一种大断面黄土隧道进洞浅埋段的施工方法技术

本发明专利技术涉及一种大断面黄土隧道进洞浅埋段的施工方法，其施工步骤包括：1）首先在进洞施工前，对边仰坡进行开挖防护；2）在进洞处边仰坡施工完成后，修筑钢筋混凝土导向墙；3）在导向墙施工完成后，打入长管棚进行超前支护；4）在大管棚超前支护的基础上配合型钢钢架施做超前小导管进行支护；5）隧道采用少分部超短台阶开挖工法施工，施工时加强监控量测，及时施做初期支护和二次衬砌。本发明专利技术能有效地减小隧道开挖变形对地表的影响，保证进洞浅埋段隧道开挖稳定性，加快了施工进度，解决了大断面黄土隧道进洞浅埋段的施工技术难题，确保隧道施工安全性；同时节省投资，提高了经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道建筑领域，特别是一种大断面黄土隧道进洞浅埋段的施工方法。
技术介绍
随着国家西部大开发战略决策的实施，西部地区交通基础设施建设得到前所未有的发展，高速公路、铁路正向西部地区快速延伸，穿越西部黄土地区的交通隧道也将越来越多。黄土作为第四系堆积的陆相沉积物，具有大孔隙、有垂直节理和管状孔道等特点，遇水时土颗粒易崩解，表现为较强的湿陷性。黄土隧道开挖时洞室易发生塌方、大变形，浅埋黄土隧道施工时方法不当还会引起地表塌陷，从而大大增加了区域内隧道施工难度。采用传统的双侧壁导坑法尽管可解决隧道施工安全性，但其施工复杂、工期长、造价高；其它传统施工方法（如台阶法或中隔壁法）又不易保证进洞浅埋段大断面黄土隧道施工安全性。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种大断面黄土隧道进洞浅埋段的施工方法，通过该方法可有效地减少隧道开挖对围岩的扰动，增强大断面浅埋黄土隧道开挖施工稳定性，确保大断面黄土隧道进洞浅埋段施工安全性；同时又可加快施工进度，节省工程材料，降低工程造价，解决了大断面黄土隧道进洞浅埋段的施工技术难题。本专利技术解决技术问题所采用的方案是：本专利技术提出一种大断面黄土隧道进洞浅埋段的施工方法，具体施工步骤如下：（1）首先在进洞施工前，对洞口边仰坡进行开挖防护；（2）对洞口边仰坡完成施工后，在洞口施作钢筋混凝土导向墙；（3）以所述钢筋混凝土导向墙为基准，打入长管棚进行超前支护；（4）隧道进洞浅埋段的拱部在长管棚超前支护的基础上配合型钢钢架施做超前小导管进行支护；（5）对隧道进洞浅埋段的洞身采用少分部超短台阶法开挖施工，同时加强监控量测，及时施做初期支护和二次衬砌；（５.１）以隧道洞身每向内推进２m-4ｍ为一循环进尺单元，首先开挖隧道洞身顶部的弧形导坑，向掌子面垂直打入玻璃纤维锚杆，喷混凝土；施作弧形导坑周边初期支护，架设钢架，施作锁脚钢管；（５.２）接着依次开挖隧道洞身左、右侧的上、下导坑，向掌子面打入玻璃纤维锚杆，喷混凝土，施作导坑周边初期支护，并在左、右侧上导坑拱脚处设置锁脚钢管；（５.３）然后分台阶开挖中间预留核心土；再开挖隧底、施作初期支护，灌注仰拱二次衬砌及隧底填充；最后拆除临时支撑，施作拱墙二次衬砌；（５.４）重复步骤（５.１）－（５.３），直到完成隧道洞身的施工。本专利技术中，步骤（1）的施工过程为：现场测出边仰坡开挖边缘线，在开挖边缘线5m以外做好截水天沟，随后由上而下分层开挖洞口边仰坡，开挖后立刻进行喷混凝土封闭。本专利技术中，步骤（2）的施工过程为：在隧道洞口施作宽2m、厚1m的C35混凝土导向墙，混凝土导向墙施工时，预埋Φ150mm、管壁厚6mm的导向管，环向间距为30cm。本专利技术中，步骤（3）的施工过程为：在隧道拱部140°范围内，以预埋的Φ150mm、管壁厚6mm的导向管为基准，打入φ108mm的大管棚进行超前支护，大管棚长40m，管壁厚为5.0mm，环向间距30cm，外插角为1°～3°，注浆材料为M20水泥浆或水泥砂浆。本专利技术中，步骤（4）的施工过程为：在隧道拱部140°范围内设置φ42mm小导管超前支护，小导管长6m，管壁厚为3.5mm，环向间距30cm，外插角1°～3°，注浆材料为M20水泥浆或水泥砂浆。超前小导管配合钢架使用，每1.8m（3榀）施做一环，纵向搭接长度不小于1m。本专利技术中，步骤（5）中，初期支护采用双层钢拱架；锁脚钢管为Ф50mm钢管，管壁厚3.5mm，长度4~4.5m；二次衬砌拱墙及仰拱采用C35钢筋混凝土，拱墙厚度为60cm，仰拱厚度为70cm。本专利技术中，各分部的前后台阶长度控制在2m~4m，临时支撑一次拆除的长度控制在6m以内，二次衬砌一次施作4～6m，二衬距掌子面距离控制在20m以内。与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：能有效地减小隧道开挖变形对地表的影响，保证进洞浅埋段隧道开挖稳定性，加快了施工进度，解决了大断面黄土隧道进洞浅埋段的施工技术难题，确保隧道施工安全性；同时节省投资，提高了经济效益。附图说明图1是本专利技术实施例隧道洞口边仰坡断面示意图；图2是本专利技术实施例隧道进洞导向墙横断面示意图；图3是本专利技术实施大管棚超前支护横断面布置示意图；图4是本专利技术实施小导管超前支护横断面布置示意图；图5是本专利技术实施小导管超前支护纵断面布置示意图；图6是本专利技术实施少分部超短台阶法横断面施工工序图；图7是本专利技术实施少分部超短台阶法施工工序平面图；图8是本专利技术实施少分部超短台阶法纵断面施工工序图；图中，①-第一步开挖的顶部弧形导坑，②-第二步开挖的左侧上导坑，③-第三步开挖的右侧上导坑，④-第四步开挖的左侧下导坑，⑤-第五步开挖的右侧下导坑，⑥-第六步依次开挖的上、中、下台阶预留的核心土，⑦-第七步开挖的隧道底部；Ⅰ-第一步的初期支护，Ⅱ-第二步的初期支护，Ⅲ-第三步的初期支护，Ⅳ-第四步的初期支护，Ⅴ-第五步的初期支护，Ⅶ-第七步的初期支护，Ⅷ-仰拱二次衬砌，Ⅸ-侧墙和拱部二次衬砌。具体实施方式:为了更进一步地说明本专利技术，通过下述实施例及具体实施方式对本专利技术的各步骤进行详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于下述实施例的说明，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1：本专利技术技术方案在实施施工时，选取了西部地区某客运专线大断面黄土隧道进洞浅埋段工程（里程DK204+702~DK204+752，埋深4~10m），并成功应用该方法，主要施工工序如附图1~8所示。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步说明。步骤一.洞口边仰坡开挖防护。开挖前，测出边仰坡开挖边缘线；在开挖线5m以外做好截水天沟。洞口边仰坡按设计，由上而下分层开挖，边仰坡坡度为1：0.75。边仰坡开挖后，立即初喷4cm厚C25混凝土封闭，施作Ф22砂浆锚杆，长为3.5m，间距2.0m×2.0m，梅花形布置，并铺设Ф8钢筋网，网格间距25cm×25cm；复喷C25混凝土至15cm。隧道洞口边仰坡断面示意见附图1。步骤二.隧道进口处通过模筑施作宽2m、厚1m的C35混凝土导向墙。采用环形开挖预留核心土至导向墙基底，架设定位型钢，埋设导向管(φ150×6mm的热轧无缝钢管，长2m，环向间距为30cm，为后继大管棚施作作为基准。隧道进洞导向墙横断面示意见附图2。步骤三.通过导向墙作为基准施作大管棚超前支护，在隧道拱部140°范围内，通过导向墙，一次性打入一环φ108mm大管棚进行超前加强支护，大管棚长度40m，管壁厚5.0mm，环向间距30cm。外插角1°～3°，注浆材料为M20水泥浆或水泥砂浆。大管棚布置示意见附图3。步骤四.在进洞浅埋段隧道拱部施作小导管超前支护；在隧道进洞浅埋段拱部140°范围内，打入φ42mm超前小导管进行支护，小导管长6m，管壁厚为3.5mm，环向间距30cm，外插角1°～3°，小导管注M20水泥砂浆，注浆压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大断面黄土隧道进洞浅埋段的施工方法，其特征在于具体施工步骤如下：（1）首先在进洞施工前，对洞口边仰坡进行开挖防护；（2）对洞口边仰坡完成施工后，在洞口施作钢筋混凝土导向墙；（3）以所述钢筋混凝土导向墙为基准，打入长管棚进行超前支护；（4）隧道进洞浅埋段的拱部在长管棚超前支护的基础上配合型钢钢架施做超前小导管进行支护；（5）对隧道进洞浅埋段的洞身采用少分部超短台阶法开挖施工，同时加强监控量测，及时施做初期支护和二次衬砌；（５.１）以隧道洞身每向内推进2m‑4ｍ为一循环进尺单元，首先开挖隧道洞身顶部的弧形导坑，向掌子面垂直打入玻璃纤维锚杆，喷混凝土；施作弧形导坑周边初期支护，架设钢架，施作锁脚钢管；（５.２）接着依次开挖隧道洞身左、右侧的上、下导坑，向掌子面打入玻璃纤维锚杆，喷混凝土，施作导坑周边初期支护，并在左、右侧上导坑拱脚处设置锁脚钢管；（５.３）然后分台阶开挖中间预留核心土；再开挖隧底、施作初期支护，灌注仰拱二次衬砌及隧底填充；最后拆除临时支撑，施作拱墙二次衬砌；（５.４）重复步骤（５.１）－（５.３），直到完成隧道洞身的施工。

【技术特征摘要】
1.一种大断面黄土隧道进洞浅埋段的施工方法，其特征在于具体施工步骤如下：
（1）首先在进洞施工前，对洞口边仰坡进行开挖防护；
（2）对洞口边仰坡完成施工后，在洞口施作钢筋混凝土导向墙；
（3）以所述钢筋混凝土导向墙为基准，打入长管棚进行超前支护；
（4）隧道进洞浅埋段的拱部在长管棚超前支护的基础上配合型钢钢架施做超前小导管进行支护；
（5）对隧道进洞浅埋段的洞身采用少分部超短台阶法开挖施工，同时加强监控量测，及时施做初期支护和二次衬砌；
（５.１）以隧道洞身每向内推进2m-4ｍ为一循环进尺单元，首先开挖隧道洞身顶部的弧形导坑，向掌子面垂直打入玻璃纤维锚杆，喷混凝土；施作弧形导坑周边初期支护，架设钢架，施作锁脚钢管；
（５.２）接着依次开挖隧道洞身左、右侧的上、下导坑，向掌子面打入玻璃纤维锚杆，喷混凝土，施作导坑周边初期支护，并在左、右侧上导坑拱脚处设置锁脚钢管；
（５.３）然后分台阶开挖中间预留核心土；再开挖隧底、施作初期支护，灌注仰拱二次衬砌及隧底填充；最后拆除临时支撑，施作拱墙二次衬砌；
（５.４）重复步骤（５.１）－（５.３），直到完成隧道洞身的施工。
2.根据权利要求1所述的一种大断面黄土隧道进洞浅埋段的施工方法，其特征在于步骤（1）的施工过程为：现场测出边仰坡开挖边缘线，在开挖边缘线5m以外做好截水天沟，随后由上而下分层开挖洞口边仰坡，开挖后立刻进行喷混凝土封闭。
3.根据权利要求1所述的一种大断面黄土隧道进洞浅埋段的施工方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦世学，丁春林，赵军，张伍星，武国春，吴科亮，李志清，
申请(专利权)人：中铁二十五局集团第五工程有限公司，同济大学，
类型：发明
国别省市：山东;37