一种原位扩建断面隧道施工方法与流程

本发明涉及建筑施工，特别涉及一种原位扩建断面隧道施工方法。

背景技术：

1、随着隧道工程领域相关研究的不断深入，新工法、新技术、新结构等不断涌现，隧道工程建设如火如荼。对于超大断面隧道，由于开挖面积达到200m2以上，使得施工的选择不可能一次成洞，决定了施工方法必须是开挖和支护交错进行的分部开挖法或台阶法，那么围岩必然会经历一个多次扰动的过程，因此围岩的荷载释放规律、渐进性破坏过程是关注的重点。在扩建隧道开挖断面超过200m2，属原位扩建超大扁平隧道，围岩扰动频繁、工程环境复杂，施工风险极高。

2、现有技术当中，由于部分隧道洞身局部地段岩质破碎、稳定性差，从而会导致施工速度过慢，并且现有的支护结构难以对地段岩质破碎、稳定性差的洞身进行支护，会极大影响施工安全问题。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种原位扩建断面隧道施工方法，以至少解决上述现有技术当中的不足。

2、本发明提供以下技术方案，一种原位扩建断面隧道施工方法，应用于断面隧道的扩建所述方法包括：

3、将所述断面隧道分为上台阶以及下台阶进行开挖；

4、以锚杆以及湿喷混凝土制备第一道支护，采用模筑混凝土制备第二道支护，并将所述第一道支护设置在所述上台阶以及所述下台阶上，将所述第二道支护设置在所述断面隧道的内壁上；

5、基于所述第一道支护以及所述第二道支护对所述断面隧道的结构及围岩位移演变进行分析，得到第一分析结果；

6、基于所述第一道支护以及所述第二道支护对所述断面隧道的结构及围岩位移应力进行分析，得到第二分析结果；

7、基于所述第一分析结果及所述第二分析结果得到优化施工方法，所述优化施工方法为分部台阶法或上下台阶法，其中，所述分部台阶法中的塑性区范围与所述上下台阶法的塑性区范围先增大后减小。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在上台阶以及下台阶上设置第一道支护，并在断面隧道的内壁上设置第二道支护，可以解决隧道内岩质破碎、稳定性差的问题，并且通过第一分析结果以及第二分析结果优化施工方法，从而能够有效提升施工效率。

9、进一步的，所述将所述断面隧道分为上台阶以及下台阶进行开挖的步骤包括：

10、以所述断面隧道作为临空面进行钻孔爆破，以开挖所述上台阶；

11、并在所述上台阶上设置第一初期支护进行支护；

12、开挖所述下台阶的一侧，并在所述下台阶的一侧设置第二初期支护进行支护；

13、开挖所述下台阶的另一侧，并在所述下台阶的另一侧设置第三初期支护进行支护。

14、进一步的，所述以开挖所述上台阶的步骤之后，所述方法还包括：

15、在所述上台阶上喷射4cm～5cm厚的第一混凝土，所述第一混凝土的型号为c25；

16、在所述第一混凝土上挂钢筋网，在所述钢筋网上架设钢支撑，并施工锚杆，其中，所述钢支撑采用i16工字钢，所述钢支撑的间距为1.2m，所述锚杆采用φ22水泥砂浆锚杆，所述锚杆的长度为4m，且所述锚杆为120cm×120cm的梅花形布置；

17、在所述施工锚杆上分层喷射厚度为22cm～25cm的第二混凝土，并在所述第二混凝土挂钢筋网，其中，所述钢筋网采用φ8钢筋网片，所述钢筋网为20cm×20cm。

18、进一步的，所述开挖所述下台阶的一侧以及开挖所述下台阶的另一侧之后喷射4cm～5cm厚的第三混凝土，并在所述第三混凝土挂设钢筋网并施工锚杆。

19、进一步的，所述钻孔爆破的孔深为2m～2.5m，所述钻孔爆破的间距为60cm～70cm，所述钻孔爆破的排距为60cm～70cm。

20、进一步的，所述并将所述第一道支护设置在所述上台阶以及所述下台阶上的步骤包括：

21、在所述上台阶上以及所述下台阶的一侧进行初期支护，并在所述上台阶以及所述下台阶上设置第一道支护；

22、在所述第一道支护上设置锁脚锚杆。

23、进一步的，所述并将所述第一道支护设置在所述上台阶以及所述下台阶上的步骤之后，所述方法还包括：

24、开挖所述下台阶的一侧，并拆除所述下台阶的一侧的隧道路面及衬砌；

25、在所述下台阶上设置左侧初期支护，并在所述左侧初期支护上设置锁脚锚杆。

26、进一步的，所述在所述下台阶上设置左侧初期支护，并在所述左侧初期支护上设置锁脚锚杆的步骤之后，所述方法还包括：

27、开挖所述下台阶的另一侧，并在所述下台阶的另一侧进行右侧初期支护；

28、在所述初期支护上设置锁脚锚杆。

29、进一步的，所述在所述初期支护上设置锁脚锚杆的步骤之后，所述方法还包括：

30、开挖所述下台阶的预留核心土部分，并拆除所述下台阶的一侧的隧道路面及衬砌；

31、在所述断面隧道上开挖仰拱，并施工所述下台阶的仰拱初期支护。

32、进一步的，所述基于所述第一分析结果及所述第二分析结果得到优化施工方法的步骤之后，所述方法还包括：

33、在所述断面隧道的内壁上铺设防水层，并进行二次衬砌。

技术特征：

1.一种原位扩建断面隧道施工方法，应用于断面隧道的扩建，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的原位扩建断面隧道施工方法，其特征在于，所述将所述断面隧道分为上台阶以及下台阶进行开挖的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的原位扩建断面隧道施工方法，其特征在于，所述以开挖所述上台阶的步骤之后，所述方法还包括：

4.根据权利要求2所述的原位扩建断面隧道施工方法，其特征在于，所述开挖所述下台阶的一侧以及开挖所述下台阶的另一侧之后喷射4cm～5cm厚的第三混凝土，并在所述第三混凝土挂设钢筋网并施工锚杆。

5.根据权利要求2所述的原位扩建断面隧道施工方法，其特征在于，所述钻孔爆破的孔深为2m～2.5m，所述钻孔爆破的间距为60cm～70cm，所述钻孔爆破的排距为60cm～70cm。

6.根据权利要求1所述的原位扩建断面隧道施工方法，其特征在于，所述并将所述第一道支护设置在所述上台阶以及所述下台阶上的步骤包括：

7.根据权利要求1所述的原位扩建断面隧道施工方法，其特征在于，所述并将所述第一道支护设置在所述上台阶以及所述下台阶上的步骤之后，所述方法还包括：

8.根据权利要求7所述的原位扩建断面隧道施工方法，其特征在于，所述在所述下台阶上设置左侧初期支护，并在所述左侧初期支护上设置锁脚锚杆的步骤之后，所述方法还包括：

9.根据权利要求8所述的原位扩建断面隧道施工方法，其特征在于，所述在所述初期支护上设置锁脚锚杆的步骤之后，所述方法还包括：

10.根据权利要求1所述的原位扩建断面隧道施工方法，其特征在于，所述基于所述第一分析结果及所述第二分析结果得到优化施工方法的步骤之后，所述方法还包括：

技术总结本发明提供一种原位扩建断面隧道施工方法，方法包括将断面隧道分为上台阶以及下台阶进行开挖；以锚杆以及湿喷混凝土制备第一道支护，采用模筑混凝土制备第二道支护，并将第一道支护设置在上台阶以及下台阶上，将第二道支护设置在断面隧道的内壁上；对断面隧道的结构及围岩位移演变进行分析，得到第一分析结果；对断面隧道的结构及围岩位移应力进行分析，得到第二分析结果；基于第一分析结果及第二分析结果得到优化施工方法，优化施工方法包括分部台阶法及上下台阶法，其中，分部台阶法中的塑性区范围与上下台阶法的塑性区范围先增大后减小。本发明可以解决隧道内岩质破碎、稳定性差的问题，通过优化施工方法，从而能够有效提升施工效率。技术研发人员：王圣涛,李定有,龚彦峰,张俊儒,陈文尹,孙文昊,冯冀蒙,章新生,李树鹏,杜江山,祝平华,黄永虎,侯志强,陈鹏涛受保护的技术使用者：中铁四局集团第五工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20