CN114135315A - 一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涉及隧道施工方法技术领域，具体地说是一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，正洞开挖至隧道严重大变形段的距离为正洞洞径的倍数，停止施工，开挖一条联络横通道，期间停止正洞施工，开挖超前平行导洞，超前平行导洞与正洞平行，开挖方向也一致，恢复正洞施工，保持平行导洞开挖面和正洞开挖面间距5～6D，本发明同现有技术相比，通过正洞开挖过程中设置联络横通道和超前平行导洞的方式，有效实现开挖过程中的应力释放，同时严格约束开挖洞径的尺寸和施工质量控制，保证支护的稳定性，有效减小严重大变形隧道施工难度，工序简单，各部位开挖及初支较容易控制，施工风险降低。
Description
技术领域
本发明涉及涉及隧道施工方法技术领域，具体地说是一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法。
背景技术
我国是一个多山的国家，特别是西南地区，群山密布，且山岭海拔较高。在这种复杂环境下进行建设的隧道，一般都面临埋深大、受力大等问题，若施工期间遇到软弱围岩，则容易产生隧道大变形问题。如何安全、高效、经济的进行严重大变形隧道施工是目前工程界面临的难题。
现有技术中隧道在通过高地应力软弱围岩地段时，由于开挖卸荷效应，导致围岩产生较大变形，初支强度无法承受较高的围岩压力导致破损，必须通过拆换初支来实现围岩荷载的释放，这就造成了极大的浪费，拆换初支期间破坏的支护极易产生掉块，这也增加了施工风险，在高地应力软岩条件下隧道产生的严重大变形问题如何实现较好的地应力释放是急需解决的问题。
因此，需要设计一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，用以提前释放隧道的地应力，提升施工过程中的安全性的同时，加快施工效率，缩短工期，降低工程投入。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，用以提前释放隧道的地应力，提升施工过程中的安全性的同时，加快施工效率，缩短工期，降低工程投入。
为了达到上述目的，本发明提供一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，包括以下步骤：
S1：正洞开挖至隧道严重大变形段的距离为正洞洞径的倍数，停止施工，D为正洞洞径；
S2：在正洞开挖面一侧开挖一条垂直于正洞的联络横通道，其开挖长度3～4D，洞径为0.4～0.6D，期间停止正洞施工；
S3：在联络横通道末端开挖超前平行导洞，超前平行导洞与正洞平行，开挖方向也一致，超前平行导洞开挖至正洞前方5～6D，平行导洞径为0.5～0.8D，期间停止正洞施工；
S4：恢复正洞施工，保持平行导洞开挖面和正洞开挖面间距5～6D；
S1中的倍数为3～5D。
S1中需对正洞掌子面进行喷射混凝土封闭，喷射过程需严格控制各工序施工质量。
S2中联络横通道的洞径为0.5D。
联络横通道的开挖方法宜采用短台阶法，并不施作二次衬砌。
联络横通道与正洞的交叉口部位的支护应加强，联络横通道的进尺在1.5m。
S3中的平行导洞开挖采用短台阶法，并不施作二次衬砌。
每次开挖后都需要做初期支护，做到早喷锚。
早喷锚的施工顺序为：
S10：初喷混凝土；
S20：打设系统锚杆；
S30：挂网；
S40：架立钢拱架；
S50：打设锁脚锚杆(管)；
S60：复喷混凝土至设计厚度。
S40中架立钢拱架应按照设计尺寸架立，接头用螺栓连接固定或进行焊接连接，钢拱架的纵向连接钢筋的间距、焊接严格按照设计及规范要求进行，钢拱架的拱墙角设置型钢托梁。
本发明同现有技术相比，通过正洞开挖过程中设置联络横通道和超前平行导洞的方式，有效实现开挖过程中的应力释放，同时严格约束开挖洞径的尺寸和施工质量控制，保证支护的稳定性，有效减小严重大变形隧道施工难度，工序简单，各部位开挖及初支较容易控制，施工风险降低。
附图说明
图1为本发明的步骤1示意图。
图2为本发明的步骤2示意图。
图3为本发明的步骤3示意图。
图4为本发明的步骤4示意图。
附图标记说明：
1为正洞，2为隧道严重大变形段，3为联络横通道，4为超前平行导洞，D为正洞洞径。
具体实施方式
现结合附图对本发明做进一步描述。
参见图1-4，本发明提供一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，包括以下步骤：
S1：正洞1开挖至隧道严重大变形段2的距离为正洞洞径的倍数，停止施工，D为正洞洞径；
S2：在正洞开挖面一侧开挖一条垂直于正洞的联络横通道3，其开挖长度3～4D，洞径为0.4～0.6D，期间停止正洞施工，联络横通道3若太长无法起到应力释放作用，若太短对正洞稳定性有影响；
S3：在联络横通道3末端开挖超前平行导洞，超前平行导洞4与正洞1平行，开挖方向也一致，超前平行导洞4开挖至正洞1前方5～6D，超前平行导洞径为0.5～0.8D，期间停止正洞1施工，超前平行导洞4开挖面积太小无法产生超前应力释放的作用，开挖面积太大则降低了该方法的经济效益；
S4：恢复正洞1施工，保持超前平行导洞4开挖面和正洞1开挖面间距5～6D，超前平行导洞4不仅可以超前释放地应力，而且还可以结合联络横通道3适当增加正洞1开挖面数量，降低工期压力，还可增加经济效益，可超前探查工程地质，为正洞1施工方案合理制定提供依据。
S1中的倍数为3～5D，
S1中需对正洞1掌子面进行喷射混凝土封闭，喷射过程需严格控制各工序施工质量，保持正洞停滞施工期间开挖面的稳定性。
S2中联络横通道3的洞径为0.5D，要能够保证施工机械的正常通行。
联络横通道3的开挖方法宜采用短台阶法，并不施作二次衬砌，这样可以减小联络通道对正洞的影响，并能够及时成洞、初支闭合，且增加该方法的经济效益。
联络横通道3与正洞1的交叉口部位的支护应加强，联络横通道3的进尺在1.5m。
S3中的平行导洞4开挖采用短台阶法，并不施作二次衬砌，。
每次开挖后都需要做初期支护，做到早喷锚。
早喷锚的施工顺序为：
S10：初喷混凝土；
S20：打设系统锚杆；
S30：挂网；
S40：架立钢拱架；
S50：打设锁脚锚杆(管)；
S60：复喷混凝土至设计厚度。
S40中架立钢拱架应按照设计尺寸架立，接头用螺栓连接固定或进行焊接连接，钢拱架的纵向连接钢筋的间距、焊接严格按照设计及规范要求进行，钢拱架的拱墙角设置型钢托梁。
工作原理：
如图1所示，首先正洞开挖至距离隧道严重大变形段2一定距离，停止施工，正洞开挖至隧道严重大变形段2的距离应根据现场实际情况而定，一般取3～5D，建议对正洞1的掌子面进行喷射混凝土封闭，施工时，应依照相关规范，严格控制各工序施工质量。
如图2所示，然后在正洞1开挖面一侧开挖一条垂直于正洞1的联络横通道3，其开挖长度3～4D，洞径为0.4～0.6D，期间停止正洞1施工，联络通道断面不宜取太大，建议取0.5D，要能够保证施工机械的正常通行。联络通道不宜太长，取3～4D，若太长无法起到应力释放作用，若太短对正洞稳定性有影响。联络通道开挖方法宜采用短台阶法，减小联络通道对正洞的影响，并能够及时成洞、初支闭合，可不施作二次衬砌，增加该方法的经济效益。联络通道与正洞的交叉口部位的支护应适当加强。联络通道进尺宜控制在1.5m左右；
如图3所示，再在联络横洞道末端开挖超前平行导洞，超前平行导洞与正洞平行，开挖方向也一致，超前平行导洞开挖至正洞前方5～6D，平导洞径为0.5～0.8D，期间停止正洞施工；平行导洞开挖宜超前正洞5～6D，平行导洞的洞径宜取0.7D，平行导洞开挖面积太小无法产生超前应力释放的作用，开挖面积太大则降低了该方法的经济效益，平行导洞开挖宜采用短台阶法，平行导洞可以不施作二次衬砌，平行导洞不仅可以超前释放地应力，而且还可以结合联络横通道适当增加正洞开挖面数量，降低工期压力，增加经济效益，平行导洞还可超前探查工程地质，为正洞施工方案合理制定提供依据。
如图4所示，最后恢复正洞施工，保持平行导洞开挖面和正洞开挖面间距5～6D。
综上的每个步骤每次开挖后都应及时进行初期支护，做到“早喷锚”。施工顺序为：初喷混凝土→打设系统锚杆→挂网→架立钢拱架→打设锁脚锚杆(管)→复喷混凝土至设计厚度，其中钢拱架架立，应按照设计尺寸架立，接头用螺栓连接固定，必要时候进行焊接连接，纵向连接钢筋的间距、焊接严格按照设计及规范要求进行，以保证初支的整体性，在特别松软地层，拱墙脚可设置型钢托梁，以增强整体性及避免不均匀沉降引起初期支护开裂或变形过大。
以上仅是本发明的优选实施方式，只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
本发明从整体上解决了隧道开挖过程中通过高地应力软弱围岩地段时，由于开挖卸荷效应，导致围岩产生较大变形，传统拆换初支来实现围岩荷载的释放的浪费问题和施工安全风险问题，同时大大节省了拆换的钢架和喷射混凝土，省工省料省时，若隧道进入没有大变形问题的地段可随时停止平行导洞的施工，容易转换工序，从而加快施工进度。
Claims (10)
1.一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：正洞(1)开挖至隧道严重大变形段(2)的距离为正洞洞径的倍数，停止施工，所述D为正洞洞径；
S2：在正洞开挖面一侧开挖一条垂直于正洞的联络横通道(3)，其开挖长度3～4D，洞径为0.4～0.6D，期间停止正洞施工；
S3：在所述联络横通道(3)末端开挖超前平行导洞，所述超前平行导洞(4)与正洞平行，开挖方向也一致，超前平行导洞(4)开挖至正洞(1)前方5～6D，超前平行导洞径为0.5～0.8D，期间停止正洞(1)施工；
S4：恢复正洞施工，保持超前平行导洞(4)开挖面和正洞(1)开挖面间距5～6D。
2.根据权利要求1所述的一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，其特征在于：所述S1中的倍数为3-5D。
3.根据权利要求1所述的一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，其特征在于：所述S1中需对正洞(1)掌子面进行喷射混凝土封闭，喷射过程需严格控制各工序施工质量。
4.根据权利要求1所述的一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，其特征在于：所述S2中联络横通道(3)的洞径为0.5D。
5.根据权利要求4所述的一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，其特征在于：所述联络横通道(3)的开挖方法宜采用短台阶法，并不施作二次衬砌。
6.根据权利要求4所述的一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，其特征在于：所述联络横通道(3)与正洞(1)的交叉口部位的支护应加强，所述联络横通道(3)的进尺在1.5m。
7.根据权利要求1所述的一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，其特征在于：所述S3中的超前平行导洞(4)开挖采用短台阶法，并不施作二次衬砌。
8.根据权利要求1所述的一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，其特征在于：所述每次开挖后都需要做初期支护，做到早喷锚。
9.根据权利要求8所述的一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，其特征在于：所述早喷锚的施工顺序为：
S10：初喷混凝土；
S20：打设系统锚杆；
S30：挂网；
S40：架立钢拱架；
S50：打设锁脚锚杆(管)；
S60：复喷混凝土至设计厚度。
10.根据权利要求9所述的一种严重大变形隧道超前应力释放施工方法，其特征在于：所述S40中架立钢拱架应按照设计尺寸架立，接头用螺栓连接固定或进行焊接连接，所述钢拱架的纵向连接钢筋的间距、焊接严格按照设计及规范要求进行，所述钢拱架的拱墙角设置型钢托梁。
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