一种隧道交叉口落底的施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是一种隧道交叉口落底的施工方法。

背景技术

在隧道中，由于地质条件复杂，在高地应力软弱破碎围岩、地下水等不良条件综合作用下，易产生支护结构的变形、破坏，在交叉口位置表现尤为明显，所以交叉口落底施工存在较大的安全风险。

隧道在落底施工时会再次扰动地层，已暂时稳定的围护结构在扰动下再次松动，松动圈进一步扩大，引起应力重新分布。支护体系在应力重分布作用下易发生大变形。高地应力软岩破碎地层的落底施工扰动围岩后，支护体系变形更大。

目前通常的做法是在采用加强门架与挑顶超前支护、辅以长锚杆加固围岩、增加预留变形量等措施的基础上，分步施作下台阶与仰拱。在围岩较好的隧道中实施此种方案较为可行，但在高地应力软弱破碎底地层中，此种方法并不能避免大变形和可能发生的安全事故。

发明内容

本发明的目的在于：解决现有交叉口落底施工方式在高地应力软弱破碎地层中，由于高地应力软弱破碎地层的性质，落底施工扰动围岩后，产生应力重分布，易发生支护结构的大变形、破坏从而导致交叉口落底施工存在较大的安全风险的问题，提供了一种隧道交叉口落底的施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种隧道交叉口落底的施工方法，包含以下步骤：

步骤S1，对正洞两侧大、小里程掌子面分别进行加固，对交叉口落底范围围岩进行注浆加固；

步骤S2，进行交叉口横通道落底，施作门架纵梁；

步骤S3，开挖下台阶，完成边墙钢架连接，施作下台阶临时仰拱；

步骤S4，分别向大、小里程所述掌子面施作下台阶正式仰拱，完成交叉口落底。

本方案落底施工前，对正洞两侧大、小里程掌子面分别进行加固，确保围岩固结，对交叉口落底范围的围岩支护进行加固，此步骤对围岩加固能抵抗落底时对围岩扰动造成的应力重分布；本方案进行交叉口横通道落底，施作门架底部纵梁，此步骤使得正洞与交叉口横通道交口处结构强度提高能抵抗交口处的应力集中；本方案采用所述隧道交叉口落底的施工方法在下台阶施作临时仰拱的方式，确保下台阶临时仰拱可以尽快成环，防止落底开挖时两侧发生溜坍现象。

通过该隧道交叉口落底的施工方法，使支护的结构强度能抵抗交口处的应力集中；支护的结构强度能抵抗落底时对围岩扰动造成的应力重分布；仰拱能够尽快成环，防止落底开挖两侧发生溜坍，从而有效控制交叉口落底施工支护变形的侵限，可满足在高地应力软弱破碎地层安全地进行交叉口落底施工，保障施工人员和财产的安全。

作为本发明的优选方案，步骤S1还包括，在落底施工前对交叉口落底范围围岩进行注浆加固后，在交叉口两端大小里程上台阶临时仰拱设若干根竖向支撑，所述竖向支撑上部设有支撑纵梁，所述支撑纵梁上设有垫块与拱部支护钢架固定连接。

此方案增加竖向支撑用来帮助现有支护结构在发生应力重分布时，更好的保证原有支护结构不发生大变形，所述竖向支撑上设有支撑纵梁，支撑纵梁可以提高所述竖向支撑的抗侧刚度，使得所述竖向支撑有更好的受力性能，支撑纵梁上设有垫块与拱部支护钢架固定连接，

作为本发明的优选方案，若干所述竖向支撑在交叉口两端大小里程上台阶临时仰拱对称布置，若干所述竖向支撑的行数与列数与正洞尺寸适配。

对称布置使支撑顶端与拱顶受力均匀，避免所述竖向支撑偏心受压。竖向支撑的排布依据不同正洞的尺寸灵活布置。

作为本发明的优选方案，相邻两根所述竖向支撑的间距应满足所述下台阶正式仰拱施工时分段破除长度。

由于此方案中的竖向支撑是临时结构，在后期下台阶正式仰拱施工时需要破除，为了保证在下台阶正式仰拱施工时上台阶支护结构未施工部分依旧保持原受力状态，需要相邻两根所述竖向支撑的间距满足下台阶正式仰拱施工时分段破除长度，以保证在施工一段下台阶正式仰拱时，相邻的竖向支撑不在此段下台阶正式仰拱的破除范围内。

作为本发明的优选方案，步骤S2还包括，进行交叉口横通道落底，破除交叉口横通道路面混凝土、开挖回填土至原填充顶面，进行初支套衬，再进行加强门架支护并接长门架实现交叉口横通道落底。

本方案采用破除交叉口横通道路面混凝土至原填充顶面，开挖回填土至原填充顶面，进行交叉口横通道初支套衬，再进行加强门架支护并接长门架实现交叉口横通道落底。采用此方案实现了交叉口横通道的落底，进行了交叉口横通道初纸套村保证交叉口横通道的安全稳定，对门架支护进行加强，并接长门架实现门架落底，进一步加强交叉口处的支护强度。

作为本发明的优选方案，采用加强件纵向连接门架落底段与初支套衬型钢，门架底部采用加强件沿交叉口横通道纵向布设门架纵梁，所述门架纵梁与交叉口横通道仰拱混凝土紧贴，门架落底段与所述门架纵梁固定连接。

本方案在交叉口横通道落底时，加强门架支护结构，采用加强件纵向连接门架落底段与初支套衬型钢，可以加强门架受力性能，门架底部采用加强件沿线路纵向布设形成所述门架纵梁，所述门架纵梁与交叉口横通道仰拱混凝土紧贴，门架落底段与所述门架纵梁固定连接，尤其门架处是交叉口横通道与正洞的交口处，此处存在应力集中现象，对此处进行加固，能够保证门架在正洞落底时不受扰动，支护结构不产生大变形，保证施工安全。

作为本发明的优选方案，步骤S3还包括，开挖下台阶时，由交叉口横通道放坡、拉槽开挖正洞下台阶，拉槽采用放坡开挖。

本方案挖下台阶时，由交叉口横通道放坡、拉槽开挖正洞下台阶，在交叉口横通道处开始开挖下台阶，交叉口横通道经过落底施工与门架加强，能够更加安全，拉槽采用放坡开挖，放坡为了防止土壁塌方，确保施工安全。

作为本发明的优选方案，所述放坡边坡坡度为1:0.3～1:0.5。

放坡边坡坡度控制在1:0.3～1:0.5之间，边坡坡度过小需要的作业面积就变大，而正洞内没有足够的空间，增加施工成本，边坡坡度过大在开挖时两侧易发生垮塌，存在安全隐患。故将边坡坡度控制在1:0.3～1:0.5。

作为本发明的优选方案，步骤S4还包括，所述下台阶临时仰拱施工完成后，交替分段向所述下台阶临时仰拱两侧施工所述下台阶正式仰拱，每段所述下台阶正式仰拱施工时，破除所述上台阶临时仰拱，先开挖下台阶边墙，进行支护，再开挖中部剩余下台阶和仰拱土方石，接长拱架仰拱成环，形成一段下台阶正式仰拱，再重复上述步骤，直至交叉口落底范围内下台阶正式仰拱施工完毕，完成交叉口落底施工。

本方案在下台阶临时仰拱施工完成后，交替分段向下台阶临时仰拱两侧施工下台阶正式仰拱，采用交替分段的方式施工下台阶正式仰拱，每个施工段施工范围小，为周边围岩支护影响小，而且由于施工段施工范围小，可以使一段正式仰拱快速成环，使得施工更加安全。

作为本发明的优选方案，还包括如下步骤：

步骤S5，在步骤S4之后，逐步破除所述下台阶正式仰拱两端所述上台阶临时仰拱，同步完成下台阶落底推进，采用栈桥形成通行道路，进行正洞仰拱施工，恢复大小里程所述掌子面开挖掘进，形成所述掌子面开挖掘进、下台阶落底，仰拱施工及二次衬砌施工各作业点同步施工的流程化施工组织；

步骤S6，待交叉口落底范围两端下台阶正式仰拱、二次衬砌完成形成完整受力体系，且隧道上台阶贯通、形成运输通行条件后，在所述下台阶临时仰拱范围设置简易栈桥形成施工通道，破除所述下台阶临时仰拱，再完成下台阶正式仰拱施工，最后施工交叉口二次衬砌。

本方案在步骤S4之后，逐步破除下台阶正式仰拱两端的上台阶临时仰拱，同步完成下台阶落底推进，采用栈桥形成通行道路，进行正洞正式仰拱施工，恢复大小里程掌子面开挖掘进，形成掌子面开挖掘进、下台阶落底，仰拱施工及二次衬砌施工各作业点同步施工的流程化施工组织，此步骤在完成交叉口落底之后逐步恢复正洞的开挖掘进，形成各作业点同步施工的流程化施工组织，提高施工效率；待交叉口落底范围两端仰拱、二次衬砌完成形成完整受力体系，且隧道上台阶贯通、形成运输通行条件后，在所述下台阶临时仰拱范围设置简易栈桥形成施工通道，破除所述下台阶临时仰拱，再完成正式仰拱施工，最后施工交叉口二次衬砌，此步骤在交叉口落底范围两端仰拱、二次衬砌完成形成完整受力体系后，破除交叉口处的下台阶临时仰拱，完成此处的下台阶正式仰拱，最后对交叉口二次衬砌，完成全部下台阶正式仰拱施工。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、通过该隧道交叉口落底的施工方法，使支护的结构强度能抵抗交口处的应力集中；支护的结构强度能抵抗落底时对围岩扰动造成的应力重分布；仰拱能够尽快成环，防止落底开挖两侧发生溜坍，从而有效控制交叉口落底施工支护变形的侵限，可满足在高地应力软弱破碎地层安全地进行交叉口落底施工，保障施工人员和财产的安全。

附图说明

图1是本发明的一种隧道交叉口落底的施工方法的竖向支撑剖面示意图；

图2是本发明的一种隧道交叉口落底的施工方法的竖向支撑正视示意图；

图3是本发明的一种隧道交叉口落底的施工方法的竖向支撑俯视示意图；

图4是本发明的一种隧道交叉口落底的施工方法的交叉口横通道落底的剖面示意图；

图5是本发明的一种隧道交叉口落底的施工方法的交叉口横通道落底的俯视示意图；

图6是本发明的一种隧道交叉口落底的施工方法的下台阶落底的俯视示意图；

图7是本发明的一种隧道交叉口落底的施工方法的下台阶落底的剖面示意图；

图8是本发明的一种隧道交叉口落底的施工方法的下台阶临时仰拱的剖面示意图；

图9是本发明的一种隧道交叉口落底的施工方法的下台阶临时仰拱的俯视示意图；

图10是本发明的一种隧道交叉口落底的施工方法的下台阶正式仰拱的正视示意图；

图11是本发明的一种隧道交叉口落底的施工方法的下台阶正式仰拱的俯视示意图；

图标：1-交叉口横通道；11-门架纵梁；2-竖向支撑；21-支撑纵梁；4-上台阶；41-下台阶；5-上台阶临时仰拱；6-掌子面；7-边墙钢架；8-下台阶临时仰拱；9-下台阶正式仰拱。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种隧道交叉口落底的施工方法，如图1至图3所示，进行围岩加固，在掌子面6挂钢筋网片、喷浆，按设计完成系统锚杆和注浆工作，施作剩余的上台阶临时仰拱5、大锁脚、二次支护。在交叉口24m范围内对支护进行径向注浆进行加固，径向注浆采用

如图4至图5所示，进行交叉口横通道落底，分段破除交叉口横通道路面混凝土、开挖回填土至原填充面顶面，依次进行原初支套衬及加强门架支护接长落底，每段施工长度不大于6m。采用工18型钢加强门架落底段与初支套衬型钢在横洞的纵向连接，门架底部采用双层双拼HW200焊接并沿线路纵向布设形成门架纵梁11，门架纵梁11作为门架基础及仰拱初支型钢靠横洞侧受力点，门架纵梁11与横洞仰拱混凝土紧贴，门架落底段与门架纵梁11固定连接，本实施例优选采用焊接的连接方式。

如图6至图7所示，开挖正洞下台阶41，由交叉口横通道1放坡拉槽开挖正洞下台阶41。拉槽采用放坡开挖，拉槽底部宽度6m，开挖深度3.5m,边坡坡度为1:0.3～1:0.5，满足施工开挖锚喷时段的自稳。采用分层开挖，开挖时边坡采用挂网锚喷支护防护，开挖完成后及时完成边墙钢架7连接、喷浆、大锁脚施工。

如图8至图9所示，下台阶41支护完成后，施作下台阶临时仰拱8。下台阶临时仰拱8采用土模浇筑，长6m，深度1.5m。下台阶临时仰拱8内设置双层HW200型钢，间距60cm，型钢分别与右侧边墙钢架7和左侧门架的门架纵梁11焊接。完成下台阶临时仰拱8钢架后，浇筑C35混凝土，待强12h后进入下道工序。

如图10至图11所示，下台阶临时仰拱8两侧正洞下台阶正式仰拱9成环：下台阶临时仰拱8施工完成后，交替向两侧施工两段3m长下台阶正式仰拱9。每段下台阶正式仰拱9施工时，先破除3m长上台阶临时仰拱5，开挖下台阶边墙,接长下台阶HW200双支拱架、施工大锁脚(6m长、

正洞形成完整施工流程，交叉口落底完成后，逐步破除下台阶正式仰拱9两端上台阶临时仰拱5，同步完成下台阶41落底推进，采用栈桥形成通行道路，进行正洞仰拱施工，恢复大小里程掌子面6开挖掘进，逐步形成掌子面6开挖掘进、下台阶41、仰拱施工及二衬各作业点同步向前施工的流程化施工组织。

待交叉口两端下台阶正式仰拱9、二衬施工完成形成完整受力体系，且隧道上台阶贯通、形成运输通行条件后，择机在交叉口6m临时仰拱范围设置简易栈桥形成施工通道，采用破碎机破除下台阶临时仰拱8，再完成下台阶正式仰拱9施工，最后施工交叉口12m二衬。

通过该隧道交叉口落底的施工方法，使支护的结构强度能抵抗交口处的应力集中；支护的结构强度能抵抗落底时对围岩扰动造成的应力重分布；仰拱能够尽快成环，防止落底开挖两侧发生溜坍，从而有效控制交叉口落底施工支护变形的侵限，可满足在高地应力软弱破碎地层安全地进行交叉口落底施工，保障施工人员和财产的安全。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。