CN114673181B - 一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法 - Google Patents

一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法，包括以下步骤：采用台阶法由区间隧道由一端向桥隧相连端掘进；施做铁路与山体之间的外部防护结构；将台阶法转换为CRD法继续进行掘进；停止CRD法掘进并封闭掌子面；在封闭掌子面开挖平台导坑；对平台导坑进行支护；横向扩挖形成作业平台；施做桥隧相连处的支护结构；将区间隧道掘进至桥隧相连处；施做区间隧道明洞洞门及桥梁结构；拆除外部防护结构。本发明提供了新型修建方案，改变了桥隧相连处在坡下设置棚架作业平台的工艺，在施工过程中可以大大降低施工风险，简化施工步序，降低工程投资，减小对破脚下铁路的影响，适用范围广，可适用于任何形式的桥隧连接方式。

Description

一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法。
背景技术
临近既有铁路指铁路位于坡脚位置，新建工程桥隧相连处位于铁路上方的山坡，需要平面上新建工程与铁路相交叉。
而且区间隧道桥隧相连段具有结构形式复杂、施工步序繁琐、施工风险极高、施工组织困难等特点，区间隧道桥隧相连段往往是区间隧道修建过程中设计和施工风险最大的地方。常规做法是在坡下铁路两侧施工桩基并于桩基上部设置棚架将铁路完全覆盖，并于棚架上方设置作业平台对洞口防护、洞门结构及桥梁结构等进行施做，常规施工方法步序繁琐、结构形式复杂、经济性较差，且棚架的施工对既有铁路的运营影响较大。
中国专利CN 201811469732.X，公开了一种处于桥隧相连段的隧道快速施工方法，该专利包括如下步骤：选择施工横洞的入口进洞；横洞开挖及横洞交正洞的施工；左线正洞双向开挖施工；车行横洞的施工；右线正洞双向开挖施工。该专利首先选择合适的横洞洞口位置，快速进行横洞的开挖。再采用垂直爬坡挑顶的方法由横洞转入正洞，双向开挖正洞，优先开挖桥隧连接方向，采用双排超前小导管的辅助支护措施快速安全出洞，保证了隧道入口的尽早贯通，为桥梁和隧道的后续施工创造便利。
但是，该发明依然先要设置棚架，然后进行对洞口防护，其施工方法繁琐。棚架的施工对铁路的运营影响较大。
中国专利CN202010729551.7，公开了一种桥隧相连分岔隧道施工方法，该专利包括如下步骤：确定小净距段与连拱隧道段之间相连的过渡扩挖段的起始里程和终止里程，先行洞反向掘进至过渡扩挖段起始里程时，采用台阶法线性渐变方式逐步由扩挖起始里程扩大开挖断面，掘进至连拱隧道段起点，同时当后行洞掌子面掘进至距连拱隧道段起点里程设定位置处时暂停施工；之后开始中导洞施工准备及掘进；中导洞贯通后自洞内连拱隧道段起点里程开始修筑中隔墙，当中隔墙达到强度要求后，同步开始先行洞连拱隧道段的掘进，并同时对扩挖过渡扩挖段进行人工岩柱的构筑；当人工岩柱构筑完成并达到强度要求后，采用分层喷射混凝土工艺对过渡扩挖段扩挖断面顶部进行回填，并进行注浆加固；当过渡扩挖段先行洞恢复至标准断面后，再组织后行洞施工。
但是，该专利中采用了和上一篇专利类似的贯穿式中导洞结构，其施工方式依然繁琐复杂。
鉴于此，研究一种从区间隧道内部修建桥隧相连段的施工方法显得非常有意义。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法。
本发明的技术方案是：一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法，包括以下步骤：
ⅰ.采用台阶法由区间隧道由一端向桥隧相连端掘进；
ⅱ.施做铁路与山体之间的外部防护结构；
ⅲ.将台阶法转换为CRD法继续进行掘进；
ⅳ.停止CRD法掘进并封闭掌子面；
ⅴ.在封闭掌子面上部开挖平台导坑；
ⅵ.对平台导坑进行支护；
ⅶ.在平台导坑洞口进行横向扩挖形成作业平台；
ⅷ.利用作业平台施做桥隧相连处的支护结构；
ⅸ.采用CRD法将区间隧道掘进至桥隧相连处；
ⅹ.施做区间隧道明洞洞门及桥梁结构；
ⅹⅰ.拆除外部防护结构。
更进一步的，步骤ⅱ施做铁路与山体之间的外部防护结构，具体过程如下：
首先，将密排型钢插入地面以下嵌入岩层1m处进行固定；
然后，在密排型钢之间焊接横向型钢，将密排型钢和横向型钢固定成片；
再后，在密排型钢背部设置水平型钢，水平型钢另一端与边坡中的锚索相固定；
最后，在密排型钢、横向型钢远离边坡的一侧铺设固定覆盖网。
更进一步的，步骤ⅲ将台阶法转换为CRD法继续进行掘进过程中，台阶法、CRD法的转化位置在洞口大管棚支护范围内。
更进一步的，步骤ⅳ中停止CRD法掘进，具体过程如下：
采用CRD法进行掘进，掘进至距离桥隧相连处的洞口大管棚范围处停止掘进。
更进一步的，步骤ⅳ中封闭掌子面，封闭掌子面采用喷射混凝土或模筑混凝土的方法进行封闭。
更进一步的，步骤ⅵ对平台导坑进行支护，包括采用喷射混凝土及系统锚杆对平台导坑进行支护。
更进一步的，步骤ⅷ利用作业平台施做桥隧相连处的支护结构，具体包括利用作业平台施工桥隧相连处的导向墙、桥隧相连处的大管棚及边仰坡防护。
更进一步的，步骤ⅸ采用CRD法将区间隧道掘进至桥隧相连处，在掘进过程中，随开挖掘进随拆除平台导坑内喷射混凝土及系统锚杆，直至掘进到桥隧相连处。
本发明的有益效果如下：
本发明解决了传统桥隧相连处结构形式复杂、施工步序繁琐、施工风险高、施工组织困难的问题。本发明提供了一种新型修建方案，改变了桥隧相连处在坡下设置棚架作业平台的工艺。在施工过程中可以大大降低施工风险，简化施工步序，降低工程投资，减小对破脚下铁路的影响。且该工法适用范围广，可适用于任何形式的桥隧连接方式。
附图说明
图1是本发明中型钢防护墙的结构示意图；
图2是图1的局部大样图；
图3是本发明中CRD工法示意图；
图4是本发明中掌子面封堵墙的示意图
图5是本发明中平台导坑支护的示意图
图6是本发明中作业平台的示意图；
图7是本发明中洞口防护图；
图8是本发明中施做完毕后的桥隧相连示意图；
其中：
101 型钢防护墙 102 横向型钢
103 水平型钢 104 锚索
105 覆盖网 106 CRD法
107 封闭掌子面 108 平台导坑
109 喷射混凝土 110 系统锚杆
111 作业平台 112 导向墙
113 大管棚 114 坡面防护
115 明洞洞门 116 桥梁结构。
具体实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1~图8所示，一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法，包括以下步骤：
ⅰ.采用台阶法由区间隧道由一端向桥隧相连端掘进；
ⅱ.施做铁路与山体之间的外部防护结构；
ⅲ.将台阶法转换为CRD法继续进行掘进；
ⅳ.停止CRD法掘进并封闭掌子面；
ⅴ.在封闭掌子面上部开挖平台导坑；
ⅵ.对平台导坑进行支护；
ⅶ.在平台导坑洞口进行横向扩挖形成作业平台；
ⅷ.利用作业平台施做桥隧相连处的支护结构；
ⅸ.采用CRD法将区间隧道掘进至桥隧相连处；
ⅹ.施做区间隧道明洞洞门及桥梁结构；
ⅹⅰ.拆除外部防护结构。
步骤ⅰ中采用台阶法由区间隧道由一端向桥隧相连端掘进，其中台阶法还可以为全断面法、CD法中的一种。
其中，CD法为单侧壁导坑法；CRD法为双侧壁导坑法。
步骤ⅱ施做铁路与山体之间的外部防护结构，具体过程如下：
首先，将密排型钢插入地面以下嵌入岩层1m处进行固定；
然后，在密排型钢之间焊接横向型钢102，将密排型钢和横向型钢102固定成片；
再后，在密排型钢背部设置水平型钢103，水平型钢103另一端与边坡中的锚索104相固定；
最后，在密排型钢、横向型钢远离边坡的一侧铺设固定覆盖网105。
步骤ⅲ将台阶法转换为CRD法继续进行掘进过程中，台阶法、CRD法的转化位置在洞口大管棚支护范围内。
步骤ⅳ中停止CRD法掘进，具体过程如下：
采用CRD法106进行掘进，掘进至距离桥隧相连处的洞口大管棚范围处停止掘进。
步骤ⅳ中封闭掌子面，封闭掌子面107采用喷射混凝土或模筑混凝土的方法进行封闭。
步骤ⅵ对平台导坑108进行支护，包括采用喷射混凝土109及系统锚杆110对平台导坑进行支护。
步骤ⅷ利用作业平台111施做桥隧相连处的支护结构，具体包括利用作业平台施工桥隧相连处的导向墙112、桥隧相连处的大管棚113及坡面防护114。
步骤ⅸ采用CRD法将区间隧道掘进至桥隧相连处，在掘进过程中，随开挖掘进随拆除平台导坑内喷射混凝土及系统锚杆，直至掘进到桥隧相连处。
型钢防护墙101采用密排型钢，所述型钢防护墙101背部设置有水平型钢103，所述水平型钢103端部设置有固定在边坡中的锚索104，所述型钢防护墙101之间设置有横向型钢102。
所述锚索104、水平型钢103夹角为钝角。
步骤ⅵ对平台导坑进行支护，具体包括以下过程：初喷一层混凝土，打设系统锚杆，复喷一层混凝土，形成完整受力体系。
步骤ⅶ在平台导坑洞口进行横向扩挖形成作业平台，具体包括以下过程：平台导坑贯通后在洞口位置向左右两侧开挖，横向开挖至平台导坑底高程线于两侧地面线相交的位置，竖向形成L型的临时仰坡，形成的平台范围应满足后续施工机械的展开。
优选的，所述型钢防护墙101中每隔2m设置一道横向型钢102与型钢防护墙101焊接。
更优的，所述水平型钢103设置在型钢防护墙101、横向型钢102的焊接位置处，所述水平型钢103的固定方式为焊接。
将区间隧道掘进至桥隧相连处后，施工桥隧相连处区间隧道明洞及明洞洞门115及桥梁结构116。
待桥隧相连处区间隧道明洞及明洞洞门115及桥梁结构116施工完毕后，拆除铁路与山体之间的型钢防护墙101、横向型钢102、水平型钢103及覆盖网105。
步骤ⅴ在封闭掌子面上部开挖平台导坑，平台导坑挖至边坡处。
又一实施例
一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法，包括以下步骤：
ⅰ.采用台阶法由区间隧道由一端向桥隧相连端掘进；
ⅱ.施做铁路与山体之间的外部防护结构；
ⅲ.将台阶法转换为CRD法继续进行掘进；
ⅳ.停止CRD法掘进并封闭掌子面；
ⅴ.在封闭掌子面上部开挖平台导坑；
ⅵ.对平台导坑进行支护；
ⅶ.在平台导坑洞口进行横向扩挖形成作业平台；
ⅷ.利用作业平台施做桥隧相连处的支护结构；
ⅸ.采用CRD法将区间隧道掘进至桥隧相连处；
ⅹ.施做区间隧道明洞洞门及桥梁结构；
ⅹⅰ.拆除外部防护结构。
步骤ⅰ中采用台阶法由区间隧道由一端向桥隧相连端掘进，其中台阶法还可以为全断面法、CD法中的一种。
步骤ⅱ施做铁路与山体之间的外部防护结构，具体过程如下：
首先，将密排型钢插入地面以下嵌入岩层1m处进行固定；
然后，在密排型钢之间焊接横向型钢102，将密排型钢和横向型钢102固定成片；
再后，在密排型钢背部设置水平型钢103，水平型钢103另一端与边坡中的锚索104相固定；
最后，在密排型钢、横向型钢远离边坡的一侧铺设固定覆盖网105。
步骤ⅲ将台阶法转换为CRD法继续进行掘进过程中，台阶法、CRD法的转化位置在洞口大管棚支护范围内。
步骤ⅳ中停止CRD法掘进，具体过程如下：
采用CRD法106进行掘进，掘进至距离桥隧相连处的洞口大管棚范围处停止掘进。
步骤ⅳ中封闭掌子面，封闭掌子面107采用喷射混凝土或模筑混凝土的方法进行封闭。
步骤ⅵ对平台导坑108进行支护，包括采用喷射混凝土109及系统锚杆110对平台导坑进行支护。
步骤ⅷ利用作业平台111施做桥隧相连处的支护结构，具体包括利用作业平台施工桥隧相连处的导向墙112、桥隧相连处的大管棚113及坡面防护114。
步骤ⅸ采用CRD法将区间隧道掘进至桥隧相连处，在掘进过程中，随开挖掘进随拆除平台导坑内喷射混凝土及系统锚杆，直至掘进到桥隧相连处。
型钢防护墙101采用密排型钢，所述型钢防护墙101背部设置有水平型钢103，所述水平型钢103端部设置有固定在边坡中的锚索104，所述型钢防护墙101之间设置有横向型钢102。
所述锚索104、水平型钢103夹角为钝角。
步骤ⅵ对平台导坑进行支护，具体包括以下过程：初喷一层混凝土，打设系统锚杆，复喷一层混凝土，形成完整受力体系。
步骤ⅶ在平台导坑洞口进行横向扩挖形成作业平台，具体包括以下过程：平台导坑贯通后在洞口位置向左右两侧开挖，横向开挖至平台导坑底高程线于两侧地面线相交的位置，竖向形成L型的临时仰坡，形成的平面范围应满足后续施工机械的展开。
优选的，所述型钢防护墙101中每隔2m设置一道横向型钢102与型钢防护墙101焊接。
更优的，所述水平型钢103设置在型钢防护墙101、横向型钢102的焊接位置处，所述水平型钢103的固定方式为焊接。
将区间隧道掘进至桥隧相连处后，施工桥隧相连处区间隧道明洞及明洞洞门115及桥梁结构116。
待桥隧相连处区间隧道明洞及明洞洞门115及桥梁结构116施工完毕后，拆除铁路与山体之间的型钢防护墙101、横向型钢102、水平型钢103及覆盖网105。
步骤ⅴ在封闭掌子面上部开挖平台导坑，平台导坑挖至边坡处。
本实施例中，步骤ⅴ在封闭掌子面上部开挖平台导坑，其开挖方法采用CRD法。
所述平台导坑的开挖位置在封闭掌子面107的右上方或左上方。
相应的，平台导坑拱顶及侧墙应与区间隧道拟开挖轮廓线平齐，平台导坑掘进过程中随开挖随支护。
更优的，平台导坑支护形式采用临时喷锚支护以保证掘进的安全。
台阶法调整起始位置至拟封闭掌子面位置应有一定长度的距离且不应小于洞口大管棚的支护范围。
作业平台的尺寸应满足导向墙、大管棚及边仰坡防护施做时施工机械的展开布置。
所述ⅷ中利用作业平台施做桥隧相连处的支护结构；应先施做导向墙112及大管棚113再施做坡面防护114。
区间隧道掘进过程中拆除平台导坑临时喷锚支护时，拱部及局部侧墙锚杆可保留用作区间隧道正洞锚杆。
步骤ⅸ采用CRD法将区间隧道掘进至桥隧相连处过程中，应先施做洞口明洞及明洞洞门115结构再施做桥梁结构116。
所述铁路与山体之间的外部防护结构，采用型钢防护墙101搭配横向型钢102、水平型钢103、锚索104的防护形式，整体刚度大，抗倾覆性强可有效降低洞口施工时对铁路的影响。
CRD法可为后续平台导坑的施工增加其整体结构稳定性，避免了出现结构失稳、坍塌、滑块等风险。
采用一定厚度的喷射混凝土或模筑混凝土封闭掌子面的方式，可有效降低平台导坑初始开挖时的难度，降低施工风险。
平台导坑掘进时采用临时喷锚支护，可有效降低施工风险，平台导坑拱顶及侧墙与区间隧道拱顶及侧墙平齐，区间隧道掘进时利用平台导坑拱顶及侧墙的锚杆，可降低施工风险、增加经济性。
本实施例中，步骤ⅶ通过平台导坑横向扩挖形成满足大管棚及边仰坡防护施做空间的作业平台，可优化传统工法的步序，增加经济性。
在步骤ⅷ中施工桥隧相连处导向墙112、大管棚113及坡面防护114，可有效增加区间隧道施工时抵抗变形的能力，避免了后续出洞时造成结构失稳，出现坍塌、滑坡等风险。
步骤ⅴ区间隧道掘进过程中可利用平台导坑的空间加快掘进速度，简化施工步序，增加经济性。
步骤ⅹ洞门及明洞的施做，可有效保证后期运营的安全。
相应的，拆除的型钢防护墙及相关型钢、覆盖网105可重复利用，经济性较好。
本发明采用CRD法中的一个导洞向前正常掘进，待洞口防护施做完毕后，后续导洞再继续掘进，不需再设置临时中隔墙，工序简单，其部分支护结构可用作主体结构的支护，避免了后续的拆除浪费，经济性较高。
且CRD剩余导洞掘进时，因为平台导坑的支护措施位置与CRD工法匹配，故无需拆除，经济性好。
本发明解决了传统桥隧相连处结构形式复杂、施工步序繁琐、施工风险高、施工组织困难的问题。本发明提供了一种新型修建方案，改变了桥隧相连处在坡下设置棚架作业平台的工艺。在施工过程中可以大大降低施工风险，简化施工步序，降低工程投资，减小对破脚下铁路的影响。且该工法适用范围广，可适用于任何形式的桥隧连接方式。

Claims (4)

1.一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法，其特征在于：包括以下步骤：
（ⅰ）采用台阶法由区间隧道由一端向桥隧相连端掘进；
（ⅱ）施做铁路与山体之间的外部防护结构；
（ⅲ）将台阶法转换为CRD法继续进行掘进；
（ⅳ）停止CRD法掘进并封闭掌子面；
（ⅴ）在封闭掌子面上部开挖平台导坑；
（ⅵ）对平台导坑进行支护；
（ⅶ）在平台导坑洞口进行横向扩挖形成作业平台；
（ⅷ）利用作业平台施做桥隧相连处的支护结构；
（ⅸ）采用CRD法将区间隧道掘进至桥隧相连处；
（ⅹ）施做区间隧道明洞洞门及桥梁结构；
（ⅹⅰ）拆除外部防护结构；
步骤（ⅱ）施做铁路与山体之间的外部防护结构，具体过程如下：
首先，将密排型钢插入地面以下嵌入岩层1m处进行固定；
然后，在密排型钢之间焊接横向型钢，将密排型钢和横向型钢固定成片；
再后，在密排型钢背部设置水平型钢，水平型钢另一端与边坡中的锚索相固定；
最后，在密排型钢、横向型钢远离边坡的一侧铺设固定覆盖网；
步骤（ⅲ）将台阶法转换为CRD法继续进行掘进过程中，台阶法、CRD法的转化位置在洞口大管棚支护范围内；
步骤（ⅳ）中停止CRD法掘进，具体过程如下：
采用CRD法进行掘进，掘进至距离桥隧相连处的洞口大管棚范围处停止掘进；
步骤（ⅴ）在封闭掌子面上部开挖平台导坑，平台导坑挖至边坡处；
所述平台导坑（108）位于封闭掌子面（107）的右上侧，且平台导坑（108）的一侧轮廓与封闭掌子面（107）重合；
型钢防护墙（101）采用密排型钢，所述型钢防护墙（101）背部设置有水平型钢（103），所述水平型钢（103）端部设置有固定在边坡中的锚索（104），所述型钢防护墙（101）之间设置有横向型钢（102），所述锚索（104）、水平型钢（103）夹角为钝角；
所述型钢防护墙（101）中每隔2m设置一道横向型钢（102）与型钢防护墙（101）焊接，所述水平型钢（103）设置在型钢防护墙（101）、横向型钢（102）的焊接位置处，所述水平型钢（103）的固定方式为焊接；
采用CRD法中的一个导洞向前正常掘进，待洞口防护施做完毕后，后续导洞再继续掘进，不需再设置临时中隔墙，工序简单，其部分支护结构可用作主体结构的支护，避免了后续的拆除浪费，经济性较高；
CRD剩余导洞掘进时，因为平台导坑的支护措施位置与CRD工法匹配，故无需拆除，经济性好；
步骤（ⅶ）在平台导坑洞口进行横向扩挖形成作业平台，具体包括以下过程：平台导坑贯通后在洞口位置向左右两侧开挖，横向开挖至平台导坑底高程线于两侧地面线相交的位置，竖向形成L型的临时仰坡，形成的平台范围应满足后续施工机械的展开；
步骤（ⅷ）利用作业平台施做桥隧相连处的支护结构，具体包括利用作业平台施工桥隧相连处的导向墙、桥隧相连处的大管棚及边仰坡防护。
2.根据权利要求1所述的一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法，其特征在于：步骤（ⅳ）中封闭掌子面，封闭掌子面采用喷射混凝土或模筑混凝土的方法进行封闭。
3.根据权利要求1所述的一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法，其特征在于：步骤（ⅵ）对平台导坑进行支护，包括采用喷射混凝土及系统锚杆对平台导坑进行支护。
4.根据权利要求3所述的一种临近既有铁路的桥隧相连处区间隧道的修建方法，其特征在于：步骤（ⅸ）采用CRD法将区间隧道掘进至桥隧相连处，在掘进过程中，随开挖掘进随拆除平台导坑内喷射混凝土及系统锚杆，直至掘进到桥隧相连处。
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