基于横跨式辅助坑道的隧道施工方法与流程

[0001]
本发明涉及隧道技术领域，具体涉及一种基于横跨式辅助坑道的隧道施工方法。


背景技术：

[0002]
山区的隧道施工中，因工期、地形等条件限制，越来越多的隧道采用施工横洞、斜井、平行导洞等辅助坑道进洞方式从侧面接入主洞，该方式能够增加隧道内部工作面、提升工效、避开洞口断崖，为隧道施工创造较好的施工条件。其中分离式双洞高速公路隧道的辅助坑道施工区别于双车道单洞铁路、高铁隧道的辅助坑道施工的关键，在于双洞隧道辅助坑道需先行穿越一个主洞、打穿中夹岩柱、然后接入另一个主洞。目前国内对辅助坑道与正洞交叉口的处置方式，多采用与辅助坑道同形式拱架穿越正洞，后期拆除正洞处的辅助坑道拱架、二次爆破修整交叉口处围岩、然后安装正洞初支拱架。然而目前的交叉口施工方式，工序复杂、施工周期长、材料损耗大、二次爆破会扰动交叉口围岩，不利于支护衬砌稳定，施工后初支变形较大等问题较为突出。


技术实现要素：

[0003]
为克服以上技术问题，特别是然而目前的交叉口施工方式，工序复杂、施工周期长、材料损耗大、二次爆破会扰动交叉口围岩，不利于支护衬砌稳定，施工后初支变形较大的问题，特提出以下技术方案：
[0004]
本申请实施例提供的一种基于横跨式辅助坑道的隧道施工方法，包括：
[0005]
分别确定辅助坑道和正洞的中心线和轮廓线；
[0006]
开挖辅助坑道并且从正洞的单侧进入正洞的施工区域直至横跨所述正洞；
[0007]
在所述辅助坑道与正洞的交叉口沿辅助坑道的中心线架设门架；
[0008]
在所述交叉口沿正洞的中心线架设拱架，拆除所述门架的立柱；
[0009]
以所述交叉口为中心向两端开挖正洞。
[0010]
可选地，所述在所述辅助坑道与正洞的交叉口沿辅助坑道的中心线架设门架，包括：
[0011]
采用不等高的所述门架，在所述交叉口沿着所述正洞横截面的轮廓线以及辅助坑道的中心线架设所述门架，使得各所述门架在所述正洞横截面上共同形成所述正洞初期支护拱架。
[0012]
可选地，所述正洞开挖轮廓线比所述门架形成的正洞初期支护拱架外弧高17-19cm。
[0013]
可选地，所述在所述辅助坑道与正洞的交叉口沿辅助坑道的中心线架设门架之前，包括：
[0014]
采用上仰角方式的开挖所述辅助坑道并且从正洞的单侧进入正洞的施工区域，直至所述辅助坑道与所述正洞的第一交界面，所述第一交界面包括所述辅助坑道的顶部轮廓线。
[0015]
可选地，所述在所述辅助坑道与正洞的交叉口沿辅助坑道的中心线架设门架之后，包括：
[0016]
按照预设循环进尺继续挖掘所述辅助坑道到下一所述门架架设位置；
[0017]
在所述门架架设位置沿辅助坑道的中心线架设门架；
[0018]
循环所述按照预设循环进尺继续挖掘所述辅助坑道到下一所述门架架设位置的步骤，直至所述辅助坑道与所述正洞的第二交界面。
[0019]
可选地，所述在所述辅助坑道与正洞的交叉口沿辅助坑道的中心线架设门架之后，包括：
[0020]
从所述第二交界面继续施工所述辅助坑道横跨完所述正洞，所述交叉段中且位于所述第一交界面和第二交界面之外的两段宽度相同。
[0021]
可选地，还包括：
[0022]
采用门式拱架扩宽所述交叉段中且位于所述第一交界面和第二交界面之外的两段，使得所述交叉段沿所述辅助坑道中心线方向的宽度与所述门架宽度相同。
[0023]
可选地，所述辅助坑道的轮廓线设于所述正洞的轮廓线之外。
[0024]
可选地，所述开挖辅助坑道并且从正洞的单侧进入正洞的施工区域直至横跨所述正洞，包括：
[0025]
采用台阶法所述开挖辅助坑道并且从正洞的单侧进入正洞的施工区域直至横跨所述正洞。
[0026]
可选地，所述在所述交叉口沿正洞的中心线架设拱架，包括：
[0027]
挖掘所述辅助坑道的下台阶，在所述交叉口的所述门架横梁下缘安装所述正洞拱架，所述正洞拱架顶点不超过所述门架横梁下缘。
[0028]
可选地，还包括：
[0029]
在所述交叉口段沿着所述正洞径向安装锚杆，所述锚杆呈梅花形，所述锚杆沿所述正洞的纵*环向间距为80*120cm。
[0030]
可选地，所述门架对称布置在所述正洞中心线两侧，所述辅助坑道顶标高与正洞顶标高之间的距离为0.90-0.10m。
[0031]
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0032]
本申请实施例提供的基于横跨式辅助坑道的隧道施工方法，在辅助坑道与正洞交叉口中心先沿辅助坑道中心线架设门架，在再交叉口沿正洞的中心线架设拱架，然后拆除门架的立柱，实现了辅助坑道与正洞交叉口段的初期支护一次成型，避免了拱部临时支护的拆除以及围岩的二次爆破修正，同时不拆除门架以及不对围岩进行二次爆破修正，减少了施工工序，提高了施工效率。在门架下方进行正洞拱架的安装，且各个门架形成的拱形与正洞拱架的拱形相匹配，使得拱架上方门架形成的隧道初期支护表面较为平整，避免对围岩进行二次爆破修正。
[0033]
本申请实施例提供的基于横跨式辅助坑道的隧道施工方法，在辅助坑道进入正洞时，采用上仰角的方式进行交叉口段的施工，同时使得辅助坑道的开挖轮廓线高于正洞初期支护外轮廓线，减少了正洞在交叉口的二次补炮，使得交叉段辅助坑道的轮廓线更为平整，且能够满足正洞初期支护的高度要求。
[0034]
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变
得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0035]
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0036]
图1为本发明基于横跨式辅助坑道的隧道施工方法的流程示意图；
[0037]
图2为本发明基于横跨式辅助坑道的隧道施工方法中门架的结构示意图；
[0038]
图3为本发明基于横跨式辅助坑道的隧道施工方法中辅助坑道横穿正洞的交叉口段的结构示意图。
具体实施方式
[0039]
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0040]
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在特征、整数、步骤、操作，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作。
[0041]
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0042]
本申请实施例提供的一种基于横跨式辅助坑道的隧道施工方法，如图1所示，包括：s10，s20，s30，s40，s50。
[0043]
s10：分别确定辅助坑道和正洞的中心线和轮廓线。
[0044]
在本申请提供的实施例中，通过分别确定辅助坑道和正洞的中心线和轮廓线，在施工时，能够确保辅助坑道和正洞的走向正确，同时保证辅助坑道和正洞的轮廓能便于其他工序的施工，保证辅助坑道和正洞的形状与设计相符。可选地，为了保证后续步骤中架设的门架能够构成正洞初期支护的拱架，辅助坑道的轮廓线设于正洞的轮廓线之外。
[0045]
s20：开挖辅助坑道并且从正洞的单侧进入正洞的施工区域直至横跨正洞。
[0046]
可选地，开挖辅助坑道并且从正洞的单侧进入正洞的施工区域直至横跨正洞，包括：
[0047]
采用台阶法开挖辅助坑道并且从正洞的单侧进入正洞的施工区域直至横跨正洞。
[0048]
通过步骤s10确定了辅助坑道和正洞的中心线和轮廓线之后，在中心线和轮廓线的基础上进行辅助坑道和正洞的施工。其中开挖辅助坑道从正洞的单侧进入正洞的施工区域，且挖掘辅助坑道横跨整个正洞。在本申请提供的实施例中，在辅助坑道进入正洞时，采用两台阶法进行辅助坑道与正洞的交叉口段的施工。
[0049]
为了保证辅助坑道与正洞交叉口的宽度能够便于门架的施工，在开挖辅助坑道从
正洞单侧进入正洞过程中，将辅助坑道进入正洞的轮廓采用r1m的圆弧倒角进行过渡，并基于该圆弧倒角对导洞进入正洞的交界面进行扩宽，以保证门架施工的空间。在本申请提供的实施例中，由于门架宽度为11.9m，而导洞宽为10.29m，将辅助坑道进入正洞的轮廓采用r1m的圆弧倒角进行过渡，同时辅助坑道进入正洞时按两侧各扩宽0.8m，保证门架宽度11.906的空间位置，以便于扩宽辅助坑道进入正洞时对交界面的扩宽，保证后续门架支腿位置空间。
[0050]
s30：在辅助坑道与正洞的交叉口沿辅助坑道的中心线架设门架。
[0051]
可选地，在辅助坑道与正洞的交叉口沿辅助坑道的中心线架设门架，包括：
[0052]
采用不等高的门架，在交叉口沿着辅助坑道的中心线架设门架，使得各门架在正洞横截面上共同形成正洞初期支护拱架。
[0053]
在本申请提供的实施例中，进行辅助坑道横跨正洞的施工过程中，按照循环进尺，开挖一榀支护一榀门架，以保证交叉口段轮廓形状，同时围岩不会出现滑移现象，保证隧道内的安全。可选地，每循环进尺为80cm。门架沿着交叉口段辅助坑道的中心线架设，用以保证交叉口段辅助坑道的轮廓。门架架设在上台阶上，门架采用不等高的18工字钢的方形门架，在不等高的门架沿着辅助坑道中心线布置完成之后，不等高的门架沿着正洞横截面的轮廓线，高度先增加然后再降低，使得架设完成的所有门架沿着正洞中心线方向呈现出拱架状态，即形成了拱架，以便于形成交叉口段的初期支护结构，即所有门架在正洞横截面上形成正洞的初期支护结构中拱架的一部分，如图2所示，门架1包括横梁11和立柱12，安装完成后，沿着门架横梁的延伸方向，各个门架共同构成正洞初期支护的拱架的一部分，该拱架作为正洞的初期支护拱架，进而避免拆除整个门架，同时也不需要对交叉口段进行爆破修正，减少了工序。
[0054]
可选地，在本申请提供的实施例中，为了门架能够形成正洞的初期支护的拱架，可选地，门架对称布置在正洞中心线两侧，在门架架设数量为奇数时，正洞中心线上布设有一榀门架。为了满足门架的施工空间，辅助坑道顶标高与正洞顶标高之间的距离为0.90-0.10m。正洞开挖轮廓线比正洞初期支护拱架外弧高17-19cm，即正洞开挖轮廓线高于门架顶部的高度，且高出17-19cm，在一种实施方式中，正洞开挖轮廓线高于门架顶部18cm。同时，还可以预留正洞轮廓线或者门架的变形量。
[0055]
s40：在交叉口沿正洞的中心线架设拱架，拆除门架的立柱。
[0056]
可选地，在交叉口沿正洞的中心线架设拱架，包括：
[0057]
挖掘辅助坑道的下台阶，在交叉口的门架横梁下缘安装正洞拱架，正洞拱架顶点不超过门架横梁下缘。
[0058]
可选地，还包括：
[0059]
在交叉口段沿着正洞径向安装锚杆，锚杆呈梅花形，锚杆沿正洞的纵*环向间距为80*120cm。
[0060]
在本申请提供的实施例中，在门架架设完成之后，为了提高隧道的安全性，同时便于在交叉口段沿着正洞的中心线进行正洞的挖掘。在交叉口段进行下台阶的挖掘，以便于挖掘出正洞拱架的安装位置。然后在门架横梁的下缘安装正洞拱架，如图2和图3所示，正洞拱架2的最高的顶点不超过门架1的横梁下缘，以保证门架对正洞拱架的保护，同时为了提高门架的支护性能，在门架的立柱12和横梁11之间还设置有斜撑13，保证门架安装后的稳
定性。在一种实施方式中，在门架下方安装两榀正洞拱架，分布于辅助坑道中心线两侧，然后拆除门架的立柱，而门架横梁不拆除，门架横梁形成了正洞初期支护，同时锚杆结构将门架锚固在交叉段顶部轮廓，避免交叉段的围岩出现滑移现象，保证了门架下方拱架安装的稳定性，同时能够安全地进行正洞的施工。
[0061]
为了更进一步地保证隧道中正洞施工的安全性，如图3所示，在辅助坑道3和正洞4的交叉口段沿着正洞径向布设锚杆5，以便于通过锚杆向交叉口段的围岩注浆，保证交叉口段的围岩稳定性，使得围岩不易出现滑移现象。可选地，锚杆在门架部分采用φ42*4的钢花管以梅花形布设，锚杆的纵*环间距为80*120cm。
[0062]
s50：以交叉口为中心向两端开挖正洞。
[0063]
隧道交叉口段的门架和正洞拱架的架设完成之后，如图2所示，再拆除门架的立柱12，则会露出交叉口正洞的两个掌子面，即交叉口段位于正洞横截面上的两个面，如图3中正洞示出的横截面且该横截面位于门架两立柱的外侧，以交叉口为中心向两端正洞的掌子面爆破开挖，并进行正洞的初期支护安装，以便于完成整个隧道施工。
[0064]
可选地，在辅助坑道与正洞的交叉口沿辅助坑道的中心线架设门架之前，包括：
[0065]
采用上仰角方式的开挖辅助坑道并且从正洞的单侧进入正洞的施工区域，直至辅助坑道与正洞的第一交界面，第一交界面包括辅助坑道的顶部轮廓线。
[0066]
在本申请提供的实施例中，采用上仰角的方式开挖辅助坑道并且从正洞的单侧进入正洞的施工区域，且整个交叉口段均采用上仰角的方式挖掘。其中在进行交叉口段的挖掘时，辅助坑道和正洞包括第一交界面和第二交界面，其中第一交界面为辅助坑道进入正洞时的交界面，第二交界面为辅助坑道即将跨出正洞时交界面，且第一交界面和第二交界面均包括辅助坑道的顶部轮廓线，即如图3中第一榀门架1和最后一榀门架1所在的平面。为了满足门架的施工空间，在第一交界面和第二交界面之外的两段，即图3中第一榀门架1和最后一榀门架1之外的两段，交叉口中辅助坑道到正洞的一段需采用拱架逐渐扩宽，即辅助坑道从第一交界面所在侧进入正洞且到第一交界面之间的一段，以及辅助坑道从第二交界面所在侧进入正洞且到第二交界面的一段，均需要采用拱架逐渐扩宽。
[0067]
可选地，在辅助坑道与正洞的交叉口沿辅助坑道的中心线架设门架之后，包括：
[0068]
按照预设循环进尺继续挖掘辅助坑道到下一门架架设位置；
[0069]
在门架架设位置沿辅助坑道的中心线架设门架；
[0070]
循环按照预设循环进尺继续挖掘辅助坑道到下一门架架设位置的步骤，直至辅助坑道与正洞的第二交界面。
[0071]
结合前述步骤，交叉口段按照循环进尺进行挖掘，且开挖一循环进尺到一榀门架的架设位置时，则在门架架设位置支护一榀门架，完成一榀门架架设之后，则循环进行辅助坑道的挖掘以及门架支护的步骤，以保证交叉口段轮廓形状和交叉口段的施工安全。其中，门架是沿着辅助坑道的中心线架设，使得交叉口段能够形成辅助坑道横跨正洞的通道。示例性地，结合前述辅助坑道开挖到第一交界面之后，在该交界面上挖掘出门架架设位置，然后在第一交界面所在位置处架设第一榀门架，然后从第一榀门架安装位置继续沿着辅助坑道的轮廓线和中心线向前挖掘一循环进尺到第二榀门架架设的位置，则在该第二榀门架架设位置安装第二榀门架，之后从第二榀门架架设位置继续沿着辅助坑道的轮廓线和中心线向前挖掘一循环进尺到第三榀门架架设的位置，则在该第三榀门架架设位置安装第三榀门
架，之后循环在交叉口段沿辅助坑道的轮廓线和中心线按照循环进尺向前挖掘以及门架架设的步骤，直到施工到辅助坑道与正洞的第二交界面。
[0072]
可选地，在辅助坑道与正洞的交叉口沿辅助坑道的中心线架设门架之后，包括：
[0073]
从第二交界面继续施工辅助坑道横跨完正洞，交叉段中且位于第一交界面和第二交界面之外的两段宽度相同。
[0074]
可选地，还包括：
[0075]
采用门式拱架扩宽交叉段中且位于第一交界面和第二交界面之外的两段，使得交叉段沿辅助坑道中心线方向的宽度与门架宽度相同。
[0076]
由于辅助坑道的宽度小于门架的安装宽度，为了保证交叉口段门架的安装宽度，在辅助坑道进入正洞施工区域且到第一交界面之间，需要进行扩宽，在本申请提供的实施例中，交叉段采用门架拱架扩宽辅助坑道刚进入正洞到辅助坑道到第一交界面的一段，而在辅助坑道施工到第二交界面面时，则采用门式拱架逐步缩减第二交界面到辅助坑道刚跨出正洞的一段。以保证辅助坑道跨出正洞时的轮廓能够与辅助坑道跨入正洞前的轮廓和大小保持一致。相应的，交叉口段中位于第一交界面和第二交界面相对两侧面之外的两段的宽度相等。其中，门式拱架设置于交叉口段上台阶上。
[0077]
综上，本申请提供的基于横跨式辅助坑道的隧道施工方法包括如下有益效果：
[0078]
本申请实施例提供的基于横跨式辅助坑道的隧道施工方法，在辅助坑道与正洞交叉口中心先沿辅助坑道中心线架设门架，在再交叉口沿正洞的中心线架设拱架，然后拆除门架的立柱，实现了辅助坑道与正洞交叉口段的初期支护一次成型，避免了拱部临时支护的拆除以及围岩的二次爆破修正，同时不拆除门架以及不对围岩进行二次爆破修正，减少了施工工序，提高了施工效率。在门架下方进行正洞拱架的安装，且各个门架形成的拱形与正洞拱架的拱形相匹配，使得拱架上方门架形成的隧道初期支护表面较为平整，避免对围岩进行二次爆破修正。
[0079]
本申请实施例提供的基于横跨式辅助坑道的隧道施工方法，在辅助坑道进入正洞时，采用上仰角的方式进行交叉口段的施工，同时使得辅助坑道的开挖轮廓线高于正洞初期支护外轮廓线，减少了正洞交叉口的二次补炮，使得交叉段辅助坑道的轮廓线更为平整，且能够满足正洞初期支护的高度要求。
[0080]
以上仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。