隧道出洞支护构造及其施工方法与流程

本发明涉及铁路工程建设技术领域，特别涉及一种隧道出洞支护构造及其施工方法。

背景技术：

随着我国铁路建设的发展，山区铁路出现越来越多的隧道工程，西南山区地势险峻，因此较多隧道洞口往往在高陡边坡上，出洞即是紧邻桥梁。而山区高陡边坡隧道施工便道修建至洞口难度大、洞口施工场地较难布置，施工机械人员很难进入洞口施工。隧道长度短时可以选择从洞口条件较好的一端单向掘进至另一端洞口，隧道较长时可考虑增加横洞或斜井进入正洞后反向施工至条件较差的洞口。以上两种方法均面临着出洞施工，由于洞口段往往埋深浅、围岩破碎，再加之隧道开挖断面大，在进行出洞施工时易造成洞内外塌方等事故，而处理塌方工程困难、增加投资、工期延误，会给隧道建设带来巨大的损失。因此，采用何种方法保证隧道出洞施工安全有效是目前急需解决的问题。

目前，对隧道出洞施工方法的研究较少，随着我国铁路建设的加速发展，越来越多隧道面临着出洞施工风险，也有较多隧道在出洞施工时已造成巨大的经济损失。如何做好隧道出洞施工防护，既要保证隧道施工安全，又能搭建洞口施工平台，寻求一种安全、快速、经济、合理的施工方法势在必行。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种隧道出洞支护构造及其施工方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种隧道出洞支护构造，包括在隧道洞口设有的上台阶和下台阶，所述上台阶和下台阶之间连接有连接斜坡，所述上台阶上设有小导洞；所述支护构造还包括在所述小导洞周围设有的临时支护，以及在隧道洞口四周设有的用于加固隧道周边围岩的超前支护、系统锚杆、锁脚锚杆和初期支护，也包括在所述小导洞出洞后，在隧道洞口由洞外向洞内施作的大管棚导向墙及大管棚。

本发明采用上台阶小导洞超前出洞施作洞口防护及大管棚的方式加固隧道洞口浅埋破碎段围岩，保证隧道出洞施工安全。通过本发明可降低隧道出洞时由隧道塌方带来的投资增加、工期延误等风险，间接节约的隧道工程投资和工期；通过本发明可有效地解决隧道高陡隧道洞口无法搭建施工作业平台，施工人员及设备运输困难的问题，保证隧道洞口施工安全。该发明为高陡边坡隧道出洞设计提供了科学依据，加强了隧道出洞施工的安全可靠性，最大可能地实现了经济、合理、安全、高效。

优选的，所述连接斜坡的斜度小于或等于1/3，保证连接上下台阶的斜坡足够平缓，便于施工人员及施工机械的运输组织。

优选的，所述临时支护包括型钢钢架喷射混凝土支护。

优选的，所述超前支护包括超前小导管。

优选的，支护结构还包括设置在隧道洞口处的排水系统及边仰坡防护，保证隧道开挖支护完全稳定。

优选的，所述边仰坡防护包括锚杆框架梁。

本发明还公开了一种隧道出洞支护构造的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：在隧道施工至邻近洞口段时，将施工工法调整为台阶法，上台阶和下台阶之间通过连接斜坡相连接；

步骤二：在隧道上台阶一侧开挖超前小导洞，所述小导洞每循环开挖后施作超前支护、系统锚杆、锁脚锚杆、初期支护和临时支护，待支护完成后再进行小导洞下一循环的开挖，按此工序贯通小导洞至隧道洞口；

步骤三：通过小导洞组织人员、机械布置洞口施工场地，再施作大管棚导向墙，大管棚导向墙内钻孔，打设大管棚超前支护并注浆加固洞口浅埋段破碎围岩；

步骤四：完成洞口防护施工及大管棚加固后，从洞内开挖支护上台阶另一侧小导洞至洞口，待上台阶开挖支护完成后，拆除小导洞临时支护，开挖支护下台阶至洞口，至此完成隧道出洞施工。

本发明所述的施工方法为高陡边坡隧道出洞施工的设计提供了科学依据，通过上台阶导洞超前出洞，而后施作洞口防护及大管棚的方法，来加固隧道洞口浅埋破碎段围岩，解决了施工人员及设备运输困难的问题，保证了隧道出洞施工安全，降低了出洞施工塌方风险。

优选的，所述步骤三在施作大管棚导向墙前，还施作了洞口截排水系统及边仰坡防护，保证隧道开挖支护完全稳定。

与现有技术相比，本发明所述的支护结构的有益效果：

本发明采用上台阶小导洞超前出洞施作洞口防护及大管棚的方式加固隧道洞口浅埋破碎段围岩，保证隧道出洞施工安全。通过本发明可降低隧道出洞时由隧道塌方带来的投资增加、工期延误等风险，间接节约的隧道工程投资和工期；通过本发明可有效地解决隧道高陡隧道洞口无法搭建施工作业平台，施工人员及设备运输困难的问题，保证隧道洞口施工安全。该发明为高陡边坡隧道出洞设计提供了科学依据，加强了隧道出洞施工的安全可靠性，最大可能地实现了经济、合理、安全、高效。

与现有技术相比，本发明所述的支护结构的施工方法的有益效果：

本发明所述的施工方法为高陡边坡隧道出洞施工的设计提供了科学依据，通过上台阶导洞超前出洞，而后施作洞口防护及大管棚的方法，来加固隧道洞口浅埋破碎段围岩，解决了施工人员及设备运输困难的问题，保证了隧道出洞施工安全，降低了出洞施工塌方风险。

附图说明：

图1是本发明所述的一种隧道出洞支护构造的纵断面图。

图2是图1中的a-a剖视图。

图3是图1中的b-b剖视图。

图中标记：1-超前支护，2-系统锚杆，3-锁脚锚杆，4-初期支护，5-二次衬砌，6-临时支护，7-上台阶，8-下台阶，9-小导洞，10-大管棚导向墙，11-大管棚，12-连接斜坡，13-锚杆框架梁，14-地面线。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1-图3所示，一种隧道出洞支护构造，包括在隧道洞口设有的上台阶7和下台阶8，所述上台阶7和下台阶8之间连接有连接斜坡12，所述连接斜坡12的斜度小于或等于1/3，保证斜坡足够平缓，便于施工人员及施工机械的运输组织。

所述上台阶7的一侧设有小导洞9，还包括在所述小导洞9开挖后及时设有的临时支护6，所述临时支护6包括型钢钢架喷射混凝土支护；以及在隧道洞口四周设有的用于加固隧道周边围岩的超前支护1、系统锚杆2、锁脚锚杆3和初期支护4，所述超前支护1包括超前小导管，加固隧道周边围岩，保证导洞施工安全。上台阶小导洞9先行开挖至隧道洞口，为人员及机械出洞提供通道。

支护构造也包括在所述小导洞9出洞后，在隧道洞口由洞外向洞内施作的大管棚导向墙10及大管棚11，超前预加固洞口段围岩。支护结构还包括设置在隧道洞口处的排水系统及边仰坡防护，所述边仰坡防护包括锚杆框架梁13，图中14为地面线。

实施例2

如图1-图3所示，一种隧道出洞支护构造的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：在隧道施工至邻近洞口段时，将施工工法调整为台阶法，上台阶7和下台阶8之间通过连接斜坡12相连接，上下台阶长度尽量拉长，并保证连接上下台阶的连接斜坡12足够平缓，便于施工人员及施工机械的运输组织；

步骤二：在隧道上台阶7一侧开挖超前小导洞9，所述小导洞9每循环开挖后施作超前支护1、系统锚杆2、锁脚锚杆3、初期支护4、二次衬砌5和临时支护6等支护措施，保证小导洞开挖支护安全稳定，待支护完成后再进行小导洞9下一循环的开挖，按此工序贯通小导洞9至隧道洞口，作为人员、机械设备运出洞外的通道；

步骤三：通过小导洞9组织人员、机械布置洞口施工场地，施作了洞口截排水系统及边仰坡防护，而后再施作大管棚导向墙10，大管棚导向墙10内钻孔，打设大管棚11超前支护并注浆加固洞口浅埋段破碎围岩；

步骤四：完成洞口防护施工及大管棚11加固后，从洞内开挖支护上台阶7另一侧小导洞至洞口，待上台阶7开挖支护完成后，拆除小导洞临时支护6，开挖支护下台阶8至洞口，至此完成隧道出洞施工。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。