隧道斜井进正洞挑顶施工工法的制作方法

本发明涉及隧道施工技术领域，更具体而言，涉及隧道斜井进正洞挑顶施工工法。

背景技术：

我国铁路山岭隧道工程的发展进入了一个新的时期，这不仅表现在隧道数量的增加，也表现隧道长度的突破，还突出地表现在施工技术上。从目前看，长大隧道施工仍以钻爆法为主，多采用增设辅助坑道，长隧短打，加快施工进度。斜井作为一种长大隧道加快施工的辅助手段，被大量使用。斜井进入正洞的挑顶施工方法比较多，总的来说分为垂直挑、斜向挑两种，而在软弱破碎围岩时采用何种挑顶方法、如何挑顶等一系列施工技术难题没有模式化的解决办法。

技术实现要素：

为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了隧道斜井进正洞挑顶施工工法，该施工工法分步开挖，及时支护，实施信息化管理，根据量测信息反馈指导施工，确保安全、稳定。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

隧道斜井进正洞挑顶施工工法，包括以下步骤：

s1、斜井至正洞过渡段抬高、加大开挖及支护；

s2、斜井与正洞相交段上导挑顶开挖、临时支护；

s3、斜井至正洞过渡段加固、套拱；

s4、正洞上弧导初期支护；

s5、左右错位开挖中台阶并施作初期支护；

s6、左右错位开挖下台阶并施作初期支护；

s7、施作仰拱混凝土使初期支护闭合成环。

所述步骤s1中，斜井至正洞过渡段拱部斜向上按10～20％抬高，下半断面底部标高仍按斜井原设计坡度控制，使得该段实现加高、加大。

所述步骤s2中，当斜井施工至与正洞边墙相交断面时，开始正洞上弧导挑顶，此时施工方法由二台阶法变为三台阶法，台阶高度均为3～3.5m，台阶长度4m。

所述步骤s3中，斜井至正洞过渡段抬高、加大后形成新的结构面，围岩应该力集中，在正洞上弧导挑顶开挖到位后，利用已形成的三台阶，及时对该段进行加固、套拱，在斜井段的上台阶上先施做套拱拱部钢架，其拱顶高度与原斜井高度一致，套拱与过渡段已施做的临时支护间空隙采用扇形支撑支护，喷射混凝土回填密实。

所述步骤s4中，在斜井至正洞过渡段结构支护完成后，施做正洞上导挑顶段初期支护，该段初期支护拱脚一侧座在上台阶底面，另一侧座在工字钢纵梁顶，初期支护与工字钢托梁采用焊接连接。

所述步骤s7中，斜井至正洞过渡段上半断面套拱支护完毕后，及时施工下半断面支护，并施做该段仰拱，使支护闭合成环。

斜井与正洞边墙交界面套拱采用两榀工字钢架焊接成整体架设，其拱顶设纵向工字钢托梁，托梁与套拱间空隙根据正洞初期支护钢架间距对应设置工字钢立柱，焊接牢固，喷射混凝土回填密实。

所述步骤s7中，初期支护作为永久衬砌的一部分，应尽快施作，主要有系统锚杆、20号工字钢架及挂网喷混凝土。开挖后及时对围岩初喷5cm，封闭岩面，防止围岩松动掉块，然后架设工字钢架，挂网，施做系统锚杆，复喷混凝土至设计厚度。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

施工空间大，可以投入大型施工机械作业，工效高，进度快；在地质条件复杂的隧道挑顶施工中，通过增设临时支护，确保施工安全；不需拆除临时支护即可使正洞支护一次成型，一方面保证初期支护质量，另一方面保证施工安全；能有效的控制围岩变形；施工作业简便，不需用特殊的施工机械和设备，容易被推广应用。

附图说明

图1为本发明施工流程图；

图2为本发明斜井至正洞纵断面图；

图3为本发明正洞上导挑顶步骤s2施工断面图；

图4为本发明正洞上导挑顶步骤s3施工断面图；

图5为本发明正洞上导挑顶初期支护施工图；

图6为本发明正洞三台阶法施工纵断面图；

图中：1为正洞、2为斜井、3为棚架支护、4为套拱拱部钢架、5为扇形支撑、6为初期支护、7为工字钢托梁。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图6所示，隧道斜井进正洞挑顶施工工法，包括以下步骤：

s1、斜井2至正洞1过渡段抬高、加大开挖及支护；

s2、斜井2与正洞1相交段上导挑顶开挖、临时支护；

s3、斜井2至正洞1过渡段加固、套拱；

s4、正洞1上弧导初期支护6；

s5、左右错位开挖中台阶并施作初期支护6；

s6、左右错位开挖下台阶并施作初期支护6；

s7、施作仰拱混凝土使初期支护6闭合成环。

优选的，步骤s1中，斜井2至正洞1过渡段拱部斜向上按10～20％抬高，下半断面底部标高仍按斜井2原设计坡度控制，使得该段实现加高、加大。施工中，遵循“弱爆破、短进尺”的原则

采用光面爆破或预留光爆层控制爆破开挖上半断面。支护全断面采用工字钢架，上半断面其轮廓尺寸不变，立架时抬高拱顶标高，下半断面拱架加长。循环进尺1～2m，拱架间距0.8～1m/榀，锚喷支护。人工搭简易钻爆作业平台钻爆，cat320挖掘机扒碴，itc312挖装机装碴，volvoa25配合运输。

优选的，步骤s2中，当斜井2施工至与正洞1边墙相交断面时，开始正洞1上弧导挑顶，此时施工方法由二台阶法变为三台阶法，台阶高度均为3～3.5m，台阶长度4m。根据测量放样正洞1开挖轮廓五寸台，人工钻爆法斜向上开挖，每循环进尺0.5～1m，开挖断面为3×4m的方形导坑，每开挖一循环施做1榀棚架支护3，边墙设3.0m锚杆，棚架间采用φ22钢筋纵向连接，喷c20混凝土20～25cm，形成临时支护体系。同时根据三台阶法的施工顺序，斜井2段的下台阶及时跟进，平行作业。

优选的，步骤s3中，斜井2至正洞1过渡段抬高、加大后形成新的结构面，围岩应该力集中，在正洞1上弧导挑顶开挖到位后，利用已形成的三台阶，及时对该段进行加固、套拱，一方面控制支护变形破坏，另一方面为正洞1的初期支护6提供平台基础。在斜井2段的上台阶上先施做套拱拱部钢架4，其拱顶高度与原斜井2高度一致，钢架间距0.5m/榀，系统锚杆3.5m/根1.0×1.0m梅花形布置，套拱与过渡段已施做的临时支护间空隙采用扇形支撑5支护，喷射混凝土回填密实。

优选的，步骤s4中，在斜井2至正洞1过渡段结构支护完成后，施做正洞1上导挑顶段初期支护6，该段初期支护6拱脚一侧座在上台阶底面，另一侧座在工字钢纵梁顶，初期支护6与工字钢托梁7采用焊接连接。该段初期支护6全断面采用20号工字钢架，钢架间距0.5m/榀，系统锚杆3.5m/根1.0×1.0m梅花形布置，拱脚每侧增设2根3.5m锁脚锚杆，工字钢架与棚架支护3间喷射混凝土回填密实。初期支护6与工字钢托梁7采用焊接连接。

优选的，步骤s7中，斜井2至正洞1过渡段上半断面套拱支护完毕后，及时施工下半断面支护，并施做该段仰拱，使支护闭合成环。

优选的，斜井2与正洞1边墙交界面套拱采用两榀工字钢架焊接成整体架设，其拱顶设纵向工字钢托梁7，托梁与套拱间空隙根据正洞1初期支护6钢架间距对应设置工字钢立柱，焊接牢固，喷射混凝土回填密实。

优选的，步骤s7中，初期支护6作为永久衬砌的一部分，应尽快施作，主要有系统锚杆、20号工字钢架及挂网喷混凝土。开挖后及时对围岩初喷5cm，封闭岩面，防止围岩松动掉块，然后架设工字钢架，挂网，施做系统锚杆，复喷混凝土至设计厚度。

施工注意事项：

为保证钢架置立稳固，施工中钢架基脚应落在坚实基岩上，必要时挖槽就位。与托梁焊接端，除对焊外，还应四面帮焊，确保接头的钢度和强度。条件允许时，接头最好采用角钢连接板，便于混凝土全面握裹。

钢架平面垂直于隧道中线，倾斜不大于2°；钢架的任何部位偏离铅垂面不大于5cm。

为增强钢架的整体稳定性，应将钢架与纵向连接筋、结构锚杆、定位系筋和锁脚锚杆焊接牢固。

正洞1初期支护6钢架和棚架支护3间有较大间隙时，要设混凝土楔形垫块或短工字钢顶紧，喷混凝土回填密实。

斜井2进入正洞1挑顶以新奥法的基本原理为依据，同时结合矿山棚架法作为临时支护系统，“短开挖、快封闭、强支护、勤量测”为指导，分步开挖，及时支护，实施信息化管理，根据量测信息反馈指导施工，确保安全、稳定。

由于设计斜井2开挖高度一般比正洞开挖高度低4～5m，为减小挑顶施工高度，增大作业空间，一方面保障挑顶阶段大型设备的使用，另一方面为下步正洞施工车辆运输设井底调车场，斜井2至正洞110～15m设为过渡段，该段开挖断面抬高、加大，与一般的挑顶方法相比，挑顶阶段施工难度降低，能够保证大型设备的使用，加快了挑顶施工速度。

斜井2与正洞1相交喇叭口段是结构交点，围岩应力集中，支护变形较大，施工中除按新奥法原理充分发挥围岩自身承载力外，通过增加各种辅助支护措施，做强初期支护6，与围岩共同组成承荷系统，协同变形，保证结构的安全。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。