一种破碎围岩分离式隧道交叉口渐变段施工方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其是一种破碎围岩分离式隧道交叉口渐变段施工方法。

背景技术：

随着我国国民经济的发展，建设的力度持续加大，在公路隧道、城市地下工程等设计与施工中，一般根据隧道结构断面和施工揭露的围岩条件选择不同施工方法，但是随着交通运输迅速发展的需要，各种极度破碎的超大断面不断出现，尤其体现在分离式隧道交叉口处，传统的crd、双侧壁导坑法等已经不能满足隧道施工安全。如何保证弱地质环境下超大断面隧道开挖施工安全目前仍是国内施工难题。

技术实现要素：

本发明为了解决针对目前弱地质环境下超大断面隧道开挖施工中缺乏同时具有安全性及性价比施工工艺的问题，提供了一种破碎围岩分离式隧道交叉口渐变段施工方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种破碎围岩分离式隧道交叉口渐变段施工方法，包括隧道开挖和隧道支护，所述的隧道开挖是将隧道沿其轴向分成5个导洞，5个导洞包括与隧道弧形断面相邻的一号导洞和二号导洞，与一号导洞相邻的三号导洞，与二号导洞相邻的四号导洞以及设置在隧道轴心位置的五号导洞，一号导洞、三号导洞和五号导洞是固定轴线导洞，二号导洞和四号导洞是变轴线导洞，开挖时分别将各导洞分成不同的台阶进行依次施工；所述的隧道支护是指当隧道各导洞开挖后及时对其进行初期支护和临时支护；

隧道开挖按照渐变段由小增大的顺序逐步进行，具体包括如下步骤：

s1.开挖一号导洞，一号导洞的开挖断面为4～5米，一号导洞包括一号导洞上台阶和一号导洞下台阶，按照一号导洞上台阶超出一号导洞下台阶5～10米的距离进行交替开挖，同时随着一号导洞的开挖及时做隧道支护；

s2.继续开挖一号导洞，当一号导洞下台阶开挖10～15米后，开始开挖二号导洞，二号导洞的开挖断面为4～5米，二号导洞包括二号导洞上台阶和二号导洞下台阶，由于二号导洞为渐变导洞，根据放线后导洞轴线的变化，按照二号导洞上台阶超出二号导洞下台阶5～10米的距离进行交替开挖，同时随着二号导洞的开挖及时做支护；

s3.当一号导洞开挖并支护完成后，二号导洞处于继续开挖状态，此时开始进行三号导洞的开挖，三号导洞的开挖断面为4～5米，三号导洞包括三号导洞上台阶、三号导洞中台阶和三号导洞下台阶，三号导洞各台阶的开挖距离控制在2～5米，随着三号导洞的开挖及时做支护，同时按照安装时间从早到晚的顺序依次拆除一号导洞的临时支护；

s4.当二号导洞施工完毕且三号导洞下台阶已施工10～15米后，开始进行四号导洞的施工，四号导洞的开挖断面为4～9米，四号导洞包括四号导洞上台阶、四号导洞中上台阶、四号导洞中下台阶和四号导洞下台阶，四号导洞各台阶的开挖距离控制在2～5米，随着四号导洞的开挖及时做支护，同时按照安装时间从早到晚的顺序依次拆除二号导洞的临时支护；

s5.当四号导洞的开挖断面超过9米或整个隧道的开挖断面超过22米时，四号导洞由原有的4台阶变为四号导洞上台阶、四号导洞中台阶和四号导洞下台阶，同时增设五号导洞，五号导洞包括五号导洞上台阶、五号导洞中上台阶、五号导洞中下台阶和五号导洞下台阶，五号导洞各台阶间的开挖距离控制在2～5米，并随着五号导洞的开挖及时做支护；

s6.完成四号导洞和五号导洞的开挖，当开挖完成后，逐步拆除剩余的临时支护即可。

初期支护包括紧贴隧道掌子面拱形边缘的初喷、架设格栅钢架和挂网喷混凝土。

临时支护是指各导洞间的分隔支护，临时支护包括一号导洞和三号导洞间的临时支撑一，二号导洞和四号导洞间的临时支撑二，三号导洞和五号导洞间的临时支撑三以及四号导洞和五号导洞间的临时支撑四。临时支护是指采用型钢骨架将各导洞进行分隔支撑，各导洞在开挖过程中为独立的小腔体，保证其受力的稳定性。

步骤s1开挖前，沿隧道拱部进行大管棚施工同时对隧道地层范围做注浆加固。

隧道地层范围注浆加固采用水泥、水玻璃双浆液，注浆压力取值为0.1～0.3mpa，注浆量取环形间隙理论体积的1.3～1.8倍。

本发明设计合理、施工简便、使用效果好，能简便、快速完成隧道交叉口渐变段施工过程，施工过程安全可靠；并且可根据隧道施工过程中地质条件和断面大小选择合理的增加导洞和临时支撑来保障隧道施工安全，减少大断面隧道开挖对围岩的扰动；增强了围岩收敛变形约束能力和初期支护的整体性能；从而提高了施工效率。

附图说明

图1是本发明隧道交叉口渐变段的结构示意图；

图2是图1中a-a剖面的结构示意图；

图3是图1中b-b剖面的结构示意图；

图4是图1中c-c剖面的结构示意图；

图5是本发明开挖步骤1的示意图；

图6是本发明开挖步骤2的示意图；

图7是本发明开挖步骤3的示意图；

图8是本发明开挖步骤4的示意图；

图9是本发明开挖步骤5的示意图。

图中：1-一号导洞，2-二号导洞，3-三号导洞，4-四号导洞，5-五号导洞，6-一号导洞上台阶，7-一号导洞下台阶，8-二号导洞上台阶，9-二号导洞下台阶，10-三号导洞上台阶，11-三号导洞中台阶，12-三号导洞下台阶，13-四号导洞上台阶，14-1-四号导洞中上台阶，14-2-四号导洞中台阶，15-四号导洞中下台阶，16-四号导洞下台阶，17-五号导洞上台阶，18-五号导洞中上台阶，19-五号导洞中下台阶，20-五号导洞下台阶，21-临时支撑一，22-临时支撑二，23-临时支撑三，24-临时支撑四。

具体实施方式

结合图1～图9对发明做进一步说明，一种破碎围岩分离式隧道交叉口渐变段施工方法，包括隧道开挖和隧道支护，所述的隧道开挖是将隧道沿其轴向分成5个导洞，5个导洞包括与隧道弧形断面相邻的一号导洞1和二号导洞2，与一号导洞1相邻的三号导洞3，与二号导洞2相邻的四号导洞4以及设置在隧道轴心位置的五号导洞5，一号导洞1、三号导洞3和五号导洞5是固定轴线导洞，二号导洞2和四号导洞4是变轴线导洞，开挖时分别将各导洞分成不同的台阶进行依次施工；所述的隧道支护是指当隧道各导洞开挖后及时对其进行初期支护和临时支护；

隧道开挖按照渐变段由小增大的顺序逐步进行，如图5～图9所示，具体包括如下步骤：

s1.开挖一号导洞1，一号导洞1的开挖断面为4～5米，一号导洞1包括一号导洞上台阶6和一号导洞下台阶7，按照一号导洞上台阶6超出一号导洞下台阶75～10米的距离进行交替开挖，同时随着一号导洞1的开挖及时做隧道支护；隧道支护为紧贴隧道掌子面拱形边缘的初喷、架设格栅钢架和挂网喷混凝土以及临时支撑一21；

s2.继续开挖一号导洞1，当一号导洞下台阶7开挖10～15米后，开始开挖二号导洞2，二号导洞2的开挖断面为4～5米，二号导洞2包括二号导洞上台阶8和二号导洞下台阶9，由于二号导洞2为渐变导洞，根据放线后导洞轴线的变化，按照二号导洞上台阶8超出二号导洞下台阶95～10米的距离进行交替开挖，同时随着二号导洞2的开挖及时做支护；隧道支护为紧贴隧道掌子面拱形边缘的初喷、架设格栅钢架和挂网喷混凝土以及临时支撑二22；

s3.当一号导洞1开挖并支护完成后，二号导洞2处于继续开挖状态，此时开始进行三号导洞3的开挖，三号导洞3的开挖断面为4～5米，三号导洞3包括三号导洞上台阶10、三号导洞中台阶11和三号导洞下台阶12，三号导洞3各台阶的开挖距离控制在2～5米，随着三号导洞3的开挖及时做支护，支护包括三号导洞3顶部的拱顶喷护以及临时支撑三23，同时按照安装时间从早到晚的顺序依次拆除一号导洞1的临时支撑一21；

s4.当二号导洞2施工完毕且三号导洞下台阶12已施工10～15米后，开始进行四号导洞4的施工，四号导洞4的开挖断面为4～9米，四号导洞4包括四号导洞上台阶13、四号导洞中上台阶14-1、四号导洞中下台阶15和四号导洞下台阶16，四号导洞4各台阶的开挖距离控制在2～5米，随着四号导洞4的开挖及时做支护，支护为隧道拱顶的初喷支护，同时按照安装时间从早到晚的顺序依次拆除二号导洞2的临时支撑22；

s5.当四号导洞4的开挖断面超过9米或整个隧道的开挖断面超过22米时，四号导洞4由原有的4台阶变为四号导洞上台阶13、四号导洞中台阶14-2和四号导洞下台阶16，同时增设五号导洞5，五号导洞5包括五号导洞上台阶17、五号导洞中上台阶18、五号导洞中下台阶19和五号导洞下台阶20，五号导洞5各台阶间的开挖距离控制在2～5米，并随着五号导洞5的开挖及时做支护，此处支护为隧道拱顶的初喷支护以及临时支撑四24；

s6.完成四号导洞4和五号导洞5的开挖，当开挖完成后，逐步拆除剩余的临时支护即可，拆除顺序按照支护顺序进行拆除。

初期支护包括紧贴隧道掌子面拱形边缘的初喷、架设格栅钢架和挂网喷混凝土。临时支护是指各导洞间的分隔支护，临时支护包括一号导洞1和三号导洞3间的临时支撑一21，二号导洞2和四号导洞4间的临时支撑二22，三号导洞3和五号导洞5间的临时支撑三23以及四号导洞4和五号导洞5间的临时支撑四24。步骤s1开挖前，沿隧道拱部进行大管棚施工同时对隧道地层范围做注浆加固，大管棚是一种隧道的支护形式，可对洞口段覆盖层进行加强支护,用以加固和支护围岩，以确保安全进洞和顺利掘进。隧道地层范围注浆加固采用水泥、水玻璃双浆液，注浆压力取值为0.1～0.3mpa，注浆量取环形间隙理论体积的1.3～1.8倍。