CN114086969B - 一种隧道进洞施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种隧道进洞施工方法，根据套拱位置一步开挖到位，采用明挖施作的方式建立明洞衬砌段和套拱段，隧道端明洞衬砌段不小于30m，套拱段覆盖明洞衬砌段至少纵向1/2区域，套拱两侧区域回填C15素砼至拱顶上方至少2m，洞口顶部区域回填斜坡防护区域，并延伸覆盖至暗洞上方，使能够对边仰坡区域进行更好的防护，提高破碎岩体在隧道施工过程和使用过程的稳定性，同时，将套拱段延长，覆盖明洞衬砌较长区域，加固明洞衬砌段，提高隧道进洞区域的支撑强度和结构稳定性，同时，延伸加固的洞口段上方通过回填形成的斜坡防护区域延伸范围较宽，减少破碎岩体对隧道施工过程和使用过程的影响程度。

Description

一种隧道进洞施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种隧道进洞施工方法。

背景技术

隧道进洞施工是隧道工程的起点，关系后续施工的质量，对于隧道洞口仰坡岩体稳定性较差区域的进洞施工，由于全风化和强风化层分布厚度不均，坡度较大，岩体易遇水崩解，开挖时易形成浅层工程滑塌或坍塌，影响隧道进洞施工，隧道仰拱以下区域岩体极为破碎，稳定性较差，影响隧道后续施工和使用过程的稳定性，为此，在实际施工过程中，针对该类隧道进洞，需要采用对应的预先处治措施，以确保隧道进洞的顺利、安全进行，但是现有的处治措施并不完善，隧道进洞施工完成后，容易受周围岩体破碎程度的影响，影响后续施工的顺利进行和隧道进洞区域的安全稳定性。

所以，在隧道进洞施工过程中，如何降低破碎岩体对施工过程的影响，降低隧道进洞风险，成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对背景技术中存在的问题，提供了一种隧道进洞施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种隧道进洞施工方法，包括如下步骤：S1：清理坡面: 清理洞口上方及侧方塌方的表土、灌木及山坡危石，挖除全部塌方土体；S2:施作截水天沟：距边仰坡坡口线不小于5m处施作沟槽并夯实，在沟槽中浇筑25-35cm厚沟底砼，次日安装沟身模板，浇筑沟身砼，形成截水天沟；S3:施作边仰坡防护：将坡面整修平整，逐级开挖边仰坡区域，并逐级支护，每级开挖高度不超过1.5m，根据套拱放样位置，一步开挖到位；S4:施作套拱段：沿暗洞侧向外施作套拱段，套拱段覆盖明洞衬砌段至少纵向1/2区域；S5:施作超前管棚支护：施作管棚孔，注浆，形成超前管棚支护；S6:施作明洞衬砌段：采用就地模筑、全断面、整体式钢筋混凝土衬砌，明洞衬砌段不小于30m，厚度不小于60cm，明洞衬砌段一端施作洞门端墙，另一端连接暗洞衬砌侧岩面；S7:施作明洞回填：在套拱两侧区域回填C15素砼至拱顶上方至少2m，待达到设计强度后，采用分层夯实、每层厚不大于30cm的方式，对洞口顶部区域依次回填碎石土、不小于50cm厚隔水黏土层和不小于30cm厚回填种土，并在表层种植草树，形成沿洞门端墙至暗洞侧逐渐升高的斜坡防护区域，防护区域延伸覆盖至暗洞上方。

本发明的一种隧道进洞施工方法，根据套拱位置一步开挖到位，采用明挖施作的方式建立明洞衬砌段和套拱段，能够对边仰坡区域进行更好的防护，提高破碎岩体在隧道施工过程和使用过程的稳定性，同时，将套拱段延长，覆盖明洞衬砌较长区域，加固明洞衬砌段，提高隧道进洞区域的支撑强度和结构稳定性，同时，延伸加固的洞口段上方通过回填形成的斜坡防护区域延伸范围较宽，减少破碎岩体对隧道施工过程和使用过程的影响程度。

作为本发明的优选方案，明洞衬砌段的拱脚两侧分别设置有护拱基础，护拱基础均采用C35混凝土浇筑成立方体结构，用于抵消拱顶压力，护拱基础底部比仰拱底低至少1m。

作为本发明的优选方案，明洞衬砌段分为两段进行衬砌施工，一段从洞门端墙延伸至套拱端面放样位置，另一段和套拱同步施工，并延伸至能够与暗洞衬砌对接连接。

作为本发明的优选方案，套拱拱圈采用I22b工字钢，纵向间距50cm，套拱拱圈厚度不小于60cm，护拱基础与拱圈钢构通过10mm厚钢板焊接。

作为本发明的优选方案，套拱段采用多榀拱架拼装形式，靠近暗洞侧的第1榀拱架设完成后与拱架处预先安装的纵向防倾锚杆焊接，所有拱架架设完成后，测量放样出导向管的环向位置，并标识在拱架上。

作为本发明的优选方案，S4具体包括如下步骤：S4.1：在拱架底脚位置按隧道纵向浇筑长宽高为200×70×100cm的C15混凝土基础，以防拱架下沉；S4.2：将套拱钢拱架分为7个标准单元，分节段加工，并由下至上组拼，沿暗洞侧向明洞侧由内向外的安装；S4.3：在拱架外侧面排列设置若干导向管，导向管沿隧道纵向延伸至岩面，在拱架外包覆设置浇筑模板，通过钢拱架做下支承体系；S4.4：从拱架两侧底脚开始，对称浇筑成型套拱拱圈。

作为本发明的优选方案，S2中，截水天沟与两侧路基边沟排水顺接，截水天沟做好砼浇筑后的养生工作，覆盖养生期不低于7天。

作为本发明的优选方案，S3具体包括如下步骤：S3.1：对仰坡坡面塌方的表土、虚土进行挖除；S3.2：初喷4cm厚的C25喷射砼；S3.3：施作中空注浆锚杆，中空注浆锚杆采用Φ110mm注浆孔，Φ50×4.5mm注浆钢花管，长度4m，采用1.5m×1.5m或1.0m×1.0m梅花型布置；S3.4：锚杆安装完成后进行钢筋网安装，钢筋网布贴在初喷砼表面，并与锚杆尾部焊接，并采用早强型锚固剂封堵管壁与初喷砼间隙；S3.5：对中空注浆锚杆进行42.5级水泥浆注浆；S3.6：复喷不小于10cm厚的C25喷射砼。

作为本发明的优选方案，明洞砼施工过程中，预埋连接筋，用于与洞门端墙砼连接，明洞衬砌拆模后，施作明洞防水层，明洞防水层先与暗洞防水层预留外露段搭接焊接区进行焊接。

作为本发明的优选方案，管棚注浆完成至少14天后进行暗洞掘进支护作业。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、根据套拱位置一步开挖到位，采用明挖施作的方式建立明洞衬砌段和套拱段，能够对边仰坡区域进行更好的防护，提高破碎岩体在隧道施工过程和使用过程的稳定性；

2、将套拱段延长，覆盖明洞衬砌较长区域，加固明洞衬砌段，提高隧道进洞区域的支撑强度和结构稳定性；

3、延伸加固的洞口段上方通过回填形成的斜坡防护区域延伸范围较宽，减少破碎岩体对隧道施工过程和使用过程的影响程度。

附图说明

图1是本发明的一种隧道进洞施工方法的流程示意图；

图2是实施例1中某隧道洞口段纵截面示意图；

图3是实施例1中某隧道明洞衬砌段的横截面示意图一；

图4是实施例1中某隧道明洞衬砌段的横截面示意图二；

图5是实施例1中某隧道洞口段的顶面防护示意图。

图标：

1-明洞衬砌，2-套拱，3-洞门端墙，4-截水天沟，5-明洞回填，6-C15素砼，7-护拱基础，8-明暗洞分界线。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例的一种隧道进洞施工方法，以我国西南地区某隧道进洞施工为例，在施工前进行地质调查发现，该隧道建于山岭重丘地貌区，多陡坡，地形起伏大，且属不均匀地基，洞口段为Ⅴ级围岩，洞口处岩土层主要为残积黏土和全～强风化砂岩，残积黏土和全风化砂岩结构松散，遇水易软化崩解，下部强风化砂岩岩体极破碎，全风化和强风化层分布厚度不均，坡度较大，致使隧道洞口仰坡岩体的稳定性差，开挖时易形成浅层工程滑塌或坍塌，现场查看情况表明，地表监控数据重点监测项目为：地表沉降和滑移；洞内重点监测项目为：洞内拱顶下沉、周边收敛、初期支护曲线变形，依据各重点监测项目情况，配备相应监测设备，并结合相关规范要求汇编符合现场施工需求的监控量测方案。

如图1所示，本实施例的一种隧道进洞施工方法，具体流程包括：

S1：清理坡面：清理洞口上方及侧方塌方的表土、灌木及山坡危石，挖除全部塌方土体，对比同类型隧道施工增加开挖土石量至少45 m3。

S2:施作截水天沟：距边仰坡坡口线5m处施作沟槽并夯实，在沟槽中浇筑30cm厚沟底砼，次日安装沟身模板，浇筑沟身砼，形成截水天沟。

具体的，截水天沟与两侧路基边沟排水顺接，避免直接冲刷结构物或造成水土污染，截水天沟边坡开挖不稳定时采用锚喷进行支护，截水天沟做好砼浇筑后的养生工作，覆盖养生期不低于7天。

S3：施作边仰坡防护：洞口施工前，将坡面整修平整，逐级开挖边仰坡区域，每级开挖高度不超过1.5m，根据套拱放样位置，采用保留核心土的方式开挖至满足明洞衬砌段和套拱段施作的明挖施作空间。

优选的，洞口处边仰坡防护采用2级边坡，一级边坡坡率为1：1.25，高度为10米；二级边坡坡率为1：3，高度为10米。

优选的，S3具体包括如下步骤：S3.1：对仰坡坡面塌方的表土、虚土进行挖除；S3.2：初喷4cm厚的C25喷射砼；S3.3：施作中空注浆锚杆，中空注浆锚杆采用Φ110mm注浆孔，Φ50×4.5mm注浆钢花管，长度4m，采用1.5m×1.5m或1.0m×1.0m梅花型布置；S3.4：锚杆安装完成后进行钢筋网安装，钢筋网布贴在初喷砼表面，并与锚杆尾部焊接，并采用早强型锚固剂封堵管壁与初喷砼间隙；S3.5：对中空注浆锚杆进行42.5级水泥浆注浆；S3.6：复喷不小于10cm厚的C25喷射砼。

具体的，洞口顶部地表的凹坑须填平并进行地表防渗水处理，对于塌方的土体全部清除后，及时对边仰坡区域进行注浆防护，初喷砼前应做好坡面渗、透水点的排查，及时采取引排措施，引水管口不得让喷射砼堵塞，具体参数的选择可根据实际施工条件进行适应性的调整。

S4：施作套拱段：沿暗洞侧向外施作套拱段，套拱段覆盖明洞衬砌段至少纵向1/2区域。

S6：施作明洞衬砌段：采用就地模筑、全断面、整体式钢筋混凝土衬砌，明洞衬砌段不小于30m，厚度不小于60cm，明洞衬砌段一端施作洞门端墙，另一端连接暗洞衬砌侧岩面。

具体的，如图2所示，本实施例中，明洞衬砌段分为两段进行衬砌施工。一段桩号为K0+575~K0+588，长度为13m，从洞门端墙延伸至套拱端面放样位置，拱顶无护拱布置，另一段桩号为K0+588~K0+605，长度为17m，和套拱同步施工，并延伸至能够与暗洞衬砌对接连接，明洞衬砌采用C35混凝土，厚度均达到60cm。

具体的，如图3-图4所示，本实施例中，明洞衬砌的拱脚两侧分别设置护拱基础，护拱基础均采用C35混凝土浇筑成立方体结构，用于抵消拱顶压力，保护拱圈，护拱基础底部比仰拱底低至少1m，K0+575~K0+598段护拱基础尺寸为3.1m×4.15m×23m，K0+598~K0+603段护拱基础尺寸为3.0m×4.15m×5m，使明洞衬砌的两段共用部分护拱基础，承载力不小于350kPa，抵消拱顶压力效果较好，提高明洞衬砌的整体性，使用效果更好。

具体的，明洞砼施工过程中，预埋连接筋，用于与洞门端墙砼连接，确保洞门端墙砼浇筑后能与墙紧贴，明洞衬砌拆模后，施作明洞防水层，明洞防水层先与暗洞防水层预留外露段搭接焊接区进行焊接。

具体的，如图4所示，S4包括如下步骤：S4.1：在拱架底脚位置按隧道纵向浇筑长宽高为200×70×100cm的C15混凝土基础，以防拱架下沉；S4.2：将套拱钢拱架分为7个标准单元，分节段加工，并由下至上组拼，沿暗洞侧向明洞侧由内向外的安装，套拱段拱架安设时要保证中线、法线的准确，其安设误差在允许误差范围之内，保证其不偏、不斜、不前俯、不后仰，并对拱架净空进行检查；S4.3：在拱架外侧面排列设置若干导向管，导向管沿隧道纵向延伸至岩面，在拱架外包覆设置浇筑模板，模板以松木板为主，内模上安设光面板，通过钢拱架做下支承体系；S4.4：从拱架两侧底脚开始，对称浇筑成型套拱拱圈。

具体的，套拱拱圈采用I22b工字钢，纵向间距50cm，套拱拱圈厚度60cm，护拱基础与拱圈钢构通过10mm厚钢板焊接。

具体的，套拱段采用多榀拱架拼装形式组成，靠近暗洞侧的第1榀拱架设完成后与拱架处预先安装的纵向防倾锚杆焊接，所有钢拱架架设完成，测量放样出导向管的环向位置，并标识在钢拱架上。

优选的，本实施例中，套拱段分两段进行，其中一段为靠近暗洞侧，施作2m，在该段套拱段施作完成后，进行超前管棚支护的施作，在超前管棚支护施作之后将套拱段朝向无护拱的明洞衬砌侧延伸剩余15m。

具体包括S5：施作超前管棚支护：施作管棚孔并注浆，形成超前管棚支护。

具体的，S5采取履带式潜孔钻进行施钻，采取隔跳钻的方式钻孔，并对管棚孔进行编号，预防扰动塌孔，注浆前，进行压住试验，确定适宜的注浆效果、压注压力、压注流量、压注量，使注浆参数与实际围岩相适应，再采用从下至上顺序、后退式、对称注浆。

具体的，本实施例中，浆液为42.5级水泥净浆，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度35波美度，水玻璃模数2.4，注浆压力初压为0.5~1.0MPa，终压为2.0MPa，压力稳定时间为1~5分钟，注浆压力按分级升压法控制；浆液扩散半径不小于0.6m，为满足浆液扩散半径的要求，本实施例中采用凝结时间为：一般地段为3min，富水地段为1～2min，注浆方式采用孔口注浆，注浆前，首先用锚固剂将孔口1.5m～2m的钢管与孔壁固结，以防漏浆，再对钢管进行封口，并在其端口焊接一根与注浆管相连接的钢管。

优选的，采用φ108*6mm无缝管加工管棚，确保管棚接头在同一截面的数量不大于50%，各管节分类编组存放，钢管施工时靠近管棚的前端呈尖锥状，在尾部焊接φ10加劲箍，管壁四周交错钻φ15mm压浆孔，沿隧道周边以0.5°～2°（以纵坡线的夹角）外插角打入围岩，孔眼要平直顺畅，孔眼钻完后采用压缩空气清孔，然后安装管棚，并在管棚末端焊接止浆阀。

具体的，管棚注浆完成至少14天后进行暗洞掘进支护作业。

S7：施作明洞回填：在套拱两侧区域回填C15素砼至拱顶上方至少2m，待达到设计强度后，采用分层夯实、每层厚不大于30cm的方式，对洞口顶部区域依次回填碎石土、不小于50cm厚隔水黏土层和不小于30cm厚回填种土，并在表层种植草树，形成沿洞门端墙至暗洞侧逐渐升高的斜坡防护区域，防护区域延伸覆盖至暗洞上方。

具体的，为了进一步确保边仰坡区域稳定性，提高对边仰坡区域的加固效果，对隧道上方10m内（K0+600~K0+610）采用普通植草防护，对K0+610~K0+620边仰坡采用锚喷防护+植藤防护的防护形式，锚杆选用Φ50×4.5cm中空注浆锚杆，长度4m，施作间距100×100cm；Φ8钢筋网支护钢筋网格尺寸20cm×20cm、喷射C25混凝土支护至少10cm厚；对于K0+620~K0+657采用注浆钢花管防护，钢花管选用Φ50×4.5cm中空注浆锚杆, 施作间距150×150cm梅花形布置,中空注浆锚杆注浆采用42.5级水泥净浆，水灰比0.35：1~0.38：1，形成如图5所示洞顶防护图。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隧道进洞施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：清理坡面: 清理洞口上方及侧方塌方的表土、灌木及山坡危石，挖除全部塌方土体；

S2:施作截水天沟：距边仰坡坡口线不小于5m处施作沟槽并夯实，在沟槽中浇25-35cm厚沟底砼，次日安装沟身模板，浇筑沟身砼，形成截水天沟；

S3:施作边仰坡防护：将坡面整修平整，逐级开挖边仰坡区域，并逐级支护，每级开挖高度不超过1.5m，根据套拱放样位置，采用保留核心土的方式一步开挖到位至满足明洞衬砌段和套拱段施作的明挖施作空间；

S4:施作套拱段：沿暗洞侧向外施作套拱段，套拱段至少能够覆盖明洞衬砌段纵向至少1/2区域，套拱段分两段进行，其中一段为靠近暗洞侧，施作2m，在该段套拱段施作完成后，进行超前管棚支护的施作，在超前管棚支护施作之后将套拱段朝向无护拱的明洞衬砌侧延伸剩余15m，明洞衬砌段分为两段进行衬砌施工，一段从洞门端墙延伸至套拱端面放样位置，另一段和套拱同步施工，并延伸至能够与暗洞衬砌对接连接；

S5:施作超前管棚支护：施作管棚孔，注浆，形成超前管棚支护；

S6：施作明洞衬砌段：采用就地模筑、全断面、整体式钢筋混凝土衬砌，明洞衬砌段不小于30m，厚度不小于60cm，明洞衬砌段一端施作洞门端墙，另一端连接暗洞衬砌侧岩面，明洞衬砌段的拱脚两侧分别设置有护拱基础，护拱基础均采用C35混凝土浇筑成立方体结构，用于抵消拱顶压力，护拱基础底部比仰拱底低至少1m；

S7:施作明洞回填：在套拱两侧区域回填C15素砼至拱顶上方至少2m，待达到设计强度后，采用分层夯实、每层厚不大于30cm的方式，对洞口顶部区域依次回填碎石土、不小于50cm厚隔水黏土层和不小于30cm厚回填种土，并在表层种植草树，形成沿洞门端墙至暗洞侧逐渐升高的斜坡防护区域，防护区域延伸覆盖至暗洞上方。

2.如权利要求1所述的一种隧道进洞施工方法，其特征在于，套拱拱圈采用I22b工字钢，纵向间距50cm，套拱拱圈厚度不小于60cm，护拱基础与拱圈钢构通过10mm厚钢板焊接。

3.如权利要求1所述的一种隧道进洞施工方法，其特征在于，套拱段采用多榀拱架拼装形式，靠近暗洞侧的第1榀拱架设完成后与拱架处预先安装的纵向防倾锚杆焊接，所有拱架架设完成后，测量放样出导向管的环向位置，并标识在拱架上。

4.如权利要求1所述的一种隧道进洞施工方法，其特征在于，S4具体包括如下步骤：

S4.1：在拱架底脚位置按隧道纵向浇筑长宽高为200×70×100cm的C15混凝土基础，以防拱架下沉；

S4.2：将套拱钢拱架分为7个标准单元，分节段加工，并由下至上组拼，沿暗洞侧向明洞侧由内向外的安装；

S4.3：在拱架外侧面排列设置若干导向管，导向管沿隧道纵向延伸至岩面，在拱架外包覆设置浇筑模板，通过钢拱架做下支承体系；

S4.4：从拱架两侧底脚开始，对称浇筑成型套拱拱圈。

5.如权利要求1所述的一种隧道进洞施工方法，其特征在于，S2中，截水天沟与两侧路基边沟排水顺接，截水天沟做好砼浇筑后的养生工作，覆盖养生期不低于7天。

6.如权利要求1所述的一种隧道进洞施工方法，其特征在于，S3具体包括如下步骤：

S3.1：对仰坡坡面塌方的表土、虚土进行挖除；

S3.2：初喷4cm厚的C25喷射砼；

S3.3：施作中空注浆锚杆，中空注浆锚杆采用Φ110mm注浆孔，Φ50×4.5mm注浆钢花管，长度4m，采用1.5m×1.5m或1.0m×1.0m梅花型布置；

S3.4：锚杆安装完成后进行钢筋网安装，钢筋网布贴在初喷砼表面，并与锚杆尾部焊接，并采用早强型锚固剂封堵管壁与初喷砼间隙；

S3.5：对中空注浆锚杆进行42.5级水泥浆注浆；

S3.6：复喷不小于10cm厚的C25喷射砼。

7.如权利要求1所述的一种隧道进洞施工方法，其特征在于，明洞砼施工过程中，预埋连接筋，用于与洞门端墙砼连接，明洞衬砌拆模后，施作明洞防水层，明洞防水层先与暗洞防水层预留外露段搭接焊接区进行焊接。

8.如权利要求1所述的一种隧道进洞施工方法，其特征在于，管棚注浆完成至少14天后进行暗洞掘进支护作业。