大斷面隧道軟圍巖已初期支護段擴挖方法
2023-05-29 17:02:56
專利名稱：大斷面隧道軟圍巖已初期支護段擴挖方法
技術領域：
本發明公開了一種隧道的施工方法，特別涉及一種針對大斷面隧道已初期支護段的擴挖方法。
背景技術：
在現實隧道施工中，在施工進行到一定階段後，會遇到設計標註的更改，例如一種單洞雙線隧道，隧道原設計時速160km/h，預留200 km/h,更改為設計時速250 km/h,預留 300 km/h，隧道I、11線線間距由4. !變為4. 6m，因隧道斷面增大，需對前期已初期支護段進行擴挖施工。如果擴挖地段圍巖為強風化花崗巖，節理、裂隙發育，圍巖為IV、VI級，擴挖施工，極易引起隧道變形坍塌；
現有隧道開挖方法，無論是全斷面開挖法、臺階開挖法還是分部開挖法，用在這種大斷面隧道軟圍巖已初期支護段的擴挖上，都有著施工成本高，進度慢，操作複雜的缺點。
發明內容
本發明的發明目的是為了克服已有技術的不足，提供一種針對大斷面隧道軟圍巖已初期支護段的擴挖方法，該方法具有施工方便，成本低，效率高的優點；
本發明的發明目的是通過如下技術方案解決的，一種大斷面隧道軟圍巖已初期支護段擴挖方法，方法包括以下施工步驟
1)施工臺架製作及加固
根據隧道斷面的最高高度以及隧道邊牆最寬寬度來製作軌行式移動施工臺架；施工臺架的鋼架採用工字鋼製作、拼裝，鋼架之間採用螺栓連接，臺架上部滿鋪鋼筋網片，為防止臺架受到側壓力變形，在臺架底部採用絲杆加固；為防止處理隧道斷面處原有拱架時，拱架下沉，在臺架上部採用絲杆頂在原有拱架的連接板處；
2)斷面測量，確定標註擴挖值
對需擴挖段的初期支護斷面進行測量，以確定擴挖值，使用測量儀器對需擴挖地段進行測量，沿隧道縱向每Im測量一個斷面，環向每0. 5m測一個點，然後用油漆將擴挖值標註於初期支護表面；
3)注漿加固
擴挖施工前先對拱部及邊牆圍巖進行預加固處理，增加圍巖強度，保證擴挖拆除原支護時圍巖穩定；
4)擴挖並拆除原拱架
首先對隧道拱部擴挖，採用淺孔鬆動爆破；然後擴挖邊牆，採用帶鎬頭長臂挖掘機施工，欠挖地段採用人工風鎬修鑿；為保證安全，縮小循環進尺，每次開挖長度0. 8m;擴挖施工至上而下進行，先施工拱頂，後施工邊牆，邊牆左右側應錯開施工；擴挖完畢，移除原安裝拱架；
5)新拱架安裝
3拆除原拱架並及時架立新拱架為一個換拱循環，每次循環僅允許拆除、架立一榀拱架， 每榀鋼架加工分為七個單元，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
擴挖拆除原拱架後鋪設鋼筋網並進行初次噴砼，鋼筋網片密貼圍巖，噴砼為C25砼，初噴砼厚度為4cm，新拱架安裝完成後進行復噴砼，復噴砼必須完全覆蓋拱架，且保護層厚度不小於4cm ；
7)監控測量並即使保護
在擴挖斷面上等間隔設置監控測量點，對拱頂下沉、圍巖收斂進行測量；監控量測頻率為位移速度彡5mm/d時，4次/d;位移速度1 5mm/d時，2次/d ；位移速度0. 2 Imm/ d時，1次/d ；位移速度< 0. 2mm/d時，1次/2d ；當變形速率彡5mm/d或變形累計值較大時利用施工臺架做臨時支撐，嚴重時停止作業，採用門架式大直徑鋼管支撐，以防隧道出現坍塌；
本發明的有益效果是採用本方法施工，工序幹擾少，安全可靠，降低了工程造價，確保了施工全過程處於安全、穩定、優質、快速的可控狀態。
圖1為本發明施工臺架結構示意圖； 圖2為監控測量點布置圖3為門架式大直徑鋼管支撐結構示意圖。
具體實施例方式以下通過結合具體實際情況，說明本發明的具體實施方式
。本實施例已某地增建的第二雙線隧道為例，隧道全長八公裡，正洞設計為單洞雙線隧道，隧道原設計時速160km/h，預留200 km/h，設計標準後改為設計時速250 km/h，預留 300 km/h，隧道I、11線線間距由4. !變為4. 6m，因隧道斷面增大，需對前期已初期支護段進行擴挖施工。擴挖地段圍巖為強風化花崗巖，節理、裂隙發育，圍巖為IV、VI級，擴挖施工， 極易引起隧道變形坍塌。為確保隧道安全，同時保證隧道洞內施工正常進行，本發明人通過摸索和總結，形成了一整套軟弱圍巖已初期支護段擴挖施工方法，取得較好的實施效果。該施工方法如下
1)施工臺架製作及加固
隧道斷面最高處達llrn，邊牆最寬處達12m，為便於現場施工，自製長4. 8m施工臺架1 個，該施工臺階正面結構示意圖如圖1所示。施工臺架為軌行式移動，臺架(1)採用I20b工字鋼製作、拼裝，鋼架(2)連接全部採用M20X70螺栓連接，臺架上部滿鋪鋼筋網片，網片採用Φ 12螺紋鋼筋製作，網格間距5cmX5cm，臺架底部採用Φ 100絲槓加固，每側5個，防止臺架收到側壓力變形，上部採用Φ 100絲槓頂在原來安裝拱架的連接板處，防止處理拱架時拱架下沉；
2)斷面測量，確定標註擴挖值
對需擴挖段初期支護斷面進行測量，以確定擴挖值。使用全站儀萊卡1201對需擴挖地段進行測量，沿隧道縱向每Im測量一個斷面，環向每0. 5m測一個點，然後用紅油漆將擴挖值標註於初期支護表面；
3)注漿加固
擴挖施工前先對拱部及邊牆圍巖進行預加固處理，增加圍巖強度，保證擴挖拆除原支護時圍巖穩定。拱部及邊牆均採用3. 5m長的Φ42小導管徑向支護並注水泥漿液，小導管呈梅花型布置，間距ImX lm，水泥漿水灰比為1 :1，注漿壓力為0. 5^1. OMPa，注漿完成後抽檢注漿效果；
4)擴挖並拆除原拱架
首先對隧道拱部擴挖，採用淺孔鬆動爆破，鑽眼長3(T50cm，間距5(T60cm ；然後擴挖邊牆，採用帶鎬頭長臂挖掘機施工，欠挖地段採用人工風鎬修鑿；為保證安全，縮小循環進尺， 每次開挖長度0. 8m ；擴挖施工至上而下進行，先施工拱頂，後施工邊牆，邊牆左右側應錯開施工；擴挖完畢，移除原安裝拱架；
5)新拱架安裝
拆除原拱架並及時架立新拱架為一個換拱循環，每次循環僅允許拆除、架立一榀拱架， 每榀拱架加工分為7個單元，以便於人工安裝，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 ；新拱架採用工20b製作，按0. Sm/ 榀設置；縱向各榀拱架之間用Φ22縱向拉杆焊接在一起，拉杆環向間距Im ；拱牆設置Φ22 砂漿錨杆固定拱架，L=3. 5m，每榀拱架設置18根，錨杆環向間距1. 2m ；每榀拱架拱腳設Φ42 鎖腳錨管8根，每側各4根；
6)噴射混凝土
擴挖拆除原拱架後鋪設鋼筋網並進行初次噴砼，鋼筋網採用Φ8πιπι的鋼筋製作，製作成ImX Im的網片，網片網格為20X20cm，鋼筋網片密貼圍巖；噴砼為C25砼，初噴砼厚度為 4cm ；新拱架安裝完成後復噴，復噴砼必須完全覆蓋拱架，且保護層厚度不小於km ；
7)監控測量並即使保護
每間隔:3m設置監控量測斷面，對拱頂下沉、圍巖收斂進行測量，測點布置如圖2所示， 測量點包括JKNl JKN5五個測量點。監控量測頻率為位移速度彡5mm/d時，4次/d ；位移速度1 5mm/d時，2次/d ；位移速度0. 2 lmm/d時，1次/d ；位移速度 5mm/d或變形累計值較大時利用施工臺架做臨時支撐，嚴重時停止作業，採用如圖3所示的門架式大直徑鋼管支撐，以防隧道出現坍塌，大直徑鋼管(3)為Φ250 的鋼管。 施工時安全措施如下
1、加強施工期間監控量測工作，成立監控量測小組，嚴格各項管理制度；
2、施工過程中技術人員、安全巡視人員應注意加強觀察開挖地段土體、洞內滲水的變化，做好應急措施的準備
3、備足各種槍險物資；
4、擴挖施工時特別注重拱架接頭處螺栓連接質量，焊接質量，鎖腳錨杆施工質量；
5、施工臺架上面滿鋪木板，以防落渣傷及行人和車輛。
權利要求
1. 一種大斷面隧道軟圍巖已初期支護段擴挖方法，其特徵是該方法包括以下施工步驟1)施工臺架製作及加固根據隧道斷面的最高高度以及隧道邊牆最寬寬度來製作軌行式移動施工臺架；施工臺架的鋼架採用工字鋼製作、拼裝，鋼架之間採用螺栓連接，臺架上部滿鋪鋼筋網片，為防止臺架受到側壓力變形，在臺架底部採用絲杆加固；為防止處理隧道斷面處原有拱架時，拱架下沉，在臺架上部採用絲杆頂在原有拱架的連接板處；2)斷面測量，確定標註擴挖值對需擴挖段的初期支護斷面進行測量，以確定擴挖值，使用測量儀器對需擴挖地段進行測量，沿隧道縱向每Im測量一個斷面，環向每0. 5m測一個點，然後用油漆將擴挖值標註於初期支護表面；3)注漿加固擴挖施工前先對拱部及邊牆圍巖進行預加固處理，增加圍巖強度，保證擴挖拆除原支護時圍巖穩定；4)擴挖並拆除原拱架首先對隧道拱部擴挖，採用淺孔鬆動爆破；然後擴挖邊牆，採用帶鎬頭長臂挖掘機施工，欠挖地段採用人工風鎬修鑿；為保證安全，縮小循環進尺，每次開挖長度0. 8m ；擴挖施工至上而下進行，先施工拱頂，後施工邊牆，邊牆左右側應錯開施工；擴挖完畢，移除原安裝拱架；5)新拱架安裝拆除原拱架並及時架立新拱架為一個換拱循環，每次循環僅允許拆除、架立一榀拱架， 每榀鋼架加工分為七個單元，鋼架自下而上安裝，各單元間以連接鋼板配套螺栓連接；6)噴射混凝土擴挖拆除原拱架後鋪設鋼筋網並進行初次噴砼，鋼筋網片密貼圍巖，噴砼為C25砼，初噴砼厚度為4cm，新拱架安裝完成後進行復噴砼，復噴砼必須完全覆蓋拱架，且保護層厚度不小於4cm ；7)監控測量並即使保護在擴挖斷面上等間隔設置監控測量點，對拱頂下沉、圍巖收斂進行測量；監控量測頻率為位移速度彡5mm/d時，4次/d ；位移速度1 5mm/d時，2次/d ；位移速度0. 2 Imm/ d時，1次/d ；位移速度< 0. 2mm/d時，1次/2d ；當變形速率彡5mm/d或變形累計值較大時利用施工臺架做臨時支撐，嚴重時停止作業，採用門架式大直徑鋼管支撐，以防隧道出現坍塌。
全文摘要
本發明公開了一種鐵路領域的施工方法，特別涉及一種大斷面隧道軟圍巖已初期支護段擴挖方法，該方法包括以下施工步驟施工臺架製作及加固—斷面測量，確定擴挖值，標註擴挖點—注漿加固—擴挖並拆除原拱架—新拱架安裝—噴射混凝土—監控測量並即使保護。本施工方法操作簡單、施工進度快，安全係數高，經濟合理，有效降低了施工坍塌風險，確保了施工全過程的安全性。
文檔編號E21D9/01GK102296964SQ20111026930
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月13日 優先權日2011年9月13日
發明者李波, 田傳海, 趙飛 申請人:中鐵四局集團第二工程有限公司