CN109736823A - 一种大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法，通过测量设备工作空间、管棚工作区分区及钻机工作量分配、管棚工作平台设计、施工顺序等的相关方法，对管棚施工的工作面与工作量进行了合理划分，得到最优的地质钻机配置数量与管棚工作平台布置方案，降低了多台钻机间的相互影响，实现了多台钻机的平行施工，使得超前大管棚施工效率得到了最大程度的提高。

Description

一种大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法

本发明涉及一种大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法，属于隧道超前支护结构施工技术领域。

背景技术

超前大管棚是一种应用于隧道软弱破碎地层或不良地质段的技术措施，通常在隧道洞身段布置于拱部120°范围，起到超前棚护的作用，对围岩大变形、坍塌等灾害的控制具有良好效果。超前大管棚的施工方式根据工作空间需要主要有扩挖管棚工作室式和掌子面施工后顶入式两种，其中掌子面施工后顶入式具有施工便利、技术难度低、安全风险小的特点，是目前隧道超前大管棚施工采用的主要方式，该方式使用地质钻机在隧道内填筑平整的平台上展开施工。

超前大管棚施工时掌子面需停止掘进，标准断面隧道施做一循环管棚需要7～14天时间，大断面、特大断面隧道则需要14～30天之久，严重拖延了施工进度。标准断面隧道受断面尺寸限制只能1台钻机施工，大断面或特大断面隧道具备2台甚至多台钻机同时工作的空间，但由于目前大部分施工单位常缺少精细的超前大管棚施工方案设计，导致大断面或特大断面隧道一般也是1台钻机施工或多台钻机间相互干扰严重、施工效率低下。因此，为提升大断面或特大断面隧道超前大管棚施工速度，需要合理的超前大管棚施工方案设计实现多台钻机的平行施工。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的在于提升大断面或特大断面隧道超前大管棚施工速度，实现多台钻机的平行施工。

本发明提供一种大断面隧道多作业面的超前大管棚施工方案。本施工方案适用于三车道、四车道公路隧道或复线铁路隧道等大断面、特大断面的交通隧道超前大管棚施工。本发明的目的是通过超前大管棚施工方案设计将管棚施工效率最大化，实现多台钻机同时工作、平行施工，提高大断面隧道或特大断面隧道超前大管棚的施工速度。

为实现上述目的，本技术发明采用的技术方案是：

一种大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法，包括以下步骤：

1、测量设备工作空间：确定地质钻机打设水平管棚孔的最低高度h1、可调节高度h2、最高高度H及钻机宽度b与长度l。

2、管棚工作区划分：(1)将自最高点管棚孔向下h2高度内的管棚孔标记为管棚区A，该工作区的划分标准是以钻机在可调节高度h2内一次可施工完成的最大范围；(2)余下位于隧道两侧管棚孔分别标记为管棚区B、管棚区C；

3、钻机工作量分配：(1)当管棚区B+C的数量与管棚区A相差不大时，可使用2台钻机施工，其中地质钻机A负责管棚区A，地质钻机B负责管棚区B、C。(2)当管棚区B+C的数量明显少于管棚区A时，应优先将管棚区A一侧的管棚孔工作量调整给管棚区B或C后使用2台钻机施工，其中地质钻机A负责管棚区A，地质钻机B负责管棚区B、C。(3)当管棚区B+C的数量约达到管棚区A的2倍时，可使用3台钻机，其中地质钻机A负责管棚区A，地质钻机B负责管棚区B，地质钻机C负责管棚区C。

4、管棚工作平台：在最高点管棚孔以下H高度处设管棚工作平台①；自管棚工作平台①向下以h2高度间距设管棚工作平台②-n(n≥1，n根据管棚B、管棚C全部施工完所需的工作平台确定)

5、施工顺序：(1)当地质钻机B或C横向工作空间不足时，地质钻机A应首先施工管棚A范围内一侧管棚孔，待一侧管棚孔施工完毕后将管棚平台A缩短以增加地质钻机B或C的横向工作空间。(2)对钻机工作量分配条例(2)中的情况，地质钻机B应在管棚工作平台①进行管棚区A调整的管棚孔施工。(3)地质钻机B或C在管棚工作平台②-1工作完成后，挖机开挖并整平管棚工作平台n，直至地质钻机B或C完成全部管棚B与管棚C。

本发明还要求保护一种大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法的用途，使用上述的大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法，适用于三车道、四车道公路隧道或复线铁路隧道等大断面、特大断面的交通隧道超前大管棚施工。

本技术发明的有益效果为：

本技术发明给出了超前大管棚施工方案中关于测量设备工作空间、管棚工作区分区及钻机工作量分配、管棚工作平台设计、施工顺序等的相关方法，对管棚施工的工作面与工作量进行了合理划分，得到最优的地质钻机配置数量与管棚工作平台布置方案，降低了多台钻机间的相互影响，实现了多台钻机的平行施工，使得超前大管棚施工效率得到了最大程度的提高。

附图说明

图1是本发明钻机工作空间示意图。

图2是本发明的隧道超前大管棚多作业面施工方案示意图。

图3是本发明的三车道隧道超前大管棚2钻机施工方案实施示例图。

具体实施方式

下面结合附图3和实施例来进一步说明本技术发明的技术方案。

实施例为三车道三心圆隧道，隧道结构外轮廓跨度约17.0m，管棚按照拱部120°范围布置，技术方案实施步骤包括：

1、测量设备工作空间：采用HC726型潜孔钻机，钻机横向宽度2.4m，打设水平钻孔的最低高度与最高高度分别为1.7m、2.9m，可调节高度为1.2m。

2、管棚工作区划分：将最高点管棚孔向下1.2m高度内的管棚孔标记为管棚区A，计算管棚区A的管棚施做弧长约为10m，余下位于隧道两侧管棚区B、C施做弧长共计约为10m。

3、钻机工作量分配：管棚区A工作量与管棚区B+C范围内工作量相等，使用2台钻机进行施工，其中地质钻机A负责管棚区A，地质钻机B负责管棚区B和C；按照设计的工作区尺寸，采用卷尺、喷漆等工具在隧道初期支护面上测量放样并进行标记。

4、管棚工作平台设计：在最高点管棚孔以下2.9m高度处设管棚工作平台①；自管棚工作平台①向下以1.2m高度间距设管棚工作平台②-1、②-2、②-3。

5、施工顺序：(1)经测量地质钻机B在管棚工作平台②-1作业时的横向工作空间不足，地质钻机A首先施工管棚左侧约1延米管棚孔，然后挖除管棚工作平台①对应的扩挖区，之后地质钻机B在左侧管棚工作平台②-1进行施工。(2)地质钻机A在施工完左侧约1延米管棚后，再从右侧管棚孔往左侧施工，条件具备时挖机挖除右侧扩挖区并整平，为地质钻机B在右侧管棚工作平台②-1准备空间。(3)地质钻机B施工完左侧管棚工作平台②-1的工作任务后，挖机进场开挖并整平下层管棚工作平台②-2，然后地质钻机B再施工左侧管棚工作平台②-2的工作任务，如此反复直至地质钻机B施工完成管棚区B后再进入右侧施工管棚区C。(4)在工作环境允许的情况下，地质地质钻机B施工完左侧管棚工作平台②-1的工作任务后，地质钻机B由左侧管棚工作平台②-1转移至右侧管棚工作平台②-1工作，同时挖机进场开挖并整平下层左侧管棚工作平台②-2，如此反复直至地质钻机B施工完成管棚区B和管棚区C。

以上本发明的实施例进行了详细地说明，此处的各个实施例是用来提供对本发明的进一步理解。显然，以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何对本领域的技术人员来说是可轻易想到的、实质上没有脱离本发明的变化或替换，也均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法，包括以下步骤：

(1)、测量设备工作空间：确定地质钻机打设水平管棚孔的最低高度h1、可调节高度h2、最高高度H及钻机宽度b与长度l；

(2)、管棚工作区划分：a、将自最高点管棚孔向下h2高度内的管棚孔标记为管棚区A，该工作区的划分标准是以钻机在可调节高度h2内一次可施工完成的最大范围；b、余下位于隧道两侧管棚孔分别标记为管棚区B、管棚区C；

(3)、合理分配钻机工作量，降低了多台地质钻机间的相互影响，实现了多台地质钻机的平行施工；

(4)、设置管棚工作平台：在最高点管棚孔以下H高度处设管棚工作平台①；自管棚工作平台①向下以h2高度间距设管棚工作平台②-n(n≥1，n根据管棚B、管棚C全部施工完所需的工作平台确定)；

(5)、确定合理的施工顺序：当地质钻机B或C横向工作空间不足时，地质钻机A应首先施工管棚A范围内一侧管棚孔，待一侧管棚孔施工完毕后将管棚平台A缩短以增加地质钻机B或C的横向工作空间；当地质钻机B或C在管棚工作平台②-1工作完成后，挖机开挖并整平管棚工作平台n，直至地质钻机B或C完成全部管棚B与管棚C。

2.根据权利要求1所述的大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法，其特征在于：所述步骤(3)中分配钻机工作量具体为：

a、当管棚区B+C的数量与管棚区A相差不大时，使用2台地质钻机施工，其中地质钻机A负责管棚区A，地质钻机B负责管棚区B、C；

b、当管棚区B+C的数量明显少于管棚区A时，先将管棚区A一侧的管棚孔工作量调整给管棚区B或C后使用2台地质钻机施工，其中地质钻机A负责管棚区A，地质钻机B负责管棚区B、C；

c、当管棚区B+C的数量达到管棚区A的2倍时，使用3台地质钻机，其中地质钻机A负责管棚区A，地质钻机B负责管棚区B，地质钻机C负责管棚区C。

3.根据权利要求2所述的大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法，其特征在于：对钻机工作量分配b中的情况，地质钻机B应在管棚工作平台①进行管棚区A调整的管棚孔施工。

4.一种大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法的用途，其特征在于：使用权利要求1-3任一项所述的大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法，适用于三车道、四车道公路隧道或复线铁路隧道等大断面、特大断面的交通隧道超前大管棚施工。