CN112211648B - 一种高地应力软岩地层隧道交叉口及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种高地应力软岩地层隧道交叉口及其施工方法，涉及隧道施工技术领域，包括既有辅助横洞和隧道，隧道和既有辅助横洞交叉连接，既有辅助横洞设有第一加固机构，第一加固机构设于既有辅助横洞与隧道的连接处，隧道的入口段设有第二加固机构；通过在开挖前对开挖一侧的即有辅助横洞设置第一加固机构，然后在开挖的同时在隧道内设置第二加固机构，有效的降低了发生群洞效应的可能，避免发生垮塌，对既有辅助横洞产生影响。

Description

一种高地应力软岩地层隧道交叉口及其施工方法
技术领域
本申请涉及隧道施工技术领域，具体而言，涉及一种高地应力软岩地层隧道交叉口及其施工方法。
背景技术
在成兰铁路的云屯堡隧道救援站设计中，联络排烟道和逃生联络通道均与既有辅助横洞交叉连通，而云屯堡隧道的地质情况特殊，其位于岷江(断裂)右侧呈南北方向布置，隧区位于四川盆地与青藏高原东侧的地形急变带，地质构造分属龙门山褶皱断裂带、西秦岭褶皱断裂带、岷江断裂组成的川西北“A”字形构造，具有“四极三高五复杂”(四极：地形切割极为强烈、构造条件极为复杂活跃、岩性条件极为软弱破碎、地震效应极为显著；三高：高地壳应力、高地震烈度、高地质灾害风险；五复杂：复杂的构造运动历史、复杂的构造形迹、复杂多变的复理岩建造、复杂的地应力环境、复杂的地下水条件)的地质特征，整个施工环境的岩性为千枚岩、炭质千枚岩等岩石强度小于5MPa条件下，容易发生群洞效应，在既有辅助横洞内新建结构施工会导致应力重分布，诱发软岩再次变形，会对既有既有辅助横洞产生影响，如何在避免群洞效应和对既有辅助横洞产生影响的情况下施作联络排烟道和逃生联络通道，成为工程的难点。
申请内容
本申请的第一个目的在于提供一种高地应力软岩地层隧道交叉口，其通过在开挖前对开挖一侧的即有辅助横洞设置第一加固机构，然后在开挖的同时在隧道内设置第二加固机构，有效的降低了发生群洞效应的可能，避免发生垮塌，对既有辅助横洞产生影响。
本申请的第二个目的在于提供一种高地应力软岩地层隧道交叉口的施工方法，能够安全稳定的施工上述隧道交叉口。
本申请的实施例通过以下技术方案实现：
一种高地应力软岩地层隧道交叉口，包括既有辅助横洞和隧道，所述隧道和所述既有辅助横洞交叉连接，既有辅助横洞设有第一加固机构，所述第一加固机构设于既有辅助横洞与隧道的连接处，所述隧道的入口段设有第二加固机构。
进一步的，所述第一加固机构包括若干注浆块，所述注浆块沿所述既有辅助横洞的径向设置，若干注浆块呈矩阵排列。
进一步的，以隧道中线计，所述第一加固机构在既有辅助横洞与隧道锐角交叉方向的长度是在既有辅助横洞与隧道钝角交叉方向的长度的两倍。
进一步的，所述第二加固机构包括管棚，所述管棚设于隧道上方。
进一步的，所述第二加固机构包括若干榀钢架，所述若干榀钢架设于隧道入口处且无间隙分布。
进一步的，所述第二加固机构包括若干注浆钢花管，所述若干注浆钢花管沿隧道的径向设置且设于隧道入口段。
一种如上所述的高地应力软岩地层隧道交叉口的施工方法，施工步骤如下：
S1.从既有辅助横洞开挖隧道一侧施作第一加固机构；
S2.开挖隧道并在隧道内施作第二加固机构。
进一步的，步骤S1包括S1.1.从既有辅助横洞开挖隧道一侧沿既有辅助横洞的径向进行注浆加固形成注浆加固段。
进一步的，开挖前，从辅助横洞向隧道的上方施作中管棚。
进一步的，开挖前，在隧道开挖范围顶部初支钢架并增设锚管锁固。
进一步的，步骤S2包括S2.1.在隧道入口处连立5榀钢架进行加固。
进一步的，步骤S2包括S2.2.在隧道入口段的拱顶沿其径向设置若干注浆钢花管形成加固段。
本申请实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本申请设计合理，通过在开挖前对开挖一侧的即有辅助横洞设置第一加固机构，然后在开挖的同时在隧道内设置第二加固机构，有效的降低了发生群洞效应的可能，避免发生垮塌，对既有辅助横洞产生影响。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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为本申请实施例提供的第一加固机构的示意图；
图2为本申请实施例提供的第二加固机构的示意图；
图标：1-既有辅助横洞，2-隧道，3-注浆块，4-管棚，5-注浆钢花管。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
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。
在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请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申请和简化描述，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申请的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供了一种高地应力软岩地层隧道交叉口，包括既有辅助横洞和隧道，隧道和既有辅助横洞交叉连接，既有辅助横洞设有第一加固机构，第一加固机构设于既有辅助横洞与隧道的连接处，隧道的入口段设有第二加固机构。
本实施例中，第一加固机构包括若干注浆块，注浆块沿既有辅助横洞的径向设置，若干注浆块呈矩阵排列，换而言之，在交叉段，既有辅助横洞朝向隧道的一段弧面设有若干注浆块，注浆块沿既有辅助横洞的径向设置，形状类似于卷发梳，若干注浆块形成的阵列的角度一般小于180°，同时必须将隧道括在其内，在实际操作中，一般采用L＝5m、φ42的小导管进行径向注浆形成注浆块，进一步优化的，第一加固机构在既有辅助横洞与隧道锐角交叉方向的长度是在既有辅助横洞与隧道钝角交叉方向的长度的两倍，一般情况下，锐角方向的长度为20m，钝角方向的长度为10m，能够满足绝大多数规格隧道的加固，是综合考量施工难度、施工工程量及施工安全性的较优方案。
本实施例中，第二加固机构包括管棚，管棚设于隧道上方，有效的防止开挖引起上方的垮塌，第二加固机构包括若干榀钢架，若干榀钢架设于隧道入口处且无间隙分布，由于入口处的应力是最大的，采用以上设计，足以承受开挖造成整个应力场的改变，能够承受岩层释放的应力，第二加固机构包括若干注浆钢花管，若干注浆钢花管沿隧道的径向设置且设于隧道入口段，采用以上设计，对开挖隧道上方的岩层起到极好的加固作用，防止岩层发生变形，对既有结构产生影响，第二加固机构中的管棚、钢架、注浆钢花管和第一加固机构的注浆块产生相互配合，使得整个结构具有更好的强度，大大的减小发生群洞效应的可能，避免发生变形，影响施工安全和既有结构。
一种如上提供的高地应力软岩地层隧道交叉口的施工方法，施工步骤如下：
S1.从既有辅助横洞开挖隧道一侧施作第一加固机构；
S1.1.从既有辅助横洞开挖隧道一侧沿既有辅助横洞的径向进行注浆加固形成注浆加固段，加固段总长度为30m，其中锐角交叉方向20m，钝角交叉方向20m，采用L＝5m、φ42的小导管进行径向加固注浆；
S2.开挖隧道并在隧道内施作第二加固机构，其中第二加固机构中的管棚是在开挖前施作的，需要说明的是，管棚采用的L＝8m、φ89的中管棚进行超前支护，然后对横洞的钢架锁脚，开挖轮廓线范围环向采用工字钢连接，同时在隧道开挖范围顶部初支钢架并增设锚管锁固；然后进行开挖，在隧道入口处连立5榀钢架进行加固，钢架的设置几乎和开挖同时进行，换而言之，即开挖一榀钢架的宽度后就设置一榀钢架，继续开挖到一榀钢架的宽度后再次设置一榀钢架，相邻两钢架几乎不存在间隙，继续开挖在隧道入口段的拱顶沿其径向设置若干注浆钢花管形成加固段，通常在设置加固段时，是错开管棚设置并且和管棚相邻很近。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高地应力软岩地层隧道交叉口，包括既有辅助横洞和隧道，所述隧道和所述既有辅助横洞交叉连接，其特征在于：既有辅助横洞设有第一加固机构，所述第一加固机构设于既有辅助横洞与隧道的连接处，所述第一加固机构包括若干注浆块，所述注浆块沿所述既有辅助横洞的径向设置，若干注浆块呈矩阵排列设置在既有辅助横洞朝向隧道的一段弧面上；所述隧道的入口段设有第二加固机构;所述第二加固机构包括管棚，所述管棚设于隧道上方;所述第二加固机构包括若干榀钢架，所述若干榀钢架设于隧道入口处且无间隙分布;所述第二加固机构包括若干注浆钢花管，所述若干注浆钢花管沿隧道的径向设置且设于隧道入口段；以隧道中线计，所述第一加固机构在既有辅助横洞与隧道锐角交叉方向的长度是在既有辅助横洞与隧道钝角交叉方向的长度的两倍。
2.一种如权利要求1中的高地应力软岩地层隧道交叉口的施工方法，其特征在于：施工步骤如下：
S1.从既有辅助横洞开挖隧道一侧施作第一加固机构；
S2.开挖隧道并在隧道内施作第二加固机构。
3.根据权利要求2所述的高地应力软岩地层隧道交叉口的施工方法，其特征在于：步骤S1包括S1.1.从既有辅助横洞开挖隧道一侧沿既有辅助横洞的径向进行注浆加固形成注浆加固段。
4.根据权利要求2所述的高地应力软岩地层隧道交叉口的施工方法，其特征在于：开挖前，从辅助横洞向隧道的上方施作中管棚。
5.根据权利要求2所述的高地应力软岩地层隧道交叉口的施工方法，其特征在于：开挖前，在隧道开挖范围顶部初支钢架并增设锚管锁固。
6.根据权利要求2所述的高地应力软岩地层隧道交叉口的施工方法，其特征在于：步骤S2包括S2.1.在隧道入口处连立5榀钢架进行加固。
7.根据权利要求2所述的高地应力软岩地层隧道交叉口的施工方法，其特征在于：步骤S2包括S2.2.在隧道入口段的拱顶沿其径向设置若干注浆钢花管形成加固段。
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