公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法
【专利摘要】本发明属于隧道施工技术领域，为解决传统平行导洞进横通道开口施工中存在的施工成本高，施工周期长，施工干扰大及施工安全风险大的技术问题，提供了一种公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法，将平行导洞与横通道中心线交叉部位前后的初期支护结构中心线向横通道方向偏移，并根据设计轮廓将上台阶钢拱架半径增大，下台阶钢拱架半径延续原施工使用半径；根据横通道正常轮廓钢拱架基础上，分别对其每个拱架单元进行变角处理，并在每单元连接板接头及拱顶处分别布设注浆锁脚锚管。本发明结构简单、设计合理、加工简便、改善交叉口初期支护受力结构，保证初期支护的稳定性，施工工艺简单，易操作，便于交叉口初期支护施工质量的控制。
【专利说明】
公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法
技术领域
[0001 ]本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法。
【背景技术】
[0002]目前二级公路特长隧道在考虑施工及后期运营紧急救援情况下，一般在主洞一侧设置小断面平行导洞，两者之间采用90°横通道进行连接。在施工时，为发挥平行导洞超前预报、排水及紧急救援的作业，需从平行导洞开挖进入横通道。因横通道建筑限界尺寸的限制，导洞进入横通道时，导洞拱顶轮廓与横通道拱顶轮廓基本处于同一标高，致使导洞与横通道交叉口段导洞初期支护以拱顶断开呈半封闭状态，且因拱顶受压，初支结构极不稳定。
[0003]传统的平行导洞进横通道施工方法:开口施工时，采用临时支撑钢拱架对切割后的导洞初期支护及横通道洞口轮廓进行加固，这种施工方法的缺陷在于:当采用大量临时支护时，本身施工材料及人工成本加大；临时支撑占用原本空间有限的导洞净空，使得横通道施工及平导施工不能平行推进，影响施工进度;临时支撑在施工完毕拆除时，尤其是在围岩压力大时，安全风险极大。
【发明内容】
[0004]本发明为解决传统平行导洞进横通道开口施工中存在的施工成本高，施工周期长，施工干扰大及施工安全风险大的技术问题，提供了一种公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法。
[0005]本发明采用的技术方案如下:
一种公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法，其具体施工方法为:
(1).平行导洞初期支护轮廓加宽加高
将平行导洞与横通道中心线交叉部位前后的初期支护结构中心线向横通道方向偏移，并根据设计轮廓将导洞上台阶钢拱架半径增大，导洞下台阶钢拱架半径延续原施工使用半径；
(2).横通道开口异形钢拱架架设
根据横通道正常轮廓钢拱架基础上，分别对其每个拱架单元进行变角处理，并在每单元连接板接头及拱顶处分别布设注浆锁脚锚管。
[0006]将平行导洞与横通道中心线交叉部位前后5m范围内的初期支护结构中心线向横通道方向偏移100cm，并根据设计轮廓将导洞上台阶钢拱架半径由施工用的423cm调整为505cm，导洞下台阶钢拱架半径依然延续原施工使用半径1528cm;所述平行导洞初期支护结构包括导洞上台阶钢拱架和导洞下台阶钢拱架，导洞上台阶钢拱架内轮廓半径为505cm，弧形角度为180°，等分为三个拱架单元，每单元外弧长550cm;导洞下台阶钢拱架内轮廓半径为1528cm，弧形角度为11° 22，56”，左右各一个单元，每单元外弧长300cm。
[0007]所述横通道开口异形钢拱架包括横通道上台阶钢拱架和横通道下台阶钢拱架，所述横通道上台阶钢拱架包括一个A单元和两个B单元，A单元半径为292cm，弧形角度为130°，A单元外弧长为708cm，B单元半径为564cm，弧形角度为25°，B单元外弧长为255cm，两个B单元的一端分别与A单元的两端通过连接板相连，所述横通道下台阶钢拱架包括两个C单元，所述C单元为弧形与直线组合单元，弧形内轮廓半径为564cm，弧形角度为14° 12’22”，外弧长145cm，直线部分与弧形端点相切，长度为150cm，所述两个C单元分别与两个B单元的另一端通过连接板相连。
[0008]所述的横通道开口异形钢拱架每个拱架单元进行变角处理:A-B连接板夹角由90°调整为77° 3，42”，B-A连接板夹角由90°调整为78° 15，20”，B-C连接板夹角保持90°不变，C-B连接板夹角由90°调整为65° 49’33”，C-C连接板夹角保持90°不变。
[0009]所述的异形钢拱架每处连接板接头及拱顶各设置I组注浆锁脚锚管，每组2根，每根4m长，直径42mm，两根注浆锁脚锚管左右错开45度角设置，注浆锁脚锚管与钢拱架采用双“L”型钢筋卡进行焊接。
[0010]本发明的有益效果:
1、根据横通道与平行导洞设计轮廓关系，对平行导洞与横通道交叉段的平行导洞洞跨进行放大，将本段平行导洞初期支护轮廓中线向横通道方向做适当偏移，并加高拱顶，使横通道拱顶与变化后的导洞初支交叉部位避开拱顶受压区域。
[0011]2、交叉口平形导洞钢拱架加宽加高使此部位的初支结构相对稳定，空间加大更加利于施工机械开展工作；另一方面可以使横通道较早进洞，保证后方仰拱衬砌快速施工，也避免了使用常规方法为保安全而进行大量临时支撑处理，节省了材料。
[0012]3、横通道异形钢拱架以横通道正常拱架为基础，根据加宽后的平行导洞初支轮廓，分别对与平行导洞开口部位初期支护形成整体相应单元的连接板与翼缘板的夹角进行变角处理，更好的使平行导洞初期支护轮廓曲面与横通道进洞轮廓形成整体，保证良好的初支完整性及稳定性。
[0013]具体实施效果如下:
1、初支变形量:根据现场施工效果及围岩量测效果显示，V级围岩段横通道开口施工，最大累计沉降量22cm，最大累计收敛量16cm。
[0014]2、时间及材料节约:与传统方式相比，虽然在变截面施工中导洞初期支护耗费了部分材料，但由于导洞截面的加宽，横通道初期支护便比原设计少了导洞加宽的长度，加之新工法比传统方式开横通道快了至少5天(新方法每处横通道开口平均1.5天，常规方式7天)，而且，白茫雪山3#隧道采用新工法人工成本节约72万元，材料及管理成本节约70万元。
[0015]总之，本发明结构简单、设计合理、加工简便、改善交叉口初期支护受力结构，保证初期支护的稳定性，交叉施工干扰小;施工速度快，初期支护成环较早，安全管理受控;施工工艺简单，易操作，便于交叉口初期支护施工质量的控制。经济及安全效益显著，适用于同类型隧道平行导洞进横通道施工。
【附图说明】
[0016]图1为平行导洞改变后的断面与原断面轮廓关系图；
图2为加宽加高后的初支钢拱架示意图；
图3为原横通道常规初支钢拱架示意图； 图4为平行导洞初期支护与横通道开口异形钢拱架关系图；
图5为注浆锁脚锚管与钢拱架焊接图；
图中:1-改变前的开挖轮廓线，2-改变后的开挖轮廓线，3-横通道开挖轮廓线，4-改变断面前横通道与导洞开挖线的交汇处，5-改变断面后横通道与导洞开挖线的交汇处，6-行车道中心线，7-改变断面后的初支轮廓中心线，8-路面标高，9-横通道开口处超前小导管，10-注浆锁脚锚管，11-连接板，12-导洞上台阶钢拱架，13-导洞下台阶钢拱架，14-A单元，15-B单元，16-C单元，17-A-B连接板夹角，18-B-A连接板夹角，19- B-C连接板夹角，20-C-B连接板夹角，21-钢拱架，22-“L”型钢筋卡。
【具体实施方式】
[0017]一种公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法，其具体施工方法为:
(I).平行导洞初期支护轮廓加宽加高
如图1、2所示，将平行导洞与横通道中心线交叉部位前后5m范围内的初期支护结构中心线向横通道方向偏移100cm，并根据设计轮廓将导洞上台阶钢拱架12半径由施工用的423cm调整为505cm，导洞下台阶钢拱架13半径依然延续原施工使用半径1528cm;所述平行导洞初期支护结构为I20a型工字钢，包括导洞上台阶钢拱架12和导洞下台阶钢拱架13，导洞上台阶钢拱架12内轮廓半径为505cm，弧形角度为180°，等分为三个拱架单元，每单元外弧长550cm;导洞下台阶钢拱架13内轮廓半径为1528cm，弧形角度为11° 22’56”，左右各一个单元，每单元外弧长300cm。
[0018](2).横通道开口异形钢拱架架设
如图3、4所示，所述横通道开口异形钢拱架为I20a型工字钢，包括横通道上台阶钢拱架和横通道下台阶钢拱架，所述横通道上台阶钢拱架包括一个A单元14和两个B单元15，A单元14半径为292cm，弧形角度为130°，A单元14外弧长为708cm，B单元15半径为564cm，弧形角度为25°，B单元15外弧长为255cm，两个B单元15的一端分别与A单元14的两端通过连接板11相连，所述横通道下台阶钢拱架包括两个C单元16，所述C单元16为弧形与直线组合单元，弧形内轮廓半径为564cm，弧形角度为14° 12’22”，外弧长145cm，直线部分与弧形端点相切，长度为150cm，所述两个C单元16分别与两个B单元15的另一端通过连接板11相连，根据横通道正常轮廓钢拱架基础上，分别对其每个拱架单元进行变角处理:A-B连接板夹角17由90°调整为77°3’42”，84连接板夹角18由90°调整为78°15’20”，B-C连接板夹角19保持90°不变，C-B连接板夹角20由90°调整为65° 49 ’ 33”，C-C连接板夹角保持90°不变，施作于横通道开口与平行导洞初期支护曲面重合部位，之后在异形钢拱架每单元连接板及拱顶各设置I组注浆锁脚锚管10，并进行注浆加固，每组设置2根注浆锁脚锚管10，每根4m长，直径42mm，两根注浆锁脚锚管10左右错开45度角设置，注浆锁脚锚管10与钢拱架21采用双“L”型钢筋卡22进行焊接，如图5所示。
[0019]公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法具体的施工步骤及注意事项:
1、加宽加高部位平行导洞的开挖及支护:
如图2所示，在提前确定好的里程范围及围岩级别采用合理预留沉降量的加宽加高钢拱架进行开挖及支护。对进入横通道一侧的初期支护，确定横通道开挖的顶点及洞跨，施工时对本范围只做钢结构，不进行喷射砼施工。
[0020]2、横通道开口测量放样:
根据横通道开挖轮廓五寸台放样技术交底，自横通道拱顶标高向下每隔50cm，在其对应开挖支距上标出点位，并画出开挖轮廓线。
[0021]3、平导初支横通道开口部位加固:
对开口轮廓按要求施做双层超前注浆小导管，施工仰角控制在3?5°。对横通道轮廓线上的导洞拱架进行割除，在轮廓线向上40cm处，每榀施做I组4m长Φ42注浆锁脚锚管，采用双拼“L”型钢筋上下焊接，并进行注浆加固。依照横通道开挖轮廓线对其范围内的导洞钢拱架进行割除处理。
[0022]4、横通道异形钢拱架
按施工分上下台阶，将加工好的横通道异形拱架按施工放样的点位，异形拱架依次A-B-C的施工顺序按图3所示形状及相应的施工技术交底进行立架;立架完成后对每处连接板及拱顶施做各I组4m长的注浆锁脚锚管，并进行注浆加固，注浆锁脚锚管以左右错开45°施做。对导洞初期支护拱架与横通道异形拱架进行焊接，确保每榀导洞拱架与横通道异形拱架连接为一体。待横通道异形拱架立架加固完毕后，对前期导洞进横通道范围内的初期支护进行全面喷射砼封闭。
【主权项】
1.一种公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法，其特征在于，具体施工方法为: (1)平行导洞初期支护轮廓加宽加高 将平行导洞与横通道中心线交叉部位前后的初期支护结构中心线向横通道方向偏移，并根据设计轮廓将导洞上台阶钢拱架(12)半径增大，导洞下台阶钢拱架(13)半径延续原施工使用半径； (2)横通道开口异形钢拱架架设 根据横通道正常轮廓钢拱架基础上，分别对其每个拱架单元进行变角处理，并在每单元连接板接头及拱顶处分别布设注浆锁脚锚管(10)。2.根据权利要求1所述的一种公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法，其特征在于:将平行导洞与横通道中心线交叉部位前后5m范围内的初期支护结构中心线向横通道方向偏移100cm，并根据设计轮廓将导洞上台阶钢拱架(12)半径由施工用的423cm调整为505cm，导洞下台阶钢拱架(13)半径依然延续原施工使用半径1528cm;所述平行导洞初期支护结构包括导洞上台阶钢拱架(12)和导洞下台阶钢拱架(13)，导洞上台阶钢拱架(12)内轮廓半径为505cm，弧形角度为180°，等分为三个拱架单元，每单元外弧长550cm;导洞下台阶钢拱架(13)内轮廓半径为1528cm，弧形角度为11°22’56”，左右各一个单元，每单元外弧长30001103.根据权利要求2所述的一种公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法，其特征在于:所述横通道开口异形钢拱架包括横通道上台阶钢拱架和横通道下台阶钢拱架，所述横通道上台阶钢拱架包括一个A单元(14)和两个B单元(15)，A单元(14)半径为292cm，弧形角度为130°，A单元(14)外弧长为708cm，B单元(15)半径为564cm，弧形角度为25°，B单元(15)外弧长为255cm，两个B单元(15)的一端分别与A单元(14)的两端通过连接板(11)相连，所述横通道下台阶钢拱架包括两个C单元(16)，所述C单元(16)为弧形与直线组合单元，弧形内轮廓半径为564cm，弧形角度为14° 12’22”，外弧长145cm，直线部分与弧形端点相切，长度为150cm，所述两个C单元(16)分别与两个B单元(15)的另一端通过连接板(11)相连。4.根据权利要求3所述的一种公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法，其特征在于:所述的横通道开口异形钢拱架每个拱架单元进行变角处理:A-B连接板夹角(17)由90°调整为77° 3’42”，B-A连接板夹角(18)由90°调整为78° 15 ’ 20”，B-C连接板夹角(19)保持90°不变，C-B连接板夹角(20)由90°调整为65° 49 ’ 33”，C-C连接板夹角保持90°不变。5.根据权利要求4所述的一种公路隧道平行导洞进横通道开口施工方法，其特征在于:所述的异形钢拱架每处连接板接头及拱顶各设置I组注浆锁脚锚管(10)，每组2根，每根4m长，直径42mm，两根注浆锁脚锚管(10)左右错开45度角设置，注浆锁脚锚管(10)与钢拱架(21)采用双“L”型钢筋卡(22)进行焊接。
【文档编号】E21D9/00GK106089215SQ201610461619
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】李博, 武明静, 帅建兵, 肖三民, 章林, 赵香萍, 李晓
【申请人】中铁十二局集团有限公司, 中铁十二局集团第二工程有限公司