一种不良地质隧道三岔口施工方法与流程

1.本发明属于建筑工程施工技术领域，尤其属于建筑工程施工支护技术领域，涉及一种不良地质隧道三岔口开挖、拱架支护施工方法。


背景技术：

2.随着我国科学技术和国民经济的不断发展，隧道修建的长度越来越长，隧道施工的标准越来越高，工程地质条件越来越复杂。在长大隧道建设的过程中不可避免的会出现隧道三岔口施工，目前长大隧道三岔口挑顶开挖施工时易出现坍塌事故、初期支护沉降变形过大侵占二衬结构线、施工缓慢拖延工期等问题，使得工程的安全风险、质量风险、工期履约风险和施工成本大量增加。因此，研究和总结适用不良地质条件下的隧道三岔口开挖、支护施工方法尤为重要。


技术实现要素：

3.本发明根据现有技术的不足公开了一种不良地质隧道三岔口施工方法。本发明目的是提供一种施工进度快、安全风险低、质量可靠、节约材料的应用于隧道三岔口施工的开挖、钢拱架支护施工方法。
4.本发明通过以下技术方案实现：
5.一种不良地质隧道三岔口施工方法，其特征在于：施工方法包括相互衔接进行的土建开挖和拱架支护，其中，土建开挖包括正洞开挖和沿正洞侧面布置、构成三岔口的横向联络通道开挖，包括以下工艺方法：
6.隧道正洞开挖至横向联络通道的三岔口位置后，在三岔口位置的正洞侧拱顶和拱腰位置进行局部技术扩挖，局部技术扩挖区设置多根临时竖撑，将正洞永久挑顶拱架与临时竖撑结合构成三岔口段正洞初期支护，至正洞开挖临时竖撑初期支护通过三岔口段落；
7.待三岔口段正洞开挖、临时竖撑初期支护施工完成之后安装整体门型架，门型架为根据横向联络通道尺寸制作的包括门型架横梁和门型架立柱的门形钢构架，正洞三岔口段挑顶拱架顺接至门型架横梁上支撑固定，门型架立柱上端支撑门型架横梁、下端支撑固定于门型架基础上形成受力结构；
8.门型架安装完成后拆除临时竖撑并安装横向联络通道的弧形拱架，形成门型架整体受力体系，然后进行横向联络通道的开挖施工。
9.进一步在隧道正洞开挖至接近横向联络通道的三岔口位置一至二榀钢拱架时，正洞靠近三岔口侧挑高范围和局部技术扩挖区预先采用超前小导管超前小导管进行超前支护。
10.进一步所述门型架的门型架横梁和门型架立柱均采用双拼工字钢并列组焊制成。
11.进一步在所述门型架安装完成后，在门型架双拼工字钢并列组焊结构下部并列安装两榀弧形拱架，门型架与弧形拱架之间采用连接型钢焊接连接固定，形成门型架和弧形拱架整体受力结构。
12.进一步所述正洞三岔口段挑顶拱架顺接至门型架横梁上支撑固定结构是：在门型架横梁顶端焊接设置有下部连接钢板，在挑顶拱架连接末端焊接设置上部连接钢板，下部连接钢板与上部连接钢板通过至少两组连接螺栓连接固定。
13.所述挑顶拱架连接末端与上部连接钢板之间设置有加劲钢板。
14.本发明支护施工方法在隧道正洞开挖至三岔口处时提前进行超前小导管的支护施工，保证作业安全，靠近三岔口侧拱顶及拱腰位置进行局部技术扩挖；正洞挑顶拱架靠三岔口侧弧度进行相应调整并采用临时竖撑进行支撑，竖撑安装必须牢固可靠；竖撑安装完成后沿正洞轴线方向依次开挖直至三岔口段正洞初期支护施工完成；待三岔口段正洞开挖、支护施工完成之后一次性安装整体门型架，使正洞拱架顺接至门型架上，形成整体受力体系；门架安装完成后拆除临时竖撑，临时竖撑拆除完成后在门型架下部安装弧形拱架，形成门架整体受力体系。临时竖撑拆除后便可进行横向联络通道的开挖施工，三岔口处超挖部分采用喷射混凝土或二衬混凝土回填密实。
15.本发明支护施工方法采用在隧道三岔口位置拱顶开挖施工时进行局部技术扩挖，超挖的宽度和高度不小于门架的宽度和高度，在正洞位置安装永久支护挑顶拱架，在三岔口洞口位置安装临时竖撑支撑正洞永久挑顶拱架，待三岔口段正洞开挖支护完成之后安装整体门型架，然后拆除临时竖撑，形成门型架整体受力体系。
16.相比于传统施工方法，门型架整体施工完成不需要分段安装，节约施工时间；由于门型架为整体结构保证了门型架的安装质量及施工安全，使得三岔口位置整体支护体系受力更加合理，不会出现门型架拼接位置产生裂缝、变形等问题；在三岔口开挖支护施工过程中沿正洞方向依次安装正洞挑顶拱架，三岔口洞口位置采用临时竖撑支护，待交三岔口开挖支护完成之后安装整体门型架，降低了三岔口开挖过程中的安全风险；临时竖撑支护材料在完成门型架安装后进行拆除，拆除后的临时竖撑支护材料可进行周转使用，节约资源投入，提高了经济效益。
附图说明
17.图1为本发明支护施工方法的流程图；
18.图2为本发明支护施工方式示意图；
19.图3为本发明隧道三岔口正洞挑顶拱架、门型架、临时竖撑连接示意图；
20.图4为本发明隧道三岔口门型架与拱架临时支撑形式示意图；
21.图5为本发明隧道三岔口整体支护形式断面示意图。
22.图中，1是挑顶拱架，2是门型架，3是技术扩挖区，4是超前小导管，5是系统锚杆；a是正洞，b是横向联络通道；
23.11是连接钢板，12是加劲钢板，13是连接螺栓，21是门型架横梁，22是弧形拱架，23是连接型钢，24是门型架立柱，25是临时竖撑，26是门型架基础。
具体实施方式
24.下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
25.结合附图，如图所示，附图和描述在本质上是说明性的；在本说明书中，附图未按比例表示。
26.下面结合图1-图5详细说明本发明的实施例。
27.如附图1所示，本发明公开了一种不良地质隧道三岔口钢拱架支护施工方法，在隧道三岔口位置进行局部技术扩挖并且进行超前支护；利用正洞a永久挑顶拱架1与临时竖撑25进行三岔口段初期支护；在三岔口段正洞a开挖支护完成后一次性安装整体门型架2；门型架2支护完成后拆除三岔口处临时竖撑25；有针对性地解决了不良地质隧道三岔口开挖支护安全风险大、施工质量差、施工进度缓慢的难题，有效保证了施工作业人员安全，保证了施工质量和工期。
28.如附图2所示，当正洞a开挖至接近三岔口处1～2榀钢拱架时，正洞a靠近三岔口侧挑高范围预先进行超前小导管4超前支护。超前小导管4施做方向沿挑高处外轮廓线外扩一定角度施做，超前小导管4施做数量可根据现场实际围岩情况进行适当加密，超前小导管4灌浆需密实，以保证超前小导管4周边围岩裂隙灌浆密实，以保证挑顶施工安全。
29.当正洞a开挖至三岔口处，在三岔口侧上部进行局部技术扩挖，为正洞a挑高后拱架安装预留空间。初喷支护完成后，对正洞a进行拱架安装，由于靠近交叉口侧的挑顶拱架1无法落底，需预先采用临时竖撑25，临时竖撑25采用型钢加工，上部与挑顶拱架1焊接连接，如附图3所示，为满足挑顶拱架1与下部临时竖撑25良好连接，在挑顶拱架1端头焊接连接钢板11；下部采用混凝土块垫实，纵向采用螺纹钢筋焊接连接，连接钢筋间距不大于1m。安装完成后，进行系统锚杆5和钢筋网片的安装，最后进行喷护施工，喷护厚度需覆盖挑顶拱架，并保证喷护密实度，在临时竖撑25侧的横向联络通道b掌子面处做封闭处理，喷护厚度不小于4cm。如此循环，直至正洞a开挖支护通过三岔口段落。
30.在横向联络通道b开挖前，进行门型架2安装并拆除临时竖撑25，使正洞a挑顶拱架1顺接在门型架横梁21上，正洞a挑顶拱架1受力转换完成后，拆除临时竖撑25并安装弧形拱架22，即可进行横向联络通道b的开挖施工。
31.如附图4所示，门型架立柱24和门型架横梁21均采用双拼工字钢加工而成，首先进行门型架基础26硬化处理，门型架基础26采用混凝土硬化，然后进行门型架立柱24的安装，门型架立柱24安装需保证竖直，门型架立柱24采用临时斜撑稳固，在每侧门型架立柱24施做不少于两组锁脚锚杆，以加固门型架立柱24。然后安装门型架横梁21，门型架横梁21利用机械辅助安装就位，就位后与门型架立柱24焊接成一个整体受力结构，从而形成门型架2，最后利用钢垫板将正洞a挑顶拱架1与门型架2焊接成一个整体。从而完成门型架2安装与正洞挑顶拱架1的受力转换。
32.门型架2安装完成后，在门型架2下部并列安装两榀弧形拱架22，门型架2与弧形拱架22之间采用连接型23钢焊接连接，形成门型架2整体受力结构体系。