專(zhuān)利名稱(chēng)：大斷面隧道軟圍巖已初期支護(hù)段擴(kuò)挖方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)了一種隧道的施工方法，特別涉及一種針對(duì)大斷面隧道已初期支護(hù)段的擴(kuò)挖方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)實(shí)隧道施工中，在施工進(jìn)行到一定階段后，會(huì)遇到設(shè)計(jì)標(biāo)注的更改，例如一種單洞雙線(xiàn)隧道，隧道原設(shè)計(jì)時(shí)速160km/h，預(yù)留200 km/h,更改為設(shè)計(jì)時(shí)速250 km/h,預(yù)留 300 km/h，隧道I、11線(xiàn)線(xiàn)間距由4. !變?yōu)?. 6m，因隧道斷面增大，需對(duì)前期已初期支護(hù)段進(jìn)行擴(kuò)挖施工。如果擴(kuò)挖地段圍巖為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，節(jié)理、裂隙發(fā)育，圍巖為IV、VI級(jí)，擴(kuò)挖施工，極易引起隧道變形坍塌；
現(xiàn)有隧道開(kāi)挖方法，無(wú)論是全斷面開(kāi)挖法、臺(tái)階開(kāi)挖法還是分部開(kāi)挖法，用在這種大斷面隧道軟圍巖已初期支護(hù)段的擴(kuò)挖上，都有著施工成本高，進(jìn)度慢，操作復(fù)雜的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服已有技術(shù)的不足，提供一種針對(duì)大斷面隧道軟圍巖已初期支護(hù)段的擴(kuò)挖方法，該方法具有施工方便，成本低，效率高的優(yōu)點(diǎn)；
本發(fā)明的發(fā)明目的是通過(guò)如下技術(shù)方案解決的，一種大斷面隧道軟圍巖已初期支護(hù)段擴(kuò)挖方法，方法包括以下施工步驟
1)施工臺(tái)架制作及加固
根據(jù)隧道斷面的最高高度以及隧道邊墻最寬寬度來(lái)制作軌行式移動(dòng)施工臺(tái)架；施工臺(tái)架的鋼架采用工字鋼制作、拼裝，鋼架之間采用螺栓連接，臺(tái)架上部滿(mǎn)鋪鋼筋網(wǎng)片，為防止臺(tái)架受到側(cè)壓力變形，在臺(tái)架底部采用絲桿加固；為防止處理隧道斷面處原有拱架時(shí)，拱架下沉，在臺(tái)架上部采用絲桿頂在原有拱架的連接板處；
2)斷面測(cè)量，確定標(biāo)注擴(kuò)挖值
對(duì)需擴(kuò)挖段的初期支護(hù)斷面進(jìn)行測(cè)量，以確定擴(kuò)挖值，使用測(cè)量?jī)x器對(duì)需擴(kuò)挖地段進(jìn)行測(cè)量，沿隧道縱向每Im測(cè)量一個(gè)斷面，環(huán)向每0. 5m測(cè)一個(gè)點(diǎn)，然后用油漆將擴(kuò)挖值標(biāo)注于初期支護(hù)表面；
3)注漿加固
擴(kuò)挖施工前先對(duì)拱部及邊墻圍巖進(jìn)行預(yù)加固處理，增加圍巖強(qiáng)度，保證擴(kuò)挖拆除原支護(hù)時(shí)圍巖穩(wěn)定；
4)擴(kuò)挖并拆除原拱架
首先對(duì)隧道拱部擴(kuò)挖，采用淺孔松動(dòng)爆破；然后擴(kuò)挖邊墻，采用帶鎬頭長(zhǎng)臂挖掘機(jī)施工，欠挖地段采用人工風(fēng)鎬修鑿；為保證安全，縮小循環(huán)進(jìn)尺，每次開(kāi)挖長(zhǎng)度0. 8m;擴(kuò)挖施工至上而下進(jìn)行，先施工拱頂，后施工邊墻，邊墻左右側(cè)應(yīng)錯(cuò)開(kāi)施工；擴(kuò)挖完畢，移除原安裝拱架；
5)新拱架安裝
3拆除原拱架并及時(shí)架立新拱架為一個(gè)換拱循環(huán)，每次循環(huán)僅允許拆除、架立一榀拱架， 每榀鋼架加工分為七個(gè)單元，鋼架自下而上安裝，各單元間以連接鋼板配套螺栓連接；
6)噴射混凝土
擴(kuò)挖拆除原拱架后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)并進(jìn)行初次噴砼，鋼筋網(wǎng)片密貼圍巖，噴砼為C25砼，初噴砼厚度為4cm，新拱架安裝完成后進(jìn)行復(fù)噴砼，復(fù)噴砼必須完全覆蓋拱架，且保護(hù)層厚度不小于4cm ；
7)監(jiān)控測(cè)量并即使保護(hù)
在擴(kuò)挖斷面上等間隔設(shè)置監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)，對(duì)拱頂下沉、圍巖收斂進(jìn)行測(cè)量；監(jiān)控量測(cè)頻率為位移速度彡5mm/d時(shí)，4次/d;位移速度1 5mm/d時(shí)，2次/d ；位移速度0. 2 Imm/ d時(shí)，1次/d ；位移速度< 0. 2mm/d時(shí)，1次/2d ；當(dāng)變形速率彡5mm/d或變形累計(jì)值較大時(shí)利用施工臺(tái)架做臨時(shí)支撐，嚴(yán)重時(shí)停止作業(yè)，采用門(mén)架式大直徑鋼管支撐，以防隧道出現(xiàn)坍塌；
本發(fā)明的有益效果是采用本方法施工，工序干擾少，安全可靠，降低了工程造價(jià)，確保了施工全過(guò)程處于安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、快速的可控狀態(tài)。


圖1為本發(fā)明施工臺(tái)架結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)布置圖3為門(mén)架式大直徑鋼管支撐結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)結(jié)合具體實(shí)際情況，說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。本實(shí)施例已某地增建的第二雙線(xiàn)隧道為例，隧道全長(zhǎng)八公里，正洞設(shè)計(jì)為單洞雙線(xiàn)隧道，隧道原設(shè)計(jì)時(shí)速160km/h，預(yù)留200 km/h，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后改為設(shè)計(jì)時(shí)速250 km/h，預(yù)留 300 km/h，隧道I、11線(xiàn)線(xiàn)間距由4. !變?yōu)?. 6m，因隧道斷面增大，需對(duì)前期已初期支護(hù)段進(jìn)行擴(kuò)挖施工。擴(kuò)挖地段圍巖為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，節(jié)理、裂隙發(fā)育，圍巖為IV、VI級(jí)，擴(kuò)挖施工， 極易引起隧道變形坍塌。為確保隧道安全，同時(shí)保證隧道洞內(nèi)施工正常進(jìn)行，本發(fā)明人通過(guò)摸索和總結(jié)，形成了一整套軟弱圍巖已初期支護(hù)段擴(kuò)挖施工方法，取得較好的實(shí)施效果。該施工方法如下
1)施工臺(tái)架制作及加固
隧道斷面最高處達(dá)llrn，邊墻最寬處達(dá)12m，為便于現(xiàn)場(chǎng)施工，自制長(zhǎng)4. 8m施工臺(tái)架1 個(gè)，該施工臺(tái)階正面結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。施工臺(tái)架為軌行式移動(dòng)，臺(tái)架(1)采用I20b工字鋼制作、拼裝，鋼架(2)連接全部采用M20X70螺栓連接，臺(tái)架上部滿(mǎn)鋪鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片采用Φ 12螺紋鋼筋制作，網(wǎng)格間距5cmX5cm，臺(tái)架底部采用Φ 100絲杠加固，每側(cè)5個(gè)，防止臺(tái)架收到側(cè)壓力變形，上部采用Φ 100絲杠頂在原來(lái)安裝拱架的連接板處，防止處理拱架時(shí)拱架下沉；
2)斷面測(cè)量，確定標(biāo)注擴(kuò)挖值
對(duì)需擴(kuò)挖段初期支護(hù)斷面進(jìn)行測(cè)量，以確定擴(kuò)挖值。使用全站儀萊卡1201對(duì)需擴(kuò)挖地段進(jìn)行測(cè)量，沿隧道縱向每Im測(cè)量一個(gè)斷面，環(huán)向每0. 5m測(cè)一個(gè)點(diǎn)，然后用紅油漆將擴(kuò)挖值標(biāo)注于初期支護(hù)表面；
3)注漿加固
擴(kuò)挖施工前先對(duì)拱部及邊墻圍巖進(jìn)行預(yù)加固處理，增加圍巖強(qiáng)度，保證擴(kuò)挖拆除原支護(hù)時(shí)圍巖穩(wěn)定。拱部及邊墻均采用3. 5m長(zhǎng)的Φ42小導(dǎo)管徑向支護(hù)并注水泥漿液，小導(dǎo)管呈梅花型布置，間距ImX lm，水泥漿水灰比為1 :1，注漿壓力為0. 5^1. OMPa，注漿完成后抽檢注漿效果；
4)擴(kuò)挖并拆除原拱架
首先對(duì)隧道拱部擴(kuò)挖，采用淺孔松動(dòng)爆破，鉆眼長(zhǎng)3(T50cm，間距5(T60cm ；然后擴(kuò)挖邊墻，采用帶鎬頭長(zhǎng)臂挖掘機(jī)施工，欠挖地段采用人工風(fēng)鎬修鑿；為保證安全，縮小循環(huán)進(jìn)尺， 每次開(kāi)挖長(zhǎng)度0. 8m ；擴(kuò)挖施工至上而下進(jìn)行，先施工拱頂，后施工邊墻，邊墻左右側(cè)應(yīng)錯(cuò)開(kāi)施工；擴(kuò)挖完畢，移除原安裝拱架；
5)新拱架安裝
拆除原拱架并及時(shí)架立新拱架為一個(gè)換拱循環(huán)，每次循環(huán)僅允許拆除、架立一榀拱架， 每榀拱架加工分為7個(gè)單元，以便于人工安裝，拱架自下而上安裝，各單元間以連接鋼板配套螺栓連接，連接鋼板厚15mm，接頭處焊縫厚度hf=10mm ；新拱架采用工20b制作，按0. Sm/ 榀設(shè)置；縱向各榀拱架之間用Φ22縱向拉桿焊接在一起，拉桿環(huán)向間距Im ；拱墻設(shè)置Φ22 砂漿錨桿固定拱架，L=3. 5m，每榀拱架設(shè)置18根，錨桿環(huán)向間距1. 2m ；每榀拱架拱腳設(shè)Φ42 鎖腳錨管8根，每側(cè)各4根；
6)噴射混凝土
擴(kuò)挖拆除原拱架后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)并進(jìn)行初次噴砼，鋼筋網(wǎng)采用Φ8πιπι的鋼筋制作，制作成ImX Im的網(wǎng)片，網(wǎng)片網(wǎng)格為20X20cm，鋼筋網(wǎng)片密貼圍巖；噴砼為C25砼，初噴砼厚度為 4cm ；新拱架安裝完成后復(fù)噴，復(fù)噴砼必須完全覆蓋拱架，且保護(hù)層厚度不小于km ；
7)監(jiān)控測(cè)量并即使保護(hù)
每間隔:3m設(shè)置監(jiān)控量測(cè)斷面，對(duì)拱頂下沉、圍巖收斂進(jìn)行測(cè)量，測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示， 測(cè)量點(diǎn)包括JKNl JKN5五個(gè)測(cè)量點(diǎn)。監(jiān)控量測(cè)頻率為位移速度彡5mm/d時(shí)，4次/d ；位移速度1 5mm/d時(shí)，2次/d ；位移速度0. 2 lmm/d時(shí)，1次/d ；位移速度< 0. 2mm/d時(shí)，1 次/2d ；當(dāng)變形速率> 5mm/d或變形累計(jì)值較大時(shí)利用施工臺(tái)架做臨時(shí)支撐，嚴(yán)重時(shí)停止作業(yè)，采用如圖3所示的門(mén)架式大直徑鋼管支撐，以防隧道出現(xiàn)坍塌，大直徑鋼管(3)為Φ250 的鋼管。 施工時(shí)安全措施如下
1、加強(qiáng)施工期間監(jiān)控量測(cè)工作，成立監(jiān)控量測(cè)小組，嚴(yán)格各項(xiàng)管理制度；
2、施工過(guò)程中技術(shù)人員、安全巡視人員應(yīng)注意加強(qiáng)觀察開(kāi)挖地段土體、洞內(nèi)滲水的變化，做好應(yīng)急措施的準(zhǔn)備
3、備足各種槍險(xiǎn)物資；
4、擴(kuò)挖施工時(shí)特別注重拱架接頭處螺栓連接質(zhì)量，焊接質(zhì)量，鎖腳錨桿施工質(zhì)量；
5、施工臺(tái)架上面滿(mǎn)鋪木板，以防落渣傷及行人和車(chē)輛。
權(quán)利要求
1. 一種大斷面隧道軟圍巖已初期支護(hù)段擴(kuò)挖方法，其特征是該方法包括以下施工步驟1)施工臺(tái)架制作及加固根據(jù)隧道斷面的最高高度以及隧道邊墻最寬寬度來(lái)制作軌行式移動(dòng)施工臺(tái)架；施工臺(tái)架的鋼架采用工字鋼制作、拼裝，鋼架之間采用螺栓連接，臺(tái)架上部滿(mǎn)鋪鋼筋網(wǎng)片，為防止臺(tái)架受到側(cè)壓力變形，在臺(tái)架底部采用絲桿加固；為防止處理隧道斷面處原有拱架時(shí)，拱架下沉，在臺(tái)架上部采用絲桿頂在原有拱架的連接板處；2)斷面測(cè)量，確定標(biāo)注擴(kuò)挖值對(duì)需擴(kuò)挖段的初期支護(hù)斷面進(jìn)行測(cè)量，以確定擴(kuò)挖值，使用測(cè)量?jī)x器對(duì)需擴(kuò)挖地段進(jìn)行測(cè)量，沿隧道縱向每Im測(cè)量一個(gè)斷面，環(huán)向每0. 5m測(cè)一個(gè)點(diǎn)，然后用油漆將擴(kuò)挖值標(biāo)注于初期支護(hù)表面；3)注漿加固擴(kuò)挖施工前先對(duì)拱部及邊墻圍巖進(jìn)行預(yù)加固處理，增加圍巖強(qiáng)度，保證擴(kuò)挖拆除原支護(hù)時(shí)圍巖穩(wěn)定；4)擴(kuò)挖并拆除原拱架首先對(duì)隧道拱部擴(kuò)挖，采用淺孔松動(dòng)爆破；然后擴(kuò)挖邊墻，采用帶鎬頭長(zhǎng)臂挖掘機(jī)施工，欠挖地段采用人工風(fēng)鎬修鑿；為保證安全，縮小循環(huán)進(jìn)尺，每次開(kāi)挖長(zhǎng)度0. 8m ；擴(kuò)挖施工至上而下進(jìn)行，先施工拱頂，后施工邊墻，邊墻左右側(cè)應(yīng)錯(cuò)開(kāi)施工；擴(kuò)挖完畢，移除原安裝拱架；5)新拱架安裝拆除原拱架并及時(shí)架立新拱架為一個(gè)換拱循環(huán)，每次循環(huán)僅允許拆除、架立一榀拱架， 每榀鋼架加工分為七個(gè)單元，鋼架自下而上安裝，各單元間以連接鋼板配套螺栓連接；6)噴射混凝土擴(kuò)挖拆除原拱架后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)并進(jìn)行初次噴砼，鋼筋網(wǎng)片密貼圍巖，噴砼為C25砼，初噴砼厚度為4cm，新拱架安裝完成后進(jìn)行復(fù)噴砼，復(fù)噴砼必須完全覆蓋拱架，且保護(hù)層厚度不小于4cm ；7)監(jiān)控測(cè)量并即使保護(hù)在擴(kuò)挖斷面上等間隔設(shè)置監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)，對(duì)拱頂下沉、圍巖收斂進(jìn)行測(cè)量；監(jiān)控量測(cè)頻率為位移速度彡5mm/d時(shí)，4次/d ；位移速度1 5mm/d時(shí)，2次/d ；位移速度0. 2 Imm/ d時(shí)，1次/d ；位移速度< 0. 2mm/d時(shí)，1次/2d ；當(dāng)變形速率彡5mm/d或變形累計(jì)值較大時(shí)利用施工臺(tái)架做臨時(shí)支撐，嚴(yán)重時(shí)停止作業(yè)，采用門(mén)架式大直徑鋼管支撐，以防隧道出現(xiàn)坍塌。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵路領(lǐng)域的施工方法，特別涉及一種大斷面隧道軟圍巖已初期支護(hù)段擴(kuò)挖方法，該方法包括以下施工步驟施工臺(tái)架制作及加固—斷面測(cè)量，確定擴(kuò)挖值，標(biāo)注擴(kuò)挖點(diǎn)—注漿加固—擴(kuò)挖并拆除原拱架—新拱架安裝—噴射混凝土—監(jiān)控測(cè)量并即使保護(hù)。本施工方法操作簡(jiǎn)單、施工進(jìn)度快，安全系數(shù)高，經(jīng)濟(jì)合理，有效降低了施工坍塌風(fēng)險(xiǎn)，確保了施工全過(guò)程的安全性。
文檔編號(hào)E21D9/01GK102296964SQ20111026930
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者李波, 田傳海, 趙飛 申請(qǐng)人:中鐵四局集團(tuán)第二工程有限公司