TBM侧向平交山区高速公路隧道掘进平行导洞施工结构及方法

摘要

本发明在此提供一种TBM侧向平交山区高速公路隧道掘进平行导洞施工结构及方法，其特征在于；施工结构具有钻爆支洞和钻爆洞口平台、TBM支洞和TBM洞口平台、主线隧道、平行导洞、封堵区、车行横洞等；本方法采用双支洞进洞方案避免TBM通道与主线隧道被交洞之间的交通干扰，本方法将钻爆法和TBM法相结合，解决了山岭地区高速公路不易采用正向进洞方案的TBM组装始发和进洞问题。本方法应用于特长隧道施工时，能缩短建设周期，显著提高社会经济效益。

说明书

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域中的山岭隧道TBM进洞方法，具体来讲是TBM侧向平交山区高速公路隧道掘进平行导洞施工结构及方法。

背景技术

TBM是一种高度机械化和自动化的大型隧道开挖衬砌成套设备，具有施工速度快、节约人力、安全经济、一次成型等诸多优点，是岩石隧道掘进最有发展潜力的机械设备。目前的山区高速公路建设中，TBM主要应用于超10km以上特长隧道的平行导洞施工。

山区高速公路常采用桥隧相接设计，而TBM要求平行导洞具有洞口向外延伸至少60m长和宽度不小于25m的组装始发场地，洞口位于陡峭高崖时，需要采取钢平台等辅助工程措施方能满足TBM组装始发场地的要求，当洞口与地面高差过大时，采用钢平台作为组装始发场地的方案造价高，技术经济性差且安全风险大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，在此提供一种TBM侧向平交山区高速公路隧道掘进平行导洞施工结构及方法；适用于不易采用正向进洞方案的TBM平交隧道掘进施工。

本发明是这样实现的，构造一种TBM侧向平交山区高速公路隧道掘进平行导洞施工结构，其特征在于；该施工结构具有钻爆支洞和钻爆洞口平台、TBM支洞和TBM洞口平台、主线隧道、平行导洞、封堵区、车行横洞。

根据本发明所述一种TBM侧向平交山区高速公路隧道掘进平行导洞施工方法，其特征在于；所述TBM支洞包括钻爆区段和TBM区段；其中，钻爆区段长度为170m，包括25m长的始发洞和145m长的步进洞。

根据本发明所述一种TBM侧向平交山区高速公路隧道掘进平行导洞施工方法，其特征在于；所述钻爆洞口平台沿钻爆支洞的洞口段轴线方向长度不小于15m，宽度不小于20m，钻爆洞口平台包括钻爆洞口和钻爆洞口场地；所述TBM洞口平台沿TBM支洞的洞口段轴线方向长度不小于50m，宽度不小于25m，TBM洞口平台包括TBM洞口和组装始发场地。

根据本发明所述一种TBM侧向平交山区高速公路隧道掘进平行导洞施工方法，其特征在于；所述主线隧道包括隧道先行段和隧道后开段；所述平行导洞包括平导钻爆段、平导TBM段和平导后开段。

根据本发明所述一种TBM侧向平交山区高速公路隧道掘进平行导洞施工方法，其特征在于；操作步骤及方法如下；

步骤1，施工设计：

1）在主线隧道洞口附近选择缓坡或台地规划钻爆支洞和钻爆洞口平台、TBM支洞和TBM洞口平台；并满足下列要求；

——钻爆洞口平台和TBM洞口平台之间应不产生交叉工作干扰；

——钻爆支洞设置于TBM支洞靠主线隧道洞口一侧，与主线隧道、平行导洞相交，钻爆支洞宜按不大于8%的纵坡上坡掘进设置；

——TBM支洞的尾段以圆曲线与主线隧道相交并与平行导洞相切，圆曲线半径不小于800m，TBM支洞应按不大于5%的纵坡控制，宜按上坡掘进设计纵坡；

2）主线隧道受TBM支洞影响区域并向两端各拓展30m长度形成主线隧道后开段；平行导洞受TBM支洞影响区域并向洞口拓展30m长度形成平导后开段；

3）TBM支洞和钻爆支洞穿越主线隧道拱墙、平行导洞拱墙等处所形成的洞口设置封堵区，封堵区按主线隧道和平行导洞径向不小于5m厚度控制。

步骤2，施工准备：平整钻爆洞口平台和TBM洞口平台，放样施作钻爆洞口和TBM洞口，建设组装始发场地，布置洞口设施；

步骤3，施作钻爆支洞和钻爆区段；

步骤4，施作钻爆支洞剩余段、TBM区段及主线隧道、平行导洞；

1）TBM施工：对TBM采用边组装边步进的方式，直至整机组装调试完成后进入始发洞，完成TBM的步进及始发作业，进入TBM正常掘进，依次完成TBM支洞、平导TBM段作业；

2）钻爆施工：采用钻爆法施作钻爆支洞剩余段，在钻爆支洞与主线隧道、平行导洞等交叉处，新增工作面向两端掘进隧道先行段和平导钻爆段；

3）新增洞内工作面：

——隧道先行段掘进期间，利用已完成的隧道先行段和平导TBM段和车行横洞作为通道，施作另一条隧道的隧道先行段；

——平导TBM段完工后，TBM设备出洞，利用平行导洞施作车行横洞连接主线隧道，并新增工作面实现隧道先行段的分段掘进；

步骤5，模筑法填充片石砼施作封堵区；

步骤6，钻爆法施作隧道后开段和平导后开段；

步骤7，完成主线隧道剩余工程施工。

本发明在此提供一种TBM侧向平交山区高速公路隧道掘进平行导洞施工结构及方法，适用于不易采用正向进洞方案的TBM平交隧道掘进施工，具有如下优点：

（1）本方法将钻爆法和TBM法相结合，解决了山岭地区高速公路不易采用正向进洞方案的TBM组装始发和进洞问题。本方法应用于特长隧道施工时，能缩短建设周期，显著提高社会经济效益。

（2）洞口处于陡峭高崖时，本方法较之搭建钢平台作为TBM组装始发场地，能降低工程成本和降低施工安全风险，具有更好的技术经济性。

（3）本方法采用钻爆支洞和TBM支洞双支洞进洞方案避免TBM通道与主线隧道被交洞之间的交通干扰，便于施工组织，能加快工期。

附图说明

图1是本发明的施工工艺流程图；

图2是本发明的施工设计平面布置图；

图3是图2中的A大样图；

图4是本发明的掘进次序图；

图5是TBM工作支洞封堵区平面示意图；

图6是贯通后的主线隧道、平行导洞和钻爆支洞封堵区平面示意图。

其中：钻爆支洞1，钻爆洞口平台，TBM支洞3，钻爆区段301，TBM区段302，TBM洞口平台4，主线隧道5，隧道先行段501，隧道后开段503，平行导洞6，平导钻爆段601，平导TBM段602，平导后开段603，封堵区7，车行横洞8。

具体实施方式

下面将结合附图1-图6对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明在此提供一种TBM侧向平交山区高速公路隧道掘进平行导洞施工方法，如图2-图6所示，可以按照如下方式予以实施；

如图2-图3所示，施工设计包括钻爆支洞1和钻爆洞口平台2、TBM支洞3和TBM洞口平台4、主线隧道5、平行导洞6、封堵区7、车行横洞8等；其中，钻爆洞口平台2沿钻爆支洞1的洞口段轴线方向长度不小于15m，宽度不小于20m，钻爆洞口平台2包括钻爆洞口和钻爆洞口场地；其中，TBM洞口平台4沿TBM支洞3的洞口段轴线方向长度不小于50m，宽度不小于25m，TBM洞口平台4包括TBM洞口和组装始发场地；其中，如图2和图5所示，TBM支洞3包括钻爆区段301和TBM区段302，钻爆区段301长度为170m，包括25m长的始发洞和145m长的步进洞；其中，如图5所示，所述主线隧道5包括隧道先行段501和隧道后开段503；其中，平行导洞6包括平导钻爆段601、平导TBM段602和平导后开段603；

如图1所示，本发明施工工艺流程及操作要点如下；

步骤1，施工设计：

1）如图2，在主线隧道5洞口附近选择缓坡或台地规划钻爆支洞1和钻爆洞口平台2、TBM支洞3和TBM洞口平台4；并满足下列要求；

——钻爆洞口平台2和TBM洞口平台4之间应不产生交叉工作干扰；

——钻爆支洞1设置于TBM支洞3靠主线隧道5洞口一侧，与主线隧道5、平行导洞6相交，钻爆支洞1宜按不大于8%的纵坡上坡掘进设置；

——TBM支洞3的尾段以圆曲线与主线隧道5相交并与平行导洞6相切，圆曲线半径不小于800m，TBM支洞3应按不大于5%的纵坡控制，宜按上坡掘进设计纵坡；

2）如图3，主线隧道5受TBM支洞3影响区域并向两端各拓展30m长度形成主线隧道后开段501；平行导洞6受TBM支洞3影响区域并向洞口拓展30m长度形成平导后开段603；

3）如图3，TBM支洞3和钻爆支洞1穿越主线隧道5拱墙、平行导洞6拱墙等处所形成的洞口设置封堵区7，封堵区7按主线隧道和平行导洞径向不小于5m厚度控制。

步骤2，施工准备：平整钻爆洞口平台2和TBM洞口平台4，放样施作钻爆洞口和TBM洞口，建设组装始发场地，布置洞口设施；

步骤3，如图4中的掘进次序1，施作钻爆支洞1和钻爆区段301；

步骤4，如图4中的掘进次序2-掘进次序4，施作钻爆支洞1剩余段、TBM区段302及主线隧道5、平行导洞6；

1）TBM施工：对TBM采用边组装边步进的方式，直至整机组装调试完成后进入始发洞，完成TBM的步进及始发作业，进入TBM正常掘进，依次完成TBM支洞3、平导TBM段602作业；

2）钻爆施工：采用钻爆法施作钻爆支洞1剩余段，在钻爆支洞1与主线隧道5、平行导洞6等交叉处，新增工作面向两端掘进隧道先行段501和平导钻爆段601；

3）新增洞内工作面：

——隧道先行段501掘进期间，利用已完成的隧道先行段501和平导TBM段602和车行横洞8作为通道，施作另一条隧道的隧道先行段501；

——平导TBM段602完工后，TBM设备出洞，利用平行导洞6施作车行横洞8连接主线隧道5，并新增工作面实现隧道先行段501的分段掘进。

步骤5，如图5，模筑法填充片石砼施作封堵区7；

步骤6，如图5-图6，钻爆法施作隧道后开段503和平导后开段603；

步骤7，完成主线隧道5剩余工程施工。

本发明具有如下改进及优点：

其1，本方法将钻爆法和TBM法相结合，解决了山岭地区高速公路不易采用正向进洞方案的TBM组装始发和进洞问题。本方法应用于特长隧道施工时，能缩短建设周期，显著提高社会经济效益。

其2，洞口处于陡峭高崖时，本方法较之搭建钢平台作为TBM组装始发场地，能降低工程成本和降低施工安全风险，具有更好的技术经济性。

其3，本方法采用钻爆支洞和TBM支洞双支洞进洞方案避免TBM通道与主线隧道被交洞之间的交通干扰，便于施工组织，能加快工期。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。