悬索桥隧道锚的快速开挖方法与流程

本发明涉及悬索桥隧道式锚碇的设计施工技术领域，具体涉及一种悬索桥隧道锚的快速开挖方法。

背景技术：

悬索桥由于其卓越的跨越能力日益成为超大跨径桥梁的首选桥型，是跨越峡谷、江河及海峡的理想桥型，在我国多山的地区，具有十分广阔的应用前景。悬索桥的主要承力结构锚碇也是悬索桥锚固主缆的关键部分，其主要功能是将主缆的张力传递给地基，一般悬索桥锚碇分为自锚式和地锚式两种，地锚式又可以分为重力锚和隧道锚。在内陆平原和江河地区，悬索桥锚碇一般采用重力式；而在山区，已有的隧道锚多适合设置在围岩条件好的硬质岩体，这些隧道锚所处的岩体整体性好，能充分利用围岩的“夹持效应”所提供的巨大抗拔力，且锚碇区植被发育，隧道锚开挖均在洞内实施，对植被保护极为有利。

隧道锚较好结合锚址区的工程地质条件，但悬索桥隧道锚是一个倾角大、断面逐渐加大的大跨度隧道结构，其开挖施工技术难度大，以往国内也有隧道式锚碇的施工案例，但都因为开挖缓慢而成为制约工期的首要难点。因此，如何解决隧道式锚碇快速开挖的施工难题，是我们亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种悬索桥隧道锚的快速开挖方法，其适用于大断面、大倾角的隧道式锚锭，且能够快速施工、缩短工期。

为达到以上目的，第一方面，本发明实施例提供一种悬索桥隧道锚的快速开挖方法，对山体岩层进行爆破开挖，所述悬索桥隧道锚的隧道至少包括相连通的第一隧道和第二隧道；所述开挖方法包括：

预先将第一隧道划分为多个第一节段，对每个第一节段均分第一拱部和第一底部两台阶爆破开挖；其中，根据所述第一节段的倾角对所述第一拱部向前依次开挖m次，再对所述第一底部向下开挖一次；

预先将第二隧道划分为多个第二节段，对每个第二节段均分第二拱部和第二底部两台阶爆破开挖；其中，根据所述第二节段的倾角对所述第二拱部向前依次开挖n次，再根据第二节段的断面对所述第二底部向下开挖；

其中，m、n均为自然数，且所述第一拱部、第二拱部每次开挖的深度大致相同；所述第二隧道与所述第一隧道连通，且其断面和倾角均大于所述第一隧道。

在上述技术方案的基础上，所述根据第二节段的断面对所述第二底部向下开挖的具体步骤为：

根据第二节段的断面大小，将所述第二底部划分为至少一段，并对每段第二底部各向下开挖一次。

在上述技术方案的基础上，所有所述第一底部共同形成所述第一隧道的竖墙。

在上述技术方案的基础上，所述第一隧道靠近所述悬索桥隧道锚的隧道的洞口，其中，所述竖墙的倾斜角度为15°。

在上述技术方案的基础上，所述第一隧道为导洞前段，所述第二隧道为导洞段，所述悬索桥隧道锚的隧道还包括前锚室段、锚塞体段、后锚室段；所述开挖方法包括：

将所述导洞前段、导洞段、前锚室段、锚塞体段、后锚室段分别划分为多个节段；

对每个节段均分拱部和底部两台阶爆破开挖；其中，根据所述导洞前段、导洞段、前锚室段、锚塞体段、后锚室段各自的倾角和断面，对各自对应的节段中的拱部向前开挖至少一次，再对该拱部对应的底部向下开挖一次。

在上述技术方案的基础上，所述对每个节段均分拱部和底部两台阶爆破开挖的具体方法为：

对所述导洞前段的节段中的拱部沿导洞前段的倾角向前依次开挖三次，再对底部向下开挖一次；

对所述导洞段的节段中的拱部沿导洞段的倾角向前依次开挖两次，再对底部向下开挖一次；

对所述前锚室段的节段中的拱部沿前锚室段的倾角向前依次开挖两次，再对底部向下开挖一次；

对所述锚塞体段的节段中的拱部沿锚塞体段的倾角向前依次开挖一次，再对底部向下开挖一次；

对所述后锚室段的节段中的拱部沿后锚室段的倾角向前依次开挖一次，再将底部划分为两段，分别向下开挖一次。

在上述技术方案的基础上，使用倾角可调的出渣矿车至少在所述第二隧道中进行出渣。

在上述技术方案的基础上，所述出渣矿车具有可调式液压轨道托架。

在上述技术方案的基础上，对已开挖的第一节段或第二节段进行钢拱架支护。

在上述技术方案的基础上，使用纵向托梁将所述钢拱架连接为一体结构。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明提供了一种悬索桥隧道锚的快速开挖方法，其适用于对山体岩层中的隧道锚进行爆破开挖；相较于现有的直挖式的台阶开挖法，本发明能够对大倾角、大断面或是变坡锚洞进行快速开挖，其开挖方式合理科学，根据不同的隧道形态，采用新的开挖顺序，将拱部台阶向前深挖多次后，再向下深挖一次底部，分解大倾角、大端面，实现控制爆破开挖；通过每一阶段的有序开挖，大大降低了原先大倾角、大断面或是变坡锚洞的难挖程度，同时，也形成了程序流水化的循环体系，有效提供施工工效。

附图说明

图1为本发明实施例中的悬索桥隧道锚的整体隧道的示意图；

图2为本发明实施例中导洞前段的隧道开挖顺序的示意图；

图3为单个第一节段的开挖顺序示意图；

图4为本发明实施例中导洞段和前锚室段的隧道开挖顺序的示意图；

图5为单个第二节段的开挖顺序示意图；

图6为本发明实施例中锚塞体段的隧道开挖顺序的示意图；

图7为本发明实施例中后锚室段的隧道开挖顺序的示意图；

图8为出渣矿车的示意图；

图9为钢拱架和纵向托梁的安装分布示意图；

图中：1、第一隧道；10、第一节段；11、第一拱部；12、第一底部；2、第二隧道；20、第二节段；21、第二拱部；22、第二底部；3、出渣矿车；31、底座；32、液压杆；33、托架；34、牵引绳；41、钢拱架；42、纵向托梁。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种悬索桥隧道锚的快速开挖方法，对山体岩层进行爆破开挖，所述悬索桥隧道锚的隧道包括相连通的第一隧道1和第二隧道2；所述开挖方法主要包括：

步骤1：预先将第一隧道1划分为多个第一节段10，对每个第一节段10均分第一拱部11和第一底部12两台阶爆破开挖，在本实施例中，所述第一隧道1为导洞前段；其中，根据所述第一节段10的倾角对所述第一拱部11向前依次开挖m次，在本实施例中，具体为三次，再对所述第一底部12向下开挖一次；假设第一拱部11每次向前开挖的深度为两米，则每个第一节段10中的第一拱部11向前开挖的深度为六米，之后再将与开挖的第一拱部11对应的第一底部12向下爆破开挖，有效避免了第一拱部11的深度过深而难以继续开挖。参见图2～3所示，其中，图3为单个第一节段中的第一拱部和第一底部的开挖顺序示意图。

步骤2：预先将第二隧道2划分为多个第二节段20，对每个第二节段20均分第二拱部21和第二底部22两台阶爆破开挖，在本实施例中，所述第二隧道2为与所述导洞前段连通的导洞段；其中，根据所述第二节段20的倾角对所述第二拱部21向前依次开挖n次，在本实施例中，具体为两次，再根据第二节段20的断面对所述第二底部22向下开挖；根据第二节段20的断面大小，将所述第二底部22划分为至少一段，并对每段第二底部22各向下开挖一次；一般情况下，对所述第二底部22向下开挖一次，若所述第二底部22的长度较长，则将该第二底部22分为两段，分别向下开挖一次。参见图4～5所示，其中，图5为单个第二节段20中的第二拱部21和第二底部22的开挖顺序示意图。

其中，且所述第一拱部11、第二拱部21每次开挖的深度大致相同，具体为向前开挖两米；所述第二隧道2与所述第一隧道1连通，且其断面和倾角均大于所述第一隧道1。

可见，本发明实施例提供的悬索桥隧道锚的快速开挖方法，能够根据隧道锚中的隧道形态，即倾角、断面，划分为多种不同的节段，并对多种节段中的拱部和底部来进行不同的开挖顺序，能够有效对于变坡隧道进行开挖，相较于现有技术的直通式隧道开挖，本发明实施例采用全新的开挖顺序，将拱部台阶向前深挖多次后，再向下深挖一次底部，分解大倾角、大端面，实现控制爆破开挖；通过每一阶段的有序开挖，大大降低了原先大倾角、大断面或是变坡锚洞的难挖程度。

具体地，所有所述第一底部12共同形成所述第一隧道1的竖墙，对所述第一底部12的边角进行人工修整，能够保证所述竖墙的倾斜角度为大致在15°，参见图2所示，且所述第一隧道1靠近所述悬索桥隧道锚的隧道的洞口；便于导洞段的开挖工序。

下面结合一实际施工应用中的实例对本发明提供的一种悬索桥隧道锚的快速开挖方法进行解释。其中，所述第一隧道1为导洞前段，所述第二隧道2为导洞段，所述悬索桥隧道锚的隧道还包括前锚室段、锚塞体段、后锚室段；所述开挖方法包括：

步骤1：预先划分悬索桥隧道锚为导洞前段、导洞段、前锚室段、锚塞体段、后锚室段，并将所述导洞前段、导洞段、前锚室段、锚塞体段、后锚室段分别划分为多个节段；

步骤2：对每个节段均分拱部和底部两台阶爆破开挖；其中，根据所述导洞前段、导洞段、前锚室段、锚塞体段、后锚室段各自的倾角和断面，对各自对应的节段中的拱部向前开挖至少一次，再对该拱部对应的底部向下开挖一次。

具体地，所述对每个节段均分拱部和底部两台阶爆破开挖的具体方法为：

步骤201：对所述导洞前段的节段中的拱部沿导洞前段的倾角向前依次开挖三次，再对底部向下开挖一次；如图2～3所示；具体地，所述导洞前段的节段中的所有底部共同形成所述导洞前段的竖墙，对该底部的边角进行人工修整，能够保证所述竖墙的倾斜角度为大致在15°。

步骤202：对所述导洞段的节段中的拱部沿导洞段的倾角向前依次开挖两次，再对底部向下开挖一次；如图4～5所示。

步骤203：对所述前锚室段的节段中的拱部沿前锚室段的倾角向前依次开挖两次，再对底部向下开挖一次；如图4～5所示。

步骤204：对所述锚塞体段的节段中的拱部沿锚塞体段的倾角向前依次开挖一次，再对底部向下开挖一次；如图6所示。

步骤205：对所述后锚室段的节段中的拱部沿后锚室段的倾角向前依次开挖一次，再将底部划分为两段，分别向下开挖一次，其中，当该后锚室段的底部长度较短时，则仅向下开挖一次，无需将底部分段开挖；如图7所示。

在施工过程中，对于爆破开挖产生的岩石废料也需要快速地转移出隧道外，且隧道锚深处的隧道其倾斜角大，常规的出渣车已经满足不了需求，因此，本发明实施例还包括使用倾角可调的出渣矿车3至少在所述第二隧道2中进行出渣，能够使用在坡度较陡的隧道中进行快速出渣。具体地，如图8所示，所述出渣矿车3具有可调式液压轨道托架；所述出渣矿车3包括底座31、液压杆32与托架33，所述托架33的前端与所述底座31铰接，后端通过所述液压杆32与所述底座31相连，所述液压杆32向外伸出以驱动所述托架33逆时针旋转而使得所述托架33的后端远离所述底座31，即所述托架33的平面能够适应于实际的隧道斜坡，反之，所述液压杆32向内收缩，所述托架33的后端靠近所述底座31。其中，所述出渣矿车利用牵引力牵引的牵引绳34向外移动。

为了保证开挖过程的安全可靠性，优选地，如图9所示，对已开挖的第一节段10或第二节段20进行钢拱架41支护。更进一步地，使用纵向托梁42将所述钢拱架41连接为一体结构。其中，使用钢拱架41、纵向托梁42为隧道开挖施工中的常见技术手段，因此，本实施例中仅示意了钢拱架41、纵向托梁42的分布形式，而未详细对钢拱架41、纵向托梁42进行附图解释。

为了能够快速地施工开挖，还在所述导洞前段附近搭设钢结构施工平台，以进行机械设备的停放、材料的堆放等操作。

在本实施例中，根据说明书附图中的序号顺序，对拱部、底部分台阶开挖，且将拱部向前分次爆破开挖，能够降低在山体岩石中开挖深隧道的难度，且施工工期可控，还根据底部的长度，也即当前隧道的断面大小，对底部进行一次或二次爆破，其中，两次爆破的位置是水平并列的。

本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。