CN112963157B - 一种双洞隧道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双洞隧道施工方法，适用于掌子面前方出现富水区域、且左洞前方先于右洞前方出现富水区域时，包括：在中岩墙上开挖第一斜导洞，第一斜导洞连通右洞的已开挖段和左洞的当前掌子面前方的富水区；通过第一斜导洞将富水区的地下水排放至右洞；继续开挖排空了富水区内的地下水的左洞至下一个富水区；在中岩墙上开挖第二斜导洞，第二斜导洞连通左洞的已开挖段和右洞的当前掌子面前方的富水区；通过第二斜导洞将富水区的地下水排放至左洞的已开挖段；继续开挖排空了地下水的右洞至下一个富水区；左洞和右洞交替施工通过整个富水区。本发明提供的一种双洞隧道施工方法，节省人力物力，富水区的排水效率高。

Description

一种双洞隧道施工方法

技术领域

本发明属于隧道施工建设技术领域，具体涉及一种双洞隧道施工方法。

背景技术

在山体隧道施工时，在导洞掌子面前探时经常能够发现掘进前方出现富水区，目前对于这种情况通常采用在掌子面上钻取排水孔进行排水的方式，通过排水孔将富水区内的积水排空后方可继续进行掘进作业，否则容易发生涌水、突泥风险，但是这种排水方式由于需要将水流通过已开挖段向外界排放，因此需要施工设备让出施作排水渠道的空间，并在排水完成后拆除排水渠道，因此物料浪费严重且工作量大，另外，由于掌子面不宜钻取过大、过多的排水孔，因此排水周期较长，从而会占用大量的施工时间，严重影响施工进度。

发明内容

本发明实施例提供一种双洞隧道施工方法，旨在解决现有技术中在隧道施工前方遇到富水区时采用的排水方式浪费人力物力且效率低下，影响施工进度的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种双洞隧道施工方法，适用于掌子面前方出现富水区域、且左洞前方先于右洞前方出现富水区域时，包括以下步骤：

在左洞和右洞之间的中岩墙上开挖第一斜导洞，第一斜导洞连通右洞的已开挖段和左洞的当前掌子面前方的富水区；

通过第一斜导洞将左洞的当前掌子面前方的富水区的地下水排放至右洞的已开挖段，并引流排放至洞外；

继续开挖排空了当前掌子面前方的富水区内的地下水的左洞，直至靠近下一个富水区；

在中岩墙上开挖第二斜导洞，第二斜导洞连通左洞的已开挖段和右洞的当前掌子面前方的富水区；

通过第二斜导洞将右洞前方的富水区的地下水排放至左洞的已开挖段，并引流排放至洞外；

继续开挖排空了当前掌子面前方的富水区内的地下水的右洞，直至靠近下一个富水区；

左洞和右洞交替排水和开挖作业，直至通过整个富水区。

在一种可能的实现方式中，第一斜导洞和第二斜导洞的开挖过程均包括以下步骤：

在已开挖段的中岩墙的侧壁上施作3～5个超前探孔，并随探测情况进行掘进，在超前探孔探测到地下水时停止掘进；

对当前掌子面进行喷浆加固，并在加固后的当前掌子面上钻取10～15个排水孔，排水孔均匀分布于超前探孔的周围，用于与超前探孔一并排空富水区内的地下水。

在一种可能的实现方式中，在左洞的当前掌子面前方的富水区内的地下水排空后还包括：继续开挖第一斜导洞，直至将左洞和右洞完全贯通；在右洞的当前掌子面前方的富水区内的地下水排空后还包括：继续开挖第二斜导洞，直至将左洞和右洞完全贯通。

在一种可能的实现方式中，继续开挖第一斜导洞，直至将左洞和右洞完全贯通后还包括：将第一斜导洞的洞壁上施作第一衬砌，并将施作了第一衬砌的第一斜导洞用于左洞和右洞之间的通风和物料转移；继续开挖第二斜导洞，直至将左洞和右洞完全贯通后还包括：将第二斜导洞的洞壁上施作第二衬砌，并将施作了第二衬砌的第二斜导洞用于左洞和右洞之间的通风和物料转移。

在一种可能的实现方式中，在已开挖段的中岩墙的侧壁上施作3～5个超前探孔，并随探测情况进行掘进，在超前探孔探测到地下水时停止掘进包括：在掘进过程中每间隔10～15米施作外扩段，并由每个外扩段朝向掘进前方施作5～10米的管棚进行支护。

在一种可能的实现方式中，第一斜导洞和第二斜导洞的两端均施作有管棚。

在一种可能的实现方式中，在掘进过程中每间隔10～15米施作外扩段，并由每个外扩段朝向掘进前方施作管棚进行支护包括：

在外扩段上围绕第一斜导洞或第二斜导洞的洞壁钻取多个锚孔，锚孔沿掘进方向延伸5～10米；

将各个锚孔内分别嵌入棚管，并对嵌入了棚管的锚孔进行灌浆塞缝。

在一种可能的实现方式中，棚管包括无缝钢管、钢筋笼，以及充管水泥；其中，无缝钢管的两端封闭且其中一端为尖锥型，无缝钢管的侧壁上沿其轴向间隔设有多组注浆孔；钢筋笼沿无缝钢管的轴向穿设于无缝钢管内部；充管水泥由注浆孔注入无缝钢管内的水泥砂浆凝结而成。

示例性的，第一斜导洞和第二斜导洞与中岩墙之间的夹角均为40～50°。

示例性的，第一斜导洞和第二斜导洞的底壁均具有1～3°的出水坡度。

本发明提供的一种双洞隧道施工方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种双洞隧道施工方法，在双洞掘进施工左洞先于右洞前方探测到富水区域时，由于左洞的开挖长度小于右洞的开挖长度，此时通过在中岩墙上开挖第一斜导洞，连通左洞前方的富水区和右洞的已开挖段，从而通过第一斜导洞将左洞前方的富水区内的地下水排入右洞的已开挖段后再引流排放至外界，在地下水排空后继续开挖左洞至下一个富水区域，此时左洞的开挖长度超过右洞，然后再在中岩墙上开挖第二斜导洞，连通右洞前方的富水区和左洞的已开挖段，从而通过第二斜导洞将右洞前方的富水区内的地下水排入左洞的已开挖段后再引流排放至外界，如此交替进行排水施工，一方面第一斜导洞和第二斜导洞相较于常用的排水孔方式能够提高单位时间的排水量，从而缩短排水周期；另一方面在左洞前方的富水区的地下水排空后掘进作业至超过右洞的开挖长度后，即可开挖第二斜导洞对右洞前方的富水区进行排水，且排水过程并不影响左洞的正常掘进作业，从而能够降低对施工进度的影响，提高施工效率；另外，左洞和右洞的已开挖段能够互相作为对方的排水渠道，从而减少了施作常规排水渠道的步骤，不仅能够降低物料损耗，节约成本，还能够提高施工效率，且在第一斜导洞和第二斜导洞完成排水任务后还可以作为左洞和右洞之间的通风通道，从而在左洞、右洞和外界之间产生循环气流，提高施工作业环境的空气质量，无需再额外施作通风口，从而能够节约人力物力，提高施工效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种双洞隧道施工方法的流程框图一；

图2为本发明实施例提供的一种双洞隧道施工方法的流程框图二；

图3为本发明实施例提供的一种双洞隧道施工方法的施工过程示意图一；

图4为本发明实施例提供的一种双洞隧道施工方法的施工过程示意图二；

图5为本发明实施例提供的一种双洞隧道施工方法施作的排水孔和管棚的分布结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种双洞隧道施工方法将第一斜导洞贯通后的第一斜导洞的轴向截面结构示意图；

图7为本发明实施例所采用的棚管的结构示意图；

图8为本发明实施例所采用的挡水墙的横断面结构示意图。

图中：1、左洞；10、富水区；2、右洞；3、中岩墙；4、第一斜导洞；40、外扩段；41、管棚；411、棚管；4110、注浆孔；4111、无缝钢管；4112、钢筋笼；4113、充管水泥；42、超前探孔；43、排水孔；5、第二斜导洞；6、挡水墙；7、止水墙。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

应当理解，掌子面即在隧道施工过程中不断向前推进的工作面；中岩墙3为左洞1和右洞2之间的岩石墙体，左洞1和右洞2之前的间距就是中岩墙3的厚度；另外，在此以左洞1先于右洞2前方探测到富水区10进行说明，并不代表实际施工过程中左洞1和右洞2前方探测到富水区10的先后关系，也就是说，按照本实施例提供的施工方法，在右洞2先于左洞1前方探测到富水区10时同样适用。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的一种双洞隧道施工方法进行说明。所述一种双洞隧道施工方法，包括以下步骤：

步骤S101，在左洞1和右洞2之间的中岩墙3上开挖第一斜导洞4，第一斜导洞4连通右洞2的已开挖段和左洞1的当前掌子面前方的富水区10；

步骤S102，通过第一斜导洞4将左洞1的当前掌子面前方的富水区10的地下水排放至右洞2的已开挖段，并引流排放至洞外；

步骤S103，继续开挖排空了当前掌子面前方的富水区10内的地下水的左洞1，直至靠近下一个富水区10；

步骤S104，在中岩墙3上开挖第二斜导洞5，第二斜导洞5连通左洞1的已开挖段和右洞2的当前掌子面前方的富水区10；

步骤S105，通过第二斜导洞5将右洞2前方的富水区10的地下水排放至左洞1的已开挖段，并引流排放至洞外；

步骤S106，继续开挖排空了当前掌子面前方的富水区10内的地下水的右洞2，直至靠近下一个富水区10；

步骤S107，左洞1和右洞2交替排水和开挖作业，直至通过整个富水区10。

本实施例提供的一种双洞隧道施工方法，与现有技术相比，在双洞掘进施工左洞1先于右洞2前方探测到富水区10域时，由于左洞1的开挖长度小于右洞2的开挖长度(参见图1)，此时通过在中岩墙3上开挖第一斜导洞4，连通左洞1前方的富水区10和右洞2的已开挖段，从而通过第一斜导洞4将左洞1前方的富水区10内的地下水排入右洞2的已开挖段后再引流排放至外界，在地下水排空后继续开挖左洞1至下一个富水区10域，此时左洞1的开挖长度超过右洞2(参见图1)，然后再在中岩墙3上开挖第二斜导洞5，连通右洞2前方的富水区10和左洞1的已开挖段，从而通过第二斜导洞5将右洞2前方的富水区10内的地下水排入左洞1的已开挖段后再引流排放至外界，如此交替进行排水施工，一方面第一斜导洞4和第二斜导洞5相较于常用的排水孔43方式能够提高单位时间的排水量，从而缩短排水周期；另一方面在左洞1前方的富水区10的地下水排空后掘进作业至超过右洞2的开挖长度后，即可开挖第二斜导洞5对右洞2前方的富水区10进行排水，且排水过程并不影响左洞1的正常掘进作业(参见图1，也就是说，由于左洞1的当前掌子面与第二斜导洞5的口部之间具有了适于掘进施工作业的空间，因此无需等待右洞2前方富水区10的地下水排空即可开始对左洞1的继续掘进施工，当然，为避免水流反向，可在第一斜导洞4的水流出口位置设置止水墙7)，从而能够降低对施工进度的影响，提高施工效率；另外，左洞1和右洞2的已开挖段能够互相作为对方的排水渠道，从而减少了施作常规排水渠道的步骤，不仅能够降低物料损耗，节约成本，还能够提高施工效率，且在第一斜导洞4和第二斜导洞5完成排水任务后还可以作为左洞1和右洞2之间的通风通道，从而在左洞1、右洞2和外界之间产生循环气流(在自然风较弱时可通过在左洞1或右洞2的洞口设置风机实现)，提高施工作业环境的空气质量，无需再额外施作通风口，从而能够节约人力物力，提高施工效率。

在一种可能的实现方式中，请参阅图1，在上述步骤S102和步骤S104中，第一斜导洞4和第二斜导洞5的开挖过程均包括以下步骤：

步骤S1021，在已开挖段的中岩墙3的侧壁上施作3～5个超前探孔42，并随探测情况进行掘进，在超前探孔42探测到地下水时停止掘进；

步骤S1022，对当前掌子面进行喷浆加固，并在加固后的当前掌子面上钻取10～15个排水孔43，排水孔43均匀分布于超前探孔42的周围，用于与超前探孔42一并排孔富水区10内的地下水。

通过在导洞掌子面上朝向掘进前方施作超前探孔42，从而能够及时发现前方的富水区10，并在发现富水区10时及时停止掘进，并对当前掌子面进行喷浆加固，避免出现涌水或突泥现象，确保施工安全，加固完成后在当前掌子面朝向富水区10钻取多个排水孔43，应当说明，排水孔43应当均匀分布在各个超前探孔42的周围，并覆盖整个当前掌子面区域，一方面能够提高排水效率，另一方面能够确保整个掘进前方的地下水能够排空，地下水通过各个排水孔43和超前探孔42排入导洞的已开挖段，并流向左洞1或右洞2的已开挖段，进而排至洞外(外界)，排水过程高效安全。

在本实施例中，请参阅图1，在左洞1的当前掌子面前方的富水区10内的地下水排空后还包括：继续开挖第一斜导洞4，直至将左洞1和右洞2完全贯通；在右洞2的当前掌子面前方的富水区10内的地下水排空后还包括：继续开挖第二斜导洞5，直至将左洞1和右洞2完全贯通。在地下水排空后，继续开挖左洞1至超过第一斜导洞4的位置后，再将第一斜导洞4挖通，从而能够在左洞1和右洞2的已开挖段之间建立快捷通道，该通道除了具有空气流通的作用外，还能够方便左洞1和右洞2交替作业过程中的物料转移，无需再往返洞口进行物料转移，从而节约时间，提高施工效率；同理，第二斜导洞5在挖通后也具有相同的功能，在此不再赘述。

另外，请参阅图1，为避免水流冲刷左洞1或右洞2的侧壁(通常为与中岩墙3相对的洞壁)，在第一斜导洞4和第二斜导洞5的吹水口位置设置挡水墙6，挡水墙6采用L型预制水泥板块距离洞壁一米左右排列成弯弧型(L型结构能够直接直立在地面上并保持稳定，且朝向中岩墙3的板面为平面，能够与中岩墙3共同形成水槽)，一端与中岩墙3的侧壁抵接，另一端圆弧弯折后向洞口方向延伸，在水流排向左洞1或右洞2的已开挖段时，首先冲击到挡水墙6上，从而缓解水流冲击力，然后在由挡水墙6和中岩墙3之间形成的水槽排向洞外，在地下水排完后，并在导洞完全打通后，预制水泥板块能够通过导洞在左洞1和右洞2之间转移，以用于下一次排水，能够循环利用，节省物料成本。

进一步地，请参阅图1，继续开挖第一斜导洞4，直至将左洞1和右洞2完全贯通后还包括：将第一斜导洞4的洞壁上施作第一衬砌，并将施作了第一衬砌的第一斜导洞4用于左洞1和右洞2之间的通风和物料转移；继续开挖第二斜导洞5，直至将左洞1和右洞2完全贯通后还包括：将第二斜导洞5的洞壁上施作第二衬砌，并将施作了第二衬砌的第二斜导洞5用于左洞1和右洞2之间的通风和物料转移。通过在洞壁上施作衬砌，能够避免洞壁掉渣或漏水，从而确保人员通行或物料转移安全，另外，在隧道施工完毕后，第一斜导洞4和第二斜导洞5也可以作为左洞1和右洞2之间的连接通道，以增加左洞1和右洞2之间的关联性，因此无需进行拆除或封堵，能够充分利用施工物料，避免浪费。

在一种可能的实现方式中，请参阅图1，在已开挖段的中岩墙3的侧壁上施作3～5个超前探孔42，并随探测情况进行掘进，在超前探孔42探测到地下水时停止掘进包括：在掘进过程中每间隔10～15米施作外扩段40，并由每个外扩段40朝向掘进前方施作5～10米的管棚41进行支护。通过间隔设置的多段管棚41对导洞外围的岩石进行锚固支护，从而提高导洞的稳定性，避免塌方，确保施工安全并满足后期安全使用要求。

具体的，请参阅图1，第一斜导洞4和第二斜导洞5的两端均施作有管棚41。导洞的口部作为强度较差的部位，通过设置管棚41进行支护以加强结构强度，确保施工过程安全可靠。

进一步地，请参阅图1，在掘进过程中每间隔10～15米施作外扩段40，并由每个外扩段40朝向掘进前方施作管棚41进行支护包括：在外扩段40上围绕第一斜导洞4或第二斜导洞5的洞壁钻取多个锚孔，锚孔沿掘进方向延伸5～10米；将各个锚孔内分别嵌入棚管411，并对嵌入了棚管411的锚孔进行灌浆塞缝。应当理解，为避免应力集中，外扩段40应当为逐渐外扩的结构，通过外扩段40形成钻孔作业空间，从而方便进行棚管411的植入，在棚管411植入锚孔后向缝隙内灌注水泥砂浆，从而使棚管411与锚孔的孔壁紧密结合为一体，从而提高支护强度。

示例性的，请参阅图1，棚管411包括无缝钢管4111、钢筋笼4112，以及充管水泥4113；其中，无缝钢管4111的两端封闭且其中一端为尖锥型，无缝钢管4111的侧壁上沿其轴向间隔设有多组注浆孔4110；钢筋笼4112沿无缝钢管4111的轴向穿设于无缝钢管4111内部；充管水泥4113由注浆孔4110注入无缝钢管4111内的水泥砂浆凝结而成。无缝钢管4111内部的钢筋笼4112和冲管水泥相当于钢筋混凝土，强度高，通过无缝钢管4111将钢筋混凝土包覆起来并在一端设置尖锥，从而能够方便穿入锚孔内，而棚管411可作为预制件，因此能够极大提高施工效率。

在一种可能的实现方式中，第一斜导洞4和第二斜导洞5与中岩墙3之间的夹角均为40～50°。适于将富水区10的地下水引导至导洞的已开挖段，且地下水采用倾斜引入和排出导洞的方式，能够确保水流顺畅，提高排水效率。

在一种可能的实现方式中，第一斜导洞4和第二斜导洞5的底壁均具有1～3°的出水坡度。地下水引入导洞后能够在出水坡度下快速自流至已开挖段，节省物料且排水效率高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双洞隧道施工方法，适用于掌子面前方出现富水区域、且左洞前方先于右洞前方出现所述富水区域时，其特征在于，包括以下步骤：

在所述左洞和所述右洞之间的中岩墙上开挖第一斜导洞，所述第一斜导洞连通所述右洞的已开挖段和所述左洞的当前掌子面前方的富水区；

通过所述第一斜导洞将所述左洞的当前掌子面前方的富水区的地下水排放至所述右洞的已开挖段，并引流排放至洞外；

继续开挖排空了当前掌子面前方的富水区内的地下水的所述左洞，直至靠近下一个富水区；

在所述中岩墙上开挖第二斜导洞，所述第二斜导洞连通所述左洞的已开挖段和所述右洞的当前掌子面前方的富水区；

通过所述第二斜导洞将所述右洞前方的富水区的地下水排放至所述左洞的已开挖段，并引流排放至洞外；

继续开挖排空了当前掌子面前方的富水区内的地下水的所述右洞，直至靠近下一个富水区；

所述左洞和所述右洞交替排水和开挖作业，直至通过整个富水区；

所述第一斜导洞和所述第二斜导洞的开挖过程均包括以下步骤：

在已开挖段的所述中岩墙的侧壁上施作3～5个超前探孔，并随探测情况进行掘进，在所述超前探孔探测到地下水时停止掘进；

对当前掌子面进行喷浆加固，并在加固后的当前掌子面上钻取10～15个排水孔，所述排水孔均匀分布于所述超前探孔的周围，用于与所述超前探孔一并排空富水区内的地下水；

所述在已开挖段的所述中岩墙的侧壁上施作3～5个超前探孔，并随探测情况进行掘进，在所述超前探孔探测到地下水时停止掘进包括：

在掘进过程中每间隔10～15米施作外扩段，并由每个所述外扩段朝向掘进前方施作5～10米的管棚进行支护。

2.如权利要求1所述的一种双洞隧道施工方法，其特征在于，在所述左洞的当前掌子面前方的富水区内的地下水排空后还包括：继续开挖所述第一斜导洞，直至将所述左洞和所述右洞完全贯通；

在所述右洞的当前掌子面前方的富水区内的地下水排空后还包括：继续开挖所述第二斜导洞，直至将所述左洞和所述右洞完全贯通。

3.如权利要求2所述的一种双洞隧道施工方法，其特征在于，所述继续开挖所述第一斜导洞，直至将所述左洞和所述右洞完全贯通还包括：将所述第一斜导洞的洞壁上施作第一衬砌，并将施作了所述第一衬砌的所述第一斜导洞用于所述左洞和所述右洞之间的通风和物料转移；

所述继续开挖所述第二斜导洞，直至将所述左洞和所述右洞完全贯通还包括：将所述第二斜导洞的洞壁上施作第二衬砌，并将施作了所述第二衬砌的所述第二斜导洞用于所述左洞和所述右洞之间的通风和物料转移。

4.如权利要求1所述的一种双洞隧道施工方法，其特征在于，所述第一斜导洞和所述第二斜导洞的两端均施作有所述管棚。

5.如权利要求1所述的一种双洞隧道施工方法，其特征在于，所述在掘进过程中每间隔10～15米施作外扩段，并由每个所述外扩段朝向掘进前方施作管棚进行支护包括：

在所述外扩段上围绕所述第一斜导洞或所述第二斜导洞的洞壁钻取多个锚孔，所述锚孔沿掘进方向延伸5～10米；

将各个所述锚孔内分别嵌入棚管，并对嵌入了所述棚管的所述锚孔进行灌浆塞缝。

6.如权利要求5所述的一种双洞隧道施工方法，其特征在于，所述棚管包括：

无缝钢管，两端封闭且其中一端为尖锥型，所述无缝钢管的侧壁上沿其轴向间隔设有多组注浆孔；

钢筋笼，沿所述无缝钢管的轴向穿设于所述无缝钢管内部；

充管水泥，由所述注浆孔注入所述无缝钢管内的水泥砂浆凝结而成。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种双洞隧道施工方法，其特征在于，所述第一斜导洞和所述第二斜导洞与所述中岩墙之间的夹角均为40～50°。

8.如权利要求1-6任一项所述的一种双洞隧道施工方法，其特征在于，所述第一斜导洞和所述第二斜导洞的底壁均具有1～3°的出水坡度。

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