隧道斜井进正洞的垂直顶升施工方法技术

本发明专利技术涉及施工技术领域，公开了一种隧道斜井进正洞的垂直顶升施工方法，其包括以下步骤：第一步：开挖斜井至正洞一定距离时，开挖矩形导洞；第二步：在正洞范围内的矩形导洞中搭建长方体支架；第三步：搭建拱形支架；之后的步骤中，一边挖掘一边通过两组千斤顶的循环换位顶升完成整个正洞部分拱顶的挖掘，同时形成对正洞拱顶的独立支撑。本发明专利技术的垂直顶升开挖法摒弃了导洞爬高等传统施工工艺，另辟蹊径，改主水平开挖为主竖直开挖，减少了临时支撑用量，避免了浪费；开挖后能够保留三岔口衔接段围岩区域，基本上避免了扩挖问题，也避免了大体量混凝土回填及复杂支护结构的大量使用。体量混凝土回填及复杂支护结构的大量使用。体量混凝土回填及复杂支护结构的大量使用。

【技术实现步骤摘要】
隧道斜井进正洞的垂直顶升施工方法


[0001]本专利技术涉及施工
，具体而言，涉及一种隧道斜井进正洞的垂直顶升施工方法。

技术介绍

[0002]斜井进正洞常见的施工方法有以下几种：
[0003]1、直线爬坡导洞形式(如“大包法”)，这类方法存在的问题是：
①
斜井进正洞衔接部位的主洞、次洞需要较大的扩挖量；
②
隧道扩挖部分集中在拱顶，浇筑混凝土回填施作时不方便；
③
隧洞扩挖部分需回填大体量的混凝土，对支护结构产生多余负荷；
[0004]2、曲线爬坡导洞形式(如“弧形导坑法”)，这类方法存在的缺点是：
①
曲线爬升路线加大测绘方面的难度；
②
在导洞进正洞衔接部位施工工作面狭小，大型工具不能适用；
③
曲线爬坡对围岩保护要求高，需要多步台阶上升开挖，施工工序转换时间长，围岩不能被及时喷混凝土封闭，围岩风化严重；
[0005]3、小导洞转向挑顶施工方法,这类方法存在的缺点是：
①
导洞进正洞后有较长转向段，此段消耗大量临时支撑(因为紧接的后续开挖过程中需要拆除)；
②
导洞转向位置需合理布置好转向临时支撑，对临时支撑的架设及加固技术要求高；
③
导洞转正洞部位产生三岔口三维悬空受力区域而产生大跨度开挖面，安全性较差；
[0006]4、类CRD扩挖进正洞方法，此类方法存在的缺点是：
①
横撑影响开挖作业，出碴难度大；
>②
施工步序多而复杂，工期长；
③
技术要求较高。
[0007]上述方法均存在诸多问题，亟需一种隧道斜井进正洞新型挑顶施工方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的在于针对现有斜井进正洞施工方法存在的上述不足,提供一种隧道斜井进正洞的垂直顶升施工方法。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0010]一种隧道斜井进正洞的垂直顶升施工方法，包括以下步骤：
[0011]第一步：开挖斜井：挖至距离正洞边墙Ⅰ一定距离时，开挖矩形导洞，直至正洞边墙Ⅱ，矩形导洞的高度低于斜井拱顶的高度；
[0012]第二步：在正洞范围内的矩形导洞中搭建长方体支架：长方体支架包括位于矩形导洞顶部的矩形支架Ⅰ和位于矩形导洞底部的矩形支架Ⅱ，两个矩形支架的尺寸均小于矩形导洞的水平面尺寸，两个矩形支架之间通过千斤顶Ⅰ支撑，形成长方体支架；
[0013]第三步：搭建拱形支架：开挖矩形导洞上方的一段拱顶区域，每挖完一部分安装一根弧形梁，弧形梁的顶部抵住拱顶顶部，两端固定在矩形支架Ⅰ的横梁上，直至完成该段拱顶区域的挖掘及所有弧形梁的安装,最后在弧形梁顶部安装横跨所有弧形梁的横向钢梁，弧形梁和横向钢梁组成拱形支架；
[0014]第四步：继续向上开挖拱顶区域，每挖完一段，通过千斤顶Ⅰ将矩形支架Ⅰ及拱形支
架向上抬升至拱顶，直至到达千斤顶Ⅰ的极限；
[0015]第五步：到达千斤顶Ⅰ的极限后，在矩形支架Ⅰ下方再增加四个千斤顶Ⅱ，在矩形支架Ⅱ上安装垫块，将千斤顶Ⅱ安装在垫块上，由千斤顶Ⅱ和垫块共同支撑矩形支架Ⅰ；
[0016]第六步：将四角的千斤顶Ⅰ撤掉更换为支撑钢管，并在支撑钢管之间安装横梁及纵梁，形成第二层矩形支架Ⅰ；
[0017]第七步：继续向上挖掘拱顶区域，抬升千斤顶Ⅱ直至到达千斤顶Ⅱ的极限，然后在第二层矩形支架Ⅰ和矩形支架Ⅱ之间重新安装千斤顶Ⅰ，由千斤顶Ⅰ支撑第二层矩形支架Ⅰ；
[0018]第八步：撤掉千斤顶Ⅱ，继续向上挖掘拱顶区域，抬升千斤顶Ⅰ直至到达千斤顶Ⅰ的极限，然后在第二层矩形支架Ⅰ下方重新安装千斤顶Ⅱ，由千斤顶Ⅱ和千斤顶Ⅰ共同支撑第二层矩形支架Ⅰ；
[0019]第九步：在第二层矩形支架Ⅰ四角处安装支撑钢管，并在支撑钢管之间安装横梁及纵梁，形成第三层矩形支架Ⅰ；
[0020]第十步：继续向上挖掘拱顶区域，抬升千斤顶Ⅱ直至到达千斤顶Ⅱ的极限，此时将千斤顶Ⅰ从第二层矩形支架Ⅰ下撤掉重新安装于第三层矩形支架Ⅰ下方；
[0021]第十一步：重复上述步骤，直至完成整个正洞部分拱顶的挖掘支撑；
[0022]第十二步：对正洞外的矩形导洞部分进行扩挖，与初始段的斜井进行衔接；
[0023]优选地，第一步中，在正洞内的矩形导洞中采用满堂脚手架支撑，正洞外的矩形导洞采用临时门架支撑，斜井部分进行二次衬砌浇筑，对上半部分掌子面进行喷射混凝土封闭处理。
[0024]优选地，矩形支架Ⅰ和矩形支架Ⅱ均由工字钢通过螺栓连接而成。
[0025]优选地，第三步中，弧形梁与矩形支架Ⅰ、横向钢梁均通过螺栓连接。
[0026]优选地，第三步中，拱形支架还包括水平梁，水平梁的两端分别固定于矩形支架Ⅰ的两根横梁上，弧形梁固定在水平梁上。
[0027]优选地，弧形梁与水平梁之间还设置有斜撑。
[0028]本专利技术具有以下有益效果：
[0029](1)本专利技术的垂直顶升开挖法摒弃了导洞爬高等传统施工工艺，另辟蹊径，改主水平开挖为主竖直开挖，减少了临时支撑用量，避免了浪费；
[0030](2)本专利技术的垂直顶升施工法，开挖后能够保留三岔口衔接段围岩区域，基本上避免了扩挖问题，也避免了大体量混凝土回填及复杂支护结构的大量使用；
[0031](3)本专利技术中，顶升工字钢桁架组装及受力简单，千斤顶的循环换位顶升步骤清晰明了，施工简单易行，施工连续性强，可有效加快施工进度，缩短工期。
附图说明
[0032]图1是本专利技术施工方法第一步的示意图；
[0033]图2是本专利技术施工方法第二步的示意图；
[0034]图3是本专利技术施工方法第三步的示意图；
[0035]图4是长方体支架及拱形支架结构示意图；
[0036]图5是本专利技术施工方法第五步的示意图；
[0037]图6是本专利技术施工方法第六步的示意图；
[0038]图7是本专利技术施工方法第七步的示意图；
[0039]图8是本专利技术施工方法第八步的示意图；
[0040]图9是本专利技术施工方法第九步的示意图；
[0041]图10是本专利技术施工方法第十步的示意图；
[0042]图11是本专利技术施工方法第十一步的示意图；
[0043]图12是本专利技术施工方法第十二步的示意图；
[0044]其中，上述附图包括以下附图标记：1、斜井；2、正洞；3、边墙Ⅰ；4、矩形导洞；5、边墙Ⅱ；6、矩形支架Ⅰ；61、横梁；62、纵梁；7、矩形支架Ⅱ；8、千斤顶Ⅰ；9、弧形梁；10、横向钢梁；11、斜撑；12、千斤顶Ⅱ；13、垫块；14、支撑钢管；15、水平梁。
具体实施方式
[0045]下面以工况为宽
×
高为6.3m
×
5m斜井1开挖进入宽
×
高为6.3m
×
9.0m正洞为例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道斜井进正洞的垂直顶升施工方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：开挖斜井(1)：挖至距离正洞(2)的边墙Ⅰ(3)一定距离时，开挖矩形导洞(4)，直至正洞(2)的边墙Ⅱ(5)，矩形导洞(4)的高度低于斜井(1)拱顶的高度；第二步：在正洞(2)范围内的矩形导洞(4)中搭建长方体支架：长方体支架包括位于矩形导洞(4)顶部的矩形支架Ⅰ(6)和位于矩形导洞(4)底部的矩形支架Ⅱ(7)，两个矩形支架的尺寸均小于矩形导洞(4)的水平面尺寸，两个矩形支架之间通过千斤顶Ⅰ(8)支撑，形成长方体支架，千斤顶Ⅰ(8)安装于矩形支架的四角；第三步：搭建拱形支架：开挖矩形导洞(4)上方的一段拱顶区域，每挖完一部分安装一根弧形梁(9)，弧形梁(9)的顶部抵住拱顶顶部，两端固定在矩形支架Ⅰ(6)的横梁(61)上，直至完成该段拱顶区域的挖掘及所有弧形梁(9)的安装,最后在弧形梁(9)顶部安装横跨所有弧形梁(9)的横向钢梁(10)，弧形梁(9)和横向钢梁(10)组成拱形支架；第四步：继续向上开挖拱顶区域，每挖完一段，通过千斤顶Ⅰ(8)将矩形支架Ⅰ(6)及拱形支架向上抬升至拱顶，直至到达千斤顶Ⅰ(8)的极限；第五步：到达千斤顶Ⅰ(8)的极限后，在矩形支架Ⅰ(6)下方再增加四个千斤顶Ⅱ(12)，在矩形支架Ⅱ(7)上安装垫块(13)，将千斤顶Ⅱ(12)安装在垫块(13)上，由千斤顶Ⅱ(12)和垫块(13)共同支撑矩形支架Ⅰ(6)；第六步：将四角的千斤顶Ⅰ(8)撤掉更换为支撑钢管(14)，并在支撑钢管(14)之间安装横梁及纵梁，形成第二层矩形支架Ⅰ；第七步：继续向上挖掘拱顶区域，抬升千斤顶Ⅱ(12)直至到达千斤顶Ⅱ(12)的极限，然后在第二层矩形支架Ⅰ和矩形支架Ⅱ(7)之间重新安装千斤顶Ⅰ(8)，由千斤顶Ⅰ(8)支撑第二层矩形支架Ⅰ；第八...

【专利技术属性】
技术研发人员：何鹏飞，孙兴亮，康飞，张超，赵智，郭大亮，
申请(专利权)人：中交一公局第八工程有限公司，
类型：发明
国别省市：