隧洞施工方法及应用与流程

本发明涉及一种地下工程施工方法，具体地说是一种隧洞施工方法及应用，特别是涉及一种施工简单、周期短且成本低的隧洞施工方法及应用。

背景技术：

随着经济社会发展和受城市建设用地的限制，城市地下空间的开发与利用是解决大中城市交通拥堵、提高土地资源利用率和确保地面绿化面积的一种重要途径。城市地下空间的开发与利用既要确保施工安全，又要尽可能降低施工对地面交通和周边建筑的影响，这就对地下工程施工技术提出了更高的要求。同时受工程地质条件限制、地下空间或山岭隧洞开挖跨度较大，以往明挖的施工方法对周围土体扰动大，影响范围广，施工安全难以保证而逐渐被人摒弃，一些暗挖方法日益受人推崇，尽可能地减少或避免施工对周边环境的影响和提高施工安全性已经成为地下空间结构和隧洞施工专业人士的共识。

如美国专利说明书us4365913中公开了一种用于修筑从一个地下通道开始的地下垂直墙结构的方法和装置，该方法是与欲建筑的地下通道横断面宽度相等地开挖两条入口竖井，从竖井底部用大功率液压推进器将预制管推入地层中，预制管的直径可达2米，其下部设有足以供后续工序操作使用的开口，然后沿所述开口向下开挖建筑垂直墙的纵沟，并在纵沟内设置钢支撑件，最后向纵沟及预制管内灌注混凝土，至此完成垂直墙。再用同样的方法在已完成的垂直墙的上部呈拱形地推入其他预制管，并将其相互连通并注入混凝土，即形成地下通道的断面，在其支护下开挖其中的土层即可。该方法在向下开挖建筑垂直墙纵沟的过程中需要设置大量的钢支撑、钢支撑件；预制管下部设的开口打开至第一道支撑架设完毕期间钢管受力转换存在沉降隐患；其预制管从竖井底部推入，竖井底部平行于地下通道横断面顶部，不利于垂直墙及地下通道内部的土方运出。

又如中国专利说明书cn201210090103.2中公开了一种26m大跨度空间一次成型建造工法，该方法是将上围合部分的钢管沿拟开挖地下空间上轮廓线跳格顶入延伸方向的土体，同时进行管间注浆，并挖除管内的土体；依次从上向下沿拟开挖地下空间外轮廓将下围合部分的钢管跳格顶入延伸方向的土体，同时进行管间注浆，并挖除管内的土体；然后将钢管两两相邻部分进行切割，并连接切口支护，形成相互连通的管排夹壁空腔，然后进行管排填充结构的施工，形成围护结构；围护结构完成后，按照从上向下的顺序进行拟开挖地下空间土方开挖，并施做内部结构。该施工方法所顶钢管间距过密，顶管数量多，增加了作业时间，同时，在钢管两两相邻部分进行切割后，需要进行的切口支护所需固定钢板、防水钢板和管间支护用量多，不能回收，管间支护存在失稳隐患，该工法工序众多，施工周期长，成本高，很难推广。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种施工简单、周期短且成本低的隧洞施工方法及应用。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种隧洞施工方法，它包括以下步骤：

⑴于拟建的隧洞洞口位置，在隧洞横向剖面轮廓形状的内侧或外侧，开挖2～10个纵向施工洞，纵向施工洞之间间隔3～8米；以纵向施工洞作为施工通道，沿纵向施工洞的轴线，每间隔2～8米，在纵向施工洞的侧面开口挖出侧洞；

本发明在步骤⑴中，所述纵向施工洞采用顶管法或矿山法或新奥法开挖。

本发明在步骤⑴中，纵向施工洞的长度为隧洞的长度，纵向施工洞的宽度为1.0～3.0米，纵向施工洞的高度为1.0～3.0米。

本发明在步骤⑴中，通过纵向施工洞，用锚杆或小导管注浆对纵向施工洞洞壁周围土体进行预加固。

⑵在侧洞内，沿隧洞横向剖面轮廓形状开挖与相邻侧洞连通的横向施工洞，使侧洞的径向与横向施工洞的轴向剖面形状与隧洞横向剖面的轮廓形状重合；

本发明在步骤⑵中，所述横向施工洞采用矿山法或新奥法开挖；横向施工洞的宽度为0.8～2.0米，横向施工洞的高度为0.3～2.0米。

本发明在步骤⑵中，通过横向施工洞，用锚杆或小导管注浆对横向施工洞之间的土体进行预加固。

⑶在纵向施工洞一侧安装模板，横向施工洞内分段绑扎钢筋，往横向施工洞内自下而上注满自密实混凝土，形成隧洞的钢筋混凝土初期支撑结构；

⑷在隧洞的钢筋混凝土初期支撑结构的支护下，自洞口往里分段对钢筋混凝土初期支撑结构内的土方进行开挖，并对横向施工洞之间的隧洞洞壁土体挂钢筋网和喷射混凝土，形成护壁；然后，分段绑扎钢筋和浇筑混凝土形成隧洞的底板，直至完成整个隧洞的施工。

一种如上所述的隧洞施工方法在地下工程施工领域应用，即应用于大跨度的隧洞或地下厂房或地铁车站或地下通道或人防工程的施工。

由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，具有作业面多，工序相互影响小，施工安全，后期可进行大规模土方开挖，施工进度快，不需中断地面交通，地面沉降小，对周围环境的影响小等特点，具有很好的经济效益、环境效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的实施例1步骤⑴的立面示意图；

图2是本发明的实施例1步骤⑵的立面示意图；

图3是本发明的实施例1步骤⑶的立面示意图；

图4是本发明的实施例1步骤⑷的立面示意图；

图5是本发明的实施例2的立面示意图；

图6是本发明的实施例3的立面示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种隧洞施工方法，它包括以下步骤：

⑴于拟建的隧洞洞口位置，在隧洞横向剖面轮廓形状的内侧或外侧，开挖2～10个纵向施工洞1，纵向施工洞1之间间隔3～8米；以纵向施工洞1作为施工通道，沿纵向施工洞1的轴线，每间隔2～8米，在纵向施工洞1的侧面开口挖出侧洞2；

本发明在步骤⑴中，所述纵向施工洞1采用顶管法或矿山法或新奥法开挖。

本发明在步骤⑴中，纵向施工洞1的长度为隧洞的长度，纵向施工洞1的宽度为1.0～3.0米，纵向施工洞1的高度为1.0～3.0米。

本发明在步骤⑴中，通过纵向施工洞1，用锚杆或小导管注浆对纵向施工洞1洞壁周围土体进行预加固。

⑵在侧洞2内，沿隧洞横向剖面轮廓形状开挖与相邻侧洞2连通的横向施工洞3，使侧洞2的径向与横向施工洞3的轴向剖面形状与隧洞横向剖面的轮廓形状重合；

本发明在步骤⑵中，所述横向施工洞3采用矿山法或新奥法开挖；横向施工洞3的宽度为0.8～2.0米，横向施工洞3的高度为0.3～2.0米。

本发明在步骤⑵中，通过横向施工洞3，用锚杆或小导管注浆对横向施工洞3之间的土体进行预加固。

⑶在纵向施工洞1一侧安装模板，横向施工洞3内分段绑扎钢筋，往横向施工洞内自下而上注满自密实混凝土，形成隧洞的钢筋混凝土初期支撑结构；

⑷在隧洞的钢筋混凝土初期支撑结构的支护下，自洞口往里分段对钢筋混凝土初期支撑结构内的土方进行开挖，并对横向施工洞3之间的隧洞洞壁土体挂钢筋网和喷射混凝土，形成护壁；然后，分段绑扎钢筋和浇筑混凝土形成隧洞的底板5，直至完成整个隧洞的施工。

一种如上所述的隧洞施工方法在地下工程施工领域应用，即应用于大跨度的隧洞或地下厂房或地铁车站或地下通道或人防工程的施工。

本实施例以单跨隧洞的施工为例，跨度9.75米的三车道公路隧道，地层为黏土，自稳能力一般。

本实施例施工时，步骤⑴：于拟建的隧洞洞口位置，在隧洞横向剖面轮廓形状的内侧，采用新奥法开挖3个宽度2米，高度1.8米的纵向施工洞1，纵向施工洞1的长度为隧洞的长度，纵向施工洞1轴线之间的水平间隔为3.9米；以纵向施工洞1作为施工通道，沿纵向施工洞1的轴线，每间隔4.5米，在纵向施工洞1的侧面开口挖出侧洞2，如图1所示。

为提高开挖时洞壁稳定性和施工安全，本发明通过纵向施工洞1，用锚杆对纵向施工洞1洞壁周围土体进行预加固。

步骤⑵：在侧洞2内，沿隧洞横向剖面轮廓形状采用新奥法开挖与相邻侧洞2连通的横向施工洞3，使侧洞2的径向与横向施工洞3的轴向剖面形状与隧洞横向剖面的轮廓形状重合；横向施工洞3的宽度为1.5米，横向施工洞3的高度为0.5～1.8米；如图2所示。

为提高隧洞后期开挖时洞壁稳定性和加快隧洞内土方大规模开挖的施工进度，本发明通过横向施工洞3，用小导管注浆对横向施工洞3之间的土体进行预加固。

步骤⑶：在纵向施工洞1一侧安装模板，横向施工洞3内分段绑扎钢筋，往横向施工洞内自下而上注满自密实混凝土，形成隧洞的钢筋混凝土初期支撑结构；如图3所示。

步骤⑷：在隧洞的钢筋混凝土初期支撑结构的支护下，自洞口往里分段对单跨隧洞范围内的土方进行开挖，并对相邻钢筋混凝土初期支撑结构4内侧之间的隧洞洞壁土体挂钢筋网和喷射混凝土，形成护壁4；然后，分段绑扎钢筋和浇筑混凝土形成隧洞的底板5，直至完成整个隧洞的施工，如图4所示。

本发明具有作业面多，工序相互影响小，施工安全，后期易进行大范围土方开挖，施工进度快，不需中断地面交通，地面沉降小，对周围环境的影响小等特点，具有很好的经济效益、环境效益和社会效益。

实施例2：

由图5可知，本实施例为双跨连拱隧洞的施工，在步骤⑴中，所述纵向施工洞1为5个，采用新奥法开挖施工，5个施工洞1分别布置在双跨连拱隧洞每跨跨中和拱脚内侧，最终5个施工洞1随着隧洞内土方大规模开挖而全部挖掉。

余同实施例1。

实施例3：

由图6可知，本实施例为双跨隧洞的施工，在步骤⑴中，所述纵向施工洞1为5个，采用顶管法开挖施工，5个施工洞1分别布置在双跨连拱隧洞中部外侧、每跨跨中和拱脚内侧，最终双跨连拱隧洞中部外侧导洞可以不用填充混凝土，也可以用作检修洞。

施工时需要在隧洞洞口安装顶管反力架，或者需要在隧洞洞口端开挖竖井，利用竖井壁作为反力架，为顶管作业提供施工反力。

余同实施例1。