地下洞室丁字型交叉口开挖支护施工方法与流程

本发明涉及一种地下洞室丁字型交叉口开挖支护施工方法。适用于水利水电工程、岩土工程。

背景技术：

在无自稳性的不良地质区域布置的“丁”字型交叉口工程，受地下水影响较大，施工跨度大，结构复杂，应力集中，开挖成型困难，支护结构安装时间长，且围岩与支护结构难以紧密结合形成整体结构，存在较大施工难度与安全风险。如果开挖预留岩柱，由于围岩岩体强度较低，必然要求现场浇筑大量混凝土大量方可形成临时支撑；且多数钢拱架体型不同，会面临钢拱架加工、安装难度大、时间长的问题；预应力锚索在软弱围岩中的效果难以保证。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种成本较低、安全可靠的地下洞室丁字型交叉口开挖支护施工方法，以降低施工难度，缩短施工周期。

本发明所采用的技术方案是：一种地下洞室丁字型交叉口开挖支护施工方法，其特征在于步骤如下：

1、开挖支护施工支洞与主洞之间的交叉段；

交叉段包括施工支洞末端的喇叭口渐变段和位于支洞与主洞交叉口处的支洞口门架施工空间，在支洞口门架施工空间内安装钢结构门架；

2、开挖支护主洞的施工通道；

沿施工支洞轴向、从主洞的支洞口门架施工空间开挖至距离主洞另一侧边墙差一个循环作业位置，开挖断面为矩形，并采用沿施工支洞轴线方向布置的若干冂字形钢拱架进行支护；

继续开挖至主洞边界，形成从支洞口门架施工空间到主洞边界的施工通道，并进行施工通道顶部的主洞环向钢拱架施工；

3、开挖支护主洞；

3.1、拆除施工通道一侧的冂字形钢拱架拱脚，进行该侧主洞的开挖支护；

3.2、拆除施工通道另一侧的冂字形钢拱架拱脚，进行该侧主洞的开挖支护。

所述钢结构门架具有若干榀，每榀单独架立，架立完毕后钢结构门架焊接为一整体。

所述钢结构门架具有城门洞形的内拱架和冂字形的外拱架，内拱架与外拱架经连杆连成整体。

所述喇叭口渐变段的开挖断面由城门洞形逐渐变为矩形。

本发明的有益效果是：本发明方便、安全的在不良地质条件地区进行交叉口工程作业，降低了预留岩柱需要加工多类型钢拱架的施工难度；采取分区分步施工，便于支护结构安装实施，能尽快对开挖揭露的围岩形成封闭，减少了围岩应力释放和变形，防止了坍塌等安全事故的发生，确保施工人员、设备以及工程安全。

附图说明

图1为实施例的平面布置示意图。

图2为实施例的分步开挖图。

图3为图1的ⅱ-ⅱ剖视图。

图4为图1的c-c剖视图。

图5为图1的e-e剖视图。

具体实施方式

如图1～图3所示，本实施例不良地质地下洞室“丁”字型交叉口施工过程中，采取分区分步施工，分成ⅰ区、ⅱ区和ⅲ区进行分布开挖。

其中ⅰ区为施工支洞1与主洞2之间的交叉段，包括施工支洞末端的喇叭口渐变段101和位于支洞与主洞交叉口处的支洞口门架施工空间202，喇叭口渐变段101作为ⅰ区a；支洞口门架施工空间202包括ⅰ区b和ⅰ区c，ⅰ区b为喇叭口渐变段101洞口对应的开挖区，ⅰ区c为ⅰ区b边缘的区域，用于增大支洞口门架施工空间202断面面积，以放置钢结构门架3。

本实施例中ⅱ区为主洞2的支洞口门架施工空间202侧到主洞2另一侧边界的开挖区域，ⅱ区包括ⅱ区a、ⅱ区b和ⅱ区c，从支洞口门架施工空间202至距离主洞2边墙仅差一个循环作业位置的区域分为ⅱ区a和ⅱ区b，从距离主洞2边墙仅差一个循环作业的位置到主洞2边界的区域为ⅱ区c。本例中ⅱ区两侧主洞的开挖区域为ⅲ区。

本实施例的具体实现方式如下：

为保证施工安全，同时考虑喇叭口施工工艺，采用型钢拱架配合超前小导管、系统锚杆、钢筋网片、喷射混凝土的加强型支护方案，施工时采取“弱爆破、短进尺、强支护”方案组织实施。

(1)开挖支护施工支洞1与主洞2之间的交叉段(ⅰ区)，开挖顺序依次为ⅰ区a、ⅰ区b和ⅰ区c。

ⅰ区a开挖断面由与施工支洞1开挖断面轮廓相同的城门洞形渐变为矩形，接近ⅰ区b处最后一环小导管施工时应适当调整上小导管布置角度，使ⅰ区b的开挖区间位于小导管的超前支护范围内。

ⅰ区b、c开挖断面为矩形，开挖长度可根据施工经验适当调整，以能满足安装钢结构门架的最小空间即可。ⅰ区b、c一个工作循环即可完成，ⅰ区b为爆破开挖、ⅰ区c采用风镐撬挖。

开挖完成后尽快实施临时钢拱架，随后在支洞口门架施工空间202内3榀安装钢结构门架3(hw200x200门架)，钢结构门架3每榀单独架立，架立完毕后门架焊接为一整体。

如图4所示，钢结构门架3具有城门洞形的内拱架和冂字形的外拱架，内拱架与外拱架经连杆连成整体

(2)开挖支护主洞2内支洞口门架施工空间202到主洞2另一侧边界的施工通道201(ⅱ区)，以在施工通道201两侧通道壁上形成开挖主洞2的开挖施工面，开挖顺序依次为ⅱ区a、ⅱ区b和ⅱ区c。

ⅱ区a、b开挖断面均为矩形，并在ⅱ区b开挖后晶块采用沿施工支洞1轴线方向架立的若干冂字形钢拱架4进行支护(见图5)，喷锚，超前小导管。

ⅱ区c开挖完成后并进行ⅱ区拱顶的主洞环向钢拱架5施工，随后施工主洞2轴线方向ⅲ区跨度范围内的超前小导管。

(3)开挖支护主洞2(ⅲ区)。

选择ⅱ区的单侧进行开挖作业，先拆除该侧开挖面范围内冂字形钢拱架4的拱脚401，进行该侧的城门洞形断面主洞2的开挖，架立钢拱架；主洞城门洞～马蹄形渐变段开挖，架立钢拱架。

进行ⅱ区另一侧的开挖作业，先拆除该侧开挖面范围内冂字形钢拱架4的拱脚401，进行该侧的城门洞形断面主洞2的开挖，架立钢拱架；主洞城门洞～马蹄形渐变段开挖，架立钢拱架。

如此分区分步施工，便于支护结构安装实施，能尽快对开挖揭露的围岩形成封闭，达到整体受力效果，减少了围岩应力释放和变形，防止了坍塌等安全事故的发生，并确保施工安全和隧洞结构安全。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种地下洞室丁字型交叉口开挖支护施工方法。本发明的目的是提供一种成本较低、安全可靠的地下洞室丁字型交叉口开挖支护施工方法，以降低施工难度，缩短施工周期。本发明的技术方案是：一种地下洞室丁字型交叉口开挖支护施工方法，其特征在于步骤如下：1、开挖支护施工支洞与主洞之间的交叉段；2、开挖支护主洞的施工通道；3、开挖支护主洞。本发明适用于水利水电工程、岩土工程。

技术研发人员：韩华超;赵新波;吉玉亮;孟江波;胡森映;孟丹
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2017.11.20
技术公布日：2018.05.01