CN117167026B - 一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法。在斜井与既有隧道先贯通后，在贯通位置进行斜井与新建隧道反挑顶：即在斜井工区改扩建段的既有隧道与斜井交叉口位置，将采用先新建隧道正洞与斜井交接面位置的门架，再创造性的按照“反向两台阶法”和“逆作反压回填法”的施工方法进行交叉口位置反挑顶施工，为斜井工区交叉口的改扩建段施工提供了技术支持，确保了三岔口位置新建隧道安全顺利地并入既有隧道。本发明有效地解决了斜井三岔口位置改扩建段并线施工技术难题，确保了斜井三岔口位置新建隧道安全、稳定的并入既有隧道。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种用于新建隧道并入既有隧道改扩建施工中的隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法。
背景技术
在常规的新建隧道施工中，辅助坑道施工至正洞交界处，形成小导洞形式向前以圆曲线形式转体进入正洞，同时上坡开挖至正洞拱顶高程，此后按正洞支护形式进行开挖与支护施工，以形成斜井与正洞三岔口位置挑顶施工。而在新建隧道与既有隧道逐渐并线合一施工中，既有隧道正洞、新建隧道正洞及斜井相互间错综复杂的交叉口临空面，应力较为集中，受力结构复杂，施工安全风险高。
发明内容
本发明的目的是解决既有隧道正洞、新建隧道正洞及斜井相互间错综复杂的交叉口临空面，应力较为集中，受力结构复杂，安全风险极大的施工难题。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法，其特征在于，采用斜井作为运输通道，增加改建段工作面进入新建隧道正洞施工，利用既有隧道正洞与斜井进行反挑顶施工；斜井与双正洞交叉口位置，即斜井与既有隧道正洞及新建隧道正洞的三洞交叉位置，为改扩建段新建隧道与既有隧道的中线间距为0.6～3.2m处，具体采取如下施工方法：
S1、对新建隧道正洞与斜井交接面处斜井井身采用套拱加固；
S2、在新建隧道正洞与斜井交接面位置设置门型门架，确保拼接处焊接牢固，并将门架水平主梁伸入斜井初期支护结构内，用喷射混凝土将两侧门架包裹密实；
S3、采用逆作法：先进行反向两台阶法施工，即先安装斜井交叉口新建隧道右侧下台阶钢架，并用喷射混凝土将初支钢架与既有隧道二衬之间喷射密实；
S4、在安装下台阶钢架时，提前在初支结构内边墙按设计的布置形式预埋预埋件；
S5、洞内渣土三岔口位置及斜井井身套拱加固的部位进行反压回填至上台阶，作为上台阶初期支护作业平台；
S6、从新建隧道正洞大里程向小里程方向逐榀拆除三岔口范围内既有隧道上台阶初支与二衬结构；同时逐榀进行新建隧道上台阶开挖与初期支护施工，将钢架拱脚支撑在门架上，并用喷射混凝土将上台阶钢架与围岩之间填充密实；
S7、加强监控量测工作，加密布设拱顶下沉、净空收敛观测点，增加对三岔口位置量测频率，及时监测围岩稳定情况；
S8、待斜井三岔口范围内上台阶初期支护施工完成后，开始清除回填土，并采用喷射混凝土对斜井三岔口位置新建隧道初期支护进行复喷；
S9、新建隧道仰拱初期支护施工，及时跟进仰拱、仰拱填充、二次衬砌及水沟电缆槽施工。
所述斜井与正洞交叉口位置：改扩建段新建隧道与既有隧道的中线间距为2.6m处。
步骤S1中，所述套拱5榀，采用I18型钢钢架，每榀间距1.0m，并纵向采用Φ22mm钢筋连接成整体。
步骤S2中，所述门型门架采用双拼式HW175型钢门架，门架水平主梁伸入斜井初期支护结构内外露长度1.3m，保证超出最大跨径点伸入围岩内不小于0.5m。
所述HW175型钢门型门架，为保证其运输车辆通行要求，门架尺寸：净高4.5m，净宽6.0m。
步骤S3中，所述斜井交叉口位置新建隧道右侧下台阶钢架，采用I22型钢钢架，钢架间距加密至0.5m；所述用喷射混凝土将初支钢架与既有隧道二衬之间喷射密实，拱腰最大喷射厚度2.95m。
步骤S4中，所述预埋件包括Φ22mm系统锚杆及Φ42mm锁脚钢管，同时，预埋效果采用拉拔试验进行测定，满足拉拔力不小于母材抗拉强度的要求。
步骤S6中，所述从新建隧道正洞大里程向小里程方向逐榀拆除三岔口范围内既有隧道上台阶初支与二衬结构，以及新建隧道上台阶开挖均采用挖机配合破碎锤作业，采用C25喷射混凝土填充密实。
所述从新建隧道正洞大里程向小里程方向，斜井与新建隧道正洞小里程方向交角为65°25＇。
步骤S7中，所述加密布设拱顶下沉、净空收敛观测点，现场布点情况：门架顶部布设1个拱顶下沉点，2组水平收敛点；套拱部位的斜井井身每2.5m布设一个观测断面，每个断面5个观测点：1个拱顶下沉点，2组水平收敛点；斜井三岔口新建隧道正洞每2m布设一个观测断面，每个断面5个观测点：1个拱顶下沉点，2组水平收敛点。
本发明创新完成新建隧道并入既有隧道一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法，成功解决了斜井与既有隧道正洞交叉口主要以第三纪大范围沉积的泥岩、砂岩为主，部分地段岩体较为破碎，面临着既有隧道和新建隧道与斜井三洞交叉的扰动，应力较集中，结构受力极为复杂，并且既有隧道初支与二衬结构拆除过程中对三岔口偏压较为严重等诸多不利因素，逆向思维的反挑顶施工，有效降低了发生偏压、坍塌等多种安全风险，该施工方法提高了斜井三岔口改扩建施工效率，降低了施工成本。
改扩建段辅助坑道：斜井全长253m，斜井洞身通过低中山区和高阶地，洞身地层主要为第四系上更新统风积砂质黄土、冲积砂质黄土和粗 圆砾土；上-中更新统不明成因砂质黄土；基岩主要有上第三系泥岩、砂岩。斜井三岔口位置围岩等级为Ⅴ级，采用Ⅴ-SMY型复合式衬砌，初支采用I18型钢钢架，钢架间距0.8m，拱墙网喷混凝土25cm。交叉口位置：斜井与新建隧道正洞小里程方向交角为65°25＇，此处改扩建段新建隧道与既有隧道中线间距为2.6m。采用本施工方法既确保了施工安全、稳定，也提高了斜井三岔口新建隧道开挖与支护的施工功效，据统计数据：该三岔口反挑顶施工仅用了25天全部完成，比计划工期的45天提前了约20天，极大的降低了施工成本，也为项目整体的改扩建段提前完工提供了有效的技术支撑。
本发明在斜井进入新建隧道正洞实施改扩建施工过程中，以既有三岔口为突破点，运用逆向思维，创造性的实施反挑顶施工，是在斜井与既有隧道先贯通后，在贯通位置进行斜井与新建隧道反挑顶：即在斜井工区改扩建段的既有隧道与斜井交叉口位置，将采用先新建隧道正洞与斜井交接面位置的门架，再创造性的按照“反向两台阶法”和“逆作反压回填法”的施工方法进行交叉口位置反挑顶施工，为斜井工区交叉口的改扩建段施工提供了技术支持，确保了三岔口位置新建隧道安全顺利地并入既有隧道。
附图说明
图1为本发明既有隧道、新建隧道与斜井交叉口的平面位置关系示意图；
图2为本发明施工流程图；
图3为本发明新建隧道与既有隧道断面关系，以及门架与斜井井身套拱段位置关系正面示意图；
图4为本发明在新建隧道正洞与斜井交接面位置设置的双拼式门型门架正面示意图；
图5为本发明方法在斜井交叉口处正洞拱架在门架上支撑落脚点示意图。
图中：1、既有隧道，2、新建隧道，3、桥梁，4、桥隧分界，5、斜井洞口，6、斜井，7、斜井交叉口，8、套拱，9、门架，10、初期支护，11、排水沟，12、正洞拱架，13、正洞拱架支撑落脚点，E、改扩建段终点，S、小里程方向，B、大里程方向。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。对本领域普通技术人员来讲，在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体的实施例为例子做进一步的解释说明。
实施例1
本发明方法在既有隧道1、新建隧道2与斜井交叉口7的平面位置关系示意图如图1，改扩建段新建隧道2洞口为桥隧相连，其中实线表示既有隧道1，虚线表示新建隧道2，既有隧道1与新建隧道2两条线逐渐合并入一条线，图1中的右侧为斜井6线路方向，斜井交叉口7位置两个隧道中线的线间距为2.6m。
如图2及图3所示，采用斜井6进入正洞增加改建段工作面的无轨运输辅助施工，斜井与正洞交叉口位置：改扩建段新建隧道2与既有隧道1中线间距为2.6m，本发明主要包括以下步骤：
S1、在斜井6与既有隧道1交叉贯通后，对新建隧道2正洞与斜井交接面处向斜井洞口5方向的斜井井身采用套拱8加固：采用I18型钢钢架5榀，每榀间距1.0m，并纵向采用Φ22mm钢筋连接成整体；
S2、在新建隧道2正洞与斜井交接面位置设置门型门架9，采用双拼式HW175型钢门架，为保证其运输车辆通行要求，门架9尺寸：净高4.5m，净宽6.0m，拼接处焊接牢固，门架9作为斜井交叉口7处正洞拱架支撑落脚点13，并将门架9水平主梁伸入斜井初期支护10结构内；门架9水平主梁伸入斜井初期支护10结构内外露长度1.3m，保证超出最大跨径点伸入围岩内不小于0.5m；采用C25喷射混凝土将两侧门架9包裹密实，必要时挂设钢筋网片进行加固处理，确保门架9安装稳固；
S3、先安装斜井交叉口7新建隧道右侧下台阶钢架的逆作施工，即“反向两台阶法”施工，初支钢架采用采用I22型钢钢架，钢架间距加密至0.5m，采用喷射混凝土将初支钢架与既有隧道二衬之间2.75m范围内喷射密实，最大喷射厚度约2.95m，应分层分段喷射；
S4、创新采用“逆作法”：即在安装下台阶钢架时，提前预埋Φ22mm系统锚杆及Φ42mm锁脚钢管等预埋件，避免后续进行锚杆与锁脚的二次钻孔，并提高了锚固强度；同时，预埋效果采用拉拔试验进行测定，满足拉拔力不小于母材抗拉强度的要求；
S5、采用洞内渣土将斜井6与正洞的三岔口及斜井井身套拱8加固的部位进行反压回填至上台阶，以平衡既有隧道侧向压力，并作为上台阶施工作业平台；
S6、在斜井三岔口反挑顶范围内超前支护Φ42mm小导管施工后，根据斜井6与新建隧道2正洞小里程方向S交角为65°25＇。较好的方法是：采用挖机配合破碎锤作业从新建隧道2正洞大里程向小里程方向逐榀拆除三岔口范围内既有隧道上台阶初支与二衬结构；拆除后逐榀进行新建隧道2上台阶开挖与初期支护施工，将反挑顶三岔口一侧上台阶钢架拱脚支撑在门架9上，并用C25喷射混凝土将既有隧道1右侧拱部三角区填充密实；
S7、拆除后逐榀进行新建隧道2上台阶开挖（挖机配合破碎锤作业）与初期支护10施工，将反挑顶三岔口一侧上台阶钢架拱脚支撑在门架9上，拱架各落脚点进行整体连接，保证拱脚与门梁接触面稳固，并采用C25喷射混凝土将既有隧道右侧拱部三角区填充密实；
在斜井井底交叉口反挑顶施工过程中应力集中点较多，加之既有隧道1拆除与新建隧道2扩挖的相互复杂影响，应加强监控量测工作：采用设计图中规定的必测项目，按要求布设拱顶下沉、净空收敛点，同时对三岔口位置量测频率进行加密，以全面及时掌握围岩稳定状态，确保施工过程安全；
现场布点情况：门架9顶部布设1个拱顶下沉点，2组水平收敛点；套拱8部位的斜井井身每2.5m布设一个观测断面，每个断面5个观测点：1个拱顶下沉点，2组水平收敛点；斜井三岔口新建隧道正洞每2m布设一个观测断面，每个断面5个观测点：1个拱顶下沉点，2组水平收敛点；
S8、待斜井三岔口范围内新建隧道2上台阶初期支护10施工全部完成后，开始分段逐层清除回填土，清除回填土后，采用同标号的喷射混凝土对斜井三岔口位置新建隧道2初期支护10进行复喷；
S9、此后正常进行斜井三岔口范围内新建隧道2仰拱初期支护施工，及时跟进仰拱、仰拱填充、二次衬砌及水沟电缆槽施工。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，均应涵盖在本发明的保护范围之内。
实施例2
本实施例中所述的一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法各步骤及施工参数均与实施例1中相同，不同点是：斜井与双正洞交叉口位置，即斜井与既有隧道正洞及新建隧道正洞的三洞交叉位置，为改扩建段新建隧道与既有隧道的中线间距为0.6m处。
实施例3
本实施例中所述的一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法各步骤及施工参数均与实施例1中相同，不同点是：斜井与双正洞交叉口位置，即斜井与既有隧道正洞及新建隧道正洞的三洞交叉位置，为改扩建段新建隧道与既有隧道的中线间距为3.2m处。
Claims (10)
1.一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法，其特征在于，采用斜井作为运输通道，增加改建段工作面进入新建隧道正洞施工，利用既有隧道正洞与斜井进行反挑顶施工；斜井与双正洞交叉口位置，即斜井与既有隧道正洞及新建隧道正洞的三洞交叉位置，为改扩建段新建隧道与既有隧道的中线间距为0.6～3.2m处，具体采取如下施工方法：
S1、对新建隧道正洞与斜井交接面处斜井井身采用套拱加固；
S2、在新建隧道正洞与斜井交接面位置设置门型门架，确保拼接处焊接牢固，并将门架水平主梁伸入斜井初期支护结构内，用喷射混凝土将两侧门架包裹密实；
S3、采用逆作法：先进行反向两台阶法施工，即先安装斜井交叉口新建隧道右侧下台阶钢架，并用喷射混凝土将初支钢架与既有隧道二衬之间喷射密实；
S4、在安装下台阶钢架时，提前在初支结构内边墙按设计的布置形式预埋预埋件；
S5、洞内渣土三岔口位置及斜井井身套拱加固的部位进行反压回填至上台阶，作为上台阶初期支护作业平台；
S6、从新建隧道正洞大里程向小里程方向逐榀拆除三岔口范围内既有隧道上台阶初支与二衬结构；同时逐榀进行新建隧道上台阶开挖与初期支护施工，将钢架拱脚支撑在门架上，并用喷射混凝土将上台阶钢架与围岩之间填充密实；
S7、加强监控量测工作，加密布设拱顶下沉、净空收敛观测点，增加对三岔口位置量测频率，及时监测围岩稳定情况；
S8、待斜井三岔口范围内上台阶初期支护施工完成后，开始清除回填土，并采用喷射混凝土对斜井三岔口位置新建隧道初期支护进行复喷；
S9、新建隧道仰拱初期支护施工，及时跟进仰拱、仰拱填充、二次衬砌及水沟电缆槽施工。
2.根据权利要求1所述的一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法，其特征在于，所述斜井与正洞交叉口位置：改扩建段新建隧道与既有隧道的中线间距为2.6m处。
3.根据权利要求1所述的一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法，其特征在于，步骤S1中，所述套拱5榀，采用I18型钢钢架，每榀间距1.0m，并纵向采用Φ22mm钢筋连接成整体。
4.根据权利要求1所述的一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法，其特征在于，步骤S2中，所述门型门架采用双拼式HW175型钢门架，门架水平主梁伸入斜井初期支护结构内外露长度1.3m，保证超出最大跨径点伸入围岩内不小于0.5m。
5.根据权利要求4所述的一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法，其特征在于，所述门架，为保证其运输车辆通行要求，门架尺寸：净高4.5m，净宽6.0m。
6.根据权利要求1所述的一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法，其特征在于，步骤S3中，所述斜井交叉口位置新建隧道右侧下台阶钢架，采用I22型钢钢架，钢架间距加密至0.5m；所述用喷射混凝土将初支钢架与既有隧道二衬之间喷射密实，拱腰最大喷射厚度2.95m。
7.根据权利要求1所述的一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法，其特征在于，步骤S4中，所述预埋件包括Φ22mm系统锚杆及Φ42mm锁脚钢管，同时，预埋效果采用拉拔试验进行测定，满足拉拔力不小于母材抗拉强度的要求。
8.根据权利要求1所述的一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法，其特征在于，步骤S6中，所述从新建隧道正洞大里程向小里程方向逐榀拆除三岔口范围内既有隧道上台阶初支与二衬结构，以及新建隧道上台阶开挖均采用挖机配合破碎锤作业，采用C25喷射混凝土填充密实。
9.根据权利要求1或8所述的一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法，其特征在于，所述从新建隧道正洞大里程向小里程方向，斜井与新建隧道正洞小里程方向交角为65°25＇。
10.根据权利要求1所述的一种隧道改扩建段斜井工区交叉口反挑顶施工方法，其特征在于，步骤S7中，所述加密布设拱顶下沉、净空收敛观测点，现场布点情况：门架顶部布设1个拱顶下沉点，2组水平收敛点；套拱部位的斜井井身每2.5m布设一个观测断面，每个断面5个观测点：1个拱顶下沉点，2组水平收敛点；斜井三岔口新建隧道正洞每2m布设一个观测断面，每个断面5个观测点：1个拱顶下沉点，2组水平收敛点。
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