CN115573738A - 一种隧道出口中导洞进洞施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道出口中导洞进洞施工工艺，包括以下步骤：S1、开挖断面轮廓放样；S2、超前支护小导管及注浆；S3、中导洞开挖及初期支护：采用台阶法施工加环形开挖留核心土法沿隧道延申方向开挖中导洞，并在中导洞拱顶形成初期支护结构，开挖方法以机械开挖为主，钻爆法为辅，其中顶部支护包括：依次施工的初喷混凝土→埋设预应力长锚杆→挂钢筋网→安装钢拱架→复喷混凝土至设计厚度。所述施工工艺有效降低了隧道施工的难度和安全隐患，提高工程质量，减少质量通病的发生，且能够有效避免支护层出现开裂、掉块、拱架变形、仰拱底鼓、以及塌方冒顶等多种灾害。

Description

一种隧道出口中导洞进洞施工工艺

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种隧道出口中导洞进洞施工工艺。

背景技术

隧道在竖固的岩石地貌中较易施工，但若属于剥蚀丘陵山地地貌，地形起伏较大，节理发育，裂隙较多，大量红土夹浮石、孤石、分层较多，土石交接夹泥、黑色泥岩不规律分布，对岩体稳定性影响较大，导致出现较多的地质灾害。

在上述地貌进行隧道施工不仅增加了隧道施工的难度和安全隐患，也使得成本投入增加，延误了施工工期，而且若依传统的隧道初期支护，往往在初期支护施工完成后，支护层常出现开裂、掉块、拱架变形、仰拱底鼓、塌方冒顶等多种灾害，致使施工难度急剧增加，如何能够有效的预防并减少地质灾害对施工的影响是急需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道出口中导洞进洞施工工艺，能够有效的预防大软弱围岩隧道地质灾害的发生，保证隧道施工和运营安全，减少地质灾害造成的经济损失，具有施工资源和成本低、易施工、建设速度快，安全风险小和施工质量高的优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种隧道出口中导洞进洞施工工艺，包括以下步骤：

S1、开挖断面轮廓放样

采用全站仪直接设站于洞内控制中线点上，将掌子面里程和仪器高程输入编程计算机确定掌子面拱部中心，据此放出开挖轮廓线；

S2、超前支护小导管及注浆

测量人员根据施工图纸在开挖断面上准确划出本循环小导管的孔位，用风钻进行钻孔，钻孔完成后用钻孔打入法按外插角10°～15°将小导管安设在钻孔内，接着在小导管管口旋上孔口阀，连接注浆管路，用注浆泵按由下至上、浆液先稀后浓、注浆量先大后小方法注浆；

S3、中导洞开挖及初期支护

采用台阶法施工加环形开挖留核心土法沿隧道延申方向开挖中导洞，并在中导洞拱顶形成初期支护结构，开挖方法以机械开挖为主，钻爆法为辅；

S4、运输车清渣

施工人员以运输车将中导洞开挖产生的废渣由填筑好的便道和已有村道运送到指定堆弃地点。

作为本发明进一步的方案：S3中顶部支护包括：依次施工的初喷混凝土→埋设预应力长锚杆→挂钢筋网→安装钢拱架→复喷混凝土至设计厚度。

作为本发明进一步的方案：S2中环形开挖留核心土法的施工流程如下：首先从中导洞上台阶的环形部分顶部向两边开挖，开挖后及时在拱顶形成初期支护，待混凝土强度达到设计强度的70％后，按顺序依次开挖下台阶两侧的弧形部分、上台阶核心土以及下台阶核心土。

作为本发明进一步的方案：环形部分开挖进尺为0.6—1.2m，上台阶高度为2.5m，上台阶核心土加下台阶核心土的面积不小于整个断面面积的50％。

作为本发明进一步的方案：初喷混凝土厚度控制在4—6cm，复喷时拱顶不得大于10cm、边墙不得大于15cm。

作为本发明进一步的方案：S3中超前小导管采用热轧无缝钢管加工制成，钢管前端加工成锥形，尾部焊接钢筋加劲箍，管壁四周钻注浆孔，每循环13根，尾部焊接于钢拱架腹部。

本发明的有益效果：

1、采用台阶法施工加环形开挖留核心土法沿隧道延申方向开挖中导洞，优先从中导洞上台阶的环形部分顶部向两边开挖，并及时紧跟在中导洞拱顶形成初期支护结构，开挖方法以机械开挖为主，钻爆法为辅，且待混凝土强度达到设计强度的70％后，才按顺序依次开挖下台阶两侧的弧形部分、上台阶核心土以及下台阶核心土，有效降低了隧道施工的难度和安全隐患，提高工程质量，减少质量通病的发生。

2、通过初喷混凝土→埋设预应力长锚杆→挂钢筋网→安装钢拱架→复喷混凝土至设计厚度形成的初期支护结构能够有效避免支护层出现开裂、掉块、拱架变形、仰拱底鼓、以及塌方冒顶等多种灾害。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明中导洞结构示意图；

图2是本发明中施工工艺流程示意图；

图3是本发明形成初期支护的流程示意图。

图中：1、中导洞；2、初期支护；3、上台阶；4、环形部分；5、小导管；6、下台阶；7、弧形部分；8、上台阶核心土；9、下台阶核心土。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在隧道开挖前，为满足隧道施工需要，保证便道全天候畅通，隧道出口附近均修建施工便道，施工并对其进行硬化处理，便道出口和两侧均设置防撞围栏、限速标志灯标识标牌。

请参阅图1-3所示，一种隧道出口中导洞进洞施工工艺，包括以下步骤：

1、洞口边仰坡开挖

洞口边、仰坡开挖按设计图纸放出中线和开挖边线，清除开挖面上的松渣以及其它杂物，采用逆作法施工，先喷锚并逐级向下放坡，自上而下采用人工配合挖掘机进行开挖，严禁上下垂直作业及掏底开挖。

用挖掘机与装载机配合装渣，自卸汽车运渣至弃渣场。为了确保边坡的平顺和稳定，尽量避免超、欠挖和对边坡的过大扰动，***开挖采用控制***，严格控制***参数。边仰坡分层开挖，控制好坡比，机械开挖时要预留20～30cm坡面厚度，人工修坡清除虚土。开挖中应随时检查边仰坡，如有滑动、开裂等现象，适当放缓坡度，保证边仰坡稳定和施工安全，边仰坡采用锚杆框格梁、拱形骨架防护。

2、开挖断面轮廓放样

采用全站仪直接设站于洞内控制中线点上，将掌子面里程和仪器高程输入编程计算机确定掌子面拱部中心，据此放出开挖轮廓线，施工人员用红色油漆在轮廓线处做好标记，便于后续施工,测量放样时要精确标出开挖轮廓线，在开挖过程中控制好开挖断面，做到测量精确。

3、超前支护小导管5及注浆

测量人员根据施工图纸在开挖断面上准确划出本循环小导管5的孔位，并设置必要的控制点，以便在钻孔时用来控制小导管5的外插角角度和方向，然后用风钻进行钻孔，钻孔完成后用钻孔打入法按外插角10°～15°，将小导管5安设在钻孔内，每根小导管5尾部与对应的钢拱腹部焊接，以增强共同支护作用，小导管5安设后，用塑胶泥或锚固剂封堵孔口及周围裂隙，小导管5管口旋上孔口阀，连接注浆管路，用注浆泵，按由下至上、浆液先稀后浓、注浆量先大后小方法注浆，遇串浆或跑浆则隔孔灌压。注浆前，注浆***要试运转，注浆前先试验以确定合理浆液配比(设计为1:1水泥浆)、注浆压力等注浆参数，结束标准以注浆量和注浆压力为准，注浆后增强了围岩的稳定性，有利于完成开挖后与完成初期支护2时间内围岩的稳定，不至于围岩失稳破坏直至坍塌。

其中，小导管5采用直径42mm壁厚4mm热轧无缝钢管加工制成，单根长度为4.5m，钢管前端加工成锥形，尾部焊接直径16mm钢筋加劲箍，管壁四周钻直径6mm注浆孔。

小导管5的排布情况根据实际围岩级别而定，如V级围岩则小导管5每循环13根，钢管环向间距为40cm，纵向排距3m。

4、中导洞1开挖及形成初期支护2

开挖准备工作做好后，采用台阶法施工加环形开挖留核心土法沿隧道延申方向开挖中导洞1，并在中导洞1拱顶形成初期支护2，开挖方法以机械开挖为主，钻爆法为辅；

根据需要可将中导洞1分为多个台阶进行施工，台阶不宜多分层，本实例中分为上台阶3和下台阶6两个台阶，上台阶3设有环形部分4和上台阶核心土8，下台阶6设有两侧的弧形部分7以及下台阶核心土9，台阶长度不宜超过隧道开挖宽度的1.5倍，上台阶3高度宜为2.5m左右；施工时，首先从中导洞1上台阶3的环形部分4顶部向两边开挖，开挖进尺宜为0.6—1.2m，装渣机械紧跟开挖面，减少扒渣距离，开挖时，可根据中导洞1两侧的围岩情况确认是否需要采取网喷支护，当围岩较差时，采用直径3-4mm的钢丝网进行网喷支护，只是起到封闭围岩的作用，避免两侧直墙掉块，并且方便后期一便挖除，无须单独拆除。

开挖后及时在拱顶通过依次施工的初喷混凝土→埋设预应力长锚杆→挂钢筋网→安装钢拱架→复喷混凝土至设计厚度，形成初期支护2，待混凝土强度达到设计强度的70％后，按顺序依次开挖下台阶6两侧的弧形部分7、上台阶核心土8以及下台阶核心土9。

开挖完成后需先进行混凝土初喷，初喷厚度4～6cm，初喷后在拱顶钻孔安装直径22mm埋设预应力长锚杆，锚杆孔的开孔按施工图纸布置的要求。钢筋网在锚杆施作后安设，Ⅴ级围岩钢筋网间距20cm×20cm，钢筋网随受喷面起伏铺设，与受喷面间隙宜控制在20mm～30mm之间。连接处用细铁丝绑扎或点焊在一起，使钢筋网在喷射时不晃动。钢筋搭接长度不得小于钢筋直径的35倍，并不得小于一个网格长边尺寸，钢筋网的喷射混凝土保护层厚度不小于2cm，喷射混凝土时，为确保网片与岩壁面喷射密实，喷头要稍微倾斜。在预埋预应力长锚杆之前初喷混凝土，在埋设预应力长锚杆之后复喷混凝土至设计厚度，可使预应力长锚杆更紧固地埋设在顶部围岩中，从而提高减跨效果，初喷混凝土厚度控制在4—6cm，复喷时拱顶不得大于10cm、边墙不得大于15cm，喷射混凝土作业时喷嘴应垂直岩面，喷枪头距离喷射面为0.6—1.2m，喷射机工作压力控制在0.1—0.15Mpa。

Ⅴ级围岩钢拱架采用I18工字钢，纵向间距为0.5m。钢架拼装后尺寸符合要求，弧形圆顺，周边轮廓误差不应大于3cm；各单元用螺栓连接，螺栓孔眼中心间距公差不超过±0.5mm；钢架平放时，平面翘曲应＜±2cm，每榀钢架节段需编号，型钢腹板、翼板无翘曲变形，经过检查符合要求的方可运进入洞内使用；

钢拱架宜在初喷后安装，安装前检查开挖断面轮廓、中线及高程，钢架安装时尽可能贴近初喷面，有间隙时先用楔块楔紧；拱脚安放在牢固的基础上，底脚下有虚渣应清除、超挖部分用喷射混凝土填充，钢拱架应分节段安装，连接钢板平面应与钢拱架轴线垂直，两块连接钢板螺栓不少于4颗。钢拱架应垂直于隧道中线，竖向不倾斜、平面不错位，不扭曲。上、下、左右允许偏差±5cm，钢拱架倾斜度应小于2°，钢拱架安装就位后钢架与初喷面之间的间隙用喷射混凝土充填密实。喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖，临空一侧的喷射混凝土保护层厚度应不小于2cm。

5、运输车清渣

施工人员以运输车将中导洞1开挖产生的废渣由填筑好的便道和已有村道运送到指定堆弃地点,作业前检查装载机的照明、鸣笛、转向、制动***是否正常,装渣前需检查开挖面围岩情况，有掉块等异常情况，或装渣过程发现围岩有异常情况，需停止装渣经过排险处理后方可进行装渣作业,卸渣时，严禁在驾驶室外进行翻斗操作，翻斗内严禁站人，严禁边倒车边起斗或在猛进猛退中起斗，起斗应检视上空有无电线,严禁卸料斗在上翻状态进洞，在洞内严禁起斗,在洞内行驶需开近光灯，速度不超过15Km/h。洞内倒车与转向，必须开灯、鸣笛,洞口、平交道口和狭窄的施工场地，设置警示、提示标志，必要时安排人员指挥交通。

采用台阶法施工加环形开挖留核心土法沿隧道延申方向开挖中导洞1，优先从中导洞1上台阶3的环形部分4顶部向两边开挖，并及时紧跟在中导洞1拱顶形成初期支护2，开挖方法以机械开挖为主，钻爆法为辅，且待混凝土强度达到设计强度的70％后，才按顺序依次开挖下台阶6两侧的弧形部分7、上台阶核心土8以及下台阶核心土9，有效降低了隧道施工的难度和安全隐患，提高工程质量，减少质量通病的发生。

通过初喷混凝土→埋设预应力长锚杆→挂钢筋网→安装钢拱架→复喷混凝土至设计厚度形成的初期支护2能够有效避免支护层出现开裂、掉块、拱架变形、仰拱底鼓、以及塌方冒顶等多种灾害。

施工中应严格遵循“管超前，严注浆，弱***，短开挖，强支护，勤量测，早封闭”的基本原则。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种隧道出口中导洞进洞施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、开挖断面轮廓放样

采用全站仪直接设站于洞内控制中线点上，将掌子面里程和仪器高程输入编程计算机确定掌子面拱部中心，据此放出开挖轮廓线；

S2、超前支护小导管(5)及注浆

测量人员根据施工图纸在开挖断面上准确划出本循环小导管(5)的孔位，用风钻进行钻孔，钻孔完成后用钻孔打入法按外插角10°～15°将小导管(5)安设在钻孔内，接着在小导管(5)管口旋上孔口阀，连接注浆管路，用注浆泵按由下至上、浆液先稀后浓、注浆量先大后小方法注浆；

S3、中导洞(1)开挖及形成初期支护(2)

采用台阶法施工加环形开挖留核心土法沿隧道延伸方向开挖中导洞(1)，并在中导洞(1)拱顶形成初期支护(2)，开挖方法以机械开挖为主，钻爆法为辅；

S4、运输车清渣

施工人员以运输车将中导洞(1)开挖产生的废渣由填筑好的便道和已有村道运送到指定堆弃地点。

2.根据权利要求1所述的一种隧道出口中导洞进洞施工工艺，其特征在于，S3中顶部支护包括：依次施工的初喷混凝土→埋设预应力长锚杆→挂钢筋网→安装钢拱架→复喷混凝土至设计厚度。

3.根据权利要求2所述的一种隧道出口中导洞进洞施工工艺,其特征在于，S2中环形开挖留核心土法的施工流程如下：首先从中导洞(1)上台阶(3)的环形部分(4)顶部向两边开挖，开挖后及时在拱顶形成初期支护(2)，待混凝土强度达到设计强度的70％后，按顺序依次开挖下台阶(6)两侧的弧形部分(7)、上台阶核心土(8)以及下台阶核心土(9)。

4.根据权利要求3所述的一种隧道出口中导洞进洞施工工艺,其特征在于，环形部分(4)开挖进尺为0.6—1.2m，上台阶(3)高度为2.5m，上台阶核心土(8)加下台阶核心土(9)的面积不小于整个隧道断面面积的50％。

5.根据权利要求2所述的一种隧道出口中导洞进洞施工工艺,其特征在于，初喷混凝土厚度控制在4—6cm，复喷时拱顶不得大于10cm、边墙不得大于15cm。

6.根据权利要求1所述的一种隧道出口中导洞进洞施工工艺,其特征在于，S3中小导管(5)采用热轧无缝钢管加工制成，钢管前端加工成锥形，尾部焊接钢筋加劲箍，管壁四周钻注浆孔，每循环13根，尾部焊接于钢拱架腹部。

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