CN113153308B - 双联拱隧道塌方段施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了双联拱隧道塌方段施工方法，解决了隧道塌方段处理初期支护沉降量过大侵占二衬的技术问题。本发明采用三导洞法结合双排超前小导管施工方法进行双联拱隧道塌方段施工。本发明设计科学合理，使用方便，在处理双联拱隧道塌方时通过双排超前小导管注浆固结形成有效的承载拱，中导洞、双侧导洞先行，有效地缩短正洞初期支护系统成形时间，达到隧道塌方段处理短进尺、勤支护的要求，同时有效地控制初期支护钢架下沉量，确保塌方处理的施工安全。
Description
技术领域
本发明属于塌方隧道施工技术领域，具体涉及双联拱隧道塌方段施工方法。
背景技术
处理隧道塌方段的传统方法是采用台阶法进行施工，但如果遇到隧道塌方段为大跨、浅埋、富水双联拱塌方段，台阶法施工过程中必然造成拱部钢架外露、悬空，隧道下部开挖后必然造成拱部下沉，沉降速率无法控制和掌握，容易失稳，造成再次坍方。
因此，设计双联拱隧道塌方段施工方法。以至少解决上述部分技术问题，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供双联拱隧道塌方段施工方法，以至少解决上述部分技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
双联拱隧道塌方段施工方法，采用三导洞法结合双排超前小导管施工方法进行双联拱隧道塌方段施工。
进一步地，施工时通过双排超前小导管注浆固结形成有效承载拱，采用包括中导洞和双侧导洞的三导洞法先行以有效缩短正洞初期支护系统成形时间，达到隧道塌方段处理短进尺和勤支护要求，同时有效控制初期支护钢架下沉量以确保塌方处理施工安全。
进一步地，三导洞法结合双排超前小导管施工方法进行双联拱隧道塌方段施工包括以下步骤：
步骤1、中导洞及两侧导洞开挖；
步骤2、中导洞及两侧导洞初期临时支护；
步骤3、中导洞先行贯通；
步骤4、浇筑中隔墙；
步骤5、一侧导洞超前支护；
步骤6、一侧导洞上台阶开挖；
步骤7、一侧导洞上台阶初期支护；
步骤8、一侧导洞下台阶开挖；
步骤9、拆除一侧导洞初期临时支护；
步骤10、一侧导洞仰拱浇筑；
步骤11、一侧导洞边墙及拱部二衬浇筑；
步骤12、另一侧导洞超前支护；
步骤13、另一侧导洞上台阶开挖；
步骤14、另一侧导洞上台阶初期支护；
步骤15、拆除另一侧导洞初期临时支护；
步骤16、另一侧导洞下台阶开挖；
步骤17、另一侧导洞仰拱浇筑；
步骤18、另一侧导洞边墙及拱部二衬浇筑。
进一步地，中导洞采用上下台阶法进行开挖，上台阶开挖高度为5m、长度为3m，上台阶加快进度以先行贯通；中导洞初期支护结束后，立刻施作中隔墙，中隔墙完成后，选定先开挖一侧导洞，并且在开挖一侧导洞前先在未开挖侧从上至下均匀施作Φ100横向钢管支撑；侧导洞施工时预埋压浆管以进行二次压浆处理，中隔墙灌注采用输送泵泵送，其模板采用定做钢模，保证外观质量。
进一步地，侧导洞施工时，根据具体地质和断面设计情况确定单侧导洞的开挖高度和宽度，侧导洞高度设在隧道拱部起拱线位置以下；侧导洞掘进时，根据具体地质情况确定边墙初期支护、临时支护和隧道边墙衬砌位置到开挖掌子面的距离；施工临时支护紧跟、初期支护挖一环支喷一环；单侧导洞距离后续工作面20m，侧导洞各工序施工完后，再作拱部和中部开挖，侧导洞开挖作业时开挖掘进循环进尺控制在0.5m左右。
进一步地，侧导洞开挖成型后立即进行初期支护，首先在侧导洞开挖成型后进行一次初喷，以封闭围岩使围岩稳定，在初喷后，对侧导洞靠边墙侧按设计要求施作初期支护的径向锚杆、钢筋网、格栅钢筋拱架成型钢拱架和喷射砼，并将喷射砼喷至设计厚度；地质特别坏时，增设型钢架刚性支撑加固。
进一步地，在所述步骤1中，开挖前采用双排超前小导管进行超前支护，进行超前支护时，型钢支撑拱脚50cm以上范围沿钢架外沿打入双层小导管，对隧道开挖断面以外围岩进行超前钢性支撑，通过小导管注浆对围岩进行固结，填充围岩裂隙和坍穴，形成一个弧形承载拱，使其具有一定自稳性；针对坍体非常松散破碎地段、以及已经出现小范围塌方的地段，对掌子面挂网喷浆；喷砼采用A8钢筋网，间距150mm*150mm，喷射混凝土强度C20，厚度15～20cm，然后在开挖掌子面隧道纵向3米范围打入超前小导管注浆固结，方可继续开挖。
进一步地，采用双排超前小导管进行超前支护时，中导洞及侧导洞采用小导管为A42热轧无缝钢管，壁厚3.5mm，正洞采用A60热轧无缝钢管，壁厚4mm；小导管环向间距为20-30cm，搭接长度为200cm，小导管环、纵向间距在施工时根据围岩变化进行临时调整，坍体非常松散地段在施工时需密排或补充打入；内排小导管长度4米，外插角10°～15°，外排小导管长度4.5米，外插角25°～30°；小导管注浆范围为开挖断面以外2米范围全环注浆固结。开挖断面内整体注浆固结；注浆施工时，水泥浆水灰比为0.5～1.0之间调节，液浆由稀到浓逐级变换，先注稀浆，然后逐级变浓至1.0为止，注浆压力为0.5-0.8Mpa，发生液浆从其它孔中流出时，采用堵塞串浆孔隔孔注浆。
进一步地，开挖前，收集量测资料，数据变化小于允许值时方可作业，若数据变化过大应立即在开挖面采取竖向、环向钢支撑，补充打入注浆管后对开挖断面以外重新注浆，稳定后再进行开挖作业；开挖过程中若发生局部坍塌，立即采用沙袋填堵、反压开挖后暴露的作业面，待其稳定之后再次用C20喷砼封闭掌子面，重新打入超前小导管，全环重新注浆，量测数据显示稳定后再拆除填堵沙袋和喷砼封闭，开始开挖作业；开挖过程中若出现拱顶坍塌，进行拱架支撑并挂网喷砼后，采用纯水泥浆液对拱顶塌空区域进行填充，以稳定支撑上部岩体。
进一步地，在所述步骤2中，初期临时支护时，每循环开挖后立即对开挖掌子面进行喷射砼封闭，喷射混凝土强度为C20，厚度为15～20cm，局部挂钢筋网；对环向开挖面初喷C20砼，迅速封闭围岩，防止应力过快释放后发生二次坍塌，对环向初喷面围岩凹处进行喷C20砼找平，使围岩应力均布，保证围岩能够均匀密贴钢拱架；正洞分区开挖临时支护采用工16型钢拱架与正洞初期支护螺栓连接，设置中空注浆锚杆，然后对分区临空面进行挂网喷浆，挂网喷浆时采用A8钢筋网以间距150mm*150mm喷射混凝土，喷射混凝土强度为C20，厚度为10cm；在初期支护时，架立钢支撑架，中导洞及侧导洞采用工16钢支撑架，正洞采用工22钢支撑架，支撑架纵向间距30～40cm，钢支撑架之间用ф25@400钢筋连接；紧贴钢支撑架外沿铺挂间距为150mm*150mm的A8钢筋网；系统锚杆采用A25中空注浆锚杆，导洞锚杆长度为2.5米，正洞锚杆长度为4米，锚杆间排距70cm×100cm；喷射C20砼，导洞喷射砼厚度为25cm，正洞喷射砼厚度为30cm；开挖面局部剥落、以及小坍塌落区采用C20砼喷射回填密实。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明设计科学合理，使用方便，在处理双联拱隧道塌方时通过双排超前小导管注浆固结形成有效的承载拱，中导洞、双侧导洞先行，有效地缩短正洞初期支护系统成形时间，达到隧道塌方段处理短进尺、勤支护的要求，同时有效地控制初期支护钢架下沉量，确保塌方处理的施工安全。
本发明三导洞法处理双联拱隧道塌方可以有效辨明隧道塌方段实际情况，为塌方段正洞施工提供依据。三导洞法施工过程中中导洞和双侧壁导洞可同时施工，完成初期支护过程中缩小后续正洞拱部开挖和初期支护跨度，较台阶法相比快速形成了初期支护系统，如此将有效减少二次塌方风险，并且符合隧道塌方段处理短进尺、勤支护原则。
本发明三导洞法施工可有效控制减少拱部钢拱架下沉量，避免施工工程中造成拱部钢架外露及悬空、以及隧道下部开挖后造成拱部下沉从而因沉降速率无法控制和掌握导致容易失稳造成坍方。
本发明双排注浆小导管在塌方段松散破碎围岩中注浆效果显著，分大小外插角施作，在掌子面一定范围内形成有效的承载拱，以确保隧道开挖安全。
本发明双排超前小导管应用灵活，操作方便。在处理塌方、富水破碎围岩及大管棚难以施作、大型设备难以运用的情况下同钢拱架、挂网锚喷组合，能有效降低发生塌方的概率。
附图说明
图1为三导洞法结合双排小导管处理双联拱隧道塌方施工工艺流程图。
图2为本发明三导洞法工序示意图(隧道单侧，图中数字为施工顺序)。
图3为本发明中导洞施工时中导洞临时衬砌布置示意图。
图4为本发明中隔墙、横向钢管支撑示意图。
图5为本发明双排小导管施工工艺流程图(每循环)。
图6为本发明双排小导管施工中小导管示意图。
图7为本发明双排小导管施工中小导管横截面示意图。
图8为本发明双排小导管施工工艺详图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，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，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或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-8所示，本发明提供的双联拱隧道塌方段施工方法，采用三导洞法结合双排超前小导管施工方法进行双联拱隧道塌方段施工。施工时通过双排超前小导管注浆固结形成有效承载拱，采用包括中导洞和双侧导洞的三导洞法先行以有效缩短正洞初期支护系统成形时间，达到隧道塌方段处理短进尺和勤支护要求，同时有效控制初期支护钢架下沉量以确保塌方处理施工安全。三导洞法结合双排超前小导管施工方法进行双联拱隧道塌方段施工包括以下步骤：
步骤1、中导洞及两侧导洞开挖；
步骤2、中导洞及两侧导洞初期临时支护；
步骤3、中导洞先行贯通；
步骤4、浇筑中隔墙；
步骤5、一侧导洞超前支护；
步骤6、一侧导洞上台阶开挖；
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步骤9、拆除一侧导洞初期临时支护；
步骤10、一侧导洞仰拱浇筑；
步骤11、一侧导洞边墙及拱部二衬浇筑；
步骤12、另一侧导洞超前支护；
步骤13、另一侧导洞上台阶开挖；
步骤14、另一侧导洞上台阶初期支护；
步骤15、拆除另一侧导洞初期临时支护；
步骤16、另一侧导洞下台阶开挖；
步骤17、另一侧导洞仰拱浇筑；
步骤18、另一侧导洞边墙及拱部二衬浇筑。
本发明中导洞采用上下台阶法进行开挖，上台阶开挖高度为5m、长度为3m，上台阶加快进度以先行贯通；中导洞初期支护结束后，立刻施作中隔墙，中隔墙完成后，选定先开挖一侧导洞，并且在开挖一侧导洞前先在未开挖侧从上至下均匀施作Φ100横向钢管支撑；侧导洞施工时预埋压浆管以进行二次压浆处理，中隔墙灌注采用输送泵泵送，其模板采用定做钢模，保证外观质量。
本发明侧导洞施工时，根据具体地质和断面设计情况确定单侧导洞的开挖高度和宽度，侧导洞高度设在隧道拱部起拱线位置以下；侧导洞掘进时，根据具体地质情况确定边墙初期支护、临时支护和隧道边墙衬砌位置到开挖掌子面的距离；施工临时支护紧跟、初期支护挖一环支喷一环；单侧导洞距离后续工作面20m，侧导洞各工序施工完后，再作拱部和中部开挖，侧导洞开挖作业时开挖掘进循环进尺控制在0.5m左右。
本发明侧导洞开挖成型后立即进行初期支护，首先在侧导洞开挖成型后进行一次初喷，以封闭围岩使围岩稳定，在初喷后，对侧导洞靠边墙侧按设计要求施作初期支护的径向锚杆、钢筋网、格栅钢筋拱架成型钢拱架和喷射砼，并将喷射砼喷至设计厚度；地质特别坏时，增设型钢架刚性支撑加固。
本发明在所述步骤1中，开挖前采用双排超前小导管进行超前支护，进行超前支护时，型钢支撑拱脚50cm以上范围沿钢架外沿打入双层小导管，对隧道开挖断面以外围岩进行超前钢性支撑，通过小导管注浆对围岩进行固结，填充围岩裂隙和坍穴，形成一个弧形承载拱，使其具有一定自稳性；针对坍体非常松散破碎地段、以及已经出现小范围塌方的地段，对掌子面挂网喷浆；喷砼采用A8钢筋网，间距150mm*150mm，喷射混凝土强度C20，厚度15～20cm，然后在开挖掌子面隧道纵向3米范围打入超前小导管注浆固结，方可继续开挖。
本发明采用双排超前小导管进行超前支护时，中导洞及侧导洞采用小导管为A42热轧无缝钢管，壁厚3.5mm，正洞采用A60热轧无缝钢管，壁厚4mm；小导管环向间距为20-30cm，搭接长度为200cm，小导管环、纵向间距在施工时根据围岩变化进行临时调整，坍体非常松散地段在施工时需密排或补充打入；内排小导管长度4米，外插角10°～15°，外排小导管长度4.5米，外插角25°～30°；小导管注浆范围为开挖断面以外2米范围全环注浆固结。开挖断面内整体注浆固结；注浆施工时，水泥浆水灰比为0.5～1.0之间调节，液浆由稀到浓逐级变换，先注稀浆，然后逐级变浓至1.0为止，注浆压力为0.5-0.8Mpa，发生液浆从其它孔中流出时，采用堵塞串浆孔隔孔注浆。
本发明开挖前，收集量测资料，数据变化小于允许值时方可作业，若数据变化过大应立即在开挖面采取竖向、环向钢支撑，补充打入注浆管后对开挖断面以外重新注浆，稳定后再进行开挖作业；开挖过程中若发生局部坍塌，立即采用沙袋填堵、反压开挖后暴露的作业面，待其稳定之后再次用C20喷砼封闭掌子面，重新打入超前小导管，全环重新注浆，量测数据显示稳定后再拆除填堵沙袋和喷砼封闭，开始开挖作业；开挖过程中若出现拱顶坍塌，进行拱架支撑并挂网喷砼后，采用纯水泥浆液对拱顶塌空区域进行填充，以稳定支撑上部岩体。
本发明在所述步骤2中，初期临时支护时，每循环开挖后立即对开挖掌子面进行喷射砼封闭，喷射混凝土强度为C20，厚度为15～20cm，局部挂钢筋网；对环向开挖面初喷C20砼，迅速封闭围岩，防止应力过快释放后发生二次坍塌，对环向初喷面围岩凹处进行喷C20砼找平，使围岩应力均布，保证围岩能够均匀密贴钢拱架；正洞分区开挖临时支护采用工16型钢拱架与正洞初期支护螺栓连接，设置中空注浆锚杆，然后对分区临空面进行挂网喷浆，挂网喷浆时采用A8钢筋网以间距150mm*150mm喷射混凝土，喷射混凝土强度为C20，厚度为10cm；在初期支护时，架立钢支撑架，中导洞及侧导洞采用工16钢支撑架，正洞采用工22钢支撑架，支撑架纵向间距30～40cm，钢支撑架之间用ф25@400钢筋连接；紧贴钢支撑架外沿铺挂间距为150mm*150mm的A8钢筋网；系统锚杆采用A25中空注浆锚杆，导洞锚杆长度为2.5米，正洞锚杆长度为4米，锚杆间排距70cm×100cm；喷射C20砼，导洞喷射砼厚度为25cm，正洞喷射砼厚度为30cm；开挖面局部剥落、以及小坍塌落区采用C20砼喷射回填密实。
为了使本技术领域技术人员能够更好地理解本技术方案，下面以雅安市苍坪山隧道施工为例进行详细阐述。
雅安市苍坪山隧道为双向四车道城市双联拱隧道。隧道全长225米，单幅跨度12米，埋深15-30m，塌方段长度为31.5米。雅安雨水丰富，隧道岩层为风化页岩，雨水浸泡后泥化，处理该塌方段安全威胁极大。
本发明在对雅安市苍坪山双联拱隧道塌方段进行施工时，采用如图1所示三导洞法结合双排小导管处理双联拱隧道塌方施工工艺流程进行施工。
本发明三导洞法施工双联拱隧道时，中导洞施工要点如下：
本发明中导洞施工时中导洞临时衬砌布置如图3所示，中导洞开挖采用上下台阶法开挖，开挖高度为上台阶5m，加快进度，先行贯通。台阶长度按3米控制，上台阶采用挖掘机耙碴，下台阶采用ZL50侧翻装载机出碴，自卸汽车运输。
本发明中导洞初期支护结束后，应立刻施作中隔墙，中隔墙完成后，如果先开挖左洞，应先施作右侧Φ100横向钢管支撑。若先开挖右洞，则应先施作左侧Φ100横向钢管支撑。施工时需预埋压浆管，进行二次压浆处理，中隔墙灌注采用输送泵泵送，其模板采用定做钢模，保证外观质量。本发明中隔墙、横向钢管支撑如图4所示。
本发明中隔墙混凝土达到设计强度后才能进行主洞开挖，未开挖侧应设置横向钢支撑，抵抗主洞初支侧压力及二次衬砌浇筑期间的水平压力。
本发明侧壁导洞施工要点如下：
根据具体的地质和断面设计情况，确定单侧壁导洞的开挖高度和宽度，侧壁导洞高度一般设在隧道拱部起拱线位置以下，本隧道根据具体情况，侧壁导洞顶位置为超前支护起点位置，宽度设置为3.2m。
侧壁导洞掘进，根据具体地质情况确定边墙初期支护、临时支护和隧道边墙衬砌位置到开挖掌子面的距离。施工临时支护紧跟、初期支护挖一环支喷一环。围岩地质特差时，隧道边墙模注衬砌也要紧跟其后，单侧导洞距后续工作面一般为20m。侧导洞各工序施工完后，再作拱部和中部开挖。
侧壁导洞的开挖作业，采用机械辅以人工开挖，开挖掘进循环进尺控制在0.5m左右。
导洞开挖成型后，立即进行初期支护。首先在开挖成型后进行一次初喷，封闭围岩，使围岩稳定；初喷后，对导洞靠边墙侧，按设计要求施作初期支护的径向锚杆、钢筋网、格栅钢筋拱架成型钢拱架和喷射砼，并将喷射砼喷至设计厚度。地质特别坏时，增设刚性支撑加固，采用型钢架等，初期支护完成后，进行后部开挖施工。
本发明双排小导管施工工艺流程(每循环)如图5所示。
本发明双排小导管工艺要点如下：
(1)超前支护。
由于苍坪山双联拱隧道塌方体非常破碎，在开挖后会立即失稳和变形，并向隧道临空一侧挤压，因此必须采取强大的超前支护。苍坪山隧道塌方段处理，超前支护采用双排超前小导管。具体布置是型钢支撑拱脚50cm以上范围沿钢架外沿打入双层小导管，对隧道开挖断面以外围岩进行超前钢性支撑，通过小导管注浆对围岩进行固结，充填围岩裂隙和坍穴，形成一个弧形承载拱，使其具有一定的自稳性。
针对坍体非常松散破碎地段以及已经出现小范围塌方的地段，对掌子面挂网喷浆；喷砼采用A8钢筋网，间距150*150，喷射混凝土强度C20，厚度15～20cm，根据实际情况确定。然后在开挖掌子面隧道纵向3米范围打入超前小导管注浆固结，方可继续开挖。
本发明超前支护具体参数如下：
1)材质要求：中导洞及侧导洞采用小导管为A42热轧无缝钢管，壁厚3.5mm。正洞采用A60热轧无缝钢管，壁厚4mm。
2)小导管间距：环向间距20-30cm，根据坍体条件布置。搭接长度200cm；小导管环、纵向间距在施工时根据围岩变化进行临时调整，坍体非常松散地段在施工时可密排或补充打入。
3)内排小导管长度4米，外插角10°～15°；外排小导管长度4.5米,外插角25°～30°。
4)浆液为1:1纯水泥浆，注浆压力为0.5-0.8Mpa。注浆机采用普通双液注浆机。
5)注浆范围：开挖断面以外2米范围全环注浆固结，开挖断面内整体注浆固结。
6)注浆施工：水泥浆水灰比为0.5～1.0之间调节，液浆由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐级变浓至1.0为止。发生串浆现象，即液浆从其它孔中流出时，采用堵塞串浆孔隔孔注浆。水泥浆压力突然升高，即可能发生了堵管时，停机检查。本发明双排小导管施工工艺详图如图8所示。
本发明苍坪山双联拱隧道在开挖时，由于本塌方区坍体本身非常破碎，所以塌方区施工采用机械辅以人工开挖。开挖前，收集量测资料，若数据变化小于允许值时方可作业，若数据变化过大，立即在开挖面采取竖向、环向钢支撑，补充打入注浆管后对开挖断面以外重新注浆，经确认稳定后再选择合适的开挖方式进行作业。开挖机械采用“现代225”挖机与“龙工60”挖机配合使用。
根据施工现场掌子面情况，结合施工经验，针对坍体块非常松散部位，开挖轮廓线采用人工手持风镐作业，不再使用机械作业方式，防止对围岩扰动过大。同时原有已经破坏的型钢拱架、钢筋、锚杆必须人工割除，谨慎清理，坚决禁止采用接卸设备强行拖拽。
开挖方法采用三导洞法施工，先开挖中导洞及侧导洞，然后施工剩余正洞部分，剩余正洞部分采用分区开挖，开挖步距30-50cm。
针对中导洞及侧导洞，采用“微台阶”法和“保留核心土”法结合施工。首先在开挖面形成微台阶，上下台阶间距1.5～2.5m。上台阶进行拱部轮廓线开挖，迅速完成初期支护后再挖核心土，下台阶单侧开挖，完成初期支护后再进行另一侧开挖、支护。
针对正洞部分，由于拱部开挖跨度较大，所以半幅开挖、支护，并采用钢性支撑和喷砼联合支护后再进行另一半幅开挖、支护方案。
开挖过程中，若发生局部坍塌，立即采用沙袋填堵、反压开挖后暴露的作业面，待其稳定之后，再次用C20喷砼封闭掌子面，重新打入超前小导管，全环重新注浆，量测数据显示稳定后再拆除填堵沙袋和喷砼封闭，选择合适的开挖方式作业。
若出现拱顶坍塌，进行拱架支撑并挂网喷砼后，采用纯水泥浆液对拱顶塌空区域进行填充，以稳定支撑上部岩体。
本发明在进行临时支护时，为了保证在临时、初期支护作业时人机安全，避免发生掌子面塌方，每循环开挖后立即对开挖掌子面进行喷射砼封闭，强度C20，厚度为15～20cm，局部挂钢筋网(A8钢筋网间距150*150)。对环向开挖面初喷C20砼，迅速封闭围岩，防止应力过快释放后发生二次坍塌。对环向初喷面围岩凹处进行喷C20砼找平，使围岩应力均布，保证围岩能够均匀密贴钢拱架。找平混凝土用量以现场实际用量为准。正洞分区开挖临时支护采用工16型钢拱架与正洞初期支护螺栓连接，设置少量中空注浆锚杆，然后对分区临空面进行挂网喷浆。A8钢筋网间距150*150,喷射混凝土强度C20，厚度10cm。
本发明在进行初期支护时，架立钢支撑，中导洞及侧导洞采用工16，正洞采用工22。纵向间距30～40cm，根据现场坍体情况而定。钢架之间用ф25@400钢筋连接。紧贴钢架外沿铺挂钢筋网(A8钢筋网间距150*150)。系统锚杆采用A25中空注浆锚杆，长度导洞2.5米，正洞4m，间排距70×100cm。普通注浆机注浆。喷射C20砼，导洞厚度25cm，正洞厚度30cm；采用干湿两用喷浆机。开挖面局部剥落以及小坍塌落区，一律采用c20喷射砼回填密实。
本发明在对苍坪山双联拱隧道进行施工过程中所用到的主要材料与设备如下：
主要材料为小导管、脚手架、注浆管、输气装置、出水系统、连接螺栓、螺母、钢板预埋件及其他辅助材料等。主要设备机具如表1所示。
表1主要设备机具一览表
| 序号 | 设备名称 | 单位 | 数量 | 备注 |
| 1 | 氧气工具 | 套 | 2 | |
| 2 | 电焊机 | 台 | 2 | |
| 3 | 装载机 | 台 | 2 | |
| 4 | 挖掘机 | 台 | 2 | |
| 5 | 风钻 | 台 | 2 | |
| 6 | 注浆机 | 台 | 2 | |
| 7 | 喷浆机 | 台 | 2 | |
| 8 | 电锤 | 台 | 2 | |
| 9 | 电钻 | 台 | 2 | |
| 10 | 抽水泵 | 台 | 2 | |
| 11 | 电焊机 | 台 | 2 | |
| 12 | 全站仪 | 台 | 1 | |
| 13 | 水准仪 | 台 | 1 | |
| 14 | 临时动力配电总箱 | 只 | 1 | |
| 15 | 分配电箱 | 只 | 4 |
本发明在对苍坪山双联拱隧道进行施工过程中的质量控制如下：
小导管压浆必须饱满，尽量填充塌方体中的空隙，在开挖面拱部形成3-5m承载拱。钢拱架的连接全部采用高强度刚性螺栓连接，保证钢拱架连接质量。小导管注浆采用专用注浆机和注浆球阀。保证注浆压力和减少漏浆。喷射混凝土原料和配合比严格控制，必须达到设计要求。根据施工情况变化，改进、优化施工组织方案，使之更趋完善和合理，同时，根据当地的气象及水文变化情况，有预见性的调整施工方案，使工序有序不间断的进行。加强监控量测，及时运用量测数据分析的结果知道现场施工。
本发明通过对苍坪山双联拱隧道进行施工所产生的经济和社会效益如下：
雅安市苍坪山隧道塌方处理顺利完成，在安全威胁较大的情况下确保了工程的安全、质量、工期。三导洞法结合双排超前小导管施工成本与洞内扩挖管棚工作室设置大管棚相比节约5％，与地表注浆处理相比节约15％。
随着设计理念的优化和施工水平的提高，双联拱隧道在以后高速公路隧道设计中将越来越广泛。三导洞法结合双排超前小导管过渡在处理地质情况复杂、岩体破碎的大跨双联拱隧道方面将会有很大的发展前景。
本发明具体应用实例，苍坪山隧道工程位于雅安市雨城区，结构为双向四车道城市双联拱隧道。隧道全长225米，单幅跨度12米，埋深15-30m，塌方段长度为31.5米。工程合同总造价4200.316万元(不含塌方段处理)。
塌方段具有安全威胁大、投入成本高、完成产值低、工期慢等特点。雅安雨水丰富，隧道岩层为风化页岩，雨水浸泡后泥化，处理该塌方段安全威胁极大。大跨、浅埋、富水双联拱塌方段处理在以前比较少见，本发明设计三导洞法结合双排超前小导管施工工法。
苍坪山隧道施工中，结合隧道塌方段实际情况，在塌方段处理过程中，采用双排超前小导管分大、小外插角超前注浆固结，采用中导洞+双侧壁导洞法探明塌方地段情况，消除由上至下连接钢拱架产生的沉降，快速形成隧道初支系统。施工工艺先进，施工组织科学合理，施工质量优良，解决了隧道塌方段处理初支沉降过大侵占二衬、洞内扩挖大管棚工作室等技术难题。
最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.双联拱隧道塌方段施工方法，其特征在于，采用三导洞法结合双排超前小导管施工方法进行双联拱隧道塌方段施工；
施工时通过双排超前小导管注浆固结形成有效承载拱，采用包括中导洞和双侧导洞的三导洞法先行以有效缩短正洞初期支护系统成形时间，达到隧道塌方段处理短进尺和勤支护要求，同时有效控制初期支护钢架下沉量以确保塌方处理施工安全；
三导洞法结合双排超前小导管施工方法进行双联拱隧道塌方段施工包括以下步骤：
步骤1、中导洞及两侧导洞开挖；
步骤2、中导洞及两侧导洞初期临时支护；
步骤3、中导洞先行贯通；
步骤4、浇筑中隔墙；
步骤5、一侧导洞超前支护；
步骤6、一侧导洞上台阶开挖；
步骤7、一侧导洞上台阶初期支护；
步骤8、一侧导洞下台阶开挖；
步骤9、拆除一侧导洞初期临时支护；
步骤10、一侧导洞仰拱浇筑；
步骤11、一侧导洞边墙及拱部二衬浇筑；
步骤12、另一侧导洞超前支护；
步骤13、另一侧导洞上台阶开挖；
步骤14、另一侧导洞上台阶初期支护；
步骤15、拆除另一侧导洞初期临时支护；
步骤16、另一侧导洞下台阶开挖；
步骤17、另一侧导洞仰拱浇筑；
步骤18、另一侧导洞边墙及拱部二衬浇筑；
在所述步骤1中，开挖前采用双排超前小导管进行超前支护，进行超前支护时，型钢支撑拱脚50cm以上范围沿钢架外沿打入双层小导管，对隧道开挖断面以外围岩进行超前钢性支撑，通过小导管注浆对围岩进行固结，填充围岩裂隙和坍穴，形成一个弧形承载拱，使其具有一定自稳性；
针对坍体非常松散破碎地段、以及已经出现小范围塌方的地段，对掌子面挂网喷浆；喷砼采用A8钢筋网，间距150mm*150mm，喷射混凝土强度C20，厚度15～20cm，然后在开挖掌子面隧道纵向3米范围打入超前小导管注浆固结，方可继续开挖；
采用双排超前小导管进行超前支护时，中导洞及侧导洞采用小导管为A42热轧无缝钢管，壁厚3.5mm，正洞采用A60热轧无缝钢管，壁厚4mm；
小导管环向间距为20-30cm，搭接长度为200cm，小导管环、纵向间距在施工时根据围岩变化进行临时调整，坍体非常松散地段在施工时需密排或补充打入；
内排小导管长度4米，外插角10°～15°，外排小导管长度4.5米，外插角25°～30°；小导管注浆范围为开挖断面以外2米范围全环注浆固结；开挖断面内整体注浆固结；
注浆施工时，水泥浆水灰比为0.5～1.0之间调节，液浆由稀到浓逐级变换，先注稀浆，然后逐级变浓至1.0为止，注浆压力为0.5-0.8Mpa，发生液浆从其它孔中流出时，采用堵塞串浆孔隔孔注浆；
开挖前，收集量测资料，数据变化小于允许值时方可作业，若数据变化过大应立即在开挖面采取竖向、环向钢支撑，补充打入注浆管后对开挖断面以外重新注浆，稳定后再进行开挖作业；
开挖过程中若发生局部坍塌，立即采用沙袋填堵、反压开挖后暴露的作业面，待其稳定之后再次用C20喷砼封闭掌子面，重新打入超前小导管，全环重新注浆，量测数据显示稳定后再拆除填堵沙袋和喷砼封闭，开始开挖作业；
开挖过程中若出现拱顶坍塌，进行拱架支撑并挂网喷砼后，采用纯水泥浆液对拱顶塌空区域进行填充，以稳定支撑上部岩体；
在所述步骤2中，初期临时支护时，每循环开挖后立即对开挖掌子面进行喷射砼封闭，喷射混凝土强度为C20，厚度为15～20cm，局部挂钢筋网；对环向开挖面初喷C20砼，迅速封闭围岩，防止应力过快释放后发生二次坍塌，对环向初喷面围岩凹处进行喷C20砼找平，使围岩应力均布，保证围岩能够均匀密贴钢拱架；正洞分区开挖临时支护采用工16型钢拱架与正洞初期支护螺栓连接，设置中空注浆锚杆，然后对分区临空面进行挂网喷浆，挂网喷浆时采用A8钢筋网以间距150mm*150mm喷射混凝土，喷射混凝土强度为C20，厚度为10cm；
在初期支护时，架立钢支撑架，中导洞及侧导洞采用工16钢支撑架，正洞采用工22钢支撑架，支撑架纵向间距30～40cm，钢支撑架之间用ф25@400钢筋连接；紧贴钢支撑架外沿铺挂间距为150mm*150mm的A8钢筋网；系统锚杆采用A25中空注浆锚杆，导洞锚杆长度为2.5米，正洞锚杆长度为4米，锚杆间排距70cm×100cm；喷射C20砼，导洞喷射砼厚度为25cm，正洞喷射砼厚度为30cm；开挖面局部剥落、以及小坍塌落区采用C20砼喷射回填密实。
2.根据权利要求1所述的双联拱隧道塌方段施工方法，其特征在于，中导洞采用上下台阶法进行开挖，上台阶开挖高度为5m、长度为3m，上台阶加快进度以先行贯通；
中导洞初期支护结束后，立刻施作中隔墙，中隔墙完成后，选定先开挖一侧导洞，并且在开挖一侧导洞前先在未开挖侧从上至下均匀施作Φ100横向钢管支撑；
侧导洞施工时预埋压浆管以进行二次压浆处理，中隔墙灌注采用输送泵泵送，其模板采用定做钢模，保证外观质量。
3.根据权利要求1所述的双联拱隧道塌方段施工方法，其特征在于，侧导洞施工时，根据具体地质和断面设计情况确定单侧导洞的开挖高度和宽度，侧导洞高度设在隧道拱部起拱线位置以下；
侧导洞掘进时，根据具体地质情况确定边墙初期支护、临时支护和隧道边墙衬砌位置到开挖掌子面的距离；施工临时支护紧跟、初期支护挖一环支喷一环；单侧导洞距离后续工作面20m，侧导洞各工序施工完后，再作拱部和中部开挖，侧导洞开挖作业时开挖掘进循环进尺控制在0.5m左右。
4.根据权利要求1所述的双联拱隧道塌方段施工方法，其特征在于，侧导洞开挖成型后立即进行初期支护，首先在侧导洞开挖成型后进行一次初喷，以封闭围岩使围岩稳定，在初喷后，对侧导洞靠边墙侧按设计要求施作初期支护的径向锚杆、钢筋网、格栅钢筋拱架成型钢拱架和喷射砼，并将喷射砼喷至设计厚度；地质特别坏时，增设型钢架刚性支撑加固。
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