23阶段结束，挖至正洞1后，继续开挖一定距离(如6m)，然后开挖下台阶8，随后，将下台阶8回填形成坡道，正洞1按三台阶法继续向前推进，逐步形成三台阶正常作业面。

本发明还提供一具体实施例如下：

某高速铁路隧道全长7827.3m，最大埋深400m，围岩以砂质、炭质页岩为主，含方解石脉夹层，属软岩隧道，隧道右侧发育区域性断裂-田家沟断层，线路平行于该断层前行，间距100～300m，受不良地质构造影响，进度缓慢，工期难以满足要求。

在正洞1开挖前，新增辅助导坑2，辅助导坑2与正洞1相交之前，为第一辅助导坑21开挖阶段，其采用单车道锚喷、复合式衬砌型结构，净空6.5(宽)m×6.2(高)m，开挖轮廓线7.64(宽)m×6.96(高)m，正洞1主线开挖轮廓线14.86(宽)m×12.54(高)m。

①如图1所示，辅助导坑2转正洞1，第一辅助导坑21沿相交角度51°直接切入正洞1，第一辅助导坑21的中线距正洞1主线左侧轮廓线6.0m时，开挖第二辅助导坑22，掘进方向以左侧第一拱架4拱脚为基点，以R3.82m的弧线，调整5榀第一拱架4，逐渐转向与小里程方向平齐；

②正洞1扩挖，第二辅助导坑22中线顶部与正洞中线顶部齐平，底部与正洞1中台阶7齐平，与正洞1行进方向平行后，进入第三辅助导坑23开挖阶段，上台阶6、中台阶7逐渐扩挖至正洞1轮廓线，采用3榀渐变异型拱架5初支防护，异形拱架5的宽度上台阶6、中台阶7扩挖至正洞1断面后，继续开挖6m，正洞1内设置第二拱架，第二拱架也采用I18拱架，第二拱架间距1榀/m，然后开挖下台阶8，支立第二拱架喷锚防护后，回填形成坡道；

③如图3所示，正洞1按三台阶法向前推进，长度6m左右一个台阶，逐步形成三台阶正常作业面。

本实施例取得了如下技术效果：

①辅助导坑2直接转入正洞1施工，节约挑顶、找顶工序，可节约工期20～30天，加快了整体施工速度；

②直接转正洞1施工，免除锁口门架、导洞门架制作，节省人力、物料、机械加工等成本；

③在山岭地区软弱围岩条件下，免除挑顶工艺，大大降低掉块、塌方等安全风险；

④辅助导坑2直接从顶部转入正洞，避免了原方案挑顶施工难度，提高了工效。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种隧道辅助导坑进入正洞方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)正洞开挖前，在所述正洞的一侧斜向朝着所述正洞开挖第一辅助导坑；

(2)所述第一辅助导坑的结构尺寸不变，调整坡度，使其与所述正洞的一侧相交时，所述第一辅助导坑中心顶部开挖轮廓线与所述正洞中心顶部开挖轮廓线齐平，继续开挖所述第一辅助导坑穿过相交位置，直到所述第一辅助导坑的一侧到达转点，所述转点距离所述正洞另一侧的距离大于所述第一辅助导坑的宽度；

(3)以所述转点为基点、以所述第一辅助导坑的宽度为转弯半径开始转弯，进入第二辅助导坑开挖阶段，所述第二辅助导坑另一侧成弧形开挖直到所述第二辅助导坑的中线与所述正洞的中线平行；

(4)逐步向两侧方及下方扩大所述第二辅助导坑，进入第三辅助导坑开挖阶段，直到所述第三辅助导坑达到所述正洞的轮廓线；

(5)转入正洞开挖阶段，继续开挖所述正洞。

2.根据权利要求1所述的隧道辅助导坑进入正洞方法，其特征在于：步骤(1)中所述第一辅助导坑与所述正洞的夹角为51°。

3.根据权利要求1所述的隧道辅助导坑进入正洞方法，其特征在于：步骤(2)中所述转点距离所述正洞的中线的距离与所述转点距离所述第一辅助导坑的中线的距离相等，使得转弯后所述正洞的中线与所述第三辅助导坑的中线重合。

4.根据权利要求1所述的隧道辅助导坑进入正洞方法，其特征在于：所述第一辅助导坑、第二辅助导坑和第三辅助导坑的坡度控制在15％以下。

5.根据权利要求1所述的隧道辅助导坑进入正洞方法，其特征在于：步骤(3)中在开挖所述第二辅助导坑时，采用多榀第一拱架进行支护，以所述转点为基点，旋转所述第一拱架，使得所述第一拱架的另一侧按照所述弧形逐渐转向。

6.根据权利要求5所述的隧道辅助导坑进入正洞方法，其特征在于：步骤(4)中在开挖所述第三辅助导坑时，采用多榀异型拱架进行支护，所述异型拱架的尺寸逐渐变大，形成逐步扩大的开挖结构。

7.根据权利要求6所述的隧道辅助导坑进入正洞方法，其特征在于：所述第二辅助导坑开挖阶段采用5榀所述第一拱架，所述第一拱架采用I16拱架；所述第三辅助导坑开挖阶段采用3榀渐变的所述异型拱架，所述异型拱架采用I18拱架。

8.根据权利要求1-7任一项所述的隧道辅助导坑进入正洞方法，其特征在于：步骤(5)中所述正洞开挖阶段采用三台阶法开挖。

9.根据权利要求8所述的隧道辅助导坑进入正洞方法，其特征在于：步骤(3)中所述第二辅助导坑的底标高与所述三台阶法的中台阶齐平。

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