CN112267899A - 一种隧道出洞施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隧道出洞施工方法。所述隧道出洞施工方法，包括以下步骤：S1、掌子面施工至距离出洞端为设定距离时，暂停掌子面施工，完善已施工段落的正洞围岩的初期支护，并对掌子面喷砼封闭；S2、小导洞施工，小导洞位于隧道上台阶顶部，其顶部轮廓与隧道设计开挖断面相同，包括：S21、双层超前小导管施工，S22、洞身开挖，S23、初期支护；S3、小导洞贯通后，分步环向开挖将小导洞扩大至设计断面，每开挖一部分，即进行初期支护，及时封闭围岩，并拆除小导洞临时钢支撑。本发明隧道出洞施工方法，无需进行隧道出洞端的边仰坡开挖、防护及套拱施工，降低工程造价。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体是涉及一种隧道出洞施工方法。
背景技术
隧道出洞一直是隧道施工中工况最为复杂，安全风险最高的环节。循环进尺过大或装药量未控制好极易造成坍塌。常规隧道出洞施工方法，出洞前需做好出洞端顶部的截水沟、边仰坡开挖和防护、管棚钻孔和注浆、超前支护，且需在出洞前提前至少1个月施工完成，该方式施工工程量较大。尤其对处于山岭陡峭位置的隧道洞口，需要大开大挖，不仅破坏山体的生态环境及受力平衡，也容易造成边仰坡失稳，存在较大安全风险。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种隧道出洞施工方法。
所述隧道出洞施工方法，包括以下步骤：
S1、掌子面施工至距离出洞端为设定距离时，暂停掌子面施工，完善已施工段落的正洞围岩的初期支护，并对掌子面喷砼封闭；
S2、小导洞施工，小导洞位于隧道上台阶顶部，其顶部轮廓与隧道设计开挖断面相同，包括
S21、双层超前小导管施工
施工放样，在开挖面准确放样每循环所需超前小导管位置，并标示清楚；
钻孔，孔径大于超前小导管直径3～5mm，孔口钻眼偏差小于50mm，深度大于超前小导管长度；
入孔及封口，超前小导管入孔长度不小于设计长度的90％，超前小导管的尾端穿过钢支撑腹部，并焊接牢固；超前小导管的管口处用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，管口安装封头和孔口阀，并能承受规定的最大注浆压力和水压；
注浆，注浆过程中注浆压力逐级缓慢提升，达到设计终压后继续注浆10min以上；
S22、洞身开挖，每循环控制在一榀拱架间距，增加探眼，以探明至出洞端的距离，边墙增设临时钢支撑；
S23、初期支护，每循环开挖完成后及时施作初期支护，先初喷第一层混凝土，施做钢筋网、锚杆、钢架、小导管后，再复喷混凝土至设计厚度；
S3、小导洞贯通后，分步环向开挖将小导洞扩大至设计断面，每开挖一部分，即进行初期支护，及时封闭围岩，并拆除小导洞临时钢支撑。
可选地，步骤S1中，对掌子面喷射10cm厚C25混凝土封闭。
可选地，步骤S1中，对掌子面喷砼封闭后，施作掌子面附近段的仰拱，以保证掌子面和围岩的稳定。
可选地，步骤S21中，所述超前小导管其中一层外插角度为10～15°，另一层外插角度为30°。
可选地，所述超前小导管包括由直径为42mm、壁厚为4mm、长为4.5m的热扎无缝钢管制备而成的主体部，以及圆锥状的前端部；所述主体部中靠近前端部4.2m范围内的管壁设置呈梅花形分布的溢浆孔，相邻溢浆孔的孔距为10cm。
可选地，步骤S21中，采用水泥-水玻璃浆液进行注浆，水泥-水玻璃浆液的水灰比为1：1，水泥浆与水玻璃体积比为1:0.5，水玻璃浓度为35波美度。
可选地，步骤S22中，洞身开挖采用人工配合机械开挖，辅以弱爆破。
可选地，步骤S22中，每循环钻眼增加2～3个探眼，探眼深度5m，以探明具体的剩余距离。
可选地，步骤S23中，施做钢架后，还包括临时锁脚，临时锁脚锚杆紧靠钢架斜向下打入岩层，采用钢筋将其与钢架焊接固定，并灌注砂浆增强抗弯能力。
可选地，步骤S3中，分步环向开挖将小导洞扩大至设计断面时，先割除临时锁脚锚杆，开挖以机械开挖为主，辅以弱爆破。
本发明隧道出洞施工方法，无需进行隧道出洞端的边仰坡开挖、防护及套拱施工，降低工程造价。
避免边仰坡大开大挖过程中对山体稳定性的影响及开挖过程中易出现落石、坍塌等安全风险，同时对洞口端不进行开挖等处理，保护自然环境不被人为破坏，体现绿色公路的施工理念。
常规出洞施工方法需在出洞端提前做好边仰坡开挖、防护及套拱施工，工期较长，不利于施工组织。本发明隧道出洞施工方法，施工简单、快捷，出洞前仅需提前施作好洞顶截水沟，简化施工组织。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。在附图中：
图1为本发明其一实施例的小导洞的结构示意图；
图2为图1小导洞另一视角的结构示意图；
图3为本发明其一实施例所采用的超前小导管的结构示意图。
附图标记说明：1、锚杆；2、初期支护；3、小导洞；4、超前小导管；5、主体部；6、前端部。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。
一种隧道出洞施工方法，包括以下步骤：
S1、掌子面施工至距离出洞端为设定距离，如10m时，暂停掌子面施工，完善已施工段落的正洞围岩的初期支护，并对掌子面喷砼封闭。本实施例中，采用对掌子面喷射10cm厚C25混凝土进行封闭。随后根据监控测量反馈的信息确定是否施作掌子面附近段的仰拱，以保证掌子面和围岩的稳定。
S2、小导洞施工
小导洞位于隧道上台阶顶部，其顶部轮廓与隧道设计开挖断面相同。本施工方法取消了常规施工方法中的管棚等超前支护，故将单层超前小导管改为双层超前小导管，保证小导洞开挖时的稳定与安全，具体布置见图1及图2。小导洞施工包括以下子步骤：
S21、双层超前小导管施工
本实施例中，采用的超前小导管包括由直径为42mm、壁厚为4mm、长为4.5m的热扎无缝钢管制备而成的主体部，以及圆锥状的前端部，如图3所示。所述主体部中靠近前端部4.2m范围内的管壁开设呈梅花形分布的溢浆孔，其余部分不开孔，相邻溢浆孔的孔距为10cm。所述超前小导管其中一层外插角度为10～15°，另一层外插角度为30°
1)施工放样
按照设计，在开挖面准确放样每循环所需超前小导管位置，并标示清楚。
2)钻孔
采用风动凿岩机钻孔，孔径大于超前小导管直径3～5mm，孔口钻眼偏差小于50mm，深度大于超前小导管长度，但不得大于10cm。
3)入孔及封口
超前小导管由钻机顶进，入孔长度不小于设计长度的90％，尾端穿过钢支撑腹部，并焊接牢固，以确保超前小导管的打设方向。超前小导管的管口处用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，管口安装封头和孔口阀，并能承受规定的最大注浆压力和水压。
4)注浆
超前小导管注浆压力为0.5～1MPa，注浆过程中注浆压力逐级缓慢提升，达到设计终压(1MPa)后继续注浆10min以上。注入量与设计注入量大致相近，注浆结束时的进浆量一般在20～30L/min以下。
当地下水较大时，采用水泥-水玻璃浆液进行注浆，水泥-水玻璃浆液的水灰比为1：1，水泥浆与水玻璃体积比为1:0.5，水玻璃浓度为35波美度。
注浆段的超前小导管全部注完后，进行注浆效果检查和评价，不合格者补钻孔注浆，检查方法如下：
a、对注浆过程中的各种记录资料综合分析，注浆压力和注浆量变化是否合理，是否达到设计要求；
b、根据注浆前后地层声波速度的大小对比来判断浆液填充的密实程度；或者从小导洞挖掘情况直接检查注浆质量，修正注浆参数。
S22、洞身开挖
本实施例中，洞身开挖采用人工配合机械开挖，必要时辅以弱爆破。每循环控制在一榀拱架间距，如采用弱爆破开挖，需严格控制炮眼深度及药量。开挖时预留变形量为10～15cm，进洞过后通过拱顶下沉的观测数据作调整。
开挖过程中，加强对地表监测，发现异常及时处理，施工前对原有地面进行一次复测，准确掌握出洞时洞顶的覆盖层厚度，确保施工安全。并且每循环增加2～3个探眼，探眼深5m，以探明至出洞端的距离，便于安全出洞。
为确保施工安全，小导洞施工时增设边墙临时钢支撑。
S23、初期支护
每循环开挖完成后及时施作初期支护，先初喷第一层混凝土，如采用C25喷射混凝土喷射4cm厚，施做钢筋网、锚杆、钢架、小导管后，再复喷混凝土至设计厚度，如采用C25喷射混凝土复喷至24cm厚。
本实施例中，施做钢架后，还包括临时锁脚，临时锁脚锚杆紧靠钢架斜向下，如以15°角斜向下打入岩层，采用钢筋将其与钢架焊接固定，并灌注砂浆增强抗弯能力。
S3、小导洞贯通后，分步环向开挖将小导洞扩大至设计断面，每开挖一部分，即进行初期支护，及时封闭围岩，并拆除小导洞临时钢支撑。
本实施例中，分步环向开挖将小导洞扩大至设计断面时，先割除临时锁脚锚杆，开挖以机械开挖为主，辅以弱爆破。掘进过程中随时掌握开挖面前方的地质情况，加强监控量测，及时调整爆破参数，优化爆破设计，减少爆破对岩体的扰动。并做好对出现断层裂隙涌水、塌方等不良地质情况的应对措施。如出现围岩、支护变形速率加快，隧顶掉块，立即撤出所有施工人员和机械设备，确保施工安全。
本实施例一种隧道出洞施工方法，无需进行隧道出洞端的边仰坡开挖、防护及套拱施工，降低工程造价。
避免边仰坡大开大挖过程中对山体稳定性的影响及开挖过程中易出现落石、坍塌等安全风险，同时对洞口端不进行开挖等处理，保护自然环境不被人为破坏，体现绿色公路的施工理念。
常规出洞施工方法需在出洞端提前做好边仰坡开挖、防护及套拱施工，工期较长，不利于施工组织。本实施例施工方法，施工简单、快捷，出洞前仅需提前施作好洞顶截水沟，简化施工组织。
以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种隧道出洞施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、掌子面施工至距离出洞端为设定距离时，暂停掌子面施工，完善已施工段落的正洞围岩的初期支护，并对掌子面喷砼封闭；
S2、小导洞施工，小导洞位于隧道上台阶顶部，其顶部轮廓与隧道设计开挖断面相同，包括
S21、双层超前小导管施工
施工放样，在开挖面准确放样每循环所需超前小导管位置，并标示清楚；
钻孔，孔径大于超前小导管直径3～5mm，孔口钻眼偏差小于50mm，深度大于超前小导管长度；
入孔及封口，超前小导管入孔长度不小于设计长度的90％，超前小导管的尾端穿过钢支撑腹部，并焊接牢固；超前小导管的管口处用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，管口安装封头和孔口阀，并能承受规定的最大注浆压力和水压；
注浆，注浆过程中注浆压力逐级缓慢提升，达到设计终压后继续注浆10min以上；
S22、洞身开挖，每循环控制在一榀拱架间距，增加探眼，以探明至出洞端的距离，边墙增设临时钢支撑；
S23、初期支护，每循环开挖完成后及时施作初期支护，先初喷第一层混凝土，施做钢筋网、锚杆、钢架、小导管后，再复喷混凝土至设计厚度；
S3、小导洞贯通后，分步环向开挖将小导洞扩大至设计断面，每开挖一部分，即进行初期支护，及时封闭围岩，并拆除小导洞临时钢支撑。
2.根据权利要求1所述的隧道出洞施工方法，其特征在于：步骤S1中，对掌子面喷射10cm厚C25混凝土封闭。
3.根据权利要求1所述的隧道出洞施工方法，其特征在于：步骤S1中，对掌子面喷砼封闭后，施作掌子面附近段的仰拱，以保证掌子面和围岩的稳定。
4.根据权利要求1所述的隧道出洞施工方法，其特征在于：步骤S21中，所述超前小导管其中一层外插角度为10～15°，另一层外插角度为30°。
5.根据权利要求1所述的隧道出洞施工方法，其特征在于：所述超前小导管包括由直径为42mm、壁厚为4mm、长为4.5m的热扎无缝钢管制备而成的主体部，以及圆锥状的前端部；所述主体部中靠近前端部4.2m范围内的管壁设置呈梅花形分布的溢浆孔，相邻溢浆孔的孔距为10cm。
6.根据权利要求1所述的隧道出洞施工方法，其特征在于：步骤S21中，采用水泥-水玻璃浆液进行注浆，水泥-水玻璃浆液的水灰比为1：1，水泥浆与水玻璃体积比为1:0.5，水玻璃浓度为35波美度。
7.根据权利要求1所述的隧道出洞施工方法，其特征在于：步骤S22中，洞身开挖采用人工配合机械开挖，辅以弱爆破。
8.根据权利要求1所述的隧道出洞施工方法，其特征在于：步骤S22中，每循环钻眼增加2～3个探眼，探眼深度5m，以探明具体的剩余距离。
9.根据权利要求1至8任一项所述的隧道出洞施工方法，其特征在于：步骤S23中，施做钢架后，还包括临时锁脚，临时锁脚锚杆紧靠钢架斜向下打入岩层，采用钢筋将其与钢架焊接固定，并灌注砂浆增强抗弯能力。
10.根据权利要求9所述的隧道出洞施工方法，其特征在于：步骤S3中，分步环向开挖将小导洞扩大至设计断面时，先割除临时锁脚锚杆，开挖以机械开挖为主，辅以弱爆破。
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| CN113464174B (zh) * | 2021-07-05 | 2023-05-26 | 广东冠粤路桥有限公司 | 一种隧道排防水综合处理系统的施工方法 |
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