一种超浅埋铁路隧道单线变双线过渡段施工方法与流程

1.本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种超浅埋铁路隧道单线变双线过渡段施工方法。


背景技术：

2.铁路隧道由小断面转换为大断面施工，由于开挖断面发生突变，引起围岩应力重新分布，稍有不慎容易产生坍塌，对于软弱围岩及浅埋隧道尤其如此，更易变形、安全风险更高。


技术实现要素：

3.本发明为克服小断面转换为大断面施工所存在的以上问题，提供一种超浅埋铁路隧道单线变双线过渡段施工方法。该工艺可提高断层破碎带隧道贯通施工的安全性，降低施工安全风险。
4.为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种超浅埋铁路隧道单线变双线过渡段施工方法，其特征是，通过管棚超前支护，对浅埋过渡段扩大处进行加固，然后过渡段上台阶用不同断面的异形拱架按照单双线轮廓线形成一个渐变过渡段，最终达到双线轮廓线，开挖完成后渐变过渡段以单线段开挖轮廓线为基准增加初期支护，对渐变段扩大处采用混凝土回填，具体包括以下步骤：
⑴
对浅埋过渡段前方及扩挖侧采取φ60mm中管棚支护，管棚长9m/根，一环设置21根，外插角及偏角详见过渡段中管棚施作参数表，中管棚施工前将掌子面用喷射混凝土封闭，安装一榀i22a型钢钢架定位孔位；在过渡段施工前，在上台阶修建中管棚施工平台，施工平台随着钻孔位置不断修整满足施工要求；在施工中管棚完成后，在中管棚孔距间隙施工超前小导管，超前小导管的数量及打孔角度同中管棚；过渡段中管棚施作参数表
⑵
过渡段开挖施工采用三台阶法，上台阶每循环进尺0.6m，上台阶施工高度为3.3m，每次开挖深度0.6m，在中管棚超前支护下，挖机配合人工或者风镐开挖上部断面；
⑶
过渡段开挖完成后，采取拱架支护；因渐变过渡段埋深较浅，且断面逐渐加宽，采用i22a型钢钢架进行初期支护，钢架间距60cm；上台阶按渐变过渡段要求开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架并复喷砼至设计厚度，上台阶开挖5m后，开挖支护中台阶，中台阶开挖5m后，开挖支护下台阶；
⑷
过渡段后期处理；二衬施工时，因掌子面右侧断面扩大量远远大于线路右侧扩大量，为保障施工安全，在二衬浇筑前，采用原单线隧道i18型钢钢架按原设计对过渡段扩大处进行支护，并采用喷射混凝土填充。
5.所述步骤
⑴
中，管棚按掌子面从左到右顺序以数字g1开始编号，钻机必须与钢架上设定好的孔口方向平行，精确核定钻机位置后方可允许钻孔；因拱顶高度及右侧半径逐渐增大，为保证管棚起到超前支护效果，且施工完成后不影响后续拱架支护，在施工中管棚完成后，在中管棚孔距间隙施工超前小导管，超前小导管的数量及打孔角度同中管棚。
6.所述步骤
⑶
中，拱架中、下台阶增设锁脚锚管，为加强施工期间围岩稳定性，每单元钢拱架连接处，增设φ89mm大锁脚两根，单根长6m，打设角度45
°
，打设后需注浆。
7.所述步骤
⑷
中，混凝土回填时，每次砌筑高度不大于1.5m，待上一层回填混凝土达到强度后方可进行下一层混凝土回填；渐变过渡段二衬厚度增加段回填混凝土必须密实，待混凝土回填完成后，再进行二衬施工。
8.本发明能够避免断面突变造成地应力突变引起大变形，同时使用超前中管棚及小导管加固围岩防止松动圈扩大引起溜坍，降低施工风险，同时降低工期成本。本发明渐变段扩大处无需重新拆换，于内部再支立一层单线支护后用混凝土填充扩大处，施工较为安全。
附图说明
9.图1为本发明施工过程中的中管棚断面图；图2为本发明施工过程中的开挖示意图；图3为本发明施工过程中的过渡段钢架布置平面图；图4为本发明施工过程中的过渡段钢架布置立面图；图5为本发明施工过程中的过渡段初支回填平面图。
具体实施方式
10.下面结合附图对本发明进一步详细说明。
实施例
11.某隧道施工长度为403m，单口掘进，作业面少，其施工里程为距起点432公里500.6m处～距起点432公里484m处，上述段围岩级别为
ⅴ
级，埋深仅有7-11m，单双线交界里程为距起点432公里494m处，整座隧道属于浅埋隧道，安全风险大，单线段变双线段采用渐变段进行施工。
12.（1）对浅埋过渡段前方及扩挖侧采取φ60mm中管棚支护，管棚长9m/根，一环设置21根，外插角及偏角详见过渡段中管棚施作参数表，中管棚施工前将掌子面用喷射混凝土封闭，安装一榀i22a型钢钢架定位孔位，钢架验收合格后方可进行中管棚施工，中管棚施工所用材料必须经过试验取样合格后方可进场，钢花管必须在钻孔完毕前制作完成；在过渡段施工前，在上台阶修建中管棚施工平台，施工平台随着钻孔位置不断修整满足施工要求；在施工中管棚完成后，在中管棚孔距间隙施工超前小导管，超前小导管的数量及打孔角度同中管棚；管棚按掌子面从左到右按顺序以g1～g21编号，钻机必须与钢架上设定好的孔口方向平行，精确核定钻机位置后方可允许钻孔。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与设计钻孔轴线相吻合。因拱顶高度及掌子面右侧半径逐渐增大，为保证管棚起到超前支护效果，且施工完成后不影响后续拱架支护，在保证管棚至拱架
垂直距离的前提下，将原设计钻孔角度1～3
°
逐步抬高，如图1所示。
13.过渡段中管棚施作参数表。
14.（2）过渡段施工采用三台阶法施工，如图2所示，上台阶每循环进尺0.6m。上台阶施工高度为3.3m，每次开挖深度0.6m，在中管棚超前支护下，挖机配合人工或者风镐开挖，过渡段开挖完成后，采取拱架支护。因渐变段埋深较浅，且断面逐渐加宽。将原设计i18型钢钢架更改为i22a型钢钢架进行初期支护，钢架间距60cm。上台阶按渐变段要求开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架并复喷砼至设计厚度，上台阶开挖5m后，开挖支护中台阶，中台阶开挖5m后，开挖支护下台阶。钢架渐变如图 3至图4所示。
15.拱架中、下台阶增设锁脚锚管。为加强施工期间围岩稳定性，每单元钢拱架连接
处，增设φ89mm大锁脚两根，单根长6m，打设角度与φ42mm锁脚一致，打设后需注浆。
16.弱爆破开挖隧底，施作隧底周边的初期支护：初喷混凝土，架立钢架，复喷混凝土至设计厚度。
17.喷射混凝土施工喷射混凝土强度为c25，厚度为25cm，喷射作业前，对机械设备、风、水管路，输料管路和电缆线路等进行全面检查及试运转，作业区有良好的通风和足够的照明装置。
18.喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。
19.喷射混凝土必须喷射密实，避免出现空洞出现，避免加大安全隐患，为保证开挖时施工安全，对过渡段已开挖面进行初喷封闭，防止岩石掉落。
20.⑷
渐变段后期处理渐变段二衬施工时，如图3所示，因线路右侧断面扩大量远远大于线路左侧扩大量，原有单线二衬台车浇筑混凝土施工，会导致左右两侧受力不均匀，存在较大安全隐患。为保障施工安全，在二衬浇筑前，采用原单线隧道拱架按原设计对施工里程距：起点432公里500.6m处～距起点432公里484m处进行支护，按照开挖方向对钢拱架进行编号，共12榀，依次安装。
21.c20混凝土回填如图5所示，混凝土回填时，每次砌筑高度不大于1.5m，待上一层回填混凝土达到强度后方可进行下一层混凝土回填。渐变段二衬厚度增加段回填混凝土必须密实，待混凝土回填完成后，再进行二衬施工。