CN112727501A - 一种横通道临时支护结构及横通道施工方法 - Google Patents

一种横通道临时支护结构及横通道施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种横通道临时支护结构及横通道施工方法，包括：隧道网喷初支、中隔壁、横通道网喷初支、两组门架、三组横通道支架、横通道支架、横通道支架横撑，门架沿平行于隧道正线方向间隔竖直设置在中隔壁一侧，门架横撑均设置在两门架之间，横通道支架沿平行于隧道正线方向间隔竖直设置，沿横通道网喷初支轮廓间隔竖直设置的横通道支架的高度逐渐降低，横通道支架顶端穿过隧道网喷初支后延伸至横通道网喷初支内，横通道支架底部通过锁脚锚杆固定，横通道支架横撑设置在两相邻等高的横通道支架顶部之间。本发明中的横通道临时支护结构可以对断面开挖起到支撑作用，横通道施工方法实现将大断面开挖时的大扰动转变为小断面开挖时的小扰动。

Description

一种横通道临时支护结构及横通道施工方法
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种横通道临时支护结构及横通道施工方法。
背景技术
随着城市地下交通网的快速发展，隧道工程越来越多，随之而来的变断面隧道的建造已不再少见。在这些变断面隧道的修建过程中，往往伴随着频繁的开挖断面变化以及开挖工法的转换问题。而目前国内在开挖断面变化处的开挖处理方面，技术方面尚处于进一步的研究探索阶段。常规的变断面隧道开挖不架设横通道而在断面变化处直接完成断面的过渡，在不同断面之间转换开挖工法生硬，这种从小断面开挖过渡至大断面的方式，因断面过渡不自然容易引起隧道支护施工困难，引起较大的围岩变形。此外，在变化过渡处控制位移沉降困难，给施工造成困难，同时潜在风险大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种横通道临时支护结构及横通道施工方法，解决了不同断面之间开挖工法转换的难题，将大断面大扰动开挖转换成多次小断面小扰动开挖，保证了变断面隧道开挖的安全性。
第一方面，本发明提供了一种横通道临时支护结构，其包括：隧道网喷初支、中隔壁、横通道网喷初支、两组门架、三组横通道支架、横通道支架、横通道支架横撑。所述隧道网喷初支沿隧道断面轮廓设置；所述中隔壁呈弧形且设置在隧道仰拱和拱顶之间，其上下两端均固定在所述隧道网喷初支上；所述横通道网喷初支设置在所述隧道网喷初支与围岩之间且位于所述中隔壁一侧；两组所述门架均为三根H型钢连接形成的“品”字形结构，所述门架沿平行于隧道正线方向间隔竖直设置在所述中隔壁的另一侧；三组所述门架横撑均设置在两组所述门架之间，一组所述门架横撑设置在两组所述门架的顶部之间并固定在所述隧道网喷初支上和所述中隔壁的上端，一组所述门架横撑设置在两组所述门架的底部之间并固定在所述隧道网喷初支上和所述中隔壁的下端，一组所述门架横撑设置在两组所述门架的中部位置之间并固定在所述中隔壁的中部；所述横通道支架与所述横通道网喷初支同侧，其沿平行于隧道正线方向间隔竖直设置，沿所述横通道网喷初支轮廓间隔竖直设置的横通道支架的高度逐渐降低，所述横通道支架顶端穿过所述隧道网喷初支后延伸至所述横通道网喷初支内，所述横通道支架的底部通过锁脚锚杆固定；所述横通道支架横撑设置在两相邻等高的所述横通道支架顶部之间。
第二方面，本发明提供了一种应用前述横通道临时支护结构的横通道施工方法，包括以下步骤：
S100、在隧道拱部开挖轮廓线外缘150°范围内进行超前小导管注浆施工；
S200、在横通道施工空间内竖直架设第一组所述门架、第二组所述门架以及两组所述门架之间的三组所述门架横撑，三组所述门架横撑分别设置在两组所述门架的顶部、中部和底部位置之间且均与所述中隔壁固定连接；
S300、在所述隧道网喷初支和所述门架之间的间隙中填充混凝土；
S400、凿除顶部的所述门架横撑和中部的所述门架横撑之间对应区域内的所述中隔壁墙体，之后对所述中隔壁剩余的墙体进行加固；
S500、在所述中隔壁上部的缺口处沿垂直于隧道正线方向开挖横通道上台阶，并及时依次施作锚杆支护、所述横通道网喷初支、所述隧道网喷初支以及竖直架设所述横通道支架，沿横通道网喷初支轮廓间隔竖直设置的横通道支架的高度逐渐降低，所述横通道支架顶端穿过所述隧道网喷初支后延伸至所述横通道网喷初支内，两相邻等高的所述横通道支架顶部之间通过所述横通道支架横撑固定连接，所述横通道支架的底部通过所述锁脚锚杆固定；
S600、凿除中部的所述门架横撑和底部的所述门架横撑之间对应区域内的所述中隔壁墙体；
S700、拆除所述横通道上台阶施工中架设的所述横通道支架；
S800、在所述中隔壁下部的缺口处沿垂直于隧道正线方向开挖横通道下台阶，开挖完后依次施作锚杆支护和所述隧道网喷初支。
根据本发明的一些实施例，横通道施工方法步骤S100中的超前小导管直径为42mm，管厚为3.5mm，长为3.5m，并以环向间距0.3m、纵向间距2m、外插角5～15°进行布置。
根据本发明的一些实施例，横通道施工方法步骤S200的具体施工过程如下：
S201、架设第一组所述门架；
S202、由上到下依次将三组所述门架横撑的一端焊接固定在第一组所述门架的顶部、中部和底部位置，同时将所述门架横撑与所述中隔壁固定连接；
S203、以间距5m架设第二组所述门架，由上到下依次将三组所述门架横撑的另一端焊接固定在第二组所述门架的顶部、中部和底部位置。
根据本发明的一些实施例，横通道施工方法步骤S300中的混凝土为C25早强混凝土。
根据本发明的一些实施例，横通道施工方法步骤S400的具体施工过程如下：
S401、将隧道开挖土回填至横通道施工空间以形成横通道上台阶施工用的作业平台和行车坡道；
S402、由上到下凿除对应区域内的所述中隔壁墙体；
S403、在两组所述门架的中部和底部的中间位置之间架设一组所述门架横撑并固定连接在所述中隔壁上。
根据本发明的一些实施例，实施横通道施工方法步骤S600时先要清除横通道上台阶施工用的作业平台和行车坡道。
根据本发明的一些实施例，横通道施工方法步骤S500的具体施工过程如下：
S501、按隧道断面设计的所述隧道网喷初支和所述横通道网喷初支的轮廓开挖横通道上台阶；
S502、横通道上台阶每向前开挖1m，在本次开挖空间的顶部依次施作锚杆支护、所述横通道网喷初支和所述隧道网喷初支，以及在靠近未开挖的边墙的一侧沿平行于隧道正线方向间隔竖直设置多组所述横通道支架，所述横通道支架的顶部穿过所述隧道网喷初支后延伸至所述横通道网喷初支内，两相邻等高的所述横通道支架顶部之间通过所述横通道支架横撑固定连接，所述横通道支架的底部通过锁脚锚杆固定在横通道上台阶的底部；
S503、采用C25早强抗渗等级P6混凝土对所述横通道网喷初支和所述隧道网喷初支进行喷砼浇筑，以及对隧道拱部与所述隧道网喷初支之间的间隙进行回填施工；
在开挖过程中，实时监测围岩变形情况，当围岩变形异常时预留核心土，在核心土区域不架设所述横通道支架。
根据本发明的一些实施例，在横通道施工方法步骤S500中预留了核心土的情况下，实施横通道施工方法步骤S800时需先开挖预留的核心土。
本发明上述实施例中提供的一种横通道临时支护结构及横通道施工方法，至少具有如下有益效果：此种横通道围护结构简单可靠，可以对断面开挖起到支撑作用；将横通道大断面开挖成多段小断面，并采用此横通道围护结构进行支撑，实现将大断面开挖时的大扰动转变为小断面开挖时的小扰动，从而解决了隧道断面变化处工法转换困难、断面支护施工困难、围岩变形量大而难以控制等问题。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的横通道临时支护结构的右视图；
图2为图1实施例中的横通道临时支护结构的正视图；
图3为本发明实施例的横通道施工方法的施工流程图。
附图说明：
隧道网喷初支100、中隔壁200、横通道网喷初支300、门架400、门架横撑500、横通道支架600、锁脚锚杆601、横通道支架横撑700。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参考图1和图2，为本发明实施例的一种横通道临时支护结构，其包括：隧道网喷初支100、中隔壁200、横通道网喷初支300、两组门架400、三组门架横撑500、横通道支架600、横通道支架横撑700。
隧道网喷初支100沿隧道断面轮廓设置。
弧形中隔壁200设置在隧道仰拱和拱顶之间，其将隧道分成两部分，左侧为横通道施工空间，右侧为横通道，中隔壁200的上下两端均固定在隧道网喷初支100上。
横通道网喷初支300设置在隧道网喷初支100与拱顶围岩之间且位于中隔壁200的右侧。
两组门架400均为三根H型钢连接形成的“品”字形结构，门架400沿平行于隧道正线方向以5米的间隔竖直设置在中隔壁200的左侧的横通道施工空间中。
三组门架横撑500均设置在两组门架400之间，一组设置在两门架400的顶部之间并固定在隧道网喷初支100上和中隔壁200的上端，一组设置在两门架400的底部之间并固定在隧道网喷初支100上和中隔壁200的下端，一组设置在两门架400的中部位置之间并固定在中隔壁200的中部。
横通道支架600与横通道网喷初支300同侧，其沿平行于隧道正线方向间隔竖直设置，沿横通道网喷初支300轮廓间隔1米竖直设置的横通道支架600的高度逐渐降低，横通道支架600顶端穿过隧道网喷初支100后延伸至横通道网喷初支300内，横通道支架600的底部通过锁脚锚杆601固定。
横通道支架横撑700设置在两相邻等高的横通道支架600顶部之间。
参考图3，为本发明实施例的一种横通道施工方法，包括以下步骤：
S100、在隧道拱部开挖轮廓线外缘150°范围内进行超前小导管注浆施工；
S200、在横通道施工空间内竖直架设第一组门架400、第二组门架400以及两组门架400之间的三组门架横撑500，三组门架横撑500分别设置在两组门架400的顶部、中部和底部位置之间且均与中隔壁200固定连接；
S300、在隧道网喷初支100和门架400之间的间隙中填充混凝土，待填充混凝土与门架400粘结达到一定强度后，再进行下一步开挖施工；
S400、凿除顶部的门架横撑500和中部的门架横撑500之间对应区域内的中隔壁200墙体，之后对中隔壁200剩余的墙体进行加固；
S500、在中隔壁200上部的缺口处沿垂直于隧道正线方向开挖横通道上台阶，并及时依次施作锚杆支护、横通道网喷初支300、隧道网喷初支100以及竖直架设横通道支架600，沿横通道网喷初支100轮廓间隔竖直设置的横通道支架600的高度逐渐降低，横通道支架600顶端穿过隧道网喷初支100后延伸至横通道网喷初支300内，两相邻等高的横通道支架600顶部之间通过横通道支架横撑700固定连接，横通道支架600的底部通过锁脚锚杆601固定；
S600、凿除中部的门架横撑500和底部的门架横撑500之间对应区域内的中隔壁200墙体；
S700、拆除横通道上台阶施工中架设的横通道支架500；
S800、在中隔壁200下部的缺口处沿垂直于隧道正线方向开挖横通道下台阶，开挖完后依次施作锚杆支护和隧道网喷初支100。
在本发明的一些实施例中，横通道施工方法步骤S100中的超前小导管的直径为42mm，管厚为3.5mm，长为3.5m，超前小导管以环向间距0.3m、纵向间距2m、外插角5～15°进行布置。
在本发明的一些实施例中，横通道施工方法步骤S200的具体施工过程如下：
S201、架设第一组门架400；
S202、由上到下依次将三组门架横撑500的一端焊接固定在第一组门架400的顶部、中部和底部位置，同时将门架横撑500与中隔壁200固定连接；
S203、以间距5m架设第二组门架400，由上到下依次将三组门架横撑500的另一端焊接固定在第二组门架400的顶部、中部和底部位置。
门架400与门架横撑500均为钢结构，门架400与门架横撑500的搭接处均需凿毛磨平以利于焊接固定。
在本发明的一些实施例中，横通道施工方法步骤S300中的混凝土为C25早强混凝土以保证门架400的稳定性。
在本发明的一些实施例中，横通道施工方法步骤S400的具体施工过程如下：
S401、将隧道开挖土回填至横通道施工空间以形成横通道上台阶施工用的作业平台和行车坡道；
S402、由上到下凿除对应区域内的中隔壁200墙体；
S403、在两组门架400的中部和底部的中间位置之间架设一组门架横撑500并固定连接在中隔壁200上。
在本发明的一些实施例中，实施横通道施工方法步骤S600时先要清除横通道上台阶施工用的作业平台和行车坡道。
在本发明的一些实施例中，横通道施工方法步骤S500的具体施工过程如下：
S501、按隧道断面设计的隧道网喷初支100和横通道网喷初支300的轮廓开挖横通道上台阶；
S502、横通道上台阶每开挖1m，在本次开挖空间的顶部依次施作锚杆支护、横通道网喷初支300和隧道网喷初支100，以及在靠近未开挖的边墙的一侧沿平行于隧道正线方向间隔竖直设置有多组横通道支架600，横通道支架600的顶部穿过隧道网喷初支100后延伸至横通道网喷初支300内，两相邻等高的横通道支架600顶部之间通过横通道支架横撑700固定连，接横通道支架600的底部通过锁脚锚杆601固定在横通道上台阶的底部；
S503、采用C25早强抗渗等级P6混凝土对横通道网喷初支300和隧道网喷初支100进行喷砼浇筑，以及对隧道拱部与隧道网喷初支100之间的间隙进行回填施工；
在横通道上台阶的开挖过程中，实时监测隧道围岩的变形情况，当围岩变形异常时预留核心土，在核心土区域不架设横通道支架600。
在本发明的一些实施例中，在横通道施工方法步骤S500中预留了核心土的情况下，实施横通道施工方法步骤S800时需先开挖预留的核心土。
上述实施例中的锚杆支护未在附图中画出，所使用的药卷锚杆环纵向间距均为1000mm且呈梅花形布置，长度为3.5m。
本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种横通道临时支护结构，其特征在于，包括：
隧道网喷初支(100)，其沿隧道断面轮廓设置；
中隔壁(200)，其呈弧形且设置在隧道仰拱和拱顶之间，其上下两端均固定在所述隧道网喷初支(100)上；
横通道网喷初支(300)，其设置在所述隧道网喷初支(100)与围岩之间且位于所述中隔壁(200)一侧；
两组门架(400)，所述门架(400)为三根H型钢连接形成的“品”字形结构，且沿平行于隧道正线方向间隔竖直设置在所述中隔壁(200)的另一侧；
三组门架横撑(500)，设置在两组所述门架(400)之间，一组所述门架横撑(500)设置在两组所述门架(400)的顶部之间并固定在所述隧道网喷初支(100)上和所述中隔壁(200)的上端，一组所述门架横撑(500)设置在两组所述门架(400)的底部之间并固定在所述隧道网喷初支(100)上和所述中隔壁(200)的下端，一组所述门架横撑(500)设置在两组所述门架(400)的中部位置之间并固定在所述中隔壁(200)的中部；
横通道支架(600)，其与所述横通道网喷初支(300)同侧，其沿平行于隧道正线方向间隔竖直设置，沿所述横通道网喷初支(300)轮廓间隔竖直设置的横通道支架(600)的高度逐渐降低，所述横通道支架(600)的顶部穿过所述隧道网喷初支(100)后延伸至所述横通道网喷初支(300)内，所述横通道支架(600)的底部通过锁脚锚杆(601)固定；
横通道支架横撑(700)，设置在两相邻等高的所述横通道支架(600)顶部之间。
2.一种应用如权利要求1所述的横通道临时支护结构的横通道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、在隧道拱部开挖轮廓线外缘150°范围内进行超前小导管注浆施工；
S200、在横通道施工空间内竖直架设第一组所述门架(400)、第二组所述门架(400)以及两组所述门架(400)之间的三组所述门架横撑(500)，三组所述门架横撑(500)分别设置在两组所述门架(400)的顶部、中部和底部位置之间且均与所述中隔壁(200)固定连接；
S300、在所述隧道网喷初支(100)和所述门架(400)之间的间隙中填充混凝土；
S400、凿除顶部的所述门架横撑(500)和中部的所述门架横撑(500)之间对应区域内的所述中隔壁(200)墙体，之后对所述中隔壁(200)剩余的墙体进行加固；
S500、在所述中隔壁(200)上部的缺口处沿垂直于隧道正线方向开挖横通道上台阶，并及时依次施作锚杆支护、所述横通道网喷初支(300)、所述隧道网喷初支(100)以及竖直架设所述横通道支架(600)，沿所述横通道网喷初支(300)轮廓间隔竖直设置的横通道支架(600)的高度逐渐降低，所述横通道支架(600)顶端穿过所述隧道网喷初支(100)后延伸至所述横通道网喷初支(300)内，两相邻等高的所述横通道支架(600)顶部之间通过所述横通道支架横撑(700)固定连接，所述横通道支架(600)的底部通过所述锁脚锚杆(601)固定；
S600、凿除中部的所述门架横撑(500)和底部的所述门架横撑(500)之间对应区域内的所述中隔壁(200)墙体；
S700、拆除所述横通道上台阶施工中架设的所述横通道支架(600)；
S800、在所述中隔壁(200)下部的缺口处沿垂直于隧道正线方向开挖横通道下台阶，开挖完后依次施作锚杆支护和所述隧道网喷初支(100)。
3.根据权利要求2所述的横通道施工方法，其特征在于，步骤S100中的超前小导管直径为42mm，管厚为3.5mm，长为3.5m，并以环向间距0.3m、纵向间距2m、外插角5～15°进行布置。
4.根据权利要求2所述的横通道施工方法，其特征在于，步骤S200具体施工过程如下：
S201、架设第一组所述门架(400)；
S202、由上到下依次将三组所述门架横撑(500)的一端焊接固定在第一组所述门架(400)的顶部、中部和底部位置，同时将所述门架横撑(500)与所述中隔壁(200)固定连接；
S203、以间距5m架设第二组所述门架(400)，由上到下依次将三组所述门架横撑(500)的另一端焊接固定在第二组所述门架(400)的顶部、中部和底部位置。
5.根据权利要求2所述的横通道施工方法，其特征在于，步骤S300中的混凝土为C25早强混凝土。
6.根据权利要求2所述的横通道施工方法，其特征在于，步骤S400具体施工过程如下：
S401、将隧道开挖土回填至横通道施工空间以形成横通道上台阶施工用的作业平台和行车坡道；
S402、由上到下凿除对应区域内的所述中隔壁(200)墙体；
S403、在两组所述门架(400)的中部和底部的中间位置之间架设一组所述门架横撑(500)并固定连接在所述中隔壁(200)上。
7.根据权利要求6所述的横通道施工方法，其特征在于，实施步骤S600时先要清除横通道上台阶施工用的作业平台和行车坡道。
8.根据权利要求2所述的横通道施工方法，其特征在于，步骤S500具体施工过程如下：
S501、按隧道断面设计的所述隧道网喷初支(100)和所述横通道网喷初支(300)的轮廓开挖横通道上台阶；
S502、横通道上台阶每开挖1m，在本次开挖空间的顶部依次施作锚杆支护、所述横通道网喷初支(300)和所述隧道网喷初支(100)，以及在靠近未开挖的边墙的一侧沿平行于隧道正线方向间隔竖直设置多组所述横通道支架(600)，所述横通道支架(600)的顶部穿过所述隧道网喷初支(100)后延伸至所述横通道网喷初支(300)内，两相邻等高的所述横通道支架(600)顶部之间通过所述横通道支架横撑(700)固定连接，所述横通道支架(600)的底部通过锁脚锚杆(601)固定在横通道上台阶的底部；
S503、采用C25早强抗渗等级P6混凝土对所述横通道网喷初支(300)和所述隧道网喷初支(100)进行喷砼浇筑，以及对隧道拱部与所述隧道网喷初支(100)之间的间隙进行回填施工；
在开挖过程中，实时监测围岩变形情况，当围岩变形异常时预留核心土，在核心土区域不架设所述横通道支架(600)。
9.根据权利要求8所述的横通道施工方法，其特征在于，在步骤S500中预留了核心土的情况下，实施步骤S800时需先开挖预留的核心土。
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