CN114165242A - 一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，包括以下步骤，(1)按照设计图纸进行竖井施工；(2)按照设计图纸进行斜坡道施工；(3)开通所述斜坡道与所述竖井连接处形成通道门；(4)悬臂掘进机通过所述斜坡道和所述通道门到达竖井处进行电缆隧道施工，电缆隧道施工包括初期开挖支护和后期二次衬砌。本发明采用上述结构的一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，暗挖段电力隧道和明挖段电力隧道通过斜坡道连接起来,作为悬臂掘进机的进出通道,实现了暗挖段电力隧道的机械化施工,保证了施工工期和施工安全。

Description

一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，特别是涉及一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法。
背景技术
随着城市轨道交通建设的快速发展，在城市闹市区或主干道施工受到诸多周边工程环境的影响，需要迁改众多的各类管线，尤其是电力管线需要部分迁改管涵，电力管涵的迁改受地面空间、近邻管涵的影响，迁改管涵与原管涵的接驳或与临近既有同类管涵的合用均受到接口空间位置、接口断面等诸多因素影响。在硬岩地层中施工改迁小断面的电力管涵，受到施工设备、工法的各类挑战，当岩石达到30MPa以上甚至超过80MPa时，施工小断面电力隧道采用常规的施工设备难以应对，在闹市区难以实施爆破开挖，常规的水钻开挖施工速度慢、劳动强度大、施工风险高，硬岩地层电力隧道的施工带来了巨大的挑战。
基于上述工程背景条件下，根据施工场地的工程环境，针对性进行地层补勘，确定岩石的真实硬度，根据优选的施工设备优化隧道(管涵)设计断面，确定施工方案，保证施工工期及施工安全，本发明提出一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，以解决上述施工小断面电力隧道采用常规的施工设备难以应对，常规施工方法开挖速度慢、劳动强度大和施工风险高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，包括以下步骤，
(1)按照设计图纸进行竖井施工；
(2)按照设计图纸进行斜坡道施工；
(3)开通所述斜坡道与所述竖井连接处形成通道门；
(4)悬臂掘进机通过所述斜坡道和所述通道门到达竖井处进行电缆隧道施工，电缆隧道施工包括初期开挖支护和后期二次衬砌。
进一步的，步骤(1)中的竖井施工具体步骤如下，
S1：测量放线，进行锁口环梁施工；
S2：向下开挖至所述通道门拱部前，加密三榀钢架；
S3：继续向下开挖所述竖井并完成支护结构。
进一步的，所述竖井的一侧经所述通道门与所述斜坡道相连通，所述竖井的另一侧经洞口与电缆隧道相连通。
进一步的，在S2步骤中，所述支护结构包括初支、多个角撑一、多个角撑二和多个直撑，向下开挖所述竖井，完成后将所述初支布置于所述竖井内壁上并喷射混凝土，所述角撑一设置于所述洞口上方并与所述竖井相邻的两个侧面相连接，多个所述角撑二设置于所述通道门上方并与所述竖井相邻的两个侧面相连接，所述直撑的两端分别与所述竖井相对的两个侧面相连接。
进一步的，在步骤(3)中，所述通道门的具体开通过程为在所述竖井对应所述通道门的位置施作小导管注浆，然后分段凿除所述通道门断面内所述竖井井壁混凝土，对所述竖井上对应所述通道门的所述钢架进行分段切割，所述竖井井壁处架设第一榀钢架并与所述竖井井壁切割后的所述钢架进行焊接,所述竖井与所述斜坡道的连接处设置有第一加强环梁。
进一步的，步骤(4)中，所述悬臂掘进机开挖的渣土经输送带输送至后部带轮土斗中，经拖车拖至竖井井口后由汽车吊吊出地面堆放。
进一步的，步骤(4)中，所述初期开挖支护包括管棚施工、钢拱架支护和初期喷射混凝土，首先所述悬臂掘进机进行全断面开挖，所述洞口开挖完成后采用热扎无缝钢管进行管棚施工，然后每开挖一米退出到所述竖井处，在部分开挖完成的所述电缆隧道中布置钢拱架进行支护并初喷混凝土封闭开挖面，最后电缆隧道全部开挖完成进行二衬混凝土施工。
进一步的，步骤(4)中，所述后期二次衬砌的具体过程为首先所述悬臂掘进机按设计图纸完成所述电缆隧道开挖后通过所述斜坡道开出所述电缆隧道，然后进行隧道二次衬砌施工，所述二次衬砌采用模筑钢筋混凝土结构，所述二次衬砌与所述竖井的连接处设置有第二加强环梁。
因此，本发明采用上述结构的一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，采用竖井和斜坡道相结合的方法将明挖段电力隧道和暗挖段电力隧道连通起来，便于悬臂掘进机进出作为硬岩小断面电缆隧道施工的开挖设备，施工方便快捷，保证了施工工期和施工安全。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法实施例的竖井的剖面图；
图2是本发明一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法实施例的竖井的俯视图；
图3是本发明一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法实施例的电缆隧道断面图；
图4是本发明一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法实施例的施工过程示意图。
图中：1、竖井；2、斜坡道；3、通道门；4、电缆隧道；5、悬臂掘进机；6、第一加强环梁；7、第二加强环梁；8、中风化石灰岩；9、杂填土；101、锁口环梁；102、角撑一；103、角撑二；104、直撑；105、初支；401、管棚；402、钢拱架；403、初期喷射混凝土；404、防水层；405、后期二次衬砌；406、锚杆。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例
一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，包括以下步骤，
(1)按照设计图纸进行竖井1施工
竖井1为永久结构竖井1，电缆改迁完成后作为检查井，采用倒挂井壁法施工，竖井1采用矩形断面。
如图4所示，竖井1施工具体步骤如下，
S1：测量放线，进行锁口环梁101施工，锁口环梁101采用C30模筑钢筋混凝土，以满足竖井1圈外荷载和施工荷载要求，当锁口环梁101混凝土强度达到设计强度的70％后，即可开始井身的开挖；
S2：向下开挖至通道门3拱部前，加密三榀钢架；
S3：继续向下开挖竖井1并完成支护结构，向下开挖过程中，由于竖井1开挖断面较小(7.5m×5.5m)，且主要位于中风化石灰岩8层中，岩石平均强度在75MPa左右，无法采用大型机械破除、爆破施工，因此采用旋挖钻钻孔取芯后，对孔洞进行临时回填。回填后，基坑边部及旋挖钻没有破除的地方采用钻机配合小型破碎机破碎，然后采用传统的倒挂井壁法施工竖井1，每层土方分两次开挖完成，先开挖一半断面土方，喷射3mm～5mm素混，挂网片，布置该断面工字钢，焊接连接筋，挂网片，喷射混凝土，然后开挖另一半断面土方，施工另一半竖井1初期支护，使竖井1初支封闭成环，之后开挖下一层土方，进入下一循环。杂填土9范围内每层土方开挖进尺为0.5m，进入中风化石灰岩8后每层土方开挖进尺为1m，竖井1开挖至基底后应及时绑扎底板钢筋浇筑底板混凝土。
如图1所示，支护结构包括初支105、多个角撑一102、多个角撑二103和多个直撑104，初支105支撑安设、挂网后喷射混凝土形成的早期竖井1的支护结构，向下开挖竖井1完成后，将初支105布置于竖井1内壁上并喷射混凝土，在初支105施工时，首先在竖井1井壁支撑设计位置焊接210mm*200mm*16mm钢板，其上打设6个孔，工字钢结构通过螺栓与钢板相连接，工字钢两块钢板间还需三边围焊，以便支撑的架设，竖井与斜坡道的连接处设置有第一加强环梁6。
如图2所示，为保证竖井1支护安全，在竖井1角部布设角撑一102和角撑二103，竖井1内部布设直撑104，角撑一102设置于洞口上方并与竖井1相邻的两个侧面相连接，多个角撑二103设置于通道门3上方并与竖井1相邻的两个侧面相连接，直撑104的两端分别与竖井1相对的两个侧面相连接。
(2)按照设计图纸进行斜坡道2施工
由于斜坡道2用于电力隧道开挖设备的进出，因此斜坡道2的倾斜角度要能够使设备进出方便。
(3)开通斜坡道2与竖井1连接处形成通道门3
竖井1的一侧经通道门3与斜坡道2相连通，竖井1的另一侧经洞口与电缆隧道4相连通，开通斜坡道2和竖井1时，需要保证支撑稳定性，具体施工过程为向下开挖至通道门3拱部前，加密三榀钢架。继续向下开挖竖井1，并在通道门3破除范围内增加两道角撑杆，在竖井1底部施工完成后，回填土至通道门3施工作业处，在井壁上按着设计位置画出通道门3开挖轮廓线，在顶部初支外轮廓线施作超前小导管注浆，间距400mm，待浆液凝固达到设计强度后，分段凿除马头门断面内井壁混凝土，按照先拱部、再侧墙、最后底板的顺序破除，井壁处架设第一榀钢架采用连接筋与竖井1井壁切割后初支105中的钢筋焊接后，通道门3破除进暗挖隧道时应按步序分段对钢拱架402进行切割，架设暗挖隧道第一榀钢架，并与洞口截断的初支105中的钢架焊接施工，保证可靠连接，并密排三榀钢架。
(4)悬臂掘进机5通过斜坡道2和通道门3到达竖井1处进行电缆隧道4施工，电缆隧道4施工包括初期开挖支护和后期二次衬砌405。
如图3所示，初期开挖支护包括管棚401施工、钢拱架402支护和初期喷射混凝土403，首先悬臂掘进机5进行全断面开挖，洞口开挖完成后采用热扎无缝钢管进行管棚401施工，然后每开挖一米退出到竖井1处，在部分开挖完成的电缆隧道4中布置钢拱架402，最后电缆隧道4全部开挖完成进行初期喷射混凝土403，初期喷射混凝土403后设置防水层404。
悬臂掘进机5施工时先驶入隧道掌子面前，利用切割部在隧道掌子面进行切削掘进，切削下来的渣土直接由输送带输送至掘进机后方落入自制带轮土斗，再由装载机牵引到竖井1，由汽车吊吊出地面存放。掘进完成后利用悬臂掘进机5切割头将初支台车运至掌子面进行初期支护施做，悬臂掘进机5则后退至不影响后续施工的位置等待下一循环掘进工序。仰拱部分采用挖掘机开挖，整个洞身开挖时实现全机械开挖，不仅对围岩扰动小，也避免了对地下管线及周围建筑物的影响。
钢拱架402支护的具体过程为钢拱架402在洞外按设计加工，钢拱架402安装误差在规范允许范围内，钢拱架402与初喷砼之间尽量贴紧。初期支护采用的锚杆类型为中空注浆锚杆，按设计要求在初喷面上准确画出锚杆406孔位，按孔位钻孔，锚杆406规格符合设计要求，锚杆406布置形式及误差符合设计和规范要求，锚杆406与岩面垂直或与组合状岩层节理面垂直。
后期二次衬砌405的具体过程为首先悬臂掘进机5按设计图纸完成电缆隧道4开完后通过斜坡道2开出电缆隧道4，然后进行隧道二次衬砌施工，二次衬砌采用模筑钢筋混凝土结构，喷射砼按照设计配合比拌制，采用湿喷机作业，砼由洞外拌和站集中拌料，砼运输车运到工作面，喷射作业从拱脚或墙脚自下而上、分段、分片、分层喷射至设计厚度，并依据验标进行相关检测，二次衬砌与竖井1的连接处设置有第二加强环梁7。
因此，本发明采用上述结构的一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，采用竖井和斜坡道相结合的方法将明挖段电力隧道和暗挖段电力隧道连通起来，斜坡道便于悬臂掘进机进出工作面，解决了有限空间内重型施工设备进出工作面的难题，悬臂掘进机作为硬岩小断面电缆隧道施工的开挖设备，施工方便快捷，保证了施工工期和施工安全。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳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：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
(1)按照设计图纸进行竖井施工；
(2)按照设计图纸进行斜坡道施工；
(3)开通所述斜坡道与所述竖井连接处形成通道门；
(4)悬臂掘进机通过所述斜坡道和所述通道门到达竖井处进行电缆隧道施工，电缆隧道施工包括初期开挖支护和后期二次衬砌。
2.根据权利要求1所述的一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，其特征在于：步骤(1)中的竖井施工具体步骤如下，
S1：测量放线，进行锁口环梁施工；
S2：向下开挖至所述通道门拱部前，加密三榀钢架；
S3：继续向下开挖所述竖井并完成支护结构。
3.根据权利要求2所述的一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，其特征在于：所述竖井的一侧经所述通道门与所述斜坡道相连通，所述竖井的另一侧经洞口与电缆隧道相连通。
4.根据权利要求3所述的一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，其特征在于：在S2步骤中，所述支护结构包括初支、多个角撑一、多个角撑二和多个直撑，向下开挖所述竖井，完成后将所述初支布置于所述竖井内壁上并喷射混凝土，所述角撑一设置于所述洞口上方并与所述竖井相邻的两个侧面相连接，多个所述角撑二设置于所述通道门上方并与所述竖井相邻的两个侧面相连接，所述直撑的两端分别与所述竖井相对的两个侧面相连接。
5.根据权利要求4所述的一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述通道门的具体开通过程为在所述竖井对应所述通道门的位置施作小导管注浆，然后分段凿除所述通道门断面内所述竖井井壁混凝土，对所述竖井上对应所述通道门的所述钢架进行分段切割，所述竖井井壁处架设第一榀钢架并与所述竖井井壁切割后的所述钢架进行焊接,所述竖井与所述斜坡道的连接处设置有第一加强环梁。
6.根据权利要求2所述的一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，其特征在于：步骤(4)中，所述悬臂掘进机开挖的渣土经输送带输送至后部带轮土斗中，经拖车拖至竖井井口后由汽车吊吊出地面堆放。
7.根据权利要求3所述的一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，其特征在于：步骤(4)中，所述初期开挖支护包括管棚施工、钢拱架支护和初期喷射混凝土，首先所述悬臂掘进机进行全断面开挖，所述洞口开挖完成后采用热扎无缝钢管进行管棚施工，然后每开挖一米退出到所述竖井处，在部分开挖完成的所述电缆隧道中布置钢拱架进行支护并初喷混凝土封闭开挖面，最后电缆隧道全部开挖完成进行二衬混凝土施工。
8.根据权利要求7所述的一种硬岩小断面电缆隧道机械化施工方法，其特征在于：步骤(4)中，所述后期二次衬砌的具体过程为首先所述悬臂掘进机按设计图纸完成所述电缆隧道开挖后通过所述斜坡道开出所述电缆隧道，然后进行隧道二次衬砌施工，所述二次衬砌采用模筑钢筋混凝土结构，所述二次衬砌与所述竖井的连接处设置有第二加强环梁。
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