CN112983431B - 一种半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法，包括以下步骤：先施工扶梯隧道，至横通道交叉口处时对扶梯隧道拱架进行加固处理；从所述扶梯隧道与横通道的交叉口往左右两侧同步开挖施工横通道；横通道施工完成后，采用挑顶转换工法往左、右线左右两侧同步开挖进行正线隧道施工，并对横通道及两侧对应的初支拱架范围内及时进行锁脚锚管的加强，扶梯隧道作为出碴通道；开挖和初期支护完成后进行二衬施工。施工顺序安排合理，有效的加快了施工进度，节约成本，同时控制多节点立体交叉隧道由于结构上受力不均而带来的拱顶沉降和坍塌的高风险性，解决了半成岩地区深埋相贯隧道群施工时结构不稳定的难题。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程领域，具体涉及一种半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法。
背景技术
目前，半成岩是一种第三系未完全沉积变质的特殊岩石，具有土和岩石的特征，而在半成岩地区施工的相贯隧道群兼具平面十字交叉和立体交叉的特点，交叉区域较多，且各个隧道之间近距离施工，隧道群施工岔口处会出现拱顶沉降现象，以及新施工隧道会对既有隧道的结构产生较大影响，有坍塌的风险。虽然已提出多条小间距浅埋隧道群施工方法以及多断面立体交叉隧道施工方法，但这些施工方法并未同时涉及平面交叉和立体交叉隧道，且立体交叉隧道多指空间十字交叉隧道，没有涉及立体斜交隧道。因此，需要一种新的技术以解决现有技术中同时进行平面交叉和立体交叉隧道施工时拱顶沉降、结构不稳定和坍塌风险大的问题。
发明内容
为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法，其具有在同时进行平面交叉和立体交叉隧道施工时保持隧道群整体结构稳定和加快施工进度的效果。
本发明采用了以下技术方案：
一种半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法，包括以下步骤：
S1.施工扶梯隧道：自上而下进行开挖和支护，施工至横通道交叉口处时对扶梯隧道的拱架进行加固处理；
S2.施工横通道：施工时从所述扶梯隧道与横通道的交叉口往左右两侧同步开挖；
S3.施工正线隧道：横通道施工完成后，采用挑顶转换工法进行正线隧道施工，隧道施工转换完成后，对横通道及两侧正线隧道的拱架进行加固处理；
S4.二衬施工：对所述正线隧道与所述横通道及其交叉口段二衬施工。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S1中，所述扶梯隧道施工过程中采用激光进行施工导向。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S2中，施工所述横通道时将所述扶梯隧道作为出碴通道。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S3中，所述正线隧道施工时往左、右线的左右两侧同步开挖，所述扶梯隧道作为出碴通道。
作为本发明技术方案的进一步改进，二衬施工时采用模筑钢筋混凝土或支架模板钢筋混凝土，初期支护与二衬之间设防水层。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述扶梯隧道、所述横通道和所述正线隧道的初支施工均采用三台阶法。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述步骤S1中，所述扶梯隧道为斜向下设置，所述扶梯隧道开挖每循环进尺不大于0.5m，边墙每循环开挖进尺不大于1m，仰拱开挖前必须先完成拱架的加固处理，每循环开挖进尺不大于3m，支护封闭位置距离掌子面不大于20m，台阶长度为3～5m。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述正线隧道施工工程中，在左线或右线正线隧道附近增设施工竖井，作为出碴通道和通风通道。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述步骤S1中，采用超前锁脚锚管进行拱架加固处理。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述步骤S3中，采用超前锁脚锚管对拱架加固处理，超前锁脚锚管的布置间距等于横通道的拱架间距，每榀拱架布设两根超前锁脚锚管，超前锁脚锚管的打设于正线隧道拱架和横通道拱架之间，并与横通道的轴线的夹角为40-50°。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.自上而下进行开挖和支护扶梯隧道，施工至横通道交叉口处时对扶梯隧道的拱架进行加固处理，这种支护和加固处理措施可以减少后续施工过程对扶梯隧道结构的影响，还可以避免出现拱顶沉降现象；
2.施工横通道时从扶梯隧道与横通道的交叉口往左右两侧同步开挖，两侧同时开挖可以避免扶梯隧道与横通道的交叉口处结构受力不均，还可以有效地加快施工进度，从而节约经济成本；
3.横通道施工完成后，采用挑顶转换工法进行正线隧道施工，隧道施工转换完成后，对横通道及两侧正线隧道的拱架进行加固处理，可以避免出现坍塌的风险，确保施工过程安全；
4.对所述正线隧道与所述横通道及其交叉口段二衬施工进一步地加固了隧道群的整体结构，施工顺序安排合理，有效的加快了施工进度，节约成本。同时控制多节点立体交叉隧道由于结构上受力不均而带来的高风险性，解决了半成岩地区深埋相贯隧道群施工时结构不稳定的难题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：
图1是总体施工示意图；
图2是横通道与正线隧道交叉处超前锁脚锚管固结拱架示意图；
图3是中台阶机械联合开挖作业示意图；
图4是中台阶机械联合开挖作业剖面图；
图5是上、下台阶机械联合开挖作业示意图；
图6是上、下台阶机械联合开挖作业剖面图。
附图标记：
1-扶梯隧道；
2-横通道；
3-正线隧道；
4-破碎锤；
5-超前锁脚锚管与横通道的轴线的夹角；51-超前锁脚锚管；
6-铣挖机；
7-上台阶开挖；
8-中台阶开挖；
9-下台阶开挖；
10-初支施工。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
参照图1至图6，一种半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法，包括以下步骤：
S1.施工扶梯隧道：所述扶梯隧道1为斜向下设置，施工扶梯隧道1时自上而下进行开挖和支护，施工过程中运用激光导向，确保隧道方向不偏离预设方向，激光导向时，具体可以采用采用激光导向仪进行施工导向。所述扶梯隧道1开挖每循环进尺不大于0.5m，边墙每循环开挖进尺不大于1m，仰拱开挖前必须先完成拱架的加固处理，每循环开挖进尺不大于3m，支护封闭位置距离掌子面不大于20m，台阶长度为3～5m，开挖过程中可根据施工情况缩短台阶长度，保证掌子面在开挖、支护过程中有2-3米长的平台。施工至横通道2交叉口处时对扶梯隧道1的拱架进行加固处理，在交叉口初期支护的拱架接口处增设φ42、长度3.5m超前锁脚锚管51，并与隧道拱架连接牢固，为横通道2的开挖提前进行拱架固结。这种支护和加固处理措施可以减少后续施工过程对节点处结构的影响，还可以避免出现拱顶沉降现象，从而有效的控制多节点立体交叉隧道坍塌的高风险性，确保施工过程安全。
S2.施工横通道：施工横通道2时从所述扶梯隧道1与横通道2的交叉口往左右两侧同步开挖，两侧同时开挖可以避免隧道群整体结构受力不均，还可以有效地加快工程进度。施工过程中运用激光导向，确保隧道方向不偏离预设方向。施工所述横通道2时所述扶梯隧道1 作为出渣通道和通风通道，可减少施工竖井作为出渣通道和通风通道的增设，从而加快工程进度。
S3.施工正线隧道：横通道2施工完成后，采用挑顶转换工法进行正线隧道3施工，所述正线隧道3施工时往左、右线的左右两侧同步开挖，所述扶梯隧道1作为出碴通道。隧道施工转换完成后对横通道2及两侧对应的初期支护的拱架范围内及时进行超前锁脚锚管51的加强，增设φ42、长度3.5m的超前锁脚锚管51对拱架进行加固处理以避免各节点出现拱顶沉降甚至坍塌的风险，超前锁脚锚管51的布置间距等于横通道2拱架间距，每榀拱架布设两根超前锁脚锚管51，超前锁脚锚管51的打设于正线隧道3拱架和横通道2拱架之间，并与横通道2的轴线的夹角5为40-50°，现场施工时可优选为45°。所述正线隧道3施工过程中，可以根据工程地质实际情况在左线或右线正线隧道3附近增设施工竖井，作为出碴通道和通风通道，以加快工程进度。
S4.二衬施工：对所述正线隧道3与所述横通道2及其交叉口段二次衬砌施工。扶梯隧道 1、横通道2、正线隧道3开挖初支施工10完成后，即进行正线隧道3及其与横通道2交叉口段二次衬砌施工，遵循交叉口正线隧道3二次衬砌先施工，然后施工横通道2二次衬砌，最后施工扶梯隧道1二次衬砌的原则，合理安排施工顺序可以有效的加快施工进度，同时也可以控制多节点立体交叉隧道由于结构上受力不均而带来的高风险性。二次衬砌采用模筑钢筋混凝土或支架模板钢筋混凝土，采用钢筋混凝土进行二次衬砌，可以在复杂地质条件下达到加固支护和优化防排水系统线路等作用。初期支护与二次衬砌之间设防水层，所述防水层为全包柔性防水层，具有良好的防水效果和抗渗漏的作用。
需要说明的是，所述扶梯隧道1、所述横通道2和所述正线隧道3的初支施工均采用三台阶法，并且在这三个隧道的初支施工施工过程中均采用CAT313机械高频振动破碎锤4+小松200-8机载FR1500铣挖机6联合机械开挖，这种开挖工法属于一种非爆破式开挖工法，避免了爆破过程产生振动从而造成拱顶沉降甚至坍塌。开挖形成三台阶后，先进行中台阶开挖 8并行联合作业，后进行上台阶开挖7与下台阶开挖9联合作业，并以此循环，这种开挖方式可以保障半成岩地区深埋相贯隧道群在施工时整体结构的稳定性。
本发明所述的一种半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.施工扶梯隧道：自上而下进行开挖和支护，施工至横通道交叉口处时对扶梯隧道的拱架进行加固处理，施工扶梯隧道时采用三台阶法，先进行中台阶开挖并行联合作业，后进行上台阶开挖与下台阶开挖联合作业，并以此循环；
S2.施工横通道：施工时从所述扶梯隧道与横通道的交叉口往左右两侧同步开挖，施工所述横通道时将所述扶梯隧道作为出碴通道，施工横通道时采用三台阶法，先进行中台阶开挖并行联合作业，后进行上台阶开挖与下台阶开挖联合作业，并以此循环；
S3.施工正线隧道：横通道施工完成后，采用挑顶转换工法进行正线隧道施工，隧道施工转换完成后，对横通道及两侧正线隧道的拱架进行加固处理，所述正线隧道施工时往左、右线的左右两侧同步开挖，所述扶梯隧道作为出碴通道，施工正线隧道时采用三台阶法，先进行中台阶开挖并行联合作业，后进行上台阶开挖与下台阶开挖联合作业，并以此循环；
S4.二衬施工：对所述正线隧道与所述横通道及其交叉口段二衬施工，扶梯隧道、横通道、正线隧道开挖初支施工完成后，即进行正线隧道及其与横通道交叉口段二次衬砌施工，交叉口正线隧道二次衬砌先施工，然后施工横通道二次衬砌，最后施工扶梯隧道二次衬砌。
2.根据权利要求1所述的半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法，其特征在于：步骤S1中，所述扶梯隧道施工过程中采用激光进行施工导向。
3.根据权利要求1所述的半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法，其特征在于：二衬施工时采用模筑钢筋混凝土或支架模板钢筋混凝土，初期支护与二衬之间设防水层。
4.根据权利要求1所述的半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法，其特征在于：所述扶梯隧道、所述横通道和所述正线隧道的初支施工均采用三台阶法。
5.根据权利要求1所述的半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述扶梯隧道为斜向下设置，所述扶梯隧道开挖每循环进尺不大于0.5m，边墙每循环开挖进尺不大于1m，仰拱开挖前必须先完成拱架的加固处理，每循环开挖进尺不大于3m，支护封闭位置距离掌子面不大于20m，台阶长度为3～5m。
6.根据权利要求1所述的半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法，其特征在于：所述正线隧道施工工程中，在左线或右线正线隧道附近增设施工竖井，作为出碴通道和通风通道。
7.根据权利要求1所述的半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法，其特征在于：所述步骤S1中，采用超前锁脚锚管进行拱架加固处理。
8.根据权利要求1所述的半成岩地区深埋相贯隧道群施工方法，其特征在于：所述步骤S3中，采用超前锁脚锚管对拱架加固处理，超前锁脚锚管的布置间距等于横通道的拱架间距，每榀拱架布设两根超前锁脚锚管，超前锁脚锚管的打设于正线隧道拱架和横通道拱架之间，并与横通道的轴线的夹角为40-50°。
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