一種小淨距上下交叉隧道施工工法的製作方法
2023-06-23 06:40:56 2
本發明涉及領域，具體的說，是一種小淨距上下交叉隧道施工工法。
背景技術：
：我國屬於多山國家，近幾年隨著國家公路網建設的實施和西部大開發戰略的深入，湧現出大量的隧道工程。在隧道選型時，如採用分離式隧道，隧道左、右線淨距要求較大，道路或橋梁與隧道接線處三角過渡區較大，導致土地使用量也較大，由於受徵地條件或地形情況的制約，需要減少左、右線隧道之間的淨距，可以採用小淨距隧道型式或連拱隧道型式。而連拱隧道施工工序繁多，造價較高，對施工技術要求也更加嚴格，目前山嶺隧道主要採用小淨距隧道型式。小淨距隧道雙洞的中夾巖柱寬度介於連拱隧道和雙線隧道之間，一般小於1.5倍隧道開挖斷面的寬度。小淨距隧道施工時，由於新建隧道與既有隧道交角小(夾角17°50′)、距離近(巖層淨距約13.85m)，新建隧道的施工將不可避免的對既有隧道產生影響。因此，既保證新建隧道的施工安全，又使既有隧道穩定，確保既有線行車安全是施工中必須解決的關鍵技術問題。技術實現要素：本發明的目的在於提供一種不影響既有隧道正常營運、施工效率高的小淨距上下交叉隧道施工工法。本發明通過下述技術方案實現：一種小淨距上下交叉隧道施工工法，包括以下幾個步驟：步驟S1：施工準備；步驟S2：使用雷達檢查隧道結構；步驟S3：爆破震動理論研究；步驟S4：爆破振動效應數值模擬；步驟S5：爆破技術設計；步驟S6：爆破施工；步驟S7：循環施工。所述的步驟S2中，通過使用SIR-3000型地質雷達及400MHz高頻屏蔽天線進行探測隧道襯砌背後情況，以連續剖面記錄方式採集數據，每5m作一個測量標記，記錄長度為40納米/毫微秒，採樣率為512樣點數/掃描。所述的步驟S2中，若掃描後發現隧道的結構不安全，則需要進行隧道加固。所述的步驟S3中，包括以下幾個步驟：S301：地下工程近接施工一般力學原理研究；S302：小淨距上下交叉隧道爆破振動動力學原理研究；S303：巖土中的爆炸理論研究；S304：得出爆破振動速度限值。所述的步驟S4中，包括以下幾個步驟：步驟S401：建立數學模型；步驟S402：振動速度分析；步驟S403：應力分析；步驟S404：得出結論。所述的步驟S5中，包括以下幾個步驟：步驟S501：選擇爆破方案；步驟S502：規劃爆破區域；步驟S503：爆破參數設計；步驟S504：起爆方式以及網路設計。所述的步驟S6中，包括以下幾個步驟：步驟S601：爆破分區開挖步驟S602：控制爆破。所述的步驟S602中，爆破的過程中需要使用爆破測試系統進行爆破振動監測。所述的爆破測試系統包括傳感器、與傳感器電連接的中間交換器和與中間交換器電連接的記錄裝置。所述的記錄裝置為IDTS3850爆破振動記錄儀。本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：(1)本發明用於在既有隧道的基礎上新建小淨距交叉隧道，通過使用雷達檢測既有隧道，能夠準確地檢測出既有隧道受損情況，避免施工時，對既有隧道造成破壞，從而保證既有隧道的安全，並避免影響既有隧道正常營運；(2)本發明通過使用SIR-3000型地質雷達及400MHz高頻屏蔽天線進行探測，其掃描速率跨度範圍廣，具有實行性強的優點，能夠提高掃描效率，使得探測效率高、探測精度高；(3)本發明通過對既有隧道進行加固，有利於提高既有隧道的穩定性，避免後續施工對既有隧道造成破壞，保證行車安全；(4)本發明通過進行爆破震動理論研究，有利於通過一爆破振動速度為基準，來推斷結構物的受害界限，以便於控制爆破使開挖巖石的震動速度最小，以此避免影響既有隧道結構和行車安全；(5)本發明通過爆破振動效應數值模擬，有利於通過建立數學模型分析爆破產生的爆破載荷、應力波對既有隧道的影響，並計算得到既有隧道襯砌的應力分布，以此便於通過控制爆破參數避免爆破對既有隧道造成影響。附圖說明圖1為爆破分區開挖示意圖。具體實施方式下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。實施例：一種小淨距上下交叉隧道施工工法，包括以下幾個步驟：步驟S1：施工準備；步驟S2：使用雷達檢查隧道結構，本實施例中，通過使用SIR-3000型地質雷達及400MHz高頻屏蔽天線進行探測隧道襯砌背後情況，以連續剖面記錄方式採集數據，每5m作一個測量標記，記錄長度為40納米/毫微秒，採樣率為512樣點數/掃描，通過使用雷達能夠得到直觀的異常圖像，並且具有工作效率及解析度高等優點，通過使用SIR-3000型地質雷達及400MHz高頻屏蔽天線進行探測，其掃描速率跨度範圍廣，具有實行性強的優點，能夠提高掃描效率，使得探測效率高、探測精度高。若掃描後發現隧道的結構安全則進行下一步，若掃描後發現隧道的結構不安全，則需要進行隧道加固，隧道加固包括以下幾個步驟；步驟S201：加工鋼架，採用I16工字鋼製成與既有隧道襯砌結構相匹配的支撐架；步驟S202：在既有隧道的加固範圍內，經過測量放線，在既有隧道襯砌上做出標記，按照標記，在拱腳通過使用RT-28風槍進行打孔，孔深為2.5m，鎖腳錨杆採用Ф22鋼筋，長度為2.5m，錨杆安設前，將管狀錨固劑充分潤溼，然後依次將其送入孔內，深度保證1.5m，最後將錨杆送入孔內，使錨固劑從孔內冒出為宜，錨杆外漏30cm，最後將其扭彎，充分與鋼架連接，並焊接牢固。在起拱處通過使用RT-28風槍進行打孔，孔深為0.8m，錨杆安設前，將管狀錨固劑充分潤溼，然後依次將其送入孔內，深度保證0.5m，最後將錨杆送入孔內，使錨固劑從孔內冒出為宜，起拱處的錨杆採用Ф22鋼筋，長度為1m，安裝錨杆時，使錨杆外露20cm，最後將其扭彎，充分與鋼架連接，並焊接牢固。安裝鋼架時，需要整鋼架與襯砌充分接觸，若有間隙，則設置墊板；步驟S3：爆破震動理論研究，包括以下幾個步驟：S301：地下工程近接施工一般力學原理研究，對於完整的、強度比較高的圍巖條件，開挖隧道洞室周圍多處於彈性狀態，對其影響範圍的計算可以通過彈性力學的有關理論結合工程實際情況進行分析；對於破碎的、強度比較低的圍巖條件，開挖隧道洞室周圍多處於塑性狀態，對其影響範圍的計算可以通過彈塑性力學的有關理論和工程實際情況進行分析；S302：小淨距上下交叉隧道爆破振動動力學原理研究；S303：巖土中的爆炸理論研究，爆破振動與地震相比具有頻率高的特點，因此，把振動速度換算成加速度值時，會達到很大的數值，用振動加速度來推斷結構物的受害限界是不可行的，爆破振動的研究以振動速度的測量和分析為依據，主要是離既有隧道距離近，應採用控制爆破使開挖範圍外巖石振動速度最小，使之不影響既有隧道結構和行車安全；S304：得出爆破振動速度限值，通過對爆破振動破壞機理的研究，為爆破振動效應數值模擬奠定了理論基礎，同時，經過對爆破振動影響控制標準進行了研究，提出了本隧道施工時對既有隧道的爆破振動速度限值為不超過5cm/s。步驟S4：爆破振動效應數值模擬，包括以下幾個步驟：步驟S401：建立數學模型，建立三維模型；步驟S402：振動速度分析；步驟S403：應力分析，根據建立的模型，計算被考察的襯砌截面的應力分布；步驟S404：得出結論：結論1：交叉處既有隧道截面質點振動，垂直振速峰值較大區域主要在拱頂處，並逐漸向下衰減，水平振速峰值向下先增大後減小，垂直振速峰值在截面全域上都大於水平振速峰值。應力波主要以縱波向下傳播，隨著距離的增加逐漸衰減，面波向下傳播先增大，在拱與邊牆交點處達到最大，隨後開始衰減；結論2：在爆炸衝擊荷載作用下，若荷載量級上達到破壞混凝土時，拱頂混凝土的破壞主要為橫向與軸線方向產生的拉伸破壞，因此，當拉伸應力超過混凝土的抗拉強度時，在隧道軸向與橫向會出現拉伸裂紋，而在拱與邊牆交點處的隧道襯砌先拉伸後壓剪破壞，隨著應力波的傳播，在隧道邊牆的破壞主要受豎向產生的拉伸應力，底板處單元主要受橫向的拉伸作用而破壞。步驟S5：爆破技術設計，包括以下幾個步驟：步驟S501：選擇爆破方案，由於爆破規模較大的全斷面開挖或上下臺階法開挖不能有效控制爆破震動，本實施例中，選擇三臺階掘進淺眼多循環微差控制爆破方案；步驟S502：規劃爆破區域，如圖1所示，第一階段先開挖上部的A區；第二階段開挖下部的B區，B區開挖時可借用A區創造的臨空面，減小對既有隧道的影響；第二階段開挖下部的C區，C區開挖時可借用B區創造的臨空面，產生的震動大大減小；步驟S503：爆破參數設計，包括以下幾個步驟：步驟S5031：掏槽形式的確定：採用楔形掏槽；步驟S5032：爆破參數的選取，為使爆破振動速度控制在5cm/s以內，爆破設計時採用3cm/s進行控制，反算爆破參數。在新舊隧道間距範圍內取不同的爆心距R的值並用薩道夫斯基的爆破振動速度公式計算，所得不同爆心距下允許的最大分段藥量Q如下表1所示：R(m)13.85151820222425262830Q(Kg)9.7512.3821.4029.3639.0850.7357.7364.5080.5699.09表1為減小新建隧道對既有隧道的震動危害，須對爆破進尺進行控制。根據隧道的圍巖狀況和當地供應爆破器材的情況，確定爆破循環進尺為1.0m。步驟S504：起爆方式以及網路設計，掏槽孔的布置：楔形掏槽時掏槽孔與開挖面成一定角度，角度較小時爆破效果較好，但鑽孔困難且影響輔助孔的布置；角度大，炮孔深度大，掏槽效果差。考慮到循環進尺較小，將掏槽孔的角度取為63.5°，掏槽孔的深度要比循環進尺適當加深；輔助孔的布置：輔助孔的布置主要是確定炮孔間距和最小抵抗線，這兩個參數應根據巖石的堅硬程度和孔深來確定，根據圍巖的具體情況、炮孔的不同分區，取孔深為1.2m，孔間距為0.7～0.8m；周邊孔的布置：工程實際中，為形成光滑的輪廓面，光爆孔間距a光一般取得較小，考慮到圍巖為Ⅲ～Ⅳ類，取a光＝0.5m，光爆孔的最小抵抗線W光＝(1.0～1.5)a光，取W光＝0.5～0.7m，線裝藥密度為0.06～0.15Kg/m。靠既有隧道一側的周邊孔，每兩個裝藥孔之間設一空孔，作為減震導向孔，空孔與光爆孔的間距為0.25m；炮孔裝藥量計算Q＝KWah，式中K為單位耗藥量，取K＝0.5～1.0Kg/m3，具體取值視巖體情況和炮孔所在分區的不同而定；a為炮孔間距；W為最小抵抗線；h為炮孔深度。步驟S6：爆破施工，起爆方式採用非電起爆系統，起爆器材選用非電毫秒延期雷管。根據當地所供應雷管的最高段別，爆破網路設計時，按1～15段設計。為保證既將爆破引起的振動速度控制在允許範圍以內，又能獲得較好的爆破效果，便於鏟裝、運輸的順利進行，必須嚴格限制單段最大裝藥量的同時，儘可能使掏槽孔、各類同排炮孔同時起爆。爆破的過程中需要使用爆破測試系統進行爆破振動監測，所述的爆破測試系統包括傳感器、與傳感器電連接的中間交換器和與中間交換器電連接的記錄裝置，所述的記錄裝置為IDTS3850爆破振動記錄儀；步驟S7：循環施工。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明做任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發明的保護範圍之內。當前第1頁1 2 3