Y字形辅助坑道及其施工方法与流程

y字形辅助坑道及其施工方法
技术领域
1.本发明涉及隧道施工技术领域，具体是涉及一种y字形辅助坑道及其施工方法。


背景技术：

2.在长且大的隧道工程施工中，均设计有横洞、斜井等辅助坑道将长隧道分割成多段，进而通过辅助坑道掘进施工后转入正线施工，可实现大小里程分方向的掘进施工，有效加快长隧道施工的进程。现有的辅助坑道普遍采用正交和斜交两种方式进行布置。
3.参见图1和图2，图1和图2中的辅助坑道均通过斜交进行布置，但是图1和图2中的辅助坑道沿不同方向进行倾斜。而采用斜交进行辅助坑道的布置时，正线与辅助坑道在斜交时的交叉口具有一个锐角弯角，由于锐角一侧整体角度较小必然会造成该侧施工机械车辆等转弯苦难，进而导致造成交通汇集干扰的同时，锐角一侧也会影响后期施工通风管道的小角度折弯产生风阻；因此无论是哪个方向的斜交施工必然会对正线施工产生影响。
4.参见图3，图3中的辅助坑道采用正交方式时，正交方式虽解决了横通道的小角度弯角的影响，但是受大小里程同时施工干扰影响，车辆交通汇集在辅助坑道内，进而影响整体施工组织，且极容易产生该区域的交通形成的安全问题。现需要一种能够能减少车辆交通汇集干扰的辅助坑道。


技术实现要素：

5.本发明的第一目的是提供一种减少车辆交通汇集干扰的y字形辅助坑道。
6.本发明的第二目的是提供一种上述y字形辅助坑道施工方法。
7.为了实现上述的第一目的，本发明提供的y字形辅助坑道包括左侧坑道、中部坑道和右侧坑道，中部坑道位于左侧坑道与右侧坑道之间，左侧坑道位于中部坑道的左侧，左侧坑道与中部坑道斜相交，右侧坑道位于中部坑道的右侧，右侧坑道与中部坑道斜相交；左侧坑道用于与隧道正线相交形成第一交汇处，右侧坑道用于与隧道正线相交形成第二交汇处，左侧坑道、中部坑道和右侧坑道相交形成第三交汇处；左侧坑道、中部坑道和右侧坑道在靠近第三交汇处分别设置有钢拱架，在第三交汇处内，左侧坑道的钢拱架、中部坑道的钢拱架和右侧坑道的钢拱架两两之间连接有连接组件，连接组件位于第三交汇处的非拱部中心区域，连接组件包括至少一个支撑杆。
8.由上述方案可见，将中部坑道沿两个方向延伸，获得左侧坑道和右侧坑道，其中左侧坑道与隧道正线斜交，左侧坑道用于对应隧道大里程方向施工，而右侧坑道与隧道正线斜交，右侧坑道可用于对应隧道小里程方向施工，从而将隧道大小里程施工分割开来，降低原有施工交通汇集处的干扰问题，并且左侧坑道与隧道大里程施工方向形成的角度和右侧坑道与隧道小里程施工方向形成的角度均为钝角，避免出现施工机械车出现转弯困难的同时，避免出现后期施工通风管道的小角度折弯产生风阻；在进行辅助坑道的掘进时，在中部坑道、左侧坑道和右侧坑道交汇的第三交汇处，将第三交汇处的对应中部坑道、左侧坑道和右侧坑道的钢拱架两两相互连接，每一个连接组件分别设置在两个相邻的钢拱架之间，连
接组件将第三交汇处的钢拱架形成一个连接结构，将y字形辅助坑道的整体区域的初支钢拱架形成一个整体，降低异型区域处应力的不集中问题，并且该连接结构施工操作简单，快速有效。
9.进一步的方案是，连接组件包括第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆分别沿水平方向设置，沿竖直方向，从下往上，第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆依次设置，第一支撑杆的长度、第二支撑杆的长度和第三支撑杆的长度依次增大。
10.可见，通过三个沿水平方向设置且平行的支撑杆将两个相邻的钢拱架直接的连接，增强连接的强度，保证两个钢拱架之间连接后的整体性。
11.进一步的方案是，第一支撑杆与第二支撑杆之间以及第二支撑杆与第三支撑杆之间分别设置有竖向连接组件，竖向连接组件包括至少一个竖向支撑杆。
12.可见，两个相邻的支撑杆之间增加竖向连接组件，加强连接组件的连接强度，进一步保证两个相邻的钢拱架之间的整体性。
13.进一步的方案是，竖向连接组件包括第一竖向支撑杆和第二竖向支撑杆，第一竖向支撑杆和第二竖向支撑杆分别与第一支撑杆、第二支撑杆之间，第一竖向支撑杆的长度延伸方向与第二竖向支撑杆的长度延伸方向相交设置。
14.进一步的方案是，第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆、第一竖向支撑杆和第二竖向支撑杆分别为工字钢。
15.可见，两个竖向支撑杆支撑在沿竖直方向两个相邻的水平设置的支撑杆之间，进一步竖向连接组件的连接强度，工字钢的支撑效果相对其他形状的支撑件的效果更好。
16.进一步的方案是，左侧坑道靠近第三交汇处设置在第一开口，第一开口处设置有第一钢拱架，第一钢拱架沿第一开口的宽度方向设置；在左侧坑道靠近第一交汇处设置有第二开口，左侧坑道内的最后一榀钢拱架沿第二开口的宽度设置。
17.可见，由于左侧坑道分别和中部坑道、隧道正线斜相交连接，在左侧坑道靠近第三交汇处的第一榀钢拱架沿左侧坑道的第一开口的宽度方向设置，左侧坑道靠近第一交汇处的最后一榀钢拱架沿左侧坑道的第二开口的宽度方向设置，从而将左侧坑道内靠近交叉处的钢拱架的相交位置摆正，使得左侧坑道内的整体支护结构更加可靠有效。
18.进一步的方案是，沿左侧坑道内从第三交汇处到第一交汇处的延伸方向，左侧坑道内设置有第一扇形区段和第二扇形区段，第一扇形区段靠近第三交汇处设置，第二扇形区段靠近第一交汇处设置；第一扇形区段内的每一榀钢拱架的宽度沿从第三交汇处到第一交汇处的延伸方向逐渐减小，第二扇形区段内的每一榀钢拱架的宽度沿从第三交汇处到第一交汇处的延伸方向逐渐增加。
19.可见，沿左侧坑道的延伸方向，根据左侧坑道的倾斜规律，左侧坑道内的钢拱架有不同的宽度，该种结构可将左侧坑道靠近交汇处的钢拱架摆正的同时，使左侧坑道内的每一榀钢拱架之间更加紧密，实现左侧坑道的支护结构更加安全可靠。
20.进一步的方案是，左侧坑道内设置有横向区段，横向区段设置在第一扇形区段与第二扇形区段之间，在横向区段内，每一榀钢拱架的宽度相等。
21.可见，沿倾斜的左侧坑道的延伸方向，在左侧坑道内支护结构整体划分为“第一扇形区段 横向区段 第二扇形区段”，在不同的区段内安装有不同宽度的钢拱架，使得左侧坑
道内的整体支护结构更加可靠有效。
22.为了实现上述的第二目的，本发明提供的y字形辅助坑道施工方法中y字形辅助坑道为上述的y字形辅助坑道；
23.施工方法包括以下步骤：
24.先挖掘步骤：
25.先进行中部坑道的施工，然后分别沿中部坑道的左侧和右侧两个延伸方式施工；
26.第三交汇处施工步骤：
27.沿中部坑道的左侧方向进行施工，从中部坑道掘进至左侧坑道的第一榀钢拱架的安装位置后停止，安装左侧坑道的第一榀钢拱架后，随即喷砼支护，然后再沿中部坑道的右侧方向进行施工，从中部坑道掘进至右侧坑道的第一榀钢拱架的安装位置后停止，安装右侧坑道的第一榀钢拱架后，随即喷砼支；
28.连接步骤：
29.在第三交汇处内，左侧坑道的钢拱架、中部坑道的钢拱架和右侧坑道的钢拱架两两之间分别进行与连接组件的连接后，随即进行左侧坑道的掘进。
30.由此可见，在中部坑道的施工后进行第三交汇处的掘进时，先进行左侧坑道第一榀钢拱架的安装支护，再进行右侧坑道的第一榀钢拱架的安装支护，然后将每两个相邻的钢拱架通过连接组件连接，完成第三交汇处的支护结构，将y字形辅助坑道的整体区域的初支钢拱架形成一个整体，降低异型区域处应力的不集中问题，并且该连接结构施工操作简单，快速有效。
31.进一步的方案是，完成左侧坑道的掘进后进行右侧坑道的掘进。
32.可见，依次进行左侧坑道和右侧坑道的施工，保证y字形辅助坑道施工的整体稳定性。
附图说明
33.图1是背景技术中辅助坑道与隧道正线斜交连接示意图。
34.图2是背景技术中辅助坑道与隧道正线另一斜交方式连接示意图。
35.图3是背景技术中辅助坑道与隧道正线正交连接示意图。
36.图4是本发明y字形辅助坑道实施例的结构示意图。
37.图5是本发明y字形辅助坑道实施例中第一连接接头的安装示意图。
38.图6是图4a处内第一连接接头、第二连接接头和第三连接接头连接示意图。
39.图7是图4c处中两个钢拱架与连接组件连接示意图。
40.以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
41.本发明的y字形辅助坑道中左侧坑道对应隧道大里程方向，右侧坑道对应隧道小里程方向，从而将隧道大小里程施工分隔开，降低原有施工交通汇集处的干扰问题。在中部坑道、左侧坑道和右侧坑道三者交汇的第三交汇处通过拱部中心区域中的第一连接接头、第二连接接头和第三连接接头的连接结构，以及第三交汇处非拱部中心区域中，两个相邻的钢拱架之间通过连接组件连接形成的连接结构，再加上左侧坑道和右侧坑道内“第一扇
形区段 横向区段 第二扇形区段”，实现了y字形辅助坑道整个区域的隧道初支钢拱架形成一个整体的同时，保证整体结构的受力能力，降低异形区域处的应力集中问题，该种结构施工简单，快速有效。
42.参见图4，y字形辅助坑道1包括左侧坑道2、中部坑道3和右侧坑道4，中部坑道3位于左侧坑道2与右侧坑道4之间，左侧坑道2位于中部坑道3的左侧，左侧坑道2与中部坑道3斜相交，右侧坑道4位于中部坑道3的右侧，右侧坑道4与中部坑道3斜相交。左侧坑道2用于与隧道正线02相交形成第一交汇处5，右侧坑道4用于与隧道正线02相交形成第二交汇处6。
43.在本实施例中，左侧坑道2、中部坑道3和右侧坑道4三者交汇形成第三交汇处7。中部坑道3与隧道正线02无相交连接，在实际施工过程中，可根据实际需求，将中部坑道3延伸至隧道正线02，并且与隧道正线02相交。
44.将中部坑道3沿两个方向延伸，获得左侧坑道2和右侧坑道4，其中左侧坑道2与隧道正线02斜交，左侧坑道2用于对应隧道大里程方向施工，而右侧坑道4与隧道正线02斜交，右侧坑道4可用于对应隧道小里程方向施工，从而将隧道大小里程施工分割开来，降低原有施工交通汇集处的干扰问题，并且左侧坑道2与隧道大里程施工方向形成的角度和右侧坑道4与隧道小里程施工方向形成的角度均为钝角，避免出现施工机械车出现转弯困难的同时，避免出现后期施工通风管道的小角度折弯产生风阻。
45.在进行y字形辅助坑道1的掘进时，需要边掘进边进行支护。在完成中部坑道3的掘进后，进行中部坑道3的支护施工，沿中部坑道3的延伸方向，从中部坑道3的始端至第三交汇处7，中部坑道3内设置有多榀钢拱架，中部坑道3的最后一榀钢拱架31靠近第三交汇处7设置。中部坑道3内靠近第三交汇处7的钢拱架的顶部焊接有第一连接接头32。
46.在中部坑道3掘进完成后，进行第三交汇处7的掘进时，从中部坑道3掘进至左侧坑道2的第一榀钢拱架21的安装位置后停止，马上安装左侧坑道2的第一榀钢拱架21，随即喷砼支护，左侧坑道2的第一榀钢拱架21靠近第三交汇处7设置。在完成左侧坑道2的第一榀钢拱架21的安装后，在左侧坑道2的第一榀钢拱架21的顶部焊接有第二连接接头22。
47.完成左侧坑道2的第一榀钢拱架21的安装后，随即进行右侧坑道4的施工。从中部坑道3掘进右侧坑道4的第一榀钢拱架41的安装位置后停止，马上安装右侧坑道4的第一榀钢拱架41，随机喷砼支护，右侧坑道4的第一榀钢拱架41靠近第三交汇处7设置。在完成右侧坑道4的第一榀钢拱架41的安装后，在右侧坑道4的第一榀钢拱架41的顶部焊接有第三连接接头42。
48.第一连接接头32、第二连接接头22和第三连接接头42两两相互连接。在本实施例中，第一连接接头32、第二连接接头22和第三连接接头42的结构相同。参见图5，第一连接接头32包括两个连接板321，两个连接板321沿连接板321长度方向相交设置，连接板321的长度方向沿从中部坑道3的第一榀钢拱架31至第三交汇处7延伸，两个连接板321的相交的位置焊接在钢拱架21上，两个连接板321固定连接。第一连接接头32、第二连接接头22和第三连接接头42上的两个连接板上分别设置有连接钢板8，在第一连接接头32、第二连接接头22和第三连接接头42两两相互连接时，第一连接接头32的其一连接板321上的连接钢板8与第二连接板22的其一连接板221的连接钢板8通过螺栓81连接，第一连接接头32的另一连接板321上的连接钢板8与第三连接接头42的其一连接板421上的连接钢板8通过螺栓81连接；第二连接接头22的另一连接板221上的连接钢板8与第三连接接头42的另一连接板421上的连
接钢板8通过螺栓81连接。
49.由于第一连接接头32设置在中部坑道3的最后一榀钢拱架31的顶部，第二连接接头22设置在左侧坑道2的第一榀钢拱架21的顶部，第三连接接头42设置在右侧坑道4的第一榀钢拱架21的顶部，使得在第一连接接头32、第二连接接头22和第三连接接头42两两相互连接后，参见图6，在第三交汇处7的拱部中心区域形成有一个三角连接件9，在三角连接件9中，第一连接接头32与第二连接接头22之间、第一连接接头32和第三连接接头42之间和第二连接接头22与第三连接接头42之间分别连接有延长连接板91，延长连接板91分别通过连接钢板8与螺栓81与连接接头上的连接板进行连接。为了增强三角连接件9的连接强度，在三角连接件9中，三条边两两之间连接有加强支撑杆92，在本实施例中，加强连接板92连接在两个不同侧的延长连接板91之间。
50.参见图4和图6，在第三交汇处7内，左侧坑道2的第一榀钢拱架21、中部坑道3的最后一榀钢拱架31和右侧坑道4的第一榀钢拱架41两两之间连接有连接组件10，其中图4中的b处内的左侧坑道2的第一榀钢拱架21和中部坑道3的最后一榀钢拱架31之间连接有连接组件10，图4中的c处内的左侧坑道2的第一榀钢拱架21和右侧坑道4的第一榀钢拱架41之间连接有连接组件10，图4中的d处内的右侧坑道4的第一榀钢拱架和中部坑道3的最后一榀钢拱架31之间连接有连接组件10。三个不同位置的连接组件10分别位于第三交汇处7的非拱部中心区域，三个不同位置的连接组件10沿第三交汇处7的周向位于第三交汇处7的拱部中心区域内的三角连接件9的外周。
51.参见图7，连接组件10包括至少一个支撑杆，支撑杆分别与两个相邻的钢拱架连接。在本实施例中，连接组件10包括第一支撑杆101、第二支撑杆102、第三支撑杆103、第四支撑杆104和多个竖向连接组件105，第一支撑杆101、第二支撑杆102、第三支撑杆103、第四支撑杆104分别沿水平方向设置，沿竖直方向，从坑道的底部到顶部，第一支撑杆101、第二支撑杆102、第三支撑杆103、第四支撑杆104依次排列，并且长度依次增大。第一支撑杆101与第二支撑杆102之间设置有一个竖向连接组件105，第二支撑杆102与第三支撑杆103之间设置有一个竖向连接组件105，第三支撑杆103与第四支撑杆104之间设置有一个竖向连接组件105。一个竖向连接组件105包括至少一个竖向支撑杆，在本实施例中，一个竖向连接组件105包括第一竖向支撑杆1051和第二竖向支撑杆1052，在第一支撑杆101与第二支撑杆102之间，第一竖向支撑杆1051和第二竖向支撑杆1052分别与第一支撑杆101、第二支撑杆102之间，第一竖向支撑杆1051的长度延伸方向与第二竖向支撑杆1052的长度延伸方向相交设置。
52.第一支撑杆101、第二支撑杆102、第三支撑杆103、第四支撑杆、第一竖向支撑杆1051和第二竖向支撑杆1052分别为工字钢。
53.在本实施例中，沿左侧坑道2的延伸方向，从第三交汇处7至第一交汇处5，左侧坑道2内依次设置有第一扇形区段23、横向区段24和第二扇形区段25，第一扇形区段23靠近第三交汇处7设置，横向区段24设置在第一扇形区段23与第二扇形区段25之间，第二扇形区段25靠近第一交汇处5设置。第一扇形区段23靠近第三交汇处7设置有第一开口26，在第一开口26处设置有左侧坑道2的第一榀钢拱架21，左侧坑道2的第一榀钢拱架21沿第一开口26的宽度方向设置，该第一榀钢拱架21为第一钢拱架。在第一扇形区段23内，每一榀钢拱架的宽度沿从第三交汇处7到第一交汇处5的延伸方向逐渐减小。
54.在横向区段24内，每一榀钢拱架的宽度相等。
55.第二扇形区段25靠近第一交汇处5设置有第二开口27，左侧坑道2内的最后一榀钢拱架沿第二开口27的宽度设置，最后一榀钢拱架为第二钢拱架。第二扇形区段25内的每一榀钢拱架的宽度沿从第三交汇处7到第一交汇处5的延伸方向逐渐增加。
56.沿倾斜的左侧坑道2的延伸方向，在左侧坑道2内支护结构整体划分为“第一扇形区段 横向区段 第二扇形区段”，在不同的区段内安装有不同宽度的钢拱架，使得左侧坑道2内的钢拱架设置更加紧密的同时，通过将靠近交汇处的钢拱架摆正，使得左侧坑道2内的整体支护结构更加可靠有效。左侧坑道2内的支护结构和右侧坑道4内的支护结构相同。
57.y字形辅助坑道1施工方法包括以下步骤：
58.施工方法包括以下步骤：
59.先挖掘步骤：
60.先进行中部坑道3的施工，按照设计要求，达到第三交汇处7所在位置停止掘进，并且安装中部坑道3的最后一榀钢拱架31，钢拱架31正向安装，该钢拱架31靠近第三交汇处7，而正向安装即为最后一榀钢拱架31的宽度为中部坑道3内该钢拱架31所在的位置的最大宽度；完成中部坑道3的最后一榀钢拱架31之后，在此钢拱架31的顶部设置第一连接接头32，然后进行喷砼支护；
61.第三交汇处7施工步骤：
62.沿中部坑道3的左侧方向进行施工，从中部坑道3掘进至左侧坑道2的第一榀钢拱架21的安装位置后停止，安装左侧坑道2的第一榀钢拱架21后，在左侧坑道2的第一榀钢拱架21的顶部焊接第二连接接头22，随即喷砼支护；然后再进行右侧坑道4的施工，从中部坑道3掘进至右侧坑道4的第一榀钢拱架41的安装位置后停止，安装右侧坑道4的第一榀钢拱架41后，在右侧坑道4的第一榀钢拱架41的顶部设置第三连接接头42，随即喷砼支护；
63.连接步骤：
64.在第三交汇处7内，左右两侧坑道均完成其第一扇形区段内的钢拱架和喷射混凝土后，将第三交汇处7内的第一连接接头32、第二连接接头22和第三连接接头42两两进行连接；然后对左侧坑道2的第一榀钢拱架、中部坑道3的第一榀钢拱架和右侧坑道4的第一榀钢拱架两两之间分别通过连接组件10进行连接；在实际安装过程中，三角连接件和连接组件可择其一安装在第三交汇处7内，也可同时安装在第三交汇处7内；
65.左侧坑道2继续掘进步骤：
66.完成第三交汇处7的支护结构的设置后，按照先左侧掘进、支护向大里程施工进行组织施工，继续进行左侧坑道2的掘进，按照“第一扇形区段
‑
横向区段
‑
第二扇形区段”的组合方式进行开挖支护，直至达到第一交汇处5后，进行调顶施工；
67.右侧坑道4继续掘进步骤：
68.完成左侧坑道2的施工后，按照右侧掘进、支护向小里程施工进行组织施工，进行右侧坑道4的掘进，按照“第一扇形区段
‑
横向区段
‑
第二扇形区段”的组合方式进行开挖支护，直至达到第二交汇处6后，进行调顶施工；
69.支护施工步骤：
70.左侧坑道2与右侧坑道4的掘进工作完成后，进行y字型辅助坑道的整体支护施工和操作。
71.最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。