CN114352319A - 大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，包括以下步骤：S1、开挖洞脸边坡处堆积体并设置边坡支护；S2、设置洞口暗挖部分侧边墙埋藏式支护；S3、采用上下台阶法开挖复合型偏压洞段，在开挖前，于复合型偏压洞段的上台阶设置套拱及管棚；S4、开挖半明半暗洞段上台阶，并在开挖后设置半明半暗洞段上台阶支护；S5、开挖浅埋洞段上台阶，并在开挖后设置浅埋洞段上台阶支护；S6、复合型偏压洞段上台阶开挖完成后，进行复合型偏压洞段下台阶开挖，并在开挖后设置下台阶支护；S7、复合型偏压洞段开挖完成后，于半明半暗偏压洞段明外侧边墙浇筑支撑混凝土墙，并于半明半暗偏压洞段顶拱浇筑盖重混凝土。本方法具有施工安全、快速的优点。
Description
技术领域
本发明涉及水工隧洞施工技术领域，尤其涉及一种大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
目前我国水利水电隧洞工程较多，因地质情况及施工组织条件，隧洞进出口进洞施工往往会出现偏压现象。随着水利行业水工隧洞工程施工技术的不断创新，超前小导管和钢拱架联合支护体系作为水工偏压隧洞进洞施工的主要施工工法，由于其施工步骤少、施工速度快、安全性高，目前已广泛应用于水工隧洞工程。
托克逊县乌斯通沟水库项目泄洪洞、放空冲砂洞及灌溉洞工程中溢洪洞出口段为强风化的浅埋、半明半暗的偏压洞段，且进口与两条NE向断层相交，属复合型偏压隧洞。因此仅用超前小导管和钢拱架联合支护措施已不能满足安全掘进和沉降变形要求。
因此，亟需提出一种全新的施工方法，以实现这种复合型偏压隧洞的安全、快速施工。
发明内容
本申请实施例通过提供一种大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，旨在实现复合型偏压隧洞的安全、快速施工。
为实现上述目的，本申请实施例提供了一种大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，包括如下步骤：
S1、开挖洞脸边坡处堆积体并设置边坡支护；
S2、设置洞口暗挖部分侧边墙埋藏式支护；
S3、采用上下台阶法开挖复合型偏压洞段，在开挖前，于复合型偏压洞段的上台阶设置套拱及管棚；
S4、开挖半明半暗洞段上台阶，并在开挖后设置半明半暗洞段上台阶支护；
S5、开挖浅埋洞段上台阶，并在开挖后设置浅埋洞段上台阶支护；
S6、复合型偏压洞段上台阶开挖完成后，进行复合型偏压洞段下台阶开挖，并在开挖后设置下台阶支护；
S7、复合型偏压洞段开挖完成后，于半明半暗偏压洞段明外侧边墙浇筑支撑混凝土墙，并于半明半暗偏压洞段顶拱浇筑盖重混凝土。
在一实施例中，步骤S1包括：
S11、自上而下分层开挖边坡处堆积体，每层高度控制在3m～5m，并在每层开挖完成后设置边坡支护；
S12、在边坡开挖支护施工至复合型偏压洞洞口上方的安全防护设施设计高程时，边坡堆积体开挖可自下游向上游开挖或上游向下游开挖。
在一实施例中，设置边坡支护包括：
S111、边坡基础面初步清理；
S112、设置锚筋桩及锚杆，所述锚筋桩及锚杆均采用由3根直径25mm、长度9m的钢筋合并而成的钢筋束，所述锚筋桩及锚杆的对中环间距2m，并采用直径12mm钢筋，所述锚筋桩及锚杆均采用M30砂浆灌浆，并在边坡上以300cm×200cm间距呈梅花型布置；
S113、边坡基础面细化清理；
S114、于清理后的边坡基础面上进行厚度为5cm混凝土素喷，混凝土为C20混凝土；
S115、在混凝土设置钢筋网片，所述钢筋网片的钢筋直径为6mm，网格间距200mm×200mm；
S116、在钢筋网片上进行厚度为10cm混凝土素喷，混凝土为C20混凝土。
在一实施例中，步骤S12中的安全防护措施为被动防护网，所述被动防护网的施工方向可与边坡开挖方向可相反，设置被动防护网包括以下步骤：
h、施工准备；
i、基座及拉锚绳施工；
j、基座安装；
k、工字钢柱安装；
l、上、下支撑绳安装及调试；
m、挂钢绳网并缝合；
n、格栅网铺设。
在一实施例中，步骤S2包括：
S21、测量布孔；
S22、钻孔，钻孔时沿垂直隧洞轴线钻孔，钻孔深度为16m～22m；
S23、埋藏式锚筋桩安装，所述埋藏式锚筋桩采用由3根直径25mm、长度9m的钢筋而成的钢筋束，所述埋藏式锚筋桩的对中环间距2m，并采用直径12mm钢筋；
S24、注浆，所述注浆步骤采用的注浆管为直径2.5cm、长度16m～22m的聚乙烯塑料管，所述注浆管固定在钢筋束上，注浆时注浆管随钢筋束一起插入孔内，注浆管的出浆口插入距孔底30～50cm；所述注浆步骤采用的回浆管为直径1.5cm的聚乙烯塑料管，所述回浆管固定在钢筋束上，向下倾斜的钻孔内注浆时，所述回浆管插入锚筋孔50～100cm，以确保孔内排水及排气的顺利；
S25、封孔，所述封孔步骤采用棉纱裹紧后再用水泥砂浆在孔口段15～20cm环间隔隙封。
在一实施例中，步骤S3包括：
S31、测量放线；
S32、挖出套拱环形槽；
S33、在套拱环形槽中架立钢拱架；
S34、在钢拱架上安装联系钢筋；
S35、在钢锯架上安装管棚导向管，所述管棚导向管采用直径127mm、长度2m的无缝钢管，所述管棚导向管的环向间距为300mm；
S36、在钢拱架上安装套拱模板；
S37、在套拱模板内浇筑厚度80cm的C25套拱混凝土，以形成套拱；
S38、在套拱成型后设置管棚，所述管棚采用直径89mm、长度18m的热轧无缝钢管，所述无缝钢管的前端做成约10cm长的圆锥状、尾部焊套箍，所述无缝钢管的孔眼直径6mm～8mm，且尾部留不钻孔的止浆段不小于30cm，相邻无缝钢管的间距为100mm～200mm。
在一实施例中，步骤S4包括：
S41、沿隧洞轴线方向挖掘半明半暗洞段上台阶第一预设距离；
S42、对暗挖部位开挖面进行喷混凝土安全封闭；
S43、在暗挖部位架设钢拱架，钢拱架包括顶拱、侧拱及连接板，钢拱架的各单元在连接板处通过M20螺栓连接，钢拱架与隧洞周边轮廓误差不大于30mm，螺栓孔眼中心间误差不超过±5mm，钢拱架平放时，平面翘曲不大于±20mm，在架设钢拱架时，若钢拱架基脚处围岩较差，则可在基脚处设槽钢以增加基底承载力，钢拱架假设后，钢拱架平面隧洞中线垂直，其倾斜角度不大于2°，且钢拱架的任意部位偏离垂面不超过5cm；
S44、钢拱架施工完成后进行锁脚锚杆施工，所述锁脚锚杆设置为L型，且锁脚锚杆的弯钩长度不小于20cm，锁脚锚杆的弯钩与钢拱架焊接连接；
S45、钢拱架及锁脚锚杆施工完成后，对暗挖部位进行系统锚杆施工，相邻系统锚杆的间距小于1m，若半明半暗洞段的暗挖部位的顶拱沉降值较大，则加设吊顶锚杆，吊顶锚杆长度不小于9m；
S46、系统锚杆施工完成后进行钢筋的布设，钢筋网的网格搭接长度不小于20cm，施工时钢筋网紧贴岩面铺设，并随岩面起伏，与受喷面的间隙不大于3cm，钢筋网挂设施与系统锚杆头连接，并多点连接；
S47、钢筋网布设完成后开始喷射混凝土，混凝土分多次喷射，一次喷射厚度为拱部3cm～5㎝，边墙6cm～8㎝；
循环步骤S41-S47，直至半明半暗洞段上台阶施工完成。
在一实施例中，步骤S5包括：
S51、沿隧洞轴线方向挖掘浅埋洞段上台阶第二预设距离；
S52、对开挖面进行喷混凝土安全封闭；
S53、在洞内架设钢拱架，钢拱架包括顶拱、侧拱及连接板，钢拱架的各单元在连接板处通过M20螺栓连接，钢拱架与隧洞周边轮廓误差不大于30mm，螺栓孔眼中心间误差不超过±5mm，钢拱架平放时，平面翘曲不大于±20mm，在架设钢拱架时，若钢拱架基脚处围岩较差，则可在基脚处设槽钢以增加基底承载力，钢拱架假设后，钢拱架平面隧洞中线垂直，其倾斜角度不大于2°，且钢拱架的任意部位偏离垂面不超过5cm；
S54、钢拱架施工完成后进行锁脚锚杆施工，所述锁脚锚杆设置为L型，且锁脚锚杆的弯钩长度不小于20cm，锁脚锚杆的弯钩与钢拱架焊接连接，其中，在浅埋洞段的洞壁薄弱处，锁脚锚杆缩短至3m，且锁脚锚杆密度相相较于非筒壁薄弱处增加；
S55、钢拱架及锁脚锚杆施工完成后，对暗挖部位进行系统锚杆施工，相邻系统锚杆的间距小于1m，其中，在浅埋洞段的洞壁薄弱处，系统锚杆可不进行施做；
S56、系统锚杆施工完成后进行钢筋的布设，钢筋网的网格搭接长度不小于20cm，施工时钢筋网紧贴岩面铺设，并随岩面起伏，与受喷面的间隙不大于3cm，钢筋网挂设施与系统锚杆头连接，并多点连接；
S57、钢筋网布设完成后开始喷射混凝土，混凝土分多次喷射，一次喷射厚度为拱部3cm～5㎝，边墙6cm～8㎝；
循环步骤S51-S57，直至浅埋洞段上台阶施工完成。
在一实施例中，步骤S6包括：
S61、在下台阶挖掘中导坑，所述中导坑宽度不大于4m；
S62、中导坑开挖完成后，开挖所述复合型偏压洞段下台阶两侧边墙预留石方，两侧边墙预留石方实施单侧开挖方法进行开挖，每次开挖进尺不超过3榀拱架间距，对开挖完成后边墙位置外露的上台阶套拱内钢拱架进行延伸对接施工；
S63、钢拱架延伸对接施工完成后，进行锁脚锚杆安装；
S64、锁脚锚杆施工完成后，进行系统锚杆安装；
S65、系统锚杆施工完成后，进行联系钢筋安装；
S66、联系钢筋施工完成后，对套拱位置下台阶进行混凝土素喷填充。
在一实施例中，步骤S7包括：
S71、基础混凝土浇筑；
S72、墙身混凝土浇筑；
S73、顶拱盖重混凝土浇筑。
本申请的大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，就是在水工隧洞掘进施工中，采用对常规性水工隧洞偏压洞段施工工法加强支护的施工方法，通过洞口仰坡施工锚筋桩、系统锚杆及网喷支护体系为基础，结合半明半暗洞段侧边墙设置埋藏式锚筋桩、延伸至浅埋段的管棚及套拱；浅埋洞段分层开挖，上部浇筑混凝土套拱，下部钢拱架接长后喷混凝土封闭；配合吊顶锚杆、洞内钢支撑、系统锚杆、洞内网喷支护及成洞后施工盖重支撑混凝土等措施，减少由于地表严重偏压和浅埋造成的应力不均和集中，充分发挥加固后的围岩与初期支护体系形成整体结构来承受外部荷载；通过监控量测来指导施工，控制初期支护结构的拱顶沉降和周边收敛，确保施工安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。文中出现的“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的数量词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。而“第一”、“第二”、以及“第三”等的使用不表示任何顺序，可将这些词解释为名称。
具体地，本申请的大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，所应用的复合型偏压洞包括半明半暗洞段及浅埋洞段，参照图1，图1为本发明大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法的一实施例，所述方法包括以下步骤：
S1、开挖洞脸边坡处堆积体并设置边坡支护。
具体地，步骤S1包括：
S11、自上而下分层开挖边坡处堆积体，每层高度控制在3m～5m，并在每层开挖完成后设置边坡支护。
具体而言，边坡开挖支护体系是确保安全进洞的前提，是复合型偏压洞段支护体系的基础，做好边仰坡防护，是洞口施工的重点。边坡堆积体采用挖掘机开挖，开挖自上而下分层进行，每层高度控制在3～5m以内，逐层开挖并逐层支护。
进一步地，设置边坡支护包括：
S111、边坡基础面初步清理；
S112、设置锚筋桩及锚杆，所述锚筋桩及锚杆均采用由3根直径25mm、长度9m的钢筋合并而成的钢筋束，所述锚筋桩及锚杆的对中环间距2m，并采用直径12mm钢筋，所述锚筋桩及锚杆均采用M30砂浆灌浆，并在边坡上以300cm×200cm间距呈梅花型布置；
S113、边坡基础面细化清理；
S114、于清理后的边坡基础面上进行厚度为5cm混凝土素喷，混凝土为C20混凝土；
S115、在混凝土设置钢筋网片，所述钢筋网片的钢筋直径为6mm，网格间距200mm×200mm；
S116、在钢筋网片上进行厚度为10cm混凝土素喷，混凝土为C20混凝土。
值得说明的是，上层已开挖完成的边坡在未支护完成前，禁止下层边坡堆积体开挖。
S12、在边坡开挖支护施工至复合型偏压洞洞口上方的安全防护设施设计高程时，边坡堆积体开挖可自下游向上游开挖或上游向下游开挖。
这其中，步骤S12中上游与下游是以隧洞内水流流向为参照所得到，该安全防护措施为被动防护网。所述被动防护网的施工方向可与边坡开挖方向可相反，设置被动防护网包括以下步骤：
o、施工准备；
p、基座及拉锚绳施工；
q、基座安装；
r、工字钢柱安装；
s、上、下支撑绳安装及调试；
t、挂钢绳网并缝合；
u、格栅网铺设。
值得说明的是，在边坡施工过程中，要经常检查开挖坡面，发现不符设计要求时应及时更正，加强对边仰坡稳定情况的观测。边坡预留20～30cm余量用人工修整，以防机械施工时造成超挖。每层开挖后要及时对坡面施作锚、网、喷防护，再进行下一层开挖。
S2、设置洞口暗挖部分侧边墙埋藏式支护。
具体地，步骤S2包括：
S21、测量布孔；
S22、钻孔，钻孔时沿垂直隧洞轴线钻孔，钻孔深度为16m～22m；
S23、埋藏式锚筋桩安装，所述埋藏式锚筋桩采用由3根直径25mm、长度9m的钢筋而成的钢筋束，所述埋藏式锚筋桩的对中环间距2m，并采用直径12mm钢筋；
S24、注浆，所述注浆步骤采用的注浆管为直径2.5cm、长度16m～22m的聚乙烯塑料管，所述注浆管固定在钢筋束上，注浆时注浆管随钢筋束一起插入孔内，注浆管的出浆口插入距孔底30～50cm；所述注浆步骤采用的回浆管为直径1.5cm的聚乙烯塑料管，所述回浆管固定在钢筋束上，向下倾斜的钻孔内注浆时，所述回浆管插入锚筋孔50～100cm，以确保孔内排水及排气的顺利；
S25、封孔，所述封孔步骤采用棉纱裹紧后再用水泥砂浆在孔口段15～20cm环间隔隙封。
值得说明的是，在步骤S23前，还需对成孔进行洗孔和验孔，其中，洗孔是指采用压缩空气冲洗净孔内的岩粉、碎石、泥浆和水等物质，验孔是指在洗孔口检验孔洞是否清洁干净，验孔合格后方可进行下道工序。
S3、采用上下台阶法开挖复合型偏压洞段，在开挖前，于复合型偏压洞段的上台阶设置套拱及管棚。
具体地，溢洪洞开挖断面尺寸9m×9.5m(宽×高)，偏压洞洞身开挖分为上下台阶开挖，分层高度为上台阶6.5m，下台阶3m。
具体地，步骤S3包括：
S31、测量放线；
S32、挖出套拱环形槽；
S33、在套拱环形槽中架立钢拱架；
S34、在钢拱架上安装联系钢筋；
S35、在钢锯架上安装管棚导向管，所述管棚导向管采用直径127mm、长度2m的无缝钢管，所述管棚导向管的环向间距为300mm；
S36、在钢拱架上安装套拱模板；
S37、在套拱模板内浇筑厚度80cm的C25套拱混凝土，以形成套拱；
S38、在套拱成型后设置管棚，所述管棚采用直径89mm、长度18m的热轧无缝钢管，所述无缝钢管的前端做成约10cm长的圆锥状、尾部焊套箍，所述无缝钢管的孔眼直径6mm～8mm，且尾部留不钻孔的止浆段不小于30cm，相邻无缝钢管的间距为100mm～200mm。
其中，所述管棚的施工方式包括如下步骤：
(一)钻机就位；
(二)测量校正；
(三)造孔；清孔；管棚加工、安装；
(四)注浆。
值得说明的是，在套拱施工前，应对上台阶套拱基础面进行整平，并在基础面上铺设土工布，以便于洞内下台阶开挖后拱架延伸连接。S4、开挖半明半暗洞段上台阶，并在开挖后设置半明半暗洞段上台阶支护。
S41、沿隧洞轴线方向挖掘半明半暗洞段上台阶第一预设距离，其中，第一预设距离可根据施工现场做适应性调整，示例性的，第一预设距离可以为50m-60m；
S42、对暗挖部位开挖面进行喷混凝土安全封闭；
S43、在暗挖部位架设钢拱架，钢拱架包括顶拱、侧拱及连接板，钢拱架的各单元在连接板处通过M20螺栓连接，钢拱架与隧洞周边轮廓误差不大于30mm，螺栓孔眼中心间误差不超过±5mm，钢拱架平放时，平面翘曲不大于±20mm，在架设钢拱架时，若钢拱架基脚处围岩较差，则可在基脚处设槽钢以增加基底承载力，钢拱架假设后，钢拱架平面隧洞中线垂直，其倾斜角度不大于2°，且钢拱架的任意部位偏离垂面不超过5cm；
S44、钢拱架施工完成后进行锁脚锚杆施工，所述锁脚锚杆设置为L型，且锁脚锚杆的弯钩长度不小于20cm，锁脚锚杆的弯钩与钢拱架焊接连接；
S45、钢拱架及锁脚锚杆施工完成后，对暗挖部位进行系统锚杆施工，相邻系统锚杆的间距小于1m，若半明半暗洞段的暗挖部位的顶拱沉降值较大，则加设吊顶锚杆，吊顶锚杆长度不小于9m；
S46、系统锚杆施工完成后进行钢筋的布设，钢筋网的网格搭接长度不小于20cm，施工时钢筋网紧贴岩面铺设，并随岩面起伏，与受喷面的间隙不大于3cm，钢筋网挂设施与系统锚杆头连接，并多点连接；
S47、钢筋网布设完成后开始喷射混凝土，混凝土分多次喷射，一次喷射厚度为拱部3cm～5㎝，边墙6cm～8㎝；
循环步骤S41-S47，直至半明半暗洞段上台阶施工完成。
具体地，半明半暗段洞段的洞内开挖必须在管棚施工完成7天后进行开挖。洞内开挖遵循一循环一支护的原则施工。开挖完成后对暗挖部位开挖面先进行喷混凝土安全封闭，防止围岩长时间暴露，再对暗挖部位钢拱架进行延伸连接施工；钢拱架施工完成后进行锁脚锚杆施工，锁脚锚杆必须加工成L型，弯钩长度不小于20cm，弯钩必须与钢拱架进行焊接，以利于钢拱架稳定；钢拱架及锁脚锚杆施工完成后，对暗挖部位进行系统锚杆施工，系统锚杆须加密，其间距不小1m，使其偏压洞段顶拱、边墙围岩形成较强的组合体，以防止围岩变形。尤为顶拱部位根据收敛值判定是否需要加设吊顶锚杆。如顶拱沉降值较大，则需加设吊顶锚杆，吊顶锚杆长度不小于9m，间距可根据现场实际情况确定，吊顶锚杆其作用使顶拱围岩反悬挂，利于顶拱围岩的整体稳定；最后系统锚杆施工完成后进行钢筋网片安装及喷混凝土施工。
S5、开挖浅埋洞段上台阶，并在开挖后设置浅埋洞段上台阶支护。
具体地，步骤S5包括如下步骤：
S51、沿隧洞轴线方向挖掘浅埋洞段上台阶第二预设距离；
S52、对开挖面进行喷混凝土安全封闭；
S53、在洞内架设钢拱架，钢拱架包括顶拱、侧拱及连接板，钢拱架的各单元在连接板处通过M20螺栓连接，钢拱架与隧洞周边轮廓误差不大于30mm，螺栓孔眼中心间误差不超过±5mm，钢拱架平放时，平面翘曲不大于±20mm，在架设钢拱架时，若钢拱架基脚处围岩较差，则可在基脚处设槽钢以增加基底承载力，钢拱架假设后，钢拱架平面隧洞中线垂直，其倾斜角度不大于2°，且钢拱架的任意部位偏离垂面不超过5cm；
S54、钢拱架施工完成后进行锁脚锚杆施工，所述锁脚锚杆设置为L型，且锁脚锚杆的弯钩长度不小于20cm，锁脚锚杆的弯钩与钢拱架焊接连接，其中，在浅埋洞段的洞壁薄弱处，锁脚锚杆缩短至3m，且锁脚锚杆密度相相较于非筒壁薄弱处增加；
S55、钢拱架及锁脚锚杆施工完成后，对暗挖部位进行系统锚杆施工，相邻系统锚杆的间距小于1m，其中，在浅埋洞段的洞壁薄弱处，系统锚杆可不进行施做；
S56、系统锚杆施工完成后进行钢筋的布设，钢筋网的网格搭接长度不小于20cm，施工时钢筋网紧贴岩面铺设，并随岩面起伏，与受喷面的间隙不大于3cm，钢筋网挂设施与系统锚杆头连接，并多点连接；
S57、钢筋网布设完成后开始喷射混凝土，混凝土分多次喷射，一次喷射厚度为拱部3cm～5㎝，边墙6cm～8㎝；
循环步骤S51-S57，直至浅埋洞段上台阶施工完成。
具体地，浅埋段偏压洞上台阶开挖完成后立即进行钢拱架安装；钢拱架安装完成后，进行锁脚锚杆及系统锚杆施工，浅埋部位左边墙因洞壁较薄，左边墙锁脚锚杆缩短至3m，但锁脚锚杆数量需进行加密，系统锚杆可不进行施做；其余部位锁脚锚杆按照设计长度数量进行施工，但系统锚杆间距根据收敛值调整，收敛值较小时可将系统锚杆间距调整为2m间距；最后在系统锚杆及锁脚锚杆施工完成后，进行钢筋网片及喷混凝土施工。
S6、复合型偏压洞段上台阶开挖完成后，进行复合型偏压洞段下台阶开挖，并在开挖后设置下台阶支护。
具体地，步骤S6包括：
S61、在下台阶挖掘中导坑，所述中导坑宽度不大于4m；
S62、中导坑开挖完成后，开挖所述复合型偏压洞段下台阶两侧边墙预留石方，两侧边墙预留石方实施单侧开挖方法进行开挖，每次开挖进尺不超过3榀拱架间距，对开挖完成后边墙位置外露的上台阶套拱内钢拱架进行延伸对接施工；
S63、钢拱架延伸对接施工完成后，进行锁脚锚杆安装；
S64、锁脚锚杆施工完成后，进行系统锚杆安装；
S65、系统锚杆施工完成后，进行联系钢筋安装；
S66、联系钢筋施工完成后，对套拱位置下台阶进行混凝土素喷填充。
具体地，复合型偏压洞下台阶的施工流程大致如下：先进行下台阶中导坑开挖，中导坑宽度不大于4m，中导坑开挖完成后，对两侧边墙预留石方进行开挖，两侧边墙预留石方必须实施单侧开挖方法进行开挖(先进行右边墙预留石方开挖，后进行左边墙石方开挖)，每次开挖进尺不超过3榀拱架间距；对开挖完成后边墙位置外露的上台阶套拱内钢拱架进行延伸对接施工，钢拱架延伸对接施工完成后剩余施工工序为：锁脚锚杆安装→系统锚杆安装→联系钢筋安装；套拱位置下台阶可不进行常态混凝土浇筑，使用喷混凝土填充即可。S7、复合型偏压洞段开挖完成后，于半明半暗偏压洞段明外侧边墙浇筑支撑混凝土墙，并于半明半暗偏压洞段顶拱浇筑盖重混凝土。
具体地，步骤S7包括：
S71、基础混凝土浇筑；
S72、墙身混凝土浇筑；
S73、顶拱盖重混凝土浇筑。
具体而言，在复合型偏压洞段开挖支护完成后，为防止后期偏压洞段发生变形，因此对半明半暗偏压洞段明外侧边墙浇筑支撑混凝土墙，顶拱浇筑盖重混凝土，施工顺序为：基础混凝土浇筑→墙身混凝土浇筑→顶拱盖重混凝土浇筑；同时，因隧洞掘进爆破对浅埋段偏压洞外侧围岩造成震动，导致围岩较为破碎，对浅埋外侧浇筑贴坡混凝土，以做固结灌浆盖重混凝土，但固结灌浆必须在隧洞混凝土衬砌后进行施工，此区域固结灌浆结合隧洞内固结灌浆进行施工。
可以理解，本申请的大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，就是在水工隧洞掘进施工中，采用对常规性水工隧洞偏压洞段施工工法加强支护的施工方法，通过洞口仰坡施工锚筋桩、系统锚杆及网喷支护体系为基础，结合半明半暗洞段侧边墙设置埋藏式锚筋桩、延伸至浅埋段的管棚及套拱；浅埋洞段分层开挖，上部浇筑混凝土套拱，下部钢拱架接长后喷混凝土封闭；配合吊顶锚杆、洞内钢支撑、系统锚杆、洞内网喷支护及成洞后施工盖重支撑混凝土等措施，减少由于地表严重偏压和浅埋造成的应力不均和集中，充分发挥加固后的围岩与初期支护体系形成整体结构来承受外部荷载；通过监控量测来指导施工，控制初期支护结构的拱顶沉降和周边收敛，确保施工安全。
此法是以新奥法的基本原理为依据，常规性水工偏压进洞工法为基础，适当改善地质和地形条件，以减少和平衡偏压，在开挖过程中尽量减少对围岩的扰动，控制围岩的变形，并使之趋于稳定。同时，通过收敛仪等监控量测手段来指导施工，控制初期支护结构的拱顶沉降和周边收敛，确保施工安全。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，所述复合型偏压洞包括半明半暗洞段及浅埋洞段，其特征在于，包括以下步骤：
S1、开挖洞脸边坡处堆积体并设置边坡支护；
S2、设置洞口暗挖部分侧边墙埋藏式支护；
S3、采用上下台阶法开挖复合型偏压洞段，在开挖前，于复合型偏压洞段的上台阶设置套拱及管棚；
S4、开挖半明半暗洞段上台阶，并在开挖后设置半明半暗洞段上台阶支护；
S5、开挖浅埋洞段上台阶，并在开挖后设置浅埋洞段上台阶支护；
S6、复合型偏压洞段上台阶开挖完成后，进行复合型偏压洞段下台阶开挖，并在开挖后设置下台阶支护；
S7、复合型偏压洞段开挖完成后，于半明半暗偏压洞段明外侧边墙浇筑支撑混凝土墙，并于半明半暗偏压洞段顶拱浇筑盖重混凝土。
2.如权利要求1所述的大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，其特征在于，步骤S1包括：
S11、自上而下分层开挖边坡处堆积体，每层高度控制在3m～5m，并在每层开挖完成后设置边坡支护；
S12、在边坡开挖支护施工至复合型偏压洞洞口上方的安全防护设施设计高程时，边坡堆积体开挖可自下游向上游开挖或上游向下游开挖。
3.如权利要求2所述的大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，其特征在于，设置边坡支护包括：
S111、边坡基础面初步清理；
S112、设置锚筋桩及锚杆，所述锚筋桩及锚杆均采用由3根直径25mm、长度9m的钢筋合并而成的钢筋束，所述锚筋桩及锚杆的对中环间距2m，并采用直径12mm钢筋，所述锚筋桩及锚杆均采用M30砂浆灌浆，并在边坡上以300cm×200cm间距呈梅花型布置；
S113、边坡基础面细化清理；
S114、于清理后的边坡基础面上进行厚度为5cm混凝土素喷，混凝土为C20混凝土；
S115、在混凝土设置钢筋网片，所述钢筋网片的钢筋直径为6mm，网格间距200mm×200mm；
S116、在钢筋网片上进行厚度为10cm混凝土素喷，混凝土为C20混凝土。
4.如权利要求3所述的大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，其特征在于，步骤S12中的安全防护措施为被动防护网，所述被动防护网的施工方向可与边坡开挖方向可相反，设置被动防护网包括以下步骤：
a、施工准备；
b、基座及拉锚绳施工；
c、基座安装；
d、工字钢柱安装；
e、上、下支撑绳安装及调试；
f、挂钢绳网并缝合；
g、格栅网铺设。
5.如权利要求4所述的大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，其特征在于，步骤S2包括：
S21、测量布孔；
S22、钻孔，钻孔时沿垂直隧洞轴线钻孔，钻孔深度为16m～22m；
S23、埋藏式锚筋桩安装，所述埋藏式锚筋桩采用由3根直径25mm、长度9m的钢筋而成的钢筋束，所述埋藏式锚筋桩的对中环间距2m，并采用直径12mm钢筋；
S24、注浆，所述注浆步骤采用的注浆管为直径2.5cm、长度16m～22m的聚乙烯塑料管，所述注浆管固定在钢筋束上，注浆时注浆管随钢筋束一起插入孔内，注浆管的出浆口插入距孔底30～50cm；所述注浆步骤采用的回浆管为直径1.5cm的聚乙烯塑料管，所述回浆管固定在钢筋束上，向下倾斜的钻孔内注浆时，所述回浆管插入锚筋孔50～100cm，以确保孔内排水及排气的顺利；
S25、封孔，所述封孔步骤采用棉纱裹紧后再用水泥砂浆在孔口段15～20cm环间隔隙封。
6.如权利要求5所述的大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，其特征在于，步骤S3包括：
S31、测量放线；
S32、挖出套拱环形槽；
S33、在套拱环形槽中架立钢拱架；
S34、在钢拱架上安装联系钢筋；
S35、在钢锯架上安装管棚导向管，所述管棚导向管采用直径127mm、长度2m的无缝钢管，所述管棚导向管的环向间距为300mm；
S36、在钢拱架上安装套拱模板；
S37、在套拱模板内浇筑厚度80cm的C25套拱混凝土，以形成套拱；
S38、在套拱成型后设置管棚，所述管棚采用直径89mm、长度18m的热轧无缝钢管，所述无缝钢管的前端做成约10cm长的圆锥状、尾部焊套箍，所述无缝钢管的孔眼直径6mm～8mm，且尾部留不钻孔的止浆段不小于30cm，相邻无缝钢管的间距为100mm～200mm。
7.如权利要求6所述的大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，其特征在于，步骤S4包括：
S41、沿隧洞轴线方向挖掘半明半暗洞段上台阶第一预设距离；
S42、对暗挖部位开挖面进行喷混凝土安全封闭；
S43、在暗挖部位架设钢拱架，钢拱架包括顶拱、侧拱及连接板，钢拱架的各单元在连接板处通过M20螺栓连接，钢拱架与隧洞周边轮廓误差不大于30mm，螺栓孔眼中心间误差不超过±5mm，钢拱架平放时，平面翘曲不大于±20mm，在架设钢拱架时，若钢拱架基脚处围岩较差，则可在基脚处设槽钢以增加基底承载力，钢拱架假设后，钢拱架平面隧洞中线垂直，
其倾斜角度不大于2°，且钢拱架的任意部位偏离垂面不超过5cm；
S44、钢拱架施工完成后进行锁脚锚杆施工，所述锁脚锚杆设置为L型，且锁脚锚杆的弯钩长度不小于20cm，锁脚锚杆的弯钩与钢拱架焊接连接；
S45、钢拱架及锁脚锚杆施工完成后，对暗挖部位进行系统锚杆施工，相邻系统锚杆的间距小于1m，若半明半暗洞段的暗挖部位的顶拱沉降值较大，则加设吊顶锚杆，吊顶锚杆长度不小于9m；
S46、系统锚杆施工完成后进行钢筋的布设，钢筋网的网格搭接长度不小于20cm，施工时钢筋网紧贴岩面铺设，并随岩面起伏，与受喷面的间隙不大于3cm，钢筋网挂设施与系统锚杆头连接，并多点连接；
S47、钢筋网布设完成后开始喷射混凝土，混凝土分多次喷射，一次喷射厚度为拱部3cm～5㎝，边墙6cm～8㎝；
循环步骤S41-S47，直至半明半暗洞段上台阶施工完成。
8.如权利要求7所述的大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，其特征在于，步骤S5包括：
S51、沿隧洞轴线方向挖掘浅埋洞段上台阶第二预设距离；
S52、对开挖面进行喷混凝土安全封闭；
S53、在洞内架设钢拱架，钢拱架包括顶拱、侧拱及连接板，钢拱架的各单元在连接板处通过M20螺栓连接，钢拱架与隧洞周边轮廓误差不大于30mm，螺栓孔眼中心间误差不超过±5mm，钢拱架平放时，平面翘曲不大于±20mm，在架设钢拱架时，若钢拱架基脚处围岩较差，则可在基脚处设槽钢以增加基底承载力，钢拱架假设后，钢拱架平面隧洞中线垂直，其倾斜角度不大于2°，且钢拱架的任意部位偏离垂面不超过5cm；
S54、钢拱架施工完成后进行锁脚锚杆施工，所述锁脚锚杆设置为L型，且锁脚锚杆的弯钩长度不小于20cm，锁脚锚杆的弯钩与钢拱架焊接连接，其中，在浅埋洞段的洞壁薄弱处，锁脚锚杆缩短至3m，且锁脚锚杆密度相相较于非筒壁薄弱处增加；
S55、钢拱架及锁脚锚杆施工完成后，对暗挖部位进行系统锚杆施工，相邻系统锚杆的间距小于1m，其中，在浅埋洞段的洞壁薄弱处，系统锚杆可不进行施做；
S56、系统锚杆施工完成后进行钢筋的布设，钢筋网的网格搭接长度不小于20cm，施工时钢筋网紧贴岩面铺设，并随岩面起伏，与受喷面的间隙不大于3cm，钢筋网挂设施与系统锚杆头连接，并多点连接；
S57、钢筋网布设完成后开始喷射混凝土，混凝土分多次喷射，一次喷射厚度为拱部3cm～5㎝，边墙6cm～8㎝；
循环步骤S51-S57，直至浅埋洞段上台阶施工完成。
9.如权利要求8所述的大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，其特征在于，步骤S6包括：
S61、在下台阶挖掘中导坑，所述中导坑宽度不大于4m；
S62、中导坑开挖完成后，开挖所述复合型偏压洞段下台阶两侧边墙预留石方，两侧边墙预留石方实施单侧开挖方法进行开挖，每次开挖进尺不超过3榀拱架间距，对开挖完成后边墙位置外露的上台阶套拱内钢拱架进行延伸对接施工；
S63、钢拱架延伸对接施工完成后，进行锁脚锚杆安装；
S64、锁脚锚杆施工完成后，进行系统锚杆安装；
S65、系统锚杆施工完成后，进行联系钢筋安装；
S66、联系钢筋施工完成后，对套拱位置下台阶进行混凝土素喷填充。
10.如权利要求1所述的大断面水工隧洞复合型偏压洞段施工方法，其特征在于，步骤S7包括：
S71、基础混凝土浇筑；
S72、墙身混凝土浇筑；
S73、顶拱盖重混凝土浇筑。
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