小断面导洞进入大断面隧道主洞的垂直挑顶施工方法与流程

本发明属于一种小断面导洞进入大断面隧道主洞的垂直挑顶施工方法。

背景技术：

1、挑落主洞部分顶板岩石称为挑顶，目前国内导洞进入主洞挑顶隧道开挖施工采用的方法有，直线爬坡导洞法、曲线爬坡导洞法、导洞转向挑顶法、crd扩挖主洞法，这种传统的隧道挑顶施工方法，多为大断面进入小断面，存在问题是：超挖量现象严重、测绘难度大、造成轮廓线施工效果较差、导洞进入主洞处工作面狭小、围岩要求高且开挖的围岩不能被混凝土及时封闭、导洞进入主洞后存在反复折装的临时支撑段、浪费人力物力大、无支撑开挖面跨度大、施工危险性高、施工步序多而复杂、施工速度慢、技术要求高的不足。

2、公布号cn112302687a公开隧道斜井进正洞的换支撑挑顶施工方法，包括先开挖斜井导洞，导洞挖至距离正洞边墙ⅰ一定距离时，开始在导洞内爬坡挖掘直至正洞边墙ⅰ处；再沿正洞边墙ⅰ的矩形导洞继续开挖直至正洞侧墙ⅱ；再次反向拆除正洞范围内的导洞初期支护，向顶部掏槽开挖临空面，然后将矩形门架抬高并接长门架支腿；架设弧形拱架，使其顶部抵住矩形门架顶部横梁；最后拆除矩形门架支腿；挖掘正洞底部部分并接长弧形拱架支腿。仍存在反复折装的临时支撑段、浪费人力物力大、无支撑开挖面跨度大、施工危险性高的不足。

3、因此，需开发新技术新方法以适应垂直挑顶施工发展需要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供小断面导洞进入大断面隧道主洞的垂直挑顶施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为此,本发明的一种小断面导洞进入大断面隧道主洞的垂直挑顶施工方法,包括如下步骤：

3、（1）导洞中心线与主洞中心线垂直设置，将导洞进入主洞的主洞开挖空间分为导洞与主洞的交叉口处、对准导洞且宽度大于导洞宽度5.2m的主洞交叉口段、主洞交叉口段两侧至主洞行车线出、入口处的主洞开挖空间构成主洞两侧加强段，先进行主洞交叉口处扩挖施工，再进行主洞交叉口段挑顶施工，而后进行主洞两侧加强段施工；

4、（2）导洞进入主洞前，在距主洞对应侧的开挖轮廓线外10～15m的已挖导洞范围内完成采用锚、网、喷、钢拱架组成的导洞初期支护层和二次衬砌层，形成导洞加强段；

5、（3）对导洞与主洞交叉口处的围岩进行扩挖, 主洞交叉口处开挖宽度为16.3 m，开挖高度至主洞交叉口段拱顶挖轮廓线处，并在导洞交叉口处的扩挖段内安装i32a型钢支撑柱与i32a型钢托梁，组成钢门架支撑系统，钢门架支撑系统两侧地面设置锁脚锚杆与型钢支撑柱对应处焊接牢固形成整体后，喷射c25混凝土进行支护，钢门架支撑系统位于主洞开挖轮廓线外；

6、（4）门架支撑系统安装完成后，利用导洞施工台架对主洞交叉口段挑顶施工，按照导洞断面尺寸加扩挖量由交叉口处向主洞另一侧开挖轮廓线进行分段开挖挑顶施工，从导洞进入主洞交叉口处起采用爬坡形式按主洞断面拱部逐渐跳高扩挖至设计的主洞另一侧开挖轮廓线，主洞交叉口段开挖宽度为16.3m，主洞拱顶中线垂直高度至开挖斜坡面保持在7m；

7、（5）当开挖至该段主洞拱腰部位处时，对拱顶部位进行修正形成矩形断面，然后按照主洞设计参数施作φ22锚杆、安装ⅰ18钢拱架，并挂网锚喷，对已挖的主洞进行初期支护，交叉口处的主洞钢拱架一侧落在钢门架支撑系统的型钢托梁上，拱架与型钢托梁固定牢固，主洞钢拱架另一侧落在基岩上，主洞钢拱架采用锁脚锚杆固定牢固；

8、（6）每开挖进入该段主洞2～2.5m后，对进入主洞的拱顶部修边清渣后，立即对主洞拱顶部进行φ22锚杆、安装ⅰ18钢拱架，并挂网锚喷，对已挖的主洞拱顶初期支护；

9、（7）当开挖至该段主洞另一侧拱腰部位处时，对拱顶部位和拱腰部进行修正形成矩形断面，然后按照主洞设计参数施作φ22锚杆、安装ⅰ18钢拱架，并挂网锚喷，对已挖的主洞拱顶和拱腰部进行初期支护，主洞拱腰部拱架采用锁脚锚杆固定牢固；

10、（8）待主洞交叉口段施工完成后，仍保留主洞斜坡，且在主洞斜坡上水平向进行主洞两侧加强段施工，施工仍利用导洞施工台架；

11、（9）在主洞交叉口处扩挖施工，主洞交叉口段挑顶施工，主洞两侧加强段施工完成后，再由一侧进行主洞斜坡清除和主洞下台阶开挖施工，完成主洞挑顶施工。

12、作为上述技术方案的进一步描述：所述的导洞初期支护层的锚杆采用φ22砂浆锚杆@120cm*120cm，l=2.5m;工字钢采用i18型钢@120cm;钢筋网采用φ8@25cm*25cm；喷c25早强混凝土24cm。

13、作为上述技术方案的进一步描述：所述的第（5）步骤中在主洞开挖前，应视主洞拱顶围岩情况，在主洞拱顶围岩打设φ22超前小导管间距40cm,l=400cm，导管搭接长不少于1m，然后进行开挖。

14、作为上述技术方案的进一步描述：所述的开挖斜坡与水平线夹角为20°～30°。

15、作为上述技术方案的进一步描述：所述的导洞施工台架下端的支撑脚为可伸缩支撑脚，支撑脚的底部固定在底座的中部, 支撑脚的底部与底座之间呈间隔距离设有加强柱，底座的下端面根据需要叠加设有若干个加长块，底座和各加长块的下端面四角部对应设有凸突的半圆形定位球，对应各半圆形定位球的加长块对应面上设有供半圆形定位球卡入的半圆形定位槽，底部的加长块下端面可为斜面或平面，底部的加长块下端面上呈间隔距离设有抓钉。

16、作为上述技术方案的进一步描述：所述的底座的截面积是支撑脚的截面积的8倍。

17、作为上述技术方案的进一步描述：所述的底座与叠加的若干个加长块之间通过缠绕在外壁上的钢丝或钢箍固定为一体。

18、作为上述技术方案的进一步描述：所述的门架支撑系统的型钢托梁为与导洞口外周适配的拱型梁，拱型梁内侧与导洞口外周的初期支护内的导洞拱架连成一体，拱型梁的下端通过锁脚锚杆和混礙土固定在导洞口对应地面基座上，拱型梁的上端与对应部的主洞钢拱架通过校平支座固定后且同位于导洞与主洞交叉口处的初期支护层中。

19、作为上述技术方案的进一步描述：所述的第（8）步骤中待主洞交叉口段施工完成后，仍保留主洞斜坡，且在主洞斜坡上水平向进行主洞两侧加强段施工是：

20、(a)当开挖至主洞交叉口段另一侧拱腰部位处时，对该交叉口段拱顶部位和拱腰部进行修正形成矩形断面，然后按照主洞设计参数施作φ22锚杆、安装ⅰ18钢拱架，并挂网锚喷c25喷射混凝土厚24cm，对已挖的该主洞交叉口段拱顶和拱腰部进行初期支护，主洞斜坡顶上的主洞拱腰部拱架采用锁脚锚杆固定牢固；

21、(b)待该段初期支护达到设计强度后，从该侧斜坡顶上水平向相邻一或两侧的主洞两侧加强段进行开挖施工。

22、作为上述技术方案的进一步描述：在主洞各段初期支护层完成后可以同步进行各段的二次初砌层施工。

23、本发明具有如下有益效果：

24、1. 本发明利用小断面导洞进入大断面主洞隧道，采用主洞内的斜坡进行挑顶，同时充分利用小断面导洞隧道内经过改进的施工台架对大断面主洞隧道挑顶区域进行施工，解决了传统隧道挑顶的施工难题。本发明能有效利用小断面导洞隧道内改进的施工台架进行挑顶施工，且不存在传统隧道挑顶的施工中存在反复折装的临时支撑段、浪费人力物力大、无支撑开挖面跨度大、施工危险性高、施工步序多而复杂和施工速度慢的不足，本发明步进式分段斜坡边开挖、边进行该段的初期支护，杜绝了无支撑开挖面跨度大和施工危险性高的传统隧道挑顶施工的不足。本发明施工设计科学合理、开挖斜坡挑顶从主洞底部一侧向斜坡顶另一侧进行，无重复支撑，利用主洞斜坡作为改进的施工台架的顶持平台，减少加工开挖台车材料，垂直挑顶法施工工序少，缩短了施工时间，节约了人员、机械等投入，提高了挑顶施工工作效率，缩短了工序时间。

25、2. 本发明对周边环境干扰小，安全文明施工易于控制，社会效益明显，并且本发明在断面尺寸多变的区段适应能力较强，可以在多种地质条件下进行施工，同时本发明在施工时采用分步、分段、边开挖边初砌衬边防护的挖掘方式，从而有效提高了本施工方法的安全性。

26、3. 本发明有施工便捷、无需大型施工机械、工序简单，易于掌握，本发明有较好的使用效果，施工时省工省力、施工简单、速度快、节省材料、效率高和实用性强的优点。