一种同断面平顶进洞的隧道施工方法与流程

本发明涉及到隧道施工，具体涉及到一种同断面平顶进洞的隧道施工方法。

背景技术：

1、在隧道的施工中，施工区域的地质结构往往能够决定施工方法和措施，现有技术往往通过围岩等级来评估施工区域的地质结构，围岩等级是指岩土的地质状况，包括岩石的完整性、构造影响、节理裂隙发育程度、软弱结构面分布情况等因素。

2、围岩等级通常分为六级，数字越小的围岩性质越好，当围岩等级达到五级或六级时，代表施工区域的地质结构十分复杂，通常存在浅埋段、地下水发育段、岩爆、地温、断层等不良地质，存在围岩失稳、掉块、塌方等施工风险。

3、在围岩等级为五级或六级的地质条件下，对同断面90°相交的两条隧道进行施工时，主洞和侧洞的拱顶相交区域为围岩应力释放的集中点，极易失稳，由于主洞和侧洞的断面尺寸相同，侧洞在主洞上的开洞的位置已达到主洞的弧顶区域，因此需要对主洞初支结构的拱架进行大面积的割除，在割除过程中会导致主洞弧顶区域的支护强度不足，使主洞上方围岩应力大幅增加，从而引发坍塌事故。

4、为了保证主洞弧顶区域的支护强度，现有技术通过大幅挑高主洞，使侧洞洞门位置降至主洞拱腰位置，减小主洞弧顶开洞面积，然而此方法存在开挖与回填的工程量较大的问题，并且被部分割除的主洞初支结构的拱架需采用增加锚杆等支护结构的方式加固，总体工效较低，同时造成较多的浪费。

5、同时需要注意的是，围岩的自承能力是有限的，主洞高度过高会使围岩暴露在外的面积增加，削弱围岩的稳定性，这可能会导致围岩出现变形、开裂、破坏等问题，过高的主洞高度也会导致隧道在使用过程中更容易出现沉降、开裂等问题，从而降低隧道的使用寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种同断面平顶进洞的隧道施工方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种同断面平顶进洞的隧道施工方法，包括以下步骤：

4、在主洞施工前，确定侧洞在所述主洞上的开洞位置，根据所述开洞位置在所述主洞上设立开洞段；

5、所述主洞施工时采用直墙拱形初支结构，仅在施工所述开洞段时，在所述开洞段采用直墙半拱形初支结构；

6、完成所述主洞的施工后，在所述开洞位置处架设门架，并将所述门架与所述直墙半拱形初支结构连接；

7、在所述门架朝向所述侧洞的一侧进行中管棚超前支护的打设，打设完成后将所述中管棚超前支护与所述直墙半拱形初支结构连接；

8、采用隔一割一的方法，割除所述直墙半拱形初支结构的拱架遮挡了所述开洞位置的部分结构；

9、开挖所述侧洞，并在所述侧洞的洞门位置设置洞门初支结构。

10、本发明改变了所述主洞在所述开洞段的结构，减小了所述开洞段需要挑高的高度，使所述侧洞洞门的所述开洞位置能直接设置在所述开洞段的直墙上，无需在所述主洞的弧顶区域开洞，在减少了开挖与回填的工程量的同时，减小了对隧道围岩的影响，并减小了围岩暴露在外的面积，提高了围岩的稳定性。

11、优选地，所述开洞段包括拱墙、洞顶和直墙，所述拱墙和所述直墙分别位于所述洞顶的两侧，所述洞顶包括拱顶和平顶，所述拱顶的一侧与所述拱墙连接、另一侧与所述平顶连接，所述平顶的一侧与所述直墙连接，所述直墙与所述平顶互相垂直，所述开洞位置处于所述开洞段的直墙上。

12、优选地，所述直墙半拱形初支结构的拱架包括第一立柱、第二立柱、斜撑杆和顶杆，所述第一立柱和所述第二立柱分别位于所述顶杆两侧，所述顶杆包括弧形顶杆和平直顶杆，所述弧形顶杆一端与所述第一立柱连接、另一端与所述平直顶杆连接，所述平直顶杆与所述第二立柱连接，且所述平直顶杆与所述第二立柱互相垂直，斜撑杆设在所述平直顶杆与所述第二立柱之间。

13、所述斜撑杆作为临时支撑结构连接所述平直顶杆与所述第二立柱，以加强所述直墙半拱形初支结构的支护强度。

14、优选地，在施工所述开洞段时，对所述开洞段进行局部挑高，使所述开洞段的高度高于所述侧洞的高度，加宽所述开洞段，使所述开洞段的宽度大于所述主洞的标准宽度，确保所述直墙半拱形初支结构的拱架的拱顶能伸至所述门架的上方。

15、本发明对所述开洞段进行局部挑高的同时也进行了加宽，以留出容纳所述门架的空间，使得所述侧洞施工完成后无需拆除所述门架，而是将所述门架作为所述侧洞的永久支护结构，减少了工期的同时也可保证隧道净空。

16、优选地，连接所述门架与所述直墙半拱形初支结构的方法如下:将所述门架和所述直墙半拱形初支结构的拱架通过锁脚级连接筋互相连接。

17、优选地，在进行所述中管棚超前支护的打设时，所述中管棚超前支护沿所述门架的拱顶打设，并且所述中管棚超前支护穿过所述直墙半拱形初支结构中相邻拱架的间隙设置。

18、优选地，在进行所述中管棚超前支护的打设时，所述中管棚超前支护紧靠所述直墙半拱形初支结构的拱架设置，并将所述中管棚超前支护与所述直墙半拱形初支结构的拱架采用钢筋焊接为一个整体。

19、本发明根据所述开洞段的结构采用所述直墙半拱形初支结构对所述开洞段进行支护，将用于支护所述侧洞洞门的所述门架和所述直墙半拱形初支结构连接在一起，同时将所述中管棚超前支护与所述直墙半拱形初支结构连接在一起，在割除所述直墙半拱形初支结构的拱架后，所述直墙半拱形初支结构的剩余结构能将承受的应力传递至所述门架和所述中管棚超前支护上，使三者共同承受围岩的压力，确保了所述主洞弧顶区域的支护强度。

20、优选地，所述隔一割一的割除方法如下：自所述开洞段中部向所述开洞段的两端开始，每割除一个所述直墙半拱形初支结构的拱架，便跳过与被割除的所述拱架相邻的所述拱架，然后再割除下一个拱架，多次重复上述步骤，直到所述拱架均被割除。

21、所述隔一割一的割除方法可以减少对围岩和所述直墙半拱形初支结构的扰动，提高施工安全性，同时也降低了工程复杂程度。

22、优选地，所述侧洞开挖时，与所述洞门位置的间距不大于5m的区域均采用机械冷开挖施工，与所述洞门位置的间距大于5m的区域再采用爆破法施工。

23、为保证所述洞口处初支结构的稳定，减少施工对围岩的扰动，避免在所述洞门位置的间距不大于5m的区域内进行爆破法施工。

24、优选地，所述洞门初支结构包括两榀通过连接件互相连接的侧洞拱架。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、(1)本发明改变了主洞在开洞段的结构，减小了开洞段需要挑高的高度，使侧洞洞门的开洞位置能直接设置在开洞段的直墙上，无需在主洞的弧顶区域开洞，在减少了开挖与回填的工程量的同时，减小了对隧道围岩的影响，并减小了围岩暴露在外的面积，提高了围岩的稳定性。

27、(2)本发明根据开洞段的结构采用直墙半拱形初支结构对开洞段进行支护，将用于支护侧洞洞门的门架和直墙半拱形初支结构连接在一起，同时将中管棚超前支护与直墙半拱形初支结构连接在一起，在割除直墙半拱形初支结构的拱架后，直墙半拱形初支结构的剩余结构能将承受的应力传递至门架和中管棚超前支护上，使三者共同承受围岩的压力，确保了主洞弧顶区域的支护强度。

28、(3)本发明对开洞段进行局部挑高的同时也进行了加宽，以留出容纳门架的空间，使得侧洞施工完成后无需拆除门架，而是将门架作为侧洞的永久支护结构，减少了工期的同时也可保证隧道净空。