一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法
2023-04-25 02:32:21 3
專利名稱：一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法
技術領域：
本發明涉及隧道施工領域，具體為一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法。
背景技術：
當今隨著工程建設的發展，複雜地區隧道修建技術獲得了重大提升。對於具有特殊複雜的工程地質和水文地質條件的隧道施工，尤其是對於隧道單側邊牆收斂變形、偏壓隧道、兩側邊牆收斂變形、掌子面無法掘進等隧道易變形段施工，由於對地質條件認識不深，對承壓水的危害估計不足，在施工時沒有合理的針對性施工方案，仍按傳統施工方案進行施工，容易引發突水、湧泥、塌方等地質災害，通常會出現初期支護噴射混凝土脫落、掉塊，隧道鋼架扭曲、銼斷，隧道收斂變形大、初支侵入限界、二襯局部混凝土產生裂縫、二襯鋼筋彎曲等問題，導致整個施工一直處於不正常的施工狀態和施工組織中，目前可採用的針對性措施有掌子面「超前深孔注漿方案」、初支變形位置套拱、侵入限界初支換拱、雙層工字鋼、加強鎖腳錨管等措施，但都無法形成穩定的施工態勢，給後續隧道的施工工期造成了很大的壓力，導致整個施工周期較長，施工安全性差。
發明內容
本發明為了解決傳統施工方法對於隧道易變形段施工時存在易引發突水、湧泥、 塌方等地質災害，施工周期長、安全性差等問題，提供一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法。本發明是採用如下技術方案實現的一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法， 先將變形段掌子面分為穩定側上臺階、穩定側中臺階、變形側上臺階、變形側中臺階以及整體下臺階，然後進行開挖，具體包括以下步驟(1)分步開挖穩定側上臺階、穩定側中臺階， 穩定側上臺階的開挖循環進尺為5 6m，穩定側中臺階的開挖循環進尺為6 7m ; (2)施作變形側上臺階擋牆，每循環按5m控制先施作兩排小導管,長度為2. O 3. Om,間距為45 55cm、排距為45 55cm,然後立模燒注混凝土 ；(3)施作變形側中臺階擋牆,每循環按5m控制擋牆內布設工字鋼，鋼架間距I. O I. 5m，擋牆頂部高於變形側上臺階底面45 55cm， 與變形側上臺階擋牆錨杆連接；(4)施作穩定側上臺階和穩定側中臺階臨時仰拱布設仰拱鋼架，鋼架間距I. O I. 5m，用縱向連接筋連接，間距為O. 8 I. 2m，澆注混凝土，厚度為 55 65cm，利用接茬筋將穩定側上臺階臨時仰拱與變形側上臺階擋牆、穩定側中臺階臨時仰拱與變形側中臺階擋牆連接；(5)變形段採用兩頭夾擊開挖在穩定側和變形側開挖時， 圍巖量測穩定時可停止上半斷面施工，儘快形成三臺階開挖，轉序完成後，前方採用三臺階法向前推進，待與整體下臺階拉開20m距離時，從變形段兩端分別相對施工，進行變形側上臺階以及變形側上臺階擋牆、變形側中臺階以及變形側中臺階擋牆、整體下臺階開挖，形成兩邊夾擊開挖，直至完成變形段施工。為保證注漿效果，提高注漿加固進度，本發明在變形段進行縱向加固注漿施工時採用在變形段兩端夾擊、同時注漿的方式進行，兩端單側縱向加固長度均為18 25m，中間搭接4 7m，兩端在IOm處各增設I個補充注漿斷面。為提高破碎地層抗壓能力，本發明加固注漿完成後，在變形側施工大管棚剛性支護，採用兩端夾擊各施工18 25m，中間搭接4 7m。為了保障掌子面出碴運輸，穩定側上臺階I底部寬度不小於6m，穩定側中臺階底部寬度不小於7m，其最大值可根據施工現場變形段實際情況進行確定。與現有技術相比，本發明具有以下優點
1、採取在隧道圍巖較弱一側增設擋牆進行臨時加固，即「擋牆加固避繞」方式可以改善因隧道單側邊牆收斂變形、偏壓隧道、兩側邊牆收斂變形，掌子面無法掘進的困局，有效控制隧道邊牆收斂變形，確保施工安全；
2、採取「兩端注漿加固」的方式，可以增加注漿加固斷面，加快注漿速度，有效控制隧道變形；
3、採取「兩頭夾擊開挖」的方式，增加開挖掌子面，達到「快挖、快支、快封閉」的效果， 快速處理變形段，確保施工安全；
總之，採用本發明所述施工方法進行隧道易變形段施工，很大程度上杜絕了突水、湧泥、塌方等地質災害，施工周期短、施工安全性高、適用範圍廣，尤其適用於偏壓雙線隧道。
圖I為本發明所述隧道變形段掌子面橫斷面圖2為本發明所述隧道變形段掌子面注漿孔開孔位置示意圖3為本發明所述注漿加固縱向平面圖4為本發明所述兩頭夾擊開挖不意圖中1-穩定側上臺階；2_穩定側中臺階；3_變形側上臺階；4_變形側中臺階；5-整體下臺階；6_變形側上臺階擋牆；7_小導管；8_變形側中臺階擋牆；9_工字鋼；10_臨時仰拱；11-仰拱鋼架；12-大管棚；13-初期支護；14-二次襯砌；15-注漿孔；16-三臺階開挖； 17-隧道開挖輪廓線；18_隧道中線。
具體實施例方式一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法，如圖I所示，先將變形段掌子面分為穩定側上臺階I、穩定側中臺階2、變形側上臺階3、變形側中臺階4以及整體下臺階5，然後進行開挖，具體包括以下步驟
1)分步開挖穩定側上臺階、穩定側中臺階，穩定側上臺階的開挖循環進尺為5 6m，穩定側中臺階的開挖循環進尺為6 7m，為了保障掌子面出碴運輸，穩定側上臺階I底部寬度不小於6m，穩定側中臺階2底部寬度不小於7m ；
2)施作變形側上臺階擋牆6,每循環按5m控制先施作兩排Φ42小導管7,長度為
2.O 3. Om,間距為45 55cm、排距為45 55cm,然後立模燒注混凝土，標號C25 ；
3)施作變形側中臺階擋牆8，每循環按5m控制擋牆內布設I16b工字鋼9，鋼架間距
I.O I. 5m，擋牆頂部高於變形側上臺階底面45 55cm，與變形側上臺階擋牆錨杆連接，頂寬lm，坡率1:0. 2。鋼架混凝土保護層20cm ；
4)施作穩定側上臺階和穩定側中臺階臨時仰拱10:布設仰拱鋼架11 (116b工字鋼)，鋼架間距I. O I. 5m，用縱向連接筋連接，間距為O. 8 I. 2m，澆注混凝土，厚度為55 65cm，利用接茬筋將穩定側上臺階臨時仰拱與變形側上臺階擋牆、穩定側中臺階臨時仰拱與變形側中臺階擋牆連接；
5)變形段採用兩頭夾擊開挖在穩定側和變形側開挖時，圍巖量測穩定時可停止上半斷面施工，儘快形成三臺階開挖，轉序完成後，前方採用三臺階法向前推進，待與整體下臺階拉開20m距離時，從變形段兩端分別相對施工，進行變形側上臺階以及變形側上臺階擋牆、變形側中臺階以及變形側中臺階擋牆、整體下臺階開挖，形成兩邊夾擊開挖，直至完成變形段施工。兩面的坡度以滿足車輛爬坡為宜，一般不超過15°。進行三臺階開挖時，邊開挖邊支護，上臺階控制在4m以內，中臺階控制在5m以內，下臺階控制在8m以內，及時跟進仰拱和二襯。兩頭夾擊開挖示意見圖4。如圖3所示，在變形段進行縱向加固注漿施工時採用在變形段兩端夾擊、同時注眾的方式進行，兩端單側縱向加固長度均為18 25m,中間搭接4 7m,兩端在IOm處各增設I個補充注漿斷面。加固注漿完成後，在變形側施工大管棚12剛性支護，採用兩端夾擊各施工18 25m，中間搭接4 7m。因未設置管棚工作間，為了滿足施工要求，管棚開孔中心在初支輪廓線內20cm，環向開孔間距40cm，每側各布設17根管棚。工程實例
舊堡隧道DK29+389 DK29+406段特殊複雜的工程地質和水文地質條件，2010年2月26 日至2010年7月21日期間，在開挖DK29+389 DK29+406這段長度不到30m的隧道內，就發生5次大的突水湧泥事件，致使多次出現初期支護噴射混凝土脫落、掉塊，隧道右側鋼架扭曲、銼斷，隧道收斂變形大、初支侵入限界、二襯局部混凝土產生裂縫二襯鋼筋彎曲等問題。6個月的施工一直處於不正常的施工狀態和施工組織中，期間採取過掌子面「超前深孔注漿方案」、初支變形位置套拱、侵入限界初支換拱、雙層工字鋼(I25+I20b)、加強鎖腳錨管等措施，但都無法形成穩定的施工態勢，給後續隧道的施工工期造成了很大的壓力。為儘快恢復隧道向前推進，2010年7月23日參建四方會議研究確定採取本發明所述方法進行施工，即「擋牆加固避繞、兩端注漿加固、兩頭夾擊開挖」的方式成功通過變形段向前推進。
權利要求
1.一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法，其特徵是先將變形段掌子面分為穩定側上臺階(I)、穩定側中臺階(2)、變形側上臺階(3)、變形側中臺階(4)以及整體下臺階(5)，然後進行開挖，具體包括以下步驟1)分步開挖穩定側上臺階、穩定側中臺階，穩定側上臺階的開挖循環進尺為5 6m，穩定側中臺階的開挖循環進尺為6 7m ;2)施作變形側上臺階擋牆(6)，每循環按5m控制先施作兩排小導管(7)，長度為 2. O 3. Om,間距為45 55cm、排距為45 55cm,然後立模燒注混凝土 ；3)施作變形側中臺階擋牆(8)，每循環按5m控制擋牆內布設工字鋼(9)，鋼架間距I.O I. 5m，擋牆頂部高於變形側上臺階底面45 55cm，與變形側上臺階擋牆錨杆連接；4)施作穩定側上臺階和穩定側中臺階臨時仰拱(10):布設仰拱鋼架(11)，鋼架間距I.O I. 5m，用縱向連接筋連接，間距為O. 8 I. 2m，澆注混凝土，厚度為55 65cm，利用接茬筋將穩定側上臺階臨時仰拱與變形側上臺階擋牆、穩定側中臺階臨時仰拱與變形側中臺階擋牆連接；5)變形段採用兩頭夾擊開挖在穩定側和變形側開挖時，圍巖量測穩定時可停止上半斷面施工，儘快形成三臺階開挖，轉序完成後，前方採用三臺階法向前推進，待與整體下臺階拉開20m距離時，從變形段兩端分別相對施工，進行變形側上臺階以及變形側上臺階擋牆、變形側中臺階以及變形側中臺階擋牆、整體下臺階開挖，形成兩邊夾擊開挖，直至完成變形段施工。
2.根據權利要求I所述的一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法，其特徵是在變形段進行縱向加固注漿施工時採用在變形段兩端夾擊、同時注漿的方式進行，兩端單側縱向加固長度均為18 25m，中間搭接4 7m，兩端在IOm處各增設I個補充注漿斷面，在兩端擋牆3m和6m位置處做兩個徑向補充注漿斷面。
3.根據權利要求2所述的一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法，其特徵是加固注漿完成後，在變形側施工大管棚(12)剛性支護，採用兩端夾擊各施工18 25m，中間搭接4 7m。
4.根據權利要求I或2所述的一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法，其特徵是穩定側上臺階(I)底部寬度不小於6m，穩定側中臺階(2)底部寬度不小於7m。
全文摘要
本發明涉及隧道施工領域，具體為一種處理隧道變形段、加快掘進的施工方法，解決傳統方法存在易引發突水、湧泥、塌方等地質災害，施工周期長、安全性差等問題，先將變形段掌子面分為穩定側上臺階、中臺階、變形側上臺階、中臺階、整體下臺階，然後進行開挖，包括分步開挖穩定側上臺階、中臺階；施作變形側上臺階擋牆；施作變形側中臺階擋牆；施作穩定側上臺階、中臺階臨時仰拱；變形段採用兩頭夾擊開挖，從變形段兩端分別相對施工，進行變形側上臺階、上臺階擋牆、變形側中臺階、中臺階擋牆、整體下臺階開挖，形成兩邊夾擊開挖。本發明所述施工方法很大程度上杜絕了突水、湧泥、塌方等地質災害，施工周期短、施工安全性高、適用範圍廣。
文檔編號E21D9/00GK102606173SQ20121009531
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者劉麗花, 李五紅, 田曉峰, 趙香萍 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