專利名稱：大跨度隧道洞口軟弱圍巖段施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及隧道洞口的施工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隧道洞口段施工一直是隧道施工的難點(diǎn)，隨著我國公路事業(yè)的高速發(fā)展，公路隧 道三、四車道大斷面隧道越來越多，隧道斷面增大，增加了洞口施工難度，再加上大多數(shù)隧 道存在軟弱圍巖、復(fù)雜地質(zhì)、淺埋、偏壓的特點(diǎn)，洞口施工更加困難。由于成洞條件差，圍巖 易產(chǎn)生坍塌、冒頂。為保證這些地方的施工安全，一般都采用傳統(tǒng)雙側(cè)壁、單側(cè)壁導(dǎo)坑法。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的開挖面分部形式為一般將斷面分成四塊左、右側(cè)壁導(dǎo)坑；上部 核心土；下臺階。導(dǎo)坑尺寸側(cè)壁導(dǎo)坑尺寸應(yīng)本著充分利用臺階的支撐作用，并考慮機(jī)械設(shè)備 和施工條件而定。但寬度不宜超過斷面最大跨度的1/3。高度以到起拱線為宜，這樣，導(dǎo)坑 可分二次開挖和支護(hù)，不需要架設(shè)工作平臺，人工架立鋼支撐也較方便。在短隧道中可先挖 通導(dǎo)坑，而后再開挖臺階。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工作業(yè)順序?yàn)棰匍_挖一側(cè)導(dǎo)坑，并及時(shí)地將其初次支護(hù)閉合。②相隔適當(dāng)距離后開挖另一側(cè)導(dǎo)坑，并建造初次支護(hù)。③開挖上部核心土，建造拱部初次支護(hù)，拱腳支承在兩側(cè)壁導(dǎo)坑的初次支護(hù)上。④開挖下臺階，建造底部的初次支護(hù)，使初次支護(hù)全斷面閉合。⑤拆除導(dǎo)坑臨空部分的初次支護(hù)。⑥建造內(nèi)層襯砌。當(dāng)隧道跨度很大，地表沉陷要求嚴(yán)格，圍巖條件特別差，單側(cè)壁導(dǎo)坑法難以控制圍 巖變形時(shí)，可采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。但是雙側(cè)壁導(dǎo)坑法同樣存在拱頂下沉大、周邊收斂大、施 工進(jìn)度慢等問題。公開號為CN1018588220A，發(fā)明名稱為“一種隧道雙上側(cè)壁導(dǎo)坑施工方法”的中國 發(fā)明專利申請公開了一種隧道雙上側(cè)壁導(dǎo)坑施工方法，該方法開挖時(shí)，將隧道橫斷面分成 一號導(dǎo)坑、二號導(dǎo)坑、上部核心土，一號下臺階和二號下臺階分時(shí)進(jìn)行開挖，一號導(dǎo)坑與一 號下臺階，二號導(dǎo)坑與二號下臺階的分界線為起拱線。該發(fā)明的特點(diǎn)是以起拱線為界，將 隧道橫斷面分為上下兩部分。上部分采用改進(jìn)后的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，將大斷面隧道分成 左右導(dǎo)洞先后緊隨施工，然后放坡開挖核心土，減小開挖斷面跨度，核心土又能起到支撐作 用。下部分分左右幅先后開挖，并及時(shí)施作仰拱及填充層，最后施作拱墻拱頂二次襯砌，與 圍巖及初期支護(hù)進(jìn)入共同工作狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的大跨度隧道洞口的頂弧側(cè)壁導(dǎo)坑結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu) 能很好的解決的傳統(tǒng)工法的缺點(diǎn)，適應(yīng)范圍廣。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案大跨度隧道洞口軟弱圍巖段施 工方法，其特征在于包括以下步驟
(1)先開挖隧道斷面頂部的弧形導(dǎo)坑，開挖完畢及時(shí)施作初期支護(hù)，同時(shí)施作臨時(shí) 支護(hù)；(2)在頂部弧形導(dǎo)坑開挖超前2. 5-3m后，進(jìn)行左右側(cè)壁上導(dǎo)坑同時(shí)開挖；開挖完 畢及時(shí)施作初期支護(hù)，同時(shí)施作核心土側(cè)壁臨時(shí)支護(hù)；(3)在左右上導(dǎo)坑開挖超前2. 5-; 后，進(jìn)行左右側(cè)壁下導(dǎo)坑同時(shí)開挖，每循環(huán)進(jìn) 尺0. 5m，開挖完畢及時(shí)施作初期支護(hù)，同時(shí)施作核心土側(cè)壁下部臨時(shí)支護(hù)；(4)在左右下導(dǎo)坑開挖超前3- !后進(jìn)行大核心土開挖，并預(yù)留核心土臺階，及時(shí) 進(jìn)行仰拱鋼架安裝、噴射C25砼，使整個(gè)隧道初期支護(hù)盡早形成閉合環(huán)；(5)當(dāng)拱頂下沉、周邊收斂控制在規(guī)范要求值內(nèi)時(shí)拆除臨時(shí)支護(hù)。作為優(yōu)選方式，步驟(1)、O)、(3)的開挖采用人工開挖，每循環(huán)進(jìn)尺0.5m。其中，各開挖步驟的導(dǎo)坑出渣由人工裝渣，出渣安排人工配合小四輪翻斗車進(jìn)行 運(yùn)輸作業(yè)。具體地來說，所述初期支護(hù)包括安裝鋼拱架和鋼筋網(wǎng)、打設(shè)鎖腳錨桿和超前小導(dǎo) 管或超前中空錨管、噴射C25砼。具體地來說，所述臨時(shí)支護(hù)包括安裝臨時(shí)型鋼拱、打設(shè)錨桿并噴C25砼。本發(fā)明的頂弧側(cè)壁導(dǎo)坑法是在雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的基礎(chǔ)上，考慮傳統(tǒng)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施 工進(jìn)度緩慢、鋼拱架閉合時(shí)間長、拱頂下沉量大等問題而提出的施工方法，它具有如下優(yōu)點(diǎn)。1、整體每環(huán)形成時(shí)間短。頂弧側(cè)壁導(dǎo)坑法采用兩側(cè)導(dǎo)坑同時(shí)開挖，同時(shí)支護(hù)，避免 了傳統(tǒng)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法先進(jìn)一邊、后進(jìn)一邊進(jìn)度緩慢的缺點(diǎn)。同時(shí)由于形成閉合環(huán)時(shí)間短，也 減少了拱頂下沉量。2、在容許圍巖柔性變形的情況下，對圍巖進(jìn)行每個(gè)開挖步驟過程的臨時(shí)支護(hù)支 撐，及對圍巖施加主動支護(hù)力，避免了雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的被動受力，減少隧道收斂變形。本發(fā)明的頂弧側(cè)壁導(dǎo)坑施工方法能有利控制拱頂下沉，適用于隧道洞口在大管棚 段保護(hù)下、強(qiáng)分化圍巖洞口的進(jìn)洞開挖施工。


圖1是頂弧側(cè)壁導(dǎo)坑法施工開挖順序示意圖。圖2是頂弧側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖第一步示意圖。圖3是頂弧側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖第二步示意圖。圖4是頂弧側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖第三步示意圖。圖5是頂弧側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖第四步示意圖。圖6是頂弧側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖立面圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，為本發(fā)明的施工順序本發(fā)明的開挖斷面由4個(gè)部分組成，其各工作面施工順序詳見圖1。其中，導(dǎo)坑1、 2、3、4為按順序所開挖形成的導(dǎo)坑。各分部開挖方法如下1、開挖輪廓線10，然后開挖頂部的弧形導(dǎo)坑1。弧形導(dǎo)坑1開挖采用人工，如丁字鎬、風(fēng)鎬，開挖。每循環(huán)進(jìn)尺為0. 5m，此為每榀鋼拱架的距離。導(dǎo)坑出渣由人工裝渣，開挖完 畢及時(shí)施作初期支護(hù)11。初期支護(hù)11的具體做法為安裝錨桿支護(hù)、鋼拱架和鋼筋網(wǎng)，打 設(shè)鎖腳錨桿17和Φ 42超前小導(dǎo)管，噴射C25 同時(shí)施作臨時(shí)支護(hù)工字鋼15及木支墊板 16，見圖2所示。2、開挖左右側(cè)壁上導(dǎo)坑。在上部弧形導(dǎo)坑1開挖超前2. 5-; 后，同時(shí)進(jìn)行左右側(cè) 壁上導(dǎo)坑2開挖，開挖方法同樣采用人工(丁字鎬、風(fēng)鎬)開挖，每循環(huán)進(jìn)尺0.5m。出渣安 排人工配合小四輪翻斗車進(jìn)行運(yùn)輸作業(yè)；開挖完畢及時(shí)施作初期支護(hù)21。初期支護(hù)21的 具體做法為安裝錨桿支護(hù)、鋼拱架和鋼筋網(wǎng)，打設(shè)鎖腳錨桿沈和Φ25超前中空錨管，噴射 C25砼。同時(shí)施作核心土側(cè)壁臨時(shí)支護(hù)安裝臨時(shí)型鋼拱25、打設(shè)錨桿沈并噴C25砼(必 要時(shí)架設(shè)仰拱支撐)。第二步施工見圖3所示。3、左右側(cè)壁下導(dǎo)坑第3步開挖在左右上導(dǎo)坑2開挖超前:3m后，進(jìn)行左右側(cè)壁下 導(dǎo)坑3開挖，每循環(huán)進(jìn)尺0. 5m(每榀鋼拱架的距離)，開挖完畢及時(shí)施作初期支護(hù)31 安裝 鋼拱架和鋼筋網(wǎng)，打設(shè)鎖腳錨桿36和Φ 42超前小導(dǎo)管，噴射C25砼。同時(shí)施作核心土側(cè)壁 下部臨時(shí)支護(hù)安裝臨時(shí)型鋼拱35、打設(shè)錨桿并噴C25砼。第三步施工見圖4所示。4、核心土第4步開挖在左右下導(dǎo)坑3開挖超前3- !后進(jìn)行大核心土(落底)開 挖，并預(yù)留核心土臺階，開挖完畢及時(shí)施作初期支護(hù)41 安裝仰拱鋼架、噴射C25砼，使整個(gè) 隧道初期支護(hù)形成閉合環(huán)，確保隧道施工安全，如圖4所示。當(dāng)拱頂下沉、周邊收斂控制在規(guī)范要求值內(nèi)時(shí)拆除臨時(shí)支護(hù)。按步開挖隧道斷面各部分，嚴(yán)格控制仰拱、二襯、掌子面的間距，短進(jìn)尺、早封閉、 及支護(hù)、勤量測原則，循環(huán)開挖確保施工安全。如圖6所示，為開挖工序的立面圖。橫向表示的是隧道洞口開挖的水平方向的深 度，縱向表示的是隧道洞口的高度。按順序依次開挖導(dǎo)坑1、2、3、4，并形成I、II、III、IV四 個(gè)階段。其中，I表示最前方的隧道洞口處于導(dǎo)坑1的開挖階段，II表示其后的隧道洞口處 于導(dǎo)坑2的開挖階段，III表示該段處于導(dǎo)坑3及導(dǎo)坑4的開挖階段。IV表示該階段整個(gè) 隧道已形成初期支護(hù)閉合環(huán)。圖中42表示仰拱二襯及填充片石砼，在完成閉合環(huán)后在不影 響前方施工的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工。43表示拱墻二襯砼。
權(quán)利要求
1.大跨度隧道洞口軟弱圍巖段施工方法，其特征在于包括以下步驟(1)先開挖隧道斷面頂部的弧形導(dǎo)坑，開挖完畢及時(shí)施作初期支護(hù)，同時(shí)施作臨時(shí)支護(hù)；(2)在頂部弧形導(dǎo)坑開挖超前2.5-; 后，進(jìn)行左右側(cè)壁上導(dǎo)坑同時(shí)開挖，開挖完畢及 時(shí)施作初期支護(hù)，同時(shí)施作核心土側(cè)壁臨時(shí)支護(hù)；(3)在左右上導(dǎo)坑開挖超前2.5-; 后，進(jìn)行左右側(cè)壁下導(dǎo)坑同時(shí)開挖，每循環(huán)進(jìn)尺 0. 5m，開挖完畢及時(shí)施作初期支護(hù)，同時(shí)施作核心土側(cè)壁下部臨時(shí)支護(hù)；(4)在左右下導(dǎo)坑開挖超前3-細(xì)后進(jìn)行大核心土開挖，并預(yù)留核心土臺階，及時(shí)進(jìn)行 仰拱鋼架安裝、噴射C25砼，使整個(gè)隧道初期支護(hù)盡早形成閉合環(huán)；(5)當(dāng)拱頂下沉、周邊收斂控制在規(guī)范要求值內(nèi)時(shí)拆除臨時(shí)支護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于步驟(1)、(2),(3)的開挖采用人工 開挖，每循環(huán)進(jìn)尺0. 5m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于各開挖步驟的導(dǎo)坑出渣由人工裝渣， 出渣安排人工配合小四輪翻斗車進(jìn)行運(yùn)輸作業(yè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于所述初期支護(hù)包括安裝鋼拱架和鋼 筋網(wǎng)、打設(shè)鎖腳錨桿和超前小導(dǎo)管或超前中空錨管、噴射C25砼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于所述臨時(shí)支護(hù)包括安裝臨時(shí)型鋼拱、 打設(shè)錨桿并噴射C25砼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大跨度隧道洞口軟弱圍巖段施工方法，先開挖隧道斷面頂部的弧形導(dǎo)坑，開挖完畢及時(shí)施作初期支護(hù)，同時(shí)施作臨時(shí)支護(hù)；然后進(jìn)行左右側(cè)壁上導(dǎo)坑同時(shí)開挖；開挖完畢及時(shí)施作初期支護(hù)，同時(shí)施作核心土側(cè)壁臨時(shí)支護(hù)；再進(jìn)行左右側(cè)壁下導(dǎo)坑同時(shí)開挖，每循環(huán)進(jìn)尺0.5m，開挖完畢及時(shí)施作初期支護(hù)，同時(shí)施作核心土側(cè)壁下部臨時(shí)支護(hù)；最后進(jìn)行大核心土開挖，并預(yù)留核心土臺階，及時(shí)進(jìn)行仰拱鋼架安裝、噴射C25砼，使整個(gè)隧道初期支護(hù)盡早形成閉合環(huán)，最后拆除臨時(shí)支護(hù)。本發(fā)明的頂弧側(cè)壁導(dǎo)坑施工方法能有利控制拱頂下沉，適用于隧道洞口在大管棚段保護(hù)下、強(qiáng)分化圍巖洞口的進(jìn)洞開挖施工。
文檔編號E21D9/00GK102071947SQ20111002390
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者周翰斌, 榮勁松, 陳光宇, 陳智, 馬長誠, 黃國忠, 黃繼家 申請人:中交四航局第一工程有限公司