CN108397199A - 一种近距离下穿引水洞的隧道施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种近距离下穿引水洞的隧道施工方法，包括以下步骤：a、在施工前进行超前地质预报；b、结合现场地质情况，针对隧道与引水洞交叉段以及隧道与引水洞的相邻段分别设计爆破参数，并实施爆破；c、施工超前支护，环绕隧道断面安装超前小导管并注浆或环绕隧道径向设计注浆孔并注浆；d、采用隧道微台阶两步初支成环开挖工法开挖隧道，上、下断面、仰拱同步作业。不影响引水洞结构物的情况下，进行超前地质预报，通过设计爆破参数有效控制爆破，结合超前支护措施以及隧道微台阶两步初支成环开挖工法施工隧道，在保证施工在安全的前提下快速通过引水隧洞，大大加快了施工进度，减少了成本。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种近距离下穿引水洞的隧道施 工方法。
背景技术
在国家大力发展基础设施建设的形势下，公路、铁路建设投资每 年都保持很大的投资，高速公路、铁路建设中，桥隧比占线路全长的 很大的比例。其中隧道工程一直是整个项目的控制工程，隧道施工的 安全、质量、进度一直影响整个项目是否能如期竣工，直接关系到项 目投资预算。
在隧道施工中，特别是长、特长隧道中，地质情况多样复杂，在遇到需要 下穿或上穿已有结构物时，现有技术背景下一般采取加强对已有结构物的监测， 加强支护措施，采取机械开挖等措施，减慢了施工速度。
下穿引水洞进行隧道施工时，现有的技术方案首先会对引水洞进行临时封 堵截断引水，再对引水洞进行预加固，由于引水隧洞断面小，与线路交叉点至 引水洞口远，加固困难，影响进度并加大了成本。或根据围岩情况采取洗挖机 或破碎锤开挖隧道，但存在开挖速度慢，工作面灰尘大，洞内空气质量差的问 题，从而导致增加通风成本，并且机械油耗大、成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种施工速度快且成本低的近距离下穿 引水洞的隧道施工方法。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种近距离下穿引水洞的隧道施 工方法，包括以下步骤：
a、在施工前进行超前地质预报；
b、结合现场地质情况，针对隧道与引水洞交叉段以及隧道与引水洞的相邻 段分别设计爆破参数，并实施爆破；
c、施工超前支护，环绕隧道断面安装超前小导管并注浆或环绕隧道径向设 计注浆孔并注浆；
d、采用隧道微台阶两步初支成环开挖工法开挖隧道，上、下断面、仰拱同 步作业。
进一步地，步骤a中：采用弹性波反射法对前方地质进行检测预报。
进一步地，步骤b中：位于隧道与引水洞交叉段，确定循环进尺L＝0.75m， 除去掏槽眼和底角眼的深度为1m，其余各周边眼、外圈辅助眼、空眼以及辅 助眼的炮孔深度取0.8m；位于隧道与引水洞的相邻段，确定循环进尺L＝1.5m， 除去掏槽眼和底角眼的深度为1.7m,其余各周边眼、外圈辅助眼、空眼以及辅 助眼的炮孔深度取1.6m；结合掌子面的凹凸情况,调整各炮眼钻孔长度,使所 有炮眼的眼底处于同一垂直面上。
进一步地，步骤c中：注浆前在掌子面喷射10～15cm厚混凝土封闭，形 成止浆盘，单孔注浆量达到单孔设计注浆量的1.0～1.2倍或单孔注浆压力达到 设计注浆压力并稳定10min后结束注浆；注浆孔按照浆液扩散半径1.2m且呈 梅花形布置，注浆固结外缘线处注浆孔环向间距为1.7m，纵向间距为1.7m，注 浆管采用φ50mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管，钢管长1m，孔口管应埋设牢 固，并有良好的止浆措施，注浆材料为水泥净浆，注浆压力为1～1.5mpa。
有益效果：在不影响引水洞结构物的情况下，进行超前地质预报，通过设 计爆破参数有效控制爆破，结合超前支护措施以及隧道微台阶两步初支成环开 挖工法施工隧道，在保证施工在安全的前提下快速通过引水隧洞，大大加快了 施工进度，减少了成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
图1为本发明实施例大围山隧道DK1660+681处设计下穿引水隧洞的平面 图；
图2为本发明实施例的施工流程图；
图3为本发明实施例竖向平面内炮眼布置图；
图4为本发明实施例横向截面的炮眼布置图；
图5为本发明实施例超前小导管断面布置图；
图6为本发明实施例三米围岩径注浆钻孔断面布置图；
图7为本发明实施例采用组合式小台架微台阶施工示意图之一；
图8为本发明实施例采用组合式小台架微台阶施工示意图之二。
具体实施方式
参照图1至图8，本发明实施例一种近距离下穿引水洞的隧道施工方法， 该方法包括以下步骤：
a、在施工前进行超前地质预报；
b、结合现场地质情况，针对隧道与引水洞交叉段以及隧道与引水洞的相邻 段分别设计爆破参数，并实施爆破；
c、施工超前支护，环绕隧道断面安装超前小导管6并注浆或环绕隧道径向 设计注浆孔7并注浆；
d、采用隧道微台阶两步初支成环开挖工法开挖隧道，上、下断面、仰拱同 步作业。
在不影响引水洞结构物的情况下，进行超前地质预报，通过设计爆破参数 有效控制爆破，结合超前支护措施以及隧道微台阶两步初支成环开挖工法施工 隧道，在保证施工在安全的前提下快速通过引水隧洞，大大加快了施工进度， 减少了成本。
作为优选，步骤a中：采用弹性波反射法对前方地质进行检测预报。
作为优选，步骤b中：位于隧道与引水洞交叉段，确定循环进尺L＝0.75m， 除去掏槽眼4和底角眼的深度为1m，其余各周边眼1、外圈辅助眼32、空眼5 以及辅助眼3的炮孔深度取0.8m；位于隧道与引水洞的相邻段，确定循环进尺 L＝1.5m，除去掏槽眼4和底角眼的深度为1.7m,其余各周边眼1、外圈辅助眼 32、空眼5以及辅助眼3的炮孔深度取1.6m；结合掌子面的凹凸情况,调整各 炮眼钻孔长度,使所有炮眼的眼底处于同一垂直面上。
作为优选，步骤c中：注浆前在掌子面喷射10～15cm厚混凝土封闭，形 成止浆盘，单孔注浆量达到单孔设计注浆量的1.0～1.2倍或单孔注浆压力达到 设计注浆压力并稳定10min后结束注浆；注浆孔按照浆液扩散半径1.2m且呈 梅花形布置，注浆固结外缘线处注浆孔环向间距为1.7m，纵向间距为1.7m，注 浆管采用φ50mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管，钢管长1m，孔口管应埋设牢 固，并有良好的止浆措施，注浆材料为水泥净浆，注浆压力为1～1.5mpa。
作为本发明的优选实施例，图1为大围山隧道DK1660+681处设计下穿引 水隧洞的平面图，设计推算引水隧洞洞底高程为312.591，离隧道顶最小距离 2.6m，隧洞与线路大里程方向交角为51°，埋深73m。该段设计地质为：黑云 斜长变粒岩、角岩局部夹千枚岩，弱风化，岩体较完整，节理裂隙较发育，地 下水为基岩裂隙水不发育，设计为Ⅳ级围岩。
根据本发明的施工方法进行施工，其整体施工流程图如图2所示。
由于施工前方地质情况可能存在与设计不符的情况，所以施工前先对前方 地质进行检测预报，以了解前方及周围的真实地质情况。TSP法是弹性波反射 法，预报要求在隧道边墙同一高度打23个作为检测必须的爆破孔以及1个用于 接收返回波信号的接收孔。接收孔的直径大小为φ43～45mm，其深度为2m， 采用φ50的钻头打孔，以免接收孔的直径过小而导致接收器方形导管伸不到孔 底，从而影响到预报效果。所有爆破孔和接收孔应布置于同一水平面。
针对现场地质的实际情况，调整原设计的爆破参数：
根据隧道沿线地形、地质情况以及引水洞的位置环境，结合台阶法具体情 况考虑。对于软岩采取松动爆破技术，炸药单耗控制在0.25～0.5kg/m3之间， 爆破施工中根据实施爆破效果进行调整。
对于现场围岩情况为IV级，围岩周边眼1间距取E＝0.4m，光爆厚度W 为0.6～0.65m，周边眼1密度系数K是周边眼1间距E与光爆层厚度W的比 值,是影响爆破效果的重要因素。K＝E/W＝0.5～0.7。
将爆破设计分为三段进行爆破参数计算：
在隧道与引水洞交叉段，确定循环进尺L＝0.75m，除去掏槽眼4和底角眼 的深度为1m，其余各周边眼1、外圈辅助眼32、空眼5以及辅助眼3的炮孔 深度取0.8m。在实际操作中应视掌子面的凹凸情况,调整各炮眼钻孔长度,使 所有炮眼的眼底处于同一垂直面上。
在隧道与引水洞的两个相邻段，确定循环进尺L＝1.5m，除去掏槽眼4和 底角眼的深度为1.7m,其余各周边眼1、外圈辅助眼32、空眼5以及辅助眼3 的炮孔深度取1.6m。在实际操作中应视掌子面的凹凸情况,调整各炮眼钻孔长 度,使所有炮眼的眼底处于同一垂直面上。
分段爆破装药量计算：
交叉段拱部周边眼1(最小距离3.3m)计算公式如下：
整理得
式中：R——爆破点至保护建(构)筑物引水隧道底的距离，单位m；
Q——最大一段装药量，单位㎏；
V——震动安全速度，10㎝/s；
K·a——与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数。
参考有关类似爆破测震资料，根据围岩为中软岩节理裂隙发育等特点，K 取200，a取1.6，并将V＝10㎝/s代入上式得：
根据爆破点到建筑物不同距离允许的最大一段(单响)装药量如表1：
表1(交叉段)单段最大起爆药量
炮眼布置如图3和图4所示，其中包括若干呈一圈分布在周边的周边眼1、 紧邻周边眼1呈一圈分布的外圈辅助眼32以及空眼5、辅助眼3和掏槽眼4， 其中空眼5和掏槽眼4分布在隧道断面的中部，辅助眼3散步在由外圈辅助眼 32所围成环状的内部。炮眼用专制炮泥堵塞，堵塞长度不小于50cm。并且本 断面按每循环0.75m进尺计算，为保证安全按1m计算。
结合施工现场实际情况，优化调整施工方法及支护参数：
超前支护方式其一：
在施工前先安装超前小导管6，并注浆，导管布置如图5所示。
超前小导管6为钢管，钻孔的孔直径比钢管直径大3～5mm；钻至设计孔 深后，用吹管将碎渣吹出，管顶进钻孔长度≥90％管长，注浆前在掌子面喷射 10～15cm厚混凝土封闭，形成止浆盘，单孔注浆量达到单孔设计注浆量的1.0～ 1.2倍时结束注浆，或单孔注浆压力达到设计注浆压力后，稳定10min后结束注 浆。
超前支护方式其二：
3m围岩径向注浆设计，设计如图5所示。
注浆孔7按照浆液扩散半径1.2m布设，同时，注浆孔7按照梅花形布置， 注浆固结外缘线处注浆孔7环向间距为1.7m，纵向间距为1.7m，注浆管采用φ 50mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管，钢管长1m,孔口管应埋设牢固，并有良好 的止浆措施。注浆材料为水泥净浆，注浆压力为1～1.5MPa。
两步初支成环工法施工隧道：
隧道微台阶两步初支成环开挖工法由短台阶开挖衍变而来，上、下断面、 仰拱同步作业，以缩短工序间的衔接时间，保证施工安全。钢格栅安装上下台 阶顺序作业，边墙与仰拱同步作业，最终快速成环，整个结构快速封闭。
工法参数：上下台阶3～5米，上台阶高度4～5米，循环进尺1～1.5米， 仰拱距掌子面1～2倍洞径，满足新奥法的“快封闭”原则，保障了隧道施工安全 和进度。
本工法适用于单线铁路隧道的Ⅳ、Ⅴ级围岩台阶法施工。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述 实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱 离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种近距离下穿引水洞的隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、在施工前进行超前地质预报；
b、结合现场地质情况，针对隧道与引水洞交叉段以及隧道与引水洞的相邻段分别设计爆破参数，并实施爆破；
c、施工超前支护，环绕隧道断面安装超前小导管并注浆或环绕隧道径向设计注浆孔并注浆；
d、采用隧道微台阶两步初支成环开挖工法开挖隧道，上、下断面、仰拱同步作业。
2.根据权利要求1所述的近距离下穿引水洞的隧道施工方法，其特征在于，步骤a中：采用弹性波反射法对前方地质进行检测预报。
3.根据权利要求1所述的近距离下穿引水洞的隧道施工方法，其特征在于，步骤b中：位于隧道与引水洞交叉段，确定循环进尺L＝0.75m，除去掏槽眼和底角眼的深度为1m，其余各周边眼、外圈辅助眼、空眼以及辅助眼的炮孔深度取0.8m；位于隧道与引水洞的相邻段，确定循环进尺L＝1.5m，除去掏槽眼和底角眼的深度为1.7m,其余各周边眼、外圈辅助眼、空眼以及辅助眼的炮孔深度取1.6m；结合掌子面的凹凸情况,调整各炮眼钻孔长度,使所有炮眼的眼底处于同一垂直面上。
4.根据权利要求1所述的近距离下穿引水洞的隧道施工方法，其特征在于，步骤c中：注浆前在掌子面喷射10～15cm厚混凝土封闭，形成止浆盘，单孔注浆量达到单孔设计注浆量的1.0～1.2倍或单孔注浆压力达到设计注浆压力并稳定10min后结束注浆；注浆孔按照浆液扩散半径1.2m且呈梅花形布置，注浆固结外缘线处注浆孔环向间距为1.7m，纵向间距为1.7m，注浆管采用φ50mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管，钢管长1m，孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施，注浆材料为水泥净浆，注浆压力为1～1.5mpa。
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