一种近距离上穿既有隧道的超大跨度隧道施工方法

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，尤其涉及一种近距离上穿既有隧道的超大跨度隧道施工方法。

背景技术

在隧道近距离上穿既有隧道时，隧道断面是影响围岩扰动范围和强度的重要因素。对于III级围岩且存在大跨度隧道上穿既有隧道工程的情况，隧道施工需要同时兼顾既有隧道结构保护和施工进度两方面。台阶法开挖分部少，可有效简化施工工序，但由于隧道开挖面积过大，一次爆破所需炸药量也更大，轮廓成形效果不理想，且对既有隧道结构的扰动影响显著。

超前导洞通常用于围岩大变形控制，通过超前应力释放，可以有效消除后期大变形。由于导洞的施作，增加了临空面，同时也减小了单次爆破开挖面积，可减低爆破开挖对既有隧道的干扰。

目前，大跨度隧道近距离上穿既有隧道方面以施作超前导洞来达到减振效果的工程案例仍然较少，现有的开挖方法更是无法较好兼顾施工进度和施工扰动控制两方面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近距离上穿既有隧道的超大跨度隧道施工方法，其能够有效弱化爆破振动对既有隧道的影响；III级围岩下导洞开挖仅用锚喷支护，无须钢支撑，避免繁杂的开挖工序及临时支护；导洞一次性超前施作贯通整个交叉区段，对后续工序干扰小；同时导洞开挖使得临空面增加，便于后续隧道其他分部的爆破开挖。

本发明是这样实现的，一种近距离上穿既有隧道的超大跨度隧道施工方法，适用于距既有隧道3D~5Dm的交叉区段，其中D为新建隧道跨度，所述施工方法包括：

S10、以起拱线为界将超大跨度隧道断面划分上台阶和下台阶，其中所述上台阶划分为上台阶左侧、超前中导洞以及上台阶右侧，所述下台阶划分为下台阶左侧以及下台阶右侧；

S20、所述上台阶采用超前中导洞先行的施工方法，所述上台阶的超前中导洞的施工高度为6~8m，施工宽度为6~8m，超前中导洞每次进尺2~4m，并及时施作锚喷支护，贯通整个交叉区段后，再同时开挖上台阶左侧、上台阶右侧，每次进尺长度4~6m；

S30、所述上台阶整体外轮廓形成后，施作钢拱架，再依次开挖下台阶左侧、下台阶右侧，每次进尺4~6m；

S40、重复上述步骤S10~S30，直至完成交叉区段的开挖作业。

进一步的，超前中导洞的掏槽方式采用深孔底部装药混合掏槽，从左往右按斜眼、直眼、直眼、斜眼的方式依次布置。

进一步的，斜眼孔与掌子面呈70°角，单次进尺长度110cm，直眼孔单次进尺长度200cm；直眼底间间距50cm，直眼与斜眼底间距70cm，行间距50cm；直眼装药深75cm，斜眼装药深80cm。

进一步的，掏槽眼采用数码电子雷管起爆，以25ms为炮孔间起爆延时间隔。

进一步的，已开挖的超大跨度隧道段采用锚杆+喷混+钢拱架的初期支护形式，二次衬砌采用钢筋混凝土。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

1.与台阶法和CD法相比，上台阶的超前中导洞先行施工，超前中导洞距离既有隧道较远，且超前中导洞断面较小，爆破所需炸药量小，可有效弱化爆破振动对既有隧道的影响。

2.超前中导洞断面较小，可一次性开挖贯通整个交叉区段，采用锚喷支护，无须施作临时支撑，超前中导洞的施作对后续工序不造成干扰。

3.超前中导洞可提供大量的临空面，为上台阶左右侧爆破开挖提供条件，无须再掏槽处理，简化了工序。

4.上台阶整体开挖完毕外轮廓形成后，上台阶的钢拱架一次施作，便于架设。

5.超前中导洞施工后，可提前准确掌握前方围岩的真实情况，为超大跨度开挖提供可靠的施工依据。

附图说明

图1是本发明实施例提供的新建的超大跨度隧道的交叉区段的结构示意图；

图2是采用本发明实施例的施工方法施作的超大跨度隧道的结构示意图；

图3是图2所示超大跨度隧道的横断面示意图；

图4是本发明实施例提供的超前中导洞的掏槽炮眼布置图。

具体实施方式

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种近距离上穿既有隧道的超大跨度隧道施工方法，适用于距既有隧道3D~5Dm的交叉区段，其中D为新建隧道跨度（如图1所示），该施工方法包括以下步骤：

S10、请参看图2及图3，以起拱线为界将超大跨度隧道断面划分上台阶和下台阶，其中上台阶划分为上台阶左侧1、超前中导洞2以及上台阶右侧3，所述下台阶划分为下台阶左侧4以及下台阶右侧5；

S20、上台阶采用超前中导洞2先行的施工方法，上台阶的超前中导洞2的施工高度为6~8m，施工宽度为6~8m，超前中导洞2每次进尺2~4m，并及时施作锚喷支护6，贯通整个交叉区段后，再同时开挖上台阶左侧1、上台阶右侧2，每次进尺长度4~6m；

S30、上台阶整体外轮廓形成后，施作钢拱架7，再依次开挖下台阶左侧4、下台阶右侧5，每次进尺4~6m；

S40、已开挖的超大跨度隧道段采用锚杆+喷混+钢拱架7的初期支护形式，二次衬砌采用钢筋混凝土；

S50、重复上述步骤S10~S40，直至完成交叉区段的开挖作业。

具体地，超前中导洞2的掏槽方式采用深孔底部装药混合掏槽，请参看图4，从左往右按斜眼、直眼、直眼、斜眼的方式依次布置。斜眼孔与掌子面呈70°角，单次进尺长度110cm，直眼孔单次进尺长度200cm；直眼底间间距50cm，直眼与斜眼底间距70cm，行间距50cm；直眼装药深75cm，斜眼装药深80cm。掏槽眼采用数码电子雷管起爆，以25ms为炮孔间起爆延时间隔。

采用本实施例的超大跨度隧道施工方法具有以下技术效果：

1.与台阶法和CD法相比，上台阶的超前中导洞先行施工，超前中导洞距离既有隧道较远，且超前中导洞断面较小，爆破所需炸药量小，可有效弱化爆破振动对既有隧道的影响。

2.超前中导洞断面较小，可一次性开挖贯通整个交叉区段，采用锚喷支护，无须施作临时支撑，超前中导洞的施作对后续工序不造成干扰。

3.超前中导洞可提供大量的临空面，为上台阶左右侧爆破开挖提供条件，无须再掏槽处理，简化了工序。

4.上台阶整体开挖完毕外轮廓形成后，上台阶的钢拱架一次施作，便于架设。

5.超前中导洞施工后，可提前准确掌握前方围岩的真实情况，为超大跨度开挖提供可靠的施工依据。

6.本方法采用深孔底部装药混合掏槽，该方法在装药量不变的条件下，采用混合掏槽形式，斜眼孔先爆、直眼孔后爆，单次爆破振动小，起到减振效果。

7.本方法采用的数码电子雷管起爆方式，可以通过精准设置不同段间起爆间隔，实现不同爆破应力波的波峰波谷叠加，达到微差延迟爆破的最优效果。

以上所述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。