公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于隧道施工技術領域，為解決傳統(tǒng)平行導洞進橫通道開口施工中存在的施工成本高，施工周期長，施工干擾大及施工安全風險大的技術問題，提供了一種公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法，將平行導洞與橫通道中心線交叉部位前后的初期支護結構中心線向橫通道方向偏移，并根據設計輪廓將上臺階鋼拱架半徑增大，下臺階鋼拱架半徑延續(xù)原施工使用半徑；根據橫通道正常輪廓鋼拱架基礎上，分別對其每個拱架單元進行變角處理，并在每單元連接板接頭及拱頂處分別布設注漿鎖腳錨管。本發(fā)明結構簡單、設計合理、加工簡便、改善交叉口初期支護受力結構，保證初期支護的穩(wěn)定性，施工工藝簡單，易操作，便于交叉口初期支護施工質量的控制。
【專利說明】
公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于隧道施工技術領域，具體涉及一種公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法。
【背景技術】
[0002]目前二級公路特長隧道在考慮施工及后期運營緊急救援情況下，一般在主洞一側設置小斷面平行導洞，兩者之間采用90°橫通道進行連接。在施工時，為發(fā)揮平行導洞超前預報、排水及緊急救援的作業(yè)，需從平行導洞開挖進入橫通道。因橫通道建筑限界尺寸的限制，導洞進入橫通道時，導洞拱頂輪廓與橫通道拱頂輪廓基本處于同一標高，致使導洞與橫通道交叉口段導洞初期支護以拱頂斷開呈半封閉狀態(tài)，且因拱頂受壓，初支結構極不穩(wěn)定。
[0003]傳統(tǒng)的平行導洞進橫通道施工方法:開口施工時，采用臨時支撐鋼拱架對切割后的導洞初期支護及橫通道洞口輪廓進行加固，這種施工方法的缺陷在于:當采用大量臨時支護時，本身施工材料及人工成本加大；臨時支撐占用原本空間有限的導洞凈空，使得橫通道施工及平導施工不能平行推進，影響施工進度;臨時支撐在施工完畢拆除時，尤其是在圍巖壓力大時，安全風險極大。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明為解決傳統(tǒng)平行導洞進橫通道開口施工中存在的施工成本高，施工周期長，施工干擾大及施工安全風險大的技術問題，提供了一種公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案如下:
一種公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法，其具體施工方法為:
(1).平行導洞初期支護輪廓加寬加高
將平行導洞與橫通道中心線交叉部位前后的初期支護結構中心線向橫通道方向偏移，并根據設計輪廓將導洞上臺階鋼拱架半徑增大，導洞下臺階鋼拱架半徑延續(xù)原施工使用半徑；
(2).橫通道開口異形鋼拱架架設
根據橫通道正常輪廓鋼拱架基礎上，分別對其每個拱架單元進行變角處理，并在每單元連接板接頭及拱頂處分別布設注漿鎖腳錨管。
[0006]將平行導洞與橫通道中心線交叉部位前后5m范圍內的初期支護結構中心線向橫通道方向偏移100cm，并根據設計輪廓將導洞上臺階鋼拱架半徑由施工用的423cm調整為505cm，導洞下臺階鋼拱架半徑依然延續(xù)原施工使用半徑1528cm;所述平行導洞初期支護結構包括導洞上臺階鋼拱架和導洞下臺階鋼拱架，導洞上臺階鋼拱架內輪廓半徑為505cm，弧形角度為180°，等分為三個拱架單元，每單元外弧長550cm;導洞下臺階鋼拱架內輪廓半徑為1528cm，弧形角度為11° 22，56”，左右各一個單元，每單元外弧長300cm。
[0007]所述橫通道開口異形鋼拱架包括橫通道上臺階鋼拱架和橫通道下臺階鋼拱架，所述橫通道上臺階鋼拱架包括一個A單元和兩個B單元，A單元半徑為292cm，弧形角度為130°，A單元外弧長為708cm，B單元半徑為564cm，弧形角度為25°，B單元外弧長為255cm，兩個B單元的一端分別與A單元的兩端通過連接板相連，所述橫通道下臺階鋼拱架包括兩個C單元，所述C單元為弧形與直線組合單元，弧形內輪廓半徑為564cm，弧形角度為14° 12’22”，外弧長145cm，直線部分與弧形端點相切，長度為150cm，所述兩個C單元分別與兩個B單元的另一端通過連接板相連。
[0008]所述的橫通道開口異形鋼拱架每個拱架單元進行變角處理:A-B連接板夾角由90°調整為77° 3，42”，B-A連接板夾角由90°調整為78° 15，20”，B-C連接板夾角保持90°不變，C-B連接板夾角由90°調整為65° 49’33”，C-C連接板夾角保持90°不變。
[0009]所述的異形鋼拱架每處連接板接頭及拱頂各設置I組注漿鎖腳錨管，每組2根，每根4m長，直徑42mm，兩根注漿鎖腳錨管左右錯開45度角設置，注漿鎖腳錨管與鋼拱架采用雙“L”型鋼筋卡進行焊接。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
1、根據橫通道與平行導洞設計輪廓關系，對平行導洞與橫通道交叉段的平行導洞洞跨進行放大，將本段平行導洞初期支護輪廓中線向橫通道方向做適當偏移，并加高拱頂，使橫通道拱頂與變化后的導洞初支交叉部位避開拱頂受壓區(qū)域。
[0011]2、交叉口平形導洞鋼拱架加寬加高使此部位的初支結構相對穩(wěn)定，空間加大更加利于施工機械開展工作；另一方面可以使橫通道較早進洞，保證后方仰拱襯砌快速施工，也避免了使用常規(guī)方法為保安全而進行大量臨時支撐處理，節(jié)省了材料。
[0012]3、橫通道異形鋼拱架以橫通道正常拱架為基礎，根據加寬后的平行導洞初支輪廓，分別對與平行導洞開口部位初期支護形成整體相應單元的連接板與翼緣板的夾角進行變角處理，更好的使平行導洞初期支護輪廓曲面與橫通道進洞輪廓形成整體，保證良好的初支完整性及穩(wěn)定性。
[0013]具體實施效果如下:
1、初支變形量:根據現場施工效果及圍巖量測效果顯示，V級圍巖段橫通道開口施工，最大累計沉降量22cm，最大累計收斂量16cm。
[0014]2、時間及材料節(jié)約:與傳統(tǒng)方式相比，雖然在變截面施工中導洞初期支護耗費了部分材料，但由于導洞截面的加寬，橫通道初期支護便比原設計少了導洞加寬的長度，加之新工法比傳統(tǒng)方式開橫通道快了至少5天(新方法每處橫通道開口平均1.5天，常規(guī)方式7天)，而且，白茫雪山3#隧道采用新工法人工成本節(jié)約72萬元，材料及管理成本節(jié)約70萬元。
[0015]總之，本發(fā)明結構簡單、設計合理、加工簡便、改善交叉口初期支護受力結構，保證初期支護的穩(wěn)定性，交叉施工干擾小;施工速度快，初期支護成環(huán)較早，安全管理受控;施工工藝簡單，易操作，便于交叉口初期支護施工質量的控制。經濟及安全效益顯著，適用于同類型隧道平行導洞進橫通道施工。
【附圖說明】
[0016]圖1為平行導洞改變后的斷面與原斷面輪廓關系圖；
圖2為加寬加高后的初支鋼拱架示意圖；
圖3為原橫通道常規(guī)初支鋼拱架示意圖； 圖4為平行導洞初期支護與橫通道開口異形鋼拱架關系圖；
圖5為注漿鎖腳錨管與鋼拱架焊接圖；
圖中:1-改變前的開挖輪廓線，2-改變后的開挖輪廓線，3-橫通道開挖輪廓線，4-改變斷面前橫通道與導洞開挖線的交匯處，5-改變斷面后橫通道與導洞開挖線的交匯處，6-行車道中心線，7-改變斷面后的初支輪廓中心線，8-路面標高，9-橫通道開口處超前小導管，10-注漿鎖腳錨管，11-連接板，12-導洞上臺階鋼拱架，13-導洞下臺階鋼拱架，14-A單元，15-B單元，16-C單元，17-A-B連接板夾角，18-B-A連接板夾角，19- B-C連接板夾角，20-C-B連接板夾角，21-鋼拱架，22-“L”型鋼筋卡。
【具體實施方式】
[0017]一種公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法，其具體施工方法為:
(I).平行導洞初期支護輪廓加寬加高
如圖1、2所示，將平行導洞與橫通道中心線交叉部位前后5m范圍內的初期支護結構中心線向橫通道方向偏移100cm，并根據設計輪廓將導洞上臺階鋼拱架12半徑由施工用的423cm調整為505cm，導洞下臺階鋼拱架13半徑依然延續(xù)原施工使用半徑1528cm;所述平行導洞初期支護結構為I20a型工字鋼，包括導洞上臺階鋼拱架12和導洞下臺階鋼拱架13，導洞上臺階鋼拱架12內輪廓半徑為505cm，弧形角度為180°，等分為三個拱架單元，每單元外弧長550cm;導洞下臺階鋼拱架13內輪廓半徑為1528cm，弧形角度為11° 22’56”，左右各一個單元，每單元外弧長300cm。
[0018](2).橫通道開口異形鋼拱架架設
如圖3、4所示，所述橫通道開口異形鋼拱架為I20a型工字鋼，包括橫通道上臺階鋼拱架和橫通道下臺階鋼拱架，所述橫通道上臺階鋼拱架包括一個A單元14和兩個B單元15，A單元14半徑為292cm，弧形角度為130°，A單元14外弧長為708cm，B單元15半徑為564cm，弧形角度為25°，B單元15外弧長為255cm，兩個B單元15的一端分別與A單元14的兩端通過連接板11相連，所述橫通道下臺階鋼拱架包括兩個C單元16，所述C單元16為弧形與直線組合單元，弧形內輪廓半徑為564cm，弧形角度為14° 12’22”，外弧長145cm，直線部分與弧形端點相切，長度為150cm，所述兩個C單元16分別與兩個B單元15的另一端通過連接板11相連，根據橫通道正常輪廓鋼拱架基礎上，分別對其每個拱架單元進行變角處理:A-B連接板夾角17由90°調整為77°3’42”，84連接板夾角18由90°調整為78°15’20”，B-C連接板夾角19保持90°不變，C-B連接板夾角20由90°調整為65° 49 ’ 33”，C-C連接板夾角保持90°不變，施作于橫通道開口與平行導洞初期支護曲面重合部位，之后在異形鋼拱架每單元連接板及拱頂各設置I組注漿鎖腳錨管10，并進行注漿加固，每組設置2根注漿鎖腳錨管10，每根4m長，直徑42mm，兩根注漿鎖腳錨管10左右錯開45度角設置，注漿鎖腳錨管10與鋼拱架21采用雙“L”型鋼筋卡22進行焊接，如圖5所示。
[0019]公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法具體的施工步驟及注意事項:
1、加寬加高部位平行導洞的開挖及支護:
如圖2所示，在提前確定好的里程范圍及圍巖級別采用合理預留沉降量的加寬加高鋼拱架進行開挖及支護。對進入橫通道一側的初期支護，確定橫通道開挖的頂點及洞跨，施工時對本范圍只做鋼結構，不進行噴射砼施工。
[0020]2、橫通道開口測量放樣:
根據橫通道開挖輪廓五寸臺放樣技術交底，自橫通道拱頂標高向下每隔50cm，在其對應開挖支距上標出點位，并畫出開挖輪廓線。
[0021]3、平導初支橫通道開口部位加固:
對開口輪廓按要求施做雙層超前注漿小導管，施工仰角控制在3?5°。對橫通道輪廓線上的導洞拱架進行割除，在輪廓線向上40cm處，每榀施做I組4m長Φ42注漿鎖腳錨管，采用雙拼“L”型鋼筋上下焊接，并進行注漿加固。依照橫通道開挖輪廓線對其范圍內的導洞鋼拱架進行割除處理。
[0022]4、橫通道異形鋼拱架
按施工分上下臺階，將加工好的橫通道異形拱架按施工放樣的點位，異形拱架依次A-B-C的施工順序按圖3所示形狀及相應的施工技術交底進行立架;立架完成后對每處連接板及拱頂施做各I組4m長的注漿鎖腳錨管，并進行注漿加固，注漿鎖腳錨管以左右錯開45°施做。對導洞初期支護拱架與橫通道異形拱架進行焊接，確保每榀導洞拱架與橫通道異形拱架連接為一體。待橫通道異形拱架立架加固完畢后，對前期導洞進橫通道范圍內的初期支護進行全面噴射砼封閉。
【主權項】
1.一種公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法，其特征在于，具體施工方法為: (1)平行導洞初期支護輪廓加寬加高 將平行導洞與橫通道中心線交叉部位前后的初期支護結構中心線向橫通道方向偏移，并根據設計輪廓將導洞上臺階鋼拱架(12)半徑增大，導洞下臺階鋼拱架(13)半徑延續(xù)原施工使用半徑； (2)橫通道開口異形鋼拱架架設 根據橫通道正常輪廓鋼拱架基礎上，分別對其每個拱架單元進行變角處理，并在每單元連接板接頭及拱頂處分別布設注漿鎖腳錨管(10)。2.根據權利要求1所述的一種公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法，其特征在于:將平行導洞與橫通道中心線交叉部位前后5m范圍內的初期支護結構中心線向橫通道方向偏移100cm，并根據設計輪廓將導洞上臺階鋼拱架(12)半徑由施工用的423cm調整為505cm，導洞下臺階鋼拱架(13)半徑依然延續(xù)原施工使用半徑1528cm;所述平行導洞初期支護結構包括導洞上臺階鋼拱架(12)和導洞下臺階鋼拱架(13)，導洞上臺階鋼拱架(12)內輪廓半徑為505cm，弧形角度為180°，等分為三個拱架單元，每單元外弧長550cm;導洞下臺階鋼拱架(13)內輪廓半徑為1528cm，弧形角度為11°22’56”，左右各一個單元，每單元外弧長30001103.根據權利要求2所述的一種公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法，其特征在于:所述橫通道開口異形鋼拱架包括橫通道上臺階鋼拱架和橫通道下臺階鋼拱架，所述橫通道上臺階鋼拱架包括一個A單元(14)和兩個B單元(15)，A單元(14)半徑為292cm，弧形角度為130°，A單元(14)外弧長為708cm，B單元(15)半徑為564cm，弧形角度為25°，B單元(15)外弧長為255cm，兩個B單元(15)的一端分別與A單元(14)的兩端通過連接板(11)相連，所述橫通道下臺階鋼拱架包括兩個C單元(16)，所述C單元(16)為弧形與直線組合單元，弧形內輪廓半徑為564cm，弧形角度為14° 12’22”，外弧長145cm，直線部分與弧形端點相切，長度為150cm，所述兩個C單元(16)分別與兩個B單元(15)的另一端通過連接板(11)相連。4.根據權利要求3所述的一種公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法，其特征在于:所述的橫通道開口異形鋼拱架每個拱架單元進行變角處理:A-B連接板夾角(17)由90°調整為77° 3’42”，B-A連接板夾角(18)由90°調整為78° 15 ’ 20”，B-C連接板夾角(19)保持90°不變，C-B連接板夾角(20)由90°調整為65° 49 ’ 33”，C-C連接板夾角保持90°不變。5.根據權利要求4所述的一種公路隧道平行導洞進橫通道開口施工方法，其特征在于:所述的異形鋼拱架每處連接板接頭及拱頂各設置I組注漿鎖腳錨管(10)，每組2根，每根4m長，直徑42mm，兩根注漿鎖腳錨管(10)左右錯開45度角設置，注漿鎖腳錨管(10)與鋼拱架(21)采用雙“L”型鋼筋卡(22)進行焊接。
【文檔編號】E21D9/00GK106089215SQ201610461619
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】李博, 武明靜, 帥建兵, 肖三民, 章林, 趙香萍, 李曉
【申請人】中鐵十二局集團有限公司, 中鐵十二局集團第二工程有限公司