一种大跨断面黄土隧道下穿高速公路的施工方法技术

本发明专利技术涉及一种大跨断面黄土隧道下穿高速公路的施工方法，其施工步骤包括：1）首先在隧道下穿段前部开挖管棚工作室；2）在管棚工作室施作大管棚超前支护；3）在下穿段隧道拱部施作小导管超前支护；4）在下穿段隧道施工掌子面打入垂直玻璃纤维锚杆进行开挖加固；5）下穿段隧道采用少分部超短台阶法开挖施工，同时加强施工监控量测，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对地面高速公路的影响，加快施工进度，解决了大跨断面黄土隧道下穿高速公路的施工技术难题，确保隧道施工和既有高速公路运营的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道建筑领域，特别是一种下穿高速公路的大跨断面黄土隧道的施工方法。
技术介绍
随着铁路建设规模的不断扩大，导致大量新建铁路以隧道形式下穿既有公路。下穿既有公路的隧道施工不可避免地会对地层产生扰动，引起地面产生不同程度的沉降，且大跨断面黄土隧道施工易产生塌方、大变形等施工风险；施工方法不当还会导致隧道上部既有高速公路出现地面开裂、塌陷等危害，影响交通正常运行，易引起严重的安全事故和造成较大经济损失。而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)又不易保证下穿大跨黄土隧道施工安全性和既有高速公路运营的安全性。
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，通过该方法可最大限度地减少隧道施工对地面高速公路的影响，确保下穿隧道施工和既有高速公路运营的安全性；同时可加快施工进度，节省工程材料，降低工程造价，解决了大跨断面黄土隧道下穿高速公路的施工技术难题。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，具体施工步骤如下: (1)在隧道下穿段的前部开挖管棚工作室，所述管棚工作室比正常隧道洞径扩挖lm; (2)在管棚工作室施作大管棚超前支护； (3)隧道下穿段的拱部施作小导管超前支护； (4)在隧道下穿段的施工掌子面打入垂直玻璃纤维锚杆进行开挖加固； (5)对隧道下穿段的洞身采用少分部超短台阶法开挖施工，加强施工监控量测，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2 m -4 m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 ；接着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(2)的施工过程为:在下穿段隧道拱部150°范围内，一次性打入一环Φ 159mm大管棚进行超前加强支护，大管棚长120m，管壁厚为9mm，环向间距40cm,外插角为3 °，注浆材料为水泥水玻璃双液浆。本专利技术中，步骤(3)的施工过程为，在下穿段隧道拱部150°范围内设置Φ42πιπι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3°?5°，注楽材料为M20水泥砂浆。超前小导管配合钢架使用，每3m (5榀)施做一环，纵向搭接长度不小于3.0mo本专利技术中，步骤(4)的施工过程为，向掌子面垂直打入玻璃纤维锚杆进行加固，玻璃纤维锚杆长12m，玻璃纤维锚杆间距60cmX 80cm(水平X竖向)，每8m —环，搭接长度4m ;注浆材料为纯水泥浆。本专利技术中，步骤(5)中，初期支护采用双层钢拱架，喷射混凝土采用钢纤维混凝土 ；锁脚钢管为Φ50mm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，步骤(5 )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，本专利技术能有效地减小隧道开挖对地面高速公路的影响，加快施工进度，解决了大跨断面黄土隧道下穿高速公路的施工技术难题，确保隧道施工和既有高速公路运营的安全性。【附图说明】图1是本专利技术实施例隧道下穿高速公路平面示意图； 图2是本专利技术实施例隧道下穿高速公路断面示意图； 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；1-第一步的初期支护，I1-第二步的初期支护，II1-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，νπ -第七步的初期支护，VID -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，选取了某客运专线大跨断面黄土铁路隧道下穿高速公路工程(下穿段平面和横断面见附图1~2)，并成功应用该施工方法穿越公路，施工主要工序见附图3~8所示。该大跨断面黄土隧道下穿高速公路的施工方法的具体步骤为: 步骤一.在隧道下穿段前部(DK 206+820~DK206+830段)开挖管棚工作室；在下穿高速公路段开挖施工之前，前期施工中预留长管棚工作室。工作室比正常隧道扩挖1米，以保证后期Φ 159mm大管棚施工作业空间。步骤二.在管棚工作室施作大管棚超前支护；在下穿段隧道拱部150°范围内，通过预留的工作室，一次性打入一环Φ 159mm大管棚进行超前加强支护，大管棚长120m，管壁厚为9mm，环向间距40cm。外插角3°，注浆材料为水泥水玻璃双液浆。大管棚布置示意见附图3。步骤三.在下穿段隧道拱部施作小导管超前支护；在隧道下穿段的拱部150°范围内设置小导管超前支护，小导管长6m，管壁厚为3.5mm，环向间距30cm，外插角3° -5°。小导管注M20水泥砂浆，注浆压力为0.5?1.0Mpa，浆液初凝时间为1?2min。超前小导管配合钢架使用，每3m (5榀)施做一环，纵当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大跨断面黄土隧道下穿高速公路的施工方法，其特征在于具体施工步骤如下：（１）在隧道下穿段的前部开挖管棚工作室，所述管棚工作室比正常隧道洞径扩挖1m；（２）在管棚工作室施作大管棚超前支护；（３）隧道下穿段的拱部施作小导管超前支护；（４）在隧道下穿段的施工掌子面打入垂直玻璃纤维锚杆进行开挖加固；（５）对隧道下穿段的洞身采用少分部超短台阶法开挖施工，加强施工监控量测，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】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁春林，窦世学，赵军，张伍星，武国春，杨新安，吴科亮，
申请(专利权)人：同济大学，中铁二十五局集团第五工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31