一种极小净距隧道出洞减震施工方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种适用于小净距和极小净距隧道出洞减震的施工方法。

背景技术：

现有技术中，出于线路规划需求和地形限制的考虑，交通线路有时不可避免地采取小净距隧道。尤其是在桥隧相连的位置，多为分岔式隧道，即逐渐从分离式、小净距、极小净距隧道过渡。在极小净距隧道洞口段，采用现行隧道爆破施工方法存在以下不足：(1)后行洞爆破会对先行洞的衬砌以及中岩墙造成损伤破坏；(2)开挖进尺过小或者采用机械开挖时，施工工期较长，成本增加；(3)采用传统的连拱隧道形式，开挖和支护量大，施工工序多，结构受力复杂，工期长，造价高。

专利申请号为cn201210036640.9的专利公开了一种极小净距隧道后行洞开挖方法。首先沿靠近中隔墙一侧成排钻打减震孔，向远离中隔墙一侧偏离1-2m进行掏槽爆破并清渣；然后对后行洞周边爆破清渣；最后对中岩墙进行注浆加固。该方法减震孔减震效果有限，控制爆破不能降低后行洞开挖对先行洞围岩变形的影响。

专利申请号为cn201710434558.4的专利公开了一种超小净距隧道控制爆破施工方法。首先进行测量定位，然后先进行左洞施工，开挖起爆左洞上导，再开挖起爆左洞下导，左洞下导爆破开挖坚持预裂先行，沿中间岩柱侧钻预裂孔；接着进行右洞上下导的爆破开挖，在临近中间岩柱一侧沿开挖线自下而上钻两排炮孔，所述炮孔分为内预裂孔、外预裂孔，所述外预裂孔分三节，内预裂孔分五节，各孔装药，起爆顺序和左洞上导一致，最后完成开挖及起爆。该方法能够在一定程度上降低爆破振动对中间岩柱的损害，但各孔装药的预裂爆破对近距离的中岩柱和衬砌造成一定损伤，且预裂效果有限。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种极小净距隧道出洞减震施工方法，以至少解决现有的施工方法施工极小净距隧道时容易对中岩柱以及隧道衬砌造成损伤的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种极小净距隧道出洞减震施工方法，包括以下步骤：

s1、开挖先行洞，使所述先行洞出洞，对所述先行洞的中岩柱进行注浆加固，并采用跳打法施工所述先行洞洞口段二次衬砌；

s2、开挖后行洞，先在所述后行洞处开挖超前导洞，施做超前导洞初期支护，采用双排切缝管预裂爆破法配合机械冷挖法扩挖所述后行洞上台阶靠近中岩柱的一侧，采用控制爆破法扩挖所述后行洞上台阶的其余部分，施做上台阶初期支护，拆除所述超前导洞初期支护，开挖所述后行洞的下台阶断面，施做下断面初期支护、仰拱及填充层，然后整体模筑所述后行洞的二次衬砌；

s3、重复步骤s2，直至完成所述后行洞的出洞施工。

进一步地，所述步骤s2中，采用多段微差爆破方式在所述后行洞处控制爆破开挖所述超前导洞。

进一步地，所述多段微差爆破方式的段数不少于4段，微差时间不小于100ms。

进一步地，所述步骤s2中，超前导洞从中岩柱厚度为0.3～0.5倍隧道跨度处开挖，超前导洞的超前距离为0.5～1.0倍隧道跨度。

进一步地，所述步骤s2中，采用双排切缝管预裂爆破法配合机械冷挖法扩挖所述后行洞上台阶靠近中岩柱的一侧具体是指：在所述后行洞靠近中岩柱一侧采用双排切缝管预裂爆破法扩挖所述后行洞的上台阶部分，在扩挖至临近所述中岩柱时采用机械冷挖法扩挖所述后行洞上台阶靠近中岩柱一侧的其余部分。

进一步地，所述步骤s1中，对所述先行洞的中岩柱进行注浆加固具体是指：采用多根注浆导管对所述先行洞的中岩柱厚度小于3.0m的部分进行注浆加固。

进一步地，多根所述注浆导管沿所述先行洞环向均布设置，整体呈梅花形。

进一步地，所述注浆导管中填充的注浆液为超细水泥单液浆，注浆压力为1mpa～1.5mpa。

应用本发明的技术方案，将先行洞单向出洞，解决了出口段悬崖施工不方便的问题，先行洞出洞后对中岩柱进行注浆加固，并采用跳打法施工先行洞洞口段二次衬砌，控制洞口段围岩变形，降低了后行洞施工过程爆破振动对先行洞衬砌的影响；后行洞采用超前导洞开挖，超前导洞能有效减小对围岩的扰动，使其充分发挥自身承载能力，同时可提前释放一部分地下应力，有效减小了围岩后期的沉降收敛；后行洞扩挖时，采用切缝管预裂爆破法，更加有效地形成预裂缝，减少预裂爆破所需的爆孔数量，并阻隔爆破地震波向先行洞传播；在临近中岩柱一侧采用机械冷挖法，进一步减小了对中岩柱造成的损伤。本发明的施工方法能够有效地降低爆破震动对中间岩柱和混凝土衬砌的损害，缩短施工工期，节约施工成本，解决了现有的小净距或极小净距隧道施工方法爆破施工时容易对中岩柱以及隧道衬砌造成损伤的技术问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明一种实施例的衬砌施工步序设计图，其中，左图为先行洞示意图，图中：i、先行洞上台阶断面；ii1、先行洞下台阶左断面；ii2、先行洞下台阶右断面；右图为后行洞示意图，图中：iii、后行洞超前导洞断面；iv1、后行洞上台阶右断面；iv2、后行洞上台阶左中断面；iv3、后行洞上台阶左边缘断面；v1、后行洞下台阶左断面；v2、后行洞下台阶右断面。

图2示出了本发明一种实施例的中岩柱加固示意图，其中，左图为先行洞示意图，右图为后行洞示意图。

图3示出了本发明一种实施例的施工段距图。

图4示出了本发明一种实施例的后行洞超前导洞炮孔布置图。

图5示出了本发明一种实施例的后行洞采取双排切缝管预裂爆破和冷挖法配合开挖示意图。

图6示出了本发明一种实施例的切缝管结构示意图。

图7示出了本发明一种实施例的切缝管装药示意图；其中，图(a)为切缝管装药横断面示意图，图(b)为切缝管装药纵向示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、先行洞上台阶初期支护；2、先行洞下台阶初期支护；21、先行洞仰拱；3、先行洞填充层；4、先行洞二次衬砌；5、超前导洞初期支护；6、后行洞上台阶初期支护；7、后行洞下台阶初期支护；71、后行洞仰拱；8、后行洞填充层；9、后行洞二次衬砌；10、注浆导管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

如背景技术所记载的，在小净距和极小净距隧道洞口段采用现行隧道爆破施工方法，通常存在后行洞爆破会对先行洞的衬砌以及中岩墙造成损伤破坏、施工周期长、造价高等问题，为了解决该问题，本申请提供了一种极小净距隧道出洞减震施工方法。

在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种极小净距隧道出洞减震施工方法，该施工方法包括以下步骤：

s1、开挖先行洞，使先行洞出洞，对先行洞的中岩柱进行注浆加固，并且采用跳打法施工先行洞洞口段二次衬砌；

s2、开挖后行洞，先在后行洞处开挖超前导洞，施做超前导洞初期支护，采用双排切缝管预裂爆破法配合机械冷挖法扩挖后行洞上台阶靠近中岩柱的一侧，采用控制爆破法扩挖后行洞上台阶的其余部分，施做上台阶初期支护，拆除超前导洞初期支护，开挖后行洞的下台阶断面，施做下断面初期支护、仰拱及填充层，然后整体模筑后行洞的二次衬砌；

s3、重复步骤s2，直至完成后行洞的出洞施工。

采用上述的施工方法，将先行洞单向出洞，解决了出口段悬崖施工不方便的问题，先行洞出洞后对中岩柱进行注浆加固，并采用跳打法施工先行洞洞口段二次衬砌，控制洞口段围岩变形，降低了后行洞施工过程爆破振动对先行洞衬砌的影响；后行洞采用超前导洞开挖，增加了爆源与先行洞衬砌之间的距离，同时爆破药量较上台阶开挖法减少50％以上，可以有效减小对围岩的扰动，使其充分发挥自身承载能力，同时可提前释放一部分地下应力，有效减小了围岩后期的沉降收敛；后行洞扩挖时，采用切缝管预裂爆破法，更加有效地形成预裂缝，减少预裂爆破所需的爆孔数量，并阻隔爆破地震波向先行洞传播；在临近中岩柱一侧采用机械冷挖法，进一步减小了对中岩柱造成的损伤。上述施工方法能够有效地降低爆破震动对中间岩柱和混凝土衬砌的损害，缩短施工工期，节约施工成本，解决了现有的小净距或极小净距隧道施工方法爆破施工时容易对中岩柱以及隧道衬砌造成损伤的问题。

为了进一步减小开挖超前导洞时对先行洞的影响，在该实施方式中，采用多段微差爆破方式在后行洞处控制爆破开挖超前导洞。采用这种方式爆破开挖超前导洞可以减少每段使用炸药的量，有效地降低爆破振动对先行洞的影响。具体实施时，多段微差爆破方式的段数优选不少于4段，其微差时间优选不小于100ms。经过验证，当每段起爆时间间隔大于或等于100ms时，各段爆破所产生的地震波不会产生明显的叠加，可以更好地降低爆破所产生的振动，进一步降低爆破对先行洞的影响。

在净距较大的区段，由于中岩柱厚度较大，无需采用超前导洞的施工方式，可采用常规爆破方式施工，不会对先行洞造成较大的损伤，此时采用常规爆破施工可以适当提高施工进度；在开挖净距较小的区段时采用常规施工方法无法满足要求。研究结果表明，超前导洞从中岩柱厚度为0.3～0.5倍隧道跨度处开挖，且超前导洞的超前距离为0.5～1.0倍隧道跨度时，既能有效降低爆破振动，降低超前导洞开挖对先行洞的影响，保证隧道结构安全，又可以减少超前导洞临时支护量，尽量缩短施工工期。若超前距离太小，起不到应有的作用；若超前距离过大，则会增加超前导洞的临时支护量。

在该实施方式中，具体地，采用双排切缝管预裂爆破法配合机械冷挖法扩挖后行洞上台阶靠近中岩柱的一侧是指：在后行洞靠近中岩柱一侧采用双排切缝管预裂爆破法扩挖后行洞的上台阶部分，可以有效阻隔地震波向先行洞传播；在扩挖至临近中岩柱时采用机械冷挖法扩挖后行洞上台阶靠近中岩柱一侧的其余部分，避免继续采用爆破方式开挖，这样可以进一步减小对先行洞的影响。

在该实施方式中，对先行洞的中岩柱进行注浆加固是指：采用多根注浆导管10对先行洞的中岩柱厚度小于3.0m的部分进行注浆加固。采用注浆导管10对先行洞的中岩柱进行加固，可以有效加固中岩柱，减少对先行洞的破坏。作为优选，可将多根注浆导管10沿先行洞环向均布设置，且多根注浆导管10整体排列呈梅花形。这样可以最大化地提高中岩柱的加固效果。进一步地，注浆导管10中填充的注浆液优选采用超细水泥单液浆，注浆压力优选控制在1mpa～1.5mpa。

在上述的施工过程中，严格控制爆破参数、开挖进尺及安全步距，并进行爆破震动监测；在施工过程中按时监测地表沉降、隧道周身变形及钢架内应力等数据，保证施工安全。

根据公路隧道设计施工技术细则(jtg/tf60-2009)的分界推荐值，将小净距隧道进行分类，见下表：

注：b—隧道开挖断面的宽度

本发明的施工方法可适用于严重影响段的小净距隧道的出洞施工。

下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不应将其理解为对本发明保护范围的限制。

实施例

一种分岔式极小净距隧道出洞减震施工方法实施例。采用本发明的施工方法施工贵州省兴义环城高速旧屋基隧道，该隧道全长约393m，为分岔式短隧道。其隧道线间距出口段为最小轮廓线净距0.6m，然后逐渐分开为极小净距、小净距、分离式隧道，进口段线间距约为35m。

在实际施工过程中，采用本发明的施工方法效果显著，有效减少了后行洞爆破对中岩柱和先行洞衬砌的损伤，具有很好的经济效益。请参阅图1至图7，其施工工序包括如下步骤：

(一)先行洞开挖

(1.1)先行洞单向出洞，并加强洞口段支护参数；

(1.2)对先行洞中岩柱进行注浆加固

先行洞开挖过程中，在中岩柱厚度为0.6m～3.0m部分，对中岩柱进行注浆加固，加固中岩柱采用φ为42mm、厚度为4mm的注浆导管10，注浆导管10环向间距为120cm，纵向间距为60cm，整体呈梅花形布置，浆液采用1:0.7的超细水泥单液浆，注浆压力为1mpa～1.5mpa；

(1.3)先行洞跳打二衬

对于先行洞，先行贯通，并施做初期支护(包括先行洞上台阶初期支护1和先行洞下台阶初期支护2)、先行洞仰拱21和先行洞填充层3，出洞口仰拱完成后，将二次衬砌台车移动至洞口，采用跳打法施做先行洞二次衬砌4；

(二)后行洞开挖

(2.1)后行洞先开挖超前导洞，然后施做超前导洞初期支护5

在中岩柱厚度为5m时，对后行洞开挖超前导洞，超前距离10m以上；超前导洞采用多段毫秒延时微差起爆，段数不少于4段，微差时间不小于100ms，超前导洞开挖完毕后施做超前导洞初期支护5；

(2.2)采用双排切缝管预裂爆破法和机械冷挖法配合扩挖上台阶靠近中岩柱的一侧

参见图1，在靠近中岩柱一侧岩体，iv1部分采用爆破开挖，iv2部分采用预裂爆破开挖，iv3部分采用机械冷挖法开挖；在远离中岩柱一侧，采用爆破方式扩挖；扩挖完毕后，施做后行洞上台阶初期支护6；

(2.3)拆除超前导洞初期支护5，接着开挖后行洞下台阶断面，然后施做后行洞下台阶初期支护7、后行洞仰拱71及后行洞填充层8；

(2.4)最后整体模筑后行洞二次衬砌9。

(三)重复步骤(二)，直至完成后行洞小净距隧道的出洞施工。

针对极小净距隧道出洞减震，采取先行洞先出洞，对中岩柱进行注浆加固，并跳打先行洞洞口段二衬；后行洞采用超前导洞出洞，双排切缝预裂爆破法和冷挖法配合扩挖；本发明能够有效地降低爆破震动对中间岩柱和混凝土衬砌的损害，缩短施工工期，节约施工成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。