斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施工方法

摘要

本发明提供一种斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施工方法，其包括以下步骤：S1、斜井（1）横向贯通正洞（2）；S2、单喇叭形小导洞（3）挑高施工；S3、斜井（1）两侧的正洞（2）贯通后，回扩斜井（1）与正洞（2）的交叉口（6）并封死正洞（2）外的斜井（1），同时对正洞（2）两侧施工初期支护。本发明的斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施工方法，解决了传统施工方法在极软岩、富水饱和粉细砂岩、流塑性土体、淤泥土等Ⅵ级围岩隧道施工中斜井进正洞挑高存在的部分施工难题，克服了传统施工方法当中存在的施工难度大、施工进度慢、安全风险高等问题。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，尤其涉及一种特殊地质隧道斜井进正 洞挑高施工的斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施工方法。

背景技术

隧道工程中，长隧道为缩短工期多采用长隧短打，因此在长隧道 施工中都存在斜井进正洞挑高段施工，同时也面临着不良地质及特殊 地质条件下挑高施工难的问题，例如在极软岩、富水饱和粉细砂岩、 流塑性土体、淤泥土等Ⅵ级围岩的地质条件下进行挑高施工。

随着我国长期的隧道建设经验的积累，针对不良地质条件下的斜 井进正洞挑高技术通常采用三种方法：一是斜井直接爬高到正洞拱顶， 然后向正洞两个方向进行分部开挖；二是小导洞爬高正洞拱部，然后 向正洞两方向台阶法开挖；三是斜井转体进入正洞，然后返回扩挖。 第一种方法工序繁琐，依次开挖台阶，需对爬高段结构分级架设临时 仰拱，临时支护量大；第二种方法采用小导洞对正洞拱部进行开挖， 然后进入正洞施工，仅小导洞部分为临时支护，相对临时支护量较少； 第三种方法工序较繁琐，反挑阶段拱部施工困难，临时支护量大；且 以上三种方法均存在着施工过程中的受力体系转换问题，施工过程中 安全风险较高。

以上三种施工技术在一般不良地质如北京地铁、郑西客运专线以 及其他铁路隧道中得到广泛应用，取得了良好的效果，但针对特殊不 良地质隧道斜井进正洞施工中存在着施工难度大、施工进度慢、安全 风险高等问题，如胡麻岭隧道富水饱和粉细砂岩地层斜井进正洞挑高 施工，采用传统的斜井进正洞挑高施工技术无法完成，因此施工技术 需要改进和创新。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种适应特殊地质隧道斜井进正 洞挑高的斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施工方法，解决了传统施工方 法在特殊地层关键部位的施工难度大、施工进度慢、施工中结构受力 体系转换带来安全风险等问题。

（二）技术方案

为达上述目的，本发明提供一种斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施 工方法，包括以下步骤：

S1、斜井1横向贯通正洞2；

S2、单喇叭形小导洞3挑高施工：

在正洞2内先进行斜井1一侧的单喇叭形小导洞挑高施工，再进 行斜井1另一侧的单喇叭形小导洞挑高施工；

S3、斜井1两侧的正洞2贯通后，回扩斜井1与正洞2的交叉口6 并封死正洞2外的斜井1，同时对正洞2两侧施做初期支护。

其中，步骤S1具体包括：

S101、开挖斜井1，使斜井1从正洞2的第一侧轮廓4横向贯通正 洞2，且斜井1位于正洞2的中下部；

S102、当斜井（1）的掌子面与正洞（2）的第二侧轮廓（5）重合 时，停止开挖斜井（1），封闭斜井（1）的掌子面。

其中，步骤S2具体包括：

S201、在正洞2内从斜井1的一侧开挖小导洞3，小导洞3一侧与 正洞2的第二侧轮廓5重合，小导洞3的另一侧逐渐扩大，使小导洞3 成单喇叭形，且小导洞3拱顶到小导洞3底部的高度不变，小导洞3 以一定坡度在正洞2内逐渐挑高，当小导洞3的扩大侧与正洞2的第 一侧轮廓4接近或小导洞3的拱顶与正洞2的拱顶轮廓接近时，将小 导洞3的拱顶扩挖至正洞2的拱顶轮廓；

S202、按正洞2的施工方法将小导洞3的掌子面扩挖至与正洞2 的横向轮廓一致，并同时对小导洞3施做临时支护，小导洞3施做临 时支护后对小导洞3进行中下台阶和铺底施工；

S203、按正洞2的施工方法将正洞2开挖至形成规范施工步距， 开挖正洞2同时施做正洞2的仰拱、填充和二衬；

S204、重复步骤S201至S203，进行斜井另一侧的单喇叭形小导 洞3挑高施工。

优选的，步骤S 102中采用浇筑混凝土来封闭斜井1的掌子面，同 时预留出小导洞3位置施做斜井二衬8。

优选的，所述的正洞2的施工方法为CRD法。

优选的，所述规范施工步距为3-5米。

（三）有益效果

本发明采用上述技术方案提供的斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施 工方法，解决了传统施工方法在极软岩、富水饱和粉细砂岩、流塑性 土体、淤泥土等Ⅵ级围岩隧道施工中斜井进正洞挑高存在的部分施工 难题，克服了传统施工方法当中存在的施工难度大、施工进度慢、安 全风险高等问题。采用正洞贯通后回扩交叉口挑高段的方法规避了施 工过程中的受力体系转换，保证了施工安全。本发明施工方法结构合 理、安全可靠，施工效率高，具有明显的经济效益。

附图说明

图1是本发明斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施工方法的斜井横向 贯通正洞的俯视图；

图2是本发明斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施工方法的斜井横向 贯通正洞的主视图；

图3是本发明斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施工方法的斜井横向 贯通正洞的右视图。

图中，1：斜井；2:正洞；3：小导洞；4：第一侧轮廓；5：第二侧 轮廓；6：交叉口；7：斜井初期支护；8：斜井二衬；9：端头墙；A： 重庆端；B：兰州端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施 工方法作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限 制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横 向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”“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。此外，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，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；可以是机械连接，也可以 是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通。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。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个 或两个以上。

如图1至图3所示，本发明的斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施工 方法包括以下步骤：

S1、斜井1横向贯通正洞2：

S101、开挖斜井1，使斜井1从正洞2的第一侧轮廓4横向贯通正 洞2，且斜井1位于正洞2的中下部；

S102、当斜井1的掌子面与正洞2的第二侧轮廓5重合时，停止 开挖斜井1，封闭斜井1的掌子面；

S2、单喇叭形小导洞3挑高施工：

S201、在正洞2内从斜井1的一侧开挖小导洞3，小导洞3一侧与 正洞2的第二侧轮廓5重合，小导洞3的另一侧逐渐扩大，使小导洞3 成单喇叭形，且小导洞3拱顶到小导洞3底部的高度不变，小导洞3 以一定坡度在正洞2内逐渐挑高，当小导洞3的扩大侧与正洞2的第 一侧轮廓4接近或小导洞3的拱顶与正洞2的拱顶轮廓接近时，将小 导洞3的拱顶扩挖至正洞2的拱顶轮廓；

S202、按正洞2的施工方法将小导洞3的掌子面扩挖至与正洞2 的横向轮廓一致，并同时对小导洞3施做临时支护，小导洞3施做临 时支护后对小导洞3进行中下台阶和铺底施工；

S203、按正洞2的施工方法将正洞2开挖至形成规范施工步距， 开挖正洞2同时施做正洞2的仰拱、填充和二衬；

S204、重复步骤S201至S203，进行斜井另一侧的单喇叭形小导 洞3挑高施工；

S3、斜井1两侧的正洞2贯通后，回扩斜井1与正洞2的交叉口6 并封死正洞2外的斜井1，同时对正洞2两侧施做初期支护。

优选的，S102中采用浇筑混凝土来封闭斜井1的掌子面，同时预 留出小导洞3位置施做斜井二衬8。

优选的，所述的正洞2的施工方法为CRD法。

优选的，所述规范施工步距为3-5米。

下面以兰渝铁路LYS-1标胡麻岭隧道施工为例对本发明的斜井横 向贯通正洞单喇叭挑高施工方法进行说明。兰渝铁路LYS-1标胡麻岭 隧道4#斜井设计全长664m，设计坡度8.4%，斜井与正洞48.6°相交。 斜井开挖至X2+82处，开始出现渗漏水，地质为富水粉细砂岩，伴随 初期支护的不断沉降，施工进度缓慢，最大沉降值达到114cm，传统 挑高方案无法在该地质条件下实施。为确保交叉口进洞安全、改善交 叉口三维受力状态，斜井提前以圆曲线形式过渡，最终斜井与正洞73.1 度大角度相交，调整后采用斜井横向贯通正洞单喇叭挑高施工技术。

兰渝铁路LYS-1标胡麻岭隧道4#斜井采用斜井横向贯通正洞单喇 叭挑高施工技术，包括以下步骤：

第一步：斜井1横向贯通正洞2：

⑴开挖斜井1直接横向贯通正洞2，并超出正洞2的第二侧轮廓5 八十厘米，在斜井1超出第二侧轮廓5八十厘米的范围内浇筑混凝土 端头墙9封闭斜井1的掌子面。

⑵斜井1的一侧边墙预留出单喇叭形小导洞3的位置后施工斜井 二衬8。

第二步：单喇叭形小导洞3挑高施工：

⑴开挖重庆端单喇叭形小导洞3，开挖过程中小导洞3保持从拱顶 到底部的高度为4.5m不变，以坡度22.4%逐渐爬高，且小导洞3的左 侧逐渐扩大，右侧与正洞2的第二侧轮廓5重合。开挖约25m后，小 导洞3的轮廓与正洞2的轮廓基本一致，然后按CRD法一次扩挖至正 洞2的横向轮廓。

⑵小导洞3扩挖后，按正洞2的CRD法施工，小导洞3的掌子面 成为正洞2的掌子面，小导洞3内同时跟进施做临时支护，并按照规 范要求进行小导洞3的中下台阶及铺底施工。

⑶正洞2按CRD法施工5m后，同时小导洞3内的施工完毕，继 续施做正洞2的仰拱、填充、二衬，至此重庆端的挑高工作完成。

⑷同样方法施做兰州端单喇叭形小导洞。

第三步：斜井1两侧的正洞2贯通后，回扩斜井1与正洞2的交 叉口6并封死正洞2外的斜井1，同时对正洞2两侧施做初期支护。正 洞2的初期支护在第一侧轮廓4一侧采用封死斜井1的浇筑混凝土墙 作为落底，在第二侧轮廓5一侧采用斜井1的端头墙9及挑高小导洞3 的部分初期支护作为落底。

监控量测分析显示：施工过程中围岩收敛及拱顶沉降相对变化较 小，10天围岩收敛累计20mm，而10天拱顶下沉累计35mm，10天后 变形趋势明显减缓，围岩逐渐进入稳定状态；在开挖挑高小导洞3的 过程中严格按照规范步距要求，围岩变形均小于3mm。通过监控量测 数据表明在特殊不良地质隧道施工中采用斜井横向贯通正洞单喇叭挑 高施工方法，对控制围岩变形沉降效果明显，保证了施工安全。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关 技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下， 还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明 的范畴。