一种通透肋式连拱隧道的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种通透肋式连拱隧道的施工方法，具体包括：首先采用注浆钢管加固拱顶山坡，并与洞身系统锚杆衔接形成连续的加固体系，中导洞开挖后施做整体式中隔墙，并采用“先左洞，后右洞”的工序开挖洞室，左洞肋式拱梁与拱顶纵梁、防撞墙、防撞墙整体模注，并与中隔墙、仰拱形成环型承力体系，循环施工开挖进尺为12～14m，纵向施工间距为6～8m；左右洞施工间距为30m；本发明专利技术是针对通透肋式连拱隧道的一套整体式施工方法，施工工序、支护体系和施工控制参数，与通透肋式连拱隧道施工力学行为时空演化规律相相适应，有效保证了施工过程安全和隧道结构的稳定，为这一新型环保型隧道的推广应用提供了一套实际可操作的施工技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隧道工程领域，更具体地说涉及一种通透肋式连拱隧道的施工方法。
技术介绍
中国山脉纵横，地形地势陡峻险要，地质条件复杂。随着我国西部大开发战略的实施，山区高等级公路工程建设正在加速进行中，已成为我国基础设施建设的重要内容，其中，沿河谷、山谷修建的傍山道路占有相当的比重。傍山道路线路走向与山坡面平行或斜交，以往多采用深挖路堑方案。由于受到山区陡峭地形条件的限制，该方案往往需要大范围开挖山体，不仅对周围植被造成严重破坏，也带来了高切坡稳定性问题，同时其支护和后期维护的费用也较高。目前，浅埋傍山隧道逐渐取代传统的深挖路堑方案，成为傍山道路的一种主要结构型式。浅埋傍山隧道的隧址区地表倾斜，隧道傍山开挖形成洞室，埋深较浅，基本为半明半暗洞室结构。传统的浅埋傍山隧道修建技术主要存在两方面的技术难题，一是工程安全问题，二是环境保护问题。浅埋傍山隧道围岩类别低，不能形成自然拱。其洞顶覆盖层薄、地面横坡较陡、洞身承受显著的偏压荷载，洞室开挖影响范围波及到地表，故很容易造成隧道塌方、边坡失稳甚至山体滑坡，大量隧道洞口段的塌方事故以血的教训说明，浅埋隧道以及深埋隧道洞口段是隧道建设工程中的高风险区域。另一方面，对于浅埋傍山隧道，国内外常用的主要有回填暗挖和棚洞等设计方案。回填暗挖方案采用高大结构物进行先期支挡后回填暗挖，而对山坡变形未予以有效控制，造成支挡结构物承受过大的偏压力，对隧道结构物的稳定十分不利。棚洞方案则采用先开挖山坡岩体后修筑棚洞，其实质与深挖路堑方案类似，存在植被破坏和高边坡稳定性问题。传统的浅埋傍山隧道修建方案一直没有能很好地解决工程安全和环境保护相互协调的问题。因此，浅埋傍山隧道稳定性和环境保护问题是该类隧道工程建设中面临的主要技术难题。为提高道路建设品质，兼顾工程与环境的协调，确保道路安全运行，亟待研发新的傍山隧道结构型式。现有技术中，申请号为200810048633.4，专利技术名称为通透肋式拱梁隧道的专利申请文件中公开了一种隧道结构，为通透肋式拱梁隧道；为了解决通透肋式拱梁隧道对环境地质条件要求高的问题，并适应大跨度、双线通行的建设需求，进一步提出通透肋式连拱隧道结构。由于通透肋式连拱隧道主要适用于地表倾斜的傍山地段，覆盖层较薄、围岩类别较低，偏压效应明显，开挖施工过程中很容易出现冒顶、塌方等安全事故。开挖顺序、施工间距、衬砌时机和支护方案决定着隧道围岩受力变形的的大小，以及隧道结构(二次衬砌、肋式拱梁、中隔墙)的稳定性。现有技术(申请号为200810048634.9，专利技术名称：通透肋式拱梁隧道施工方法)公开了一种通透肋式拱梁隧道施工方法，该施工方法采用横向管棚加固拱顶山坡，洞身开挖采用预留岩拱分步开挖方式，围岩变形基本稳定后，整体模筑内侧拱圈二次衬砌、拱顶地梁、防落石挡块、肋式拱梁、防撞墙，每一施工循环开挖进尺为10～12m，整体模筑长度6～8m，形成了一套适应于通透肋式拱梁受力变形特征的施工方法，保证通透肋式拱梁隧道结构的稳定。但通透肋式拱梁隧道施工方法是适用于单洞隧道的一套方法，对于跨度更大的通透肋式连拱隧道而言，面临更多更复杂的施工技术难题，主要体现在以下方面：一是隧道采用更复杂的异型结构，空间结构特征更为显著，不仅要考虑肋式拱梁的是施工稳定性，还要考虑中隔墙、内洞衬砌结构的施工稳定性；二是隧道开挖面更大，扰动区域更广，对拱顶山坡及围岩的支护技术要求更高：三是隧道施工力学行为的时空演化规律更复杂，既存在纵向推进的时空效应问题，还存在左右洞推进的相互影响问题，施工工序和施工控制条件更复杂；因此，根据通透肋式拱梁隧道的结构特征和受力规律，制定合理的开挖顺序、支护方式、衬砌时机等施工工艺参数是保证该新型隧道成功实现的关键环节。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种通透肋式连拱隧道的施工方法，旨在解决浅埋偏压地段，具有显著空间结构特征的肋式连拱异型隧道，在开挖面更大、施工力学行为更复杂的条件下的隧道施工稳定性问题。本专利技术提供了一种通透肋式连拱隧道的施工方法，包括下述步骤：步骤A：拱顶山坡注浆加固：隧道开挖前，沿线路走向的拱顶山坡面上布置5～6排注浆钢管及5～10排注浆小导管，注浆管以水平向下倾斜25°的角度钻入，钻孔轴线与线路走向正交，注浆钢管长度延伸至洞身系统锚杆加固范围内，两者形成连续的加固体系；注浆管打入围岩后，水泥砂浆通过注浆孔充填注浆管与岩层之间的缝隙及围岩内部裂隙，共同起到加固拱顶边坡岩层的作用；步骤B：中导洞开挖：采用台阶法开挖中导洞；步骤C：中导洞临时支护：采用早强混凝土及工字钢钢拱架，并布设钢筋网；其开挖面布置支护锚杆，实现中导洞临时支护；步骤D：中隔墙浇筑：中隔墙为钢筋混凝土结构，中隔墙与左、右洞相临的二次衬砌层先期整体浇筑，形成整体式中隔墙，中隔墙顶部与中导洞顶紧密接触；步骤E：横向钢支撑及中导洞回填：采用浆砌片石进行回填，回填高度为自中隔墙底以上3.6m，横向临时支撑采用钢支撑，设置在中隔墙靠右洞一侧；步骤F：左洞临时坡面开挖：开挖扩大基础边线周围的山坡面，形成操作平台，并采用喷射混凝进行临时边坡防护；步骤G：扩大基础浇筑：扩大基础采用机械开挖和爆破方式，至设计高程后做地基承载力试验；扩大基础为台阶形钢筋混凝土结构，沿线路纵向通长布置，其底部布有注浆小导管，采用梅花形布置，管心之间有间距用以增加基础的水平承载力；步骤H：左洞侧导洞开挖：采用台阶法施工，机械或弱爆破的方式开挖左洞侧导洞；步骤I：左洞侧导洞临时支护施工：临时支护采用早强混凝土及工字钢钢拱架，并布设钢筋网；步骤J：左洞坡面围岩开挖：采用台阶法施工，机械或弱爆破开挖；步骤K：左洞仰拱施工：左洞开挖完毕后，初喷早强混凝土，并采用早强混凝土及工字钢钢拱架支护；步骤L：模注左洞肋梁、纵梁及二次衬砌：采用整体式台车全断面整体模注左洞内侧二次衬砌、拱顶纵梁、肋式拱梁、防撞墙；左洞二次衬砌为钢筋混凝土壳体结构，肋式拱梁为1/4圆弧形钢筋混凝土结构，肋式拱梁的梁体截面为长方形；每循环整体模注按6m～9m的长度推进，预留3m～4m的操作空间，尽量增加使2根肋梁一次成型的循环数，以保证结构的整体性，增强稳定性；多个肋梁形成通透式开间，各片肋梁的顶端与所述拱顶纵梁相连，各片肋梁的底部与所述防撞墙相连；左洞二次衬砌与中隔墙墙肩相连；步骤M：右洞侧导洞开挖：采用台阶法施工，机械或弱爆破开挖；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通透肋式连拱隧道的施工方法，其特征在于包括如下步骤：步骤A：拱顶山坡注浆加固：隧道开挖前，沿线路走向的拱顶山坡面上布置5～6排注浆钢管及5～10排注浆小导管，注浆管以水平向下倾斜25°的角度钻入，钻孔轴线与线路走向正交，注浆钢管长度延伸至洞身系统锚杆加固范围内，两者形成连续的加固体系；注浆管打入围岩后，水泥砂浆通过注浆孔充填注浆管与岩层之间的缝隙及围岩内部裂隙，共同起到加固拱顶边坡岩层的作用；步骤B：中导洞开挖：采用台阶法开挖中导洞；步骤C：中导洞临时支护：采用早强混凝土及工字钢钢拱架，并布设钢筋网；其开挖面布置支护锚杆，实现中导洞临时支护；步骤D：中隔墙浇筑：中隔墙为钢筋混凝土结构，中隔墙与左、右洞相临的二次衬砌层先期整体浇筑，形成整体式中隔墙，中隔墙顶部与中导洞顶紧密接触；步骤E：横向钢支撑及中导洞回填：采用浆砌片石进行回填，回填高度为自中隔墙底以上3.6m，横向临时支撑采用钢支撑，设置在中隔墙靠右洞一侧；步骤F：左洞临时坡面开挖：开挖扩大基础边线周围的山坡面，形成操作平台，并采用喷射混凝进行临时边坡防护；步骤G：扩大基础浇筑：扩大基础采用机械开挖和爆破方式，至设计高程后做地基承载力试验；扩大基础为台阶形钢筋混凝土结构，沿线路纵向通长布置，其底部布有注浆小导管，采用梅花形布置，管心之间有间距用以增加基础的水平承载力；步骤H：左洞侧导洞开挖：采用台阶法施工，机械或弱爆破的方式开挖左洞侧导洞；步骤I：左洞侧导洞临时支护施工：临时支护采用早强混凝土及工字钢钢拱架，并布设钢筋网；步骤J：左洞坡面围岩开挖：采用台阶法施工，机械或弱爆破开挖；步骤K：左洞仰拱施工：左洞开挖完毕后，初喷早强混凝土，并采用早强混凝土及工字钢钢拱架支护；步骤L：模注左洞肋梁、纵梁及二次衬砌：采用整体式台车全断面整体模注左洞内侧二次衬砌、拱顶纵梁、肋式拱梁、防撞墙；左洞二次衬砌为钢筋混凝土壳体结构，肋式拱梁为1/4圆弧形钢筋混凝土结构，肋式拱梁的梁体截面为长方形；每循环整体模注按6m～9m的长度推进，预留3m～4m的操作空间，尽量增加使2根肋梁一次成型的循环数，以保证结构的整体性，增强稳定性；多个肋梁形成通透式开间，各片肋梁的顶端与所述拱顶纵梁相连，各片肋梁的底部与所述防撞墙相连；左洞二次衬砌与中隔墙墙肩相连；步骤M：右洞侧导洞开挖：采用台阶法施工，机械或弱爆破开挖；步骤N：右洞侧导洞临时支护施工：采用早强混凝土及工字钢钢拱架，并布设钢筋网，并在开挖面布置支护锚杆；实现右洞侧导洞的临时支护；步骤O：右洞拱部围岩开挖：控制开挖循环进尺和及时支护，并注意量测洞内、地表变形。步骤P：支护施工及钢拱架架设：拱部围岩开挖后，及时进行支护和架设钢拱架；初期支护层采用早强混凝土，并布设钢筋网及工字钢钢拱架；钢拱架与开挖轮廓之间、钢拱架之间均需喷射混凝土充填密实；步骤Q：右洞核心土开挖：初期衬砌完成后，分台阶逐步开挖预留核心土，并对隧道轮廓开挖面进行衬砌、钢拱架和注浆锚杆施工；步骤R：右洞仰拱施工：右洞开挖完毕后，初喷早强混凝土，并采用早强混凝土及工字钢钢拱架进行支护；步骤S：右洞模注混凝土：右洞二次衬砌为钢筋混凝土结构，两端分别与仰拱和中隔墙墙肩两端相连，形成环形封闭承载结构。...

【技术特征摘要】
1.一种通透肋式连拱隧道的施工方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤A：拱顶山坡注浆加固：
隧道开挖前，沿线路走向的拱顶山坡面上布置5～6排注浆钢管及5～10排注浆小导管，
注浆管以水平向下倾斜25°的角度钻入，钻孔轴线与线路走向正交，注浆钢管长度延伸至洞身
系统锚杆加固范围内，两者形成连续的加固体系；注浆管打入围岩后，水泥砂浆通过注浆孔
充填注浆管与岩层之间的缝隙及围岩内部裂隙，共同起到加固拱顶边坡岩层的作用；
步骤B：中导洞开挖：
采用台阶法开挖中导洞；
步骤C：中导洞临时支护：
采用早强混凝土及工字钢钢拱架，并布设钢筋网；其开挖面布置支护锚杆，实现中导洞
临时支护；
步骤D：中隔墙浇筑：
中隔墙为钢筋混凝土结构，中隔墙与左、右洞相临的二次衬砌层先期整体浇筑，形成整
体式中隔墙，中隔墙顶部与中导洞顶紧密接触；
步骤E：横向钢支撑及中导洞回填：
采用浆砌片石进行回填，回填高度为自中隔墙底以上3.6m，横向临时支撑采用钢支撑，
设置在中隔墙靠右洞一侧；
步骤F：左洞临时坡面开挖：
开挖扩大基础边线周围的山坡面，形成操作平台，并采用喷射混凝进行临时边坡防护；
步骤G：扩大基础浇筑：
扩大基础采用机械开挖和爆破方式，至设计高程后做地基承载力试验；扩大基础为台阶
形钢筋混凝土结构，沿线路纵向通长布置，其底部布有注浆小导管，采用梅花形布置，管心
之间有间距用以增加基础的水平承载力；
步骤H：左洞侧导洞开挖：
采用台阶法施工，机械或弱爆破的方式开挖左洞侧导洞；
步骤I：左洞侧导洞临时支护施工：
临时支护采用早强混凝土及工字钢钢拱架，并布设钢筋网；
步骤J：左洞坡面围岩开挖：
采用台阶法施工，机械或弱爆破开挖；
步骤K：左洞仰拱施工：
左洞开挖完毕后，初喷早强混凝土，并采用早强混凝土及工字钢钢拱架支护；
步骤L：模注左洞肋梁、纵梁及二次衬砌：
采用整体式台车全断面整体模注左洞内侧二次衬砌、拱顶纵梁、肋式拱梁、防撞墙；左
洞二次衬砌为钢筋混凝土壳体结构，肋式拱梁为1/4圆弧形钢筋混凝土结构，肋式拱梁的梁
体截面为长方形；
每循环整体模注按6m～9m的长度推进，预留3m～4m的操作空间，尽量增加使2根肋梁
一次成型的循环数，以保证结构的整体性，增强稳定性；多个肋梁形成通透式开间，各片肋
梁的顶端与所述拱顶纵梁相连，各片肋梁的底部与所述防撞墙相连；左洞二次衬砌与中隔墙
墙肩相连；
步骤M：右洞侧导洞开挖：
采用台阶法施工，机械或弱爆破开挖；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：房涛，尤吉，车承志，易岳林，陈修和，王飞，陈善雄，余飞，吴华，陈政，韩洋洋，王雨阳，
申请(专利权)人：安徽省交通控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34