一种变截面隧道施工方法与流程

本发明涉及隧道开挖技术领域，具体涉及一种变截面隧道施工方法。

背景技术：

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

目前针对浅覆土软岩地质的条件下特大断面隧道施工方法主要有三台阶七步开挖法、中隔壁法(cd法)、交叉中隔壁法(crd法)、双侧壁导洞法、三导坑法等，以上都是为了借辅助的施工方法改良不良土体，将特大的断面化成小断面施工，使开挖轮廓尽可能快的形成封闭或半封闭承载结构，然后再开挖核心岩土体。

cd法主要应用于双线隧道ⅳ级围岩深埋硬质岩地段及老黄土隧道地段，双侧壁导坑法开挖适用于围岩较差的ⅴ级围岩条件下的行车隧道开挖，cd法施工速度快，周期短，双侧壁导坑法相比cd法适用于截面尺寸更大的隧道，但是其施工速度慢，工期较长，当遇到变截面隧道时，如果单一采用cd法施工，隧道截面面积较大的部分不适合采用cd法施工方法，容易出现施工安全风险，如果单一采用双侧壁导坑法施工，施工周期较长，因此即需要提供一种能够将cd法和双侧壁导坑法结合进行的变截面隧道施工方法。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种变截面隧道施工方法，在保证施工安全的前提下，最大程度的缩短了施工周期。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种变截面隧道施工方法，包括以下步骤：

采用cd法对截面尺寸较小的第一隧道段进行施工；

当cd法施工时最上方的导坑开挖至第一隧道段末端时，采用cd法开挖过渡段，过渡段的外轮廓与截面尺寸较大的第二隧道段外轮廓对齐，形成用于双侧壁导坑法施工的空间；

基于过渡段末端形成的掌子面采用双侧壁导坑法继续开挖，同时，隧道其他部分采用cd法开挖至过渡段末端面后转换为双侧壁导坑法施工，直至隧道开挖完成。

可选的，所述过渡段的中隔壁一端位于第一隧道截面对应的中隔壁位置，另一端位于第二隧道截面对应的中隔壁位置。

可选的，当第二隧道段最后开挖的导坑挖进设定距离后，对过渡段的中隔壁及第一隧道段剩余的中隔壁进行拆除。

可选的，过渡段的施工方法为：采用直接挑顶扩挖或爆破法形成过渡段的外轮廓后挑顶开挖。

可选的，采用爆破法时，爆破完成后，对形成的过渡段外轮廓面喷射混凝土。

可选的，采用cd法对最上方的导坑开挖至过渡段末端面后，将形成的掌子面喷射混凝土进行封闭。

可选的，双侧壁导坑法施工时，导坑的初支侧采用双层支护。

可选的，双侧壁导坑法施工时，位于隧道上部一侧的第一导坑开挖设定距离并施工内侧支护后，开始对隧道上部另一侧的第二导坑开挖并同时对第一导坑施工外层支护，第二导坑开挖的同时施工内侧支护，第二导坑开挖设定距离后施工外层支护。

可选的，双侧壁导坑法施工时，隧道边墙位置的导坑双层支护同步施工。

可选的，双层支护施工时，内层支护的混凝土施工时预留出外层支护拱架穿过的空间。

本发明的有益效果：

1.本发明的方法，通过开挖过渡段，留出了双侧壁导坑法的施工空间，实现了由cd法向双侧壁导坑法施工的转换，避免了变截面隧道采用单一cd法施工时较大截面隧道施工不安全的问题，也避免了变截面隧道采用单一双侧壁导坑法施工时施工周期长的问题，在保证施工安全的前提下，最大程度的缩短了施工周期。

2.本发明的方法，双侧壁导坑施工段初支侧的支护采用了双层支护，增强了支护能力，更适用于大跨度的隧道。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例1施工流程示意图一；

图2为本发明实施例1施工流程示意图二；

图3为本发明实施例1cd法施工导坑分布示意图；

图4为本发明实施例1第一隧道段向过渡段开挖时需要扩挖部分示意图；

图5为本发明实施例1双侧壁导坑法导坑分布示意图；

其中，1.第一隧道段，2.第二隧道段，3.过渡段，4.中隔壁。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种大跨度变截面隧道施工方法，所述隧道为变截面隧道，包括直径较小的第一隧道段1和直径较大的第二隧道段2,如果采用单一的cd法开挖，则开挖至第二隧道段时存在着一定的施工风险，如果采用单一的双侧壁导坑法施工，则施工周期长。

施工前，进行施工准备工作，包括施工设备、工具等的准备，调查工程地质信息、调查水文地质信息，进行超前地质预报，根据上述调查情况确定施工方案，本实施例中，所述第一隧道段由于截面尺寸相对较小，所以为了提高施工速度，采用现有的cd法进行施工。

具体的，如图2所示，首先对隧道上部左侧的导坑1进行开挖，开挖设定距并施工初期支护和中隔壁，待导坑1开挖设定距离后，对导坑1右侧的导坑4进行开挖，并施工初期支护，导坑4开挖设定距离后，对导坑1下方的导坑2进行开挖，并施工初期支护和中隔壁，待导坑2开挖至设定距离后，导坑4下方的导坑5进行开挖，并施工初期支护，采用相同的顺序及开挖方法，依次开挖导坑2下方的导坑3、导坑5下方的导坑6、导坑3下方的导坑7及导坑6下方的导坑8，其中导坑7和导坑8为隧道的仰拱部分，仰拱部分开挖完成后要进行回填，并铺设排水盲沟及防水板，整体浇注边墙及拱部二次衬砌。

中隔壁及初期支护的施工采用现有施工方法即可。

当采用cd法开挖至位于第二隧道段前方设定距离时，为了满足第二隧道段施工需求，需要进行cd法施工向双侧壁导坑法施工的转换。

为了预留出双侧壁导坑法施工台架的作业空间，第一隧道段开挖完成后，需要开挖过渡段3，利用过渡段连接第一隧道段和第二隧道段，实现cd法向双侧壁导坑法施工方法的转换。

本实施例中，所述过渡段的长度为10米，可以理解的是，本领域技术人员可以根据工程实际需要进行过渡段长度的设置。

具体的，所述过渡段的外轮廓线与第二隧道段的外轮廓线对齐，导坑1施工至第一隧道段与过渡段交界面后，停止开挖，等待导坑4开挖至第一隧道段与过渡段交界面，导坑1和导坑4开挖至第一隧道段与过渡段的交界面后，首先对cd法施工时的导坑1和导坑4对应的过渡段进行开挖施工，采用cd法进行施工，首先对导坑1对应的过渡段部分进行开挖，单次开挖1.5m，由于导坑1对应的过渡段挑顶及扩挖高度较小，直接进行挑顶扩挖，并施工初期支护和中隔壁4，过渡段中，中隔壁一端设置在第一隧道截面对应的中隔壁位置，另一端设置在第二隧道截面对应的中隔壁位置。

本实施例中，中隔壁相对于隧道的纵向倾斜设置，能够使得其受力更加均匀，过渡顺畅，前后施工得以连贯。

本实施例中，根据第一隧道段和第二隧道段截面形状，过渡段中的中隔壁后端需要相对于中隔壁前段偏移1.28m，中隔壁施工时，相邻拱架沿隧道纵向的间距为0.75m，因此需要支护13榀拱架，单次开挖中，中隔壁设置两榀拱架，后方拱架相对于前方拱架朝向第二隧道截面对应中隔壁方向偏移10cm。

导坑1在过渡段对应的部分开挖完成后，对形成的掌子面喷射混凝土，封闭掌子面。

导坑1在过渡段对应的部分开挖完成后，开始挖坑导坑4在过渡段对应的部分。

由于挑顶及扩挖高度较大，所以先采用爆破法形成导坑4在过渡段内对应的轮廓线，本实施例中，采用2到3次爆破形成轮廓线，每次爆破完成后，对爆破形成的面喷射5cm厚的混凝土。

导坑4对应的过渡段内的部分施工完成后，对形成的掌子面喷射混凝土，进行掌子面的封闭。

至此，形成了采用双侧壁导坑法施工的空间。

过渡段施工的同时，导坑1对应的过渡段部分施工时，其他导坑同步距施工，导坑1对应的过渡段部分施工完成后，其他导坑停止施工，导坑4对应的过渡段部分开始开挖，导坑4对应的过渡段开挖完成后，其他导坑再开始施工。

导坑1和导坑4对应的过渡段部分施工完成后，搭设用于双侧壁导坑法施工的施工台架，然后对形成的掌子面开始利用双侧壁导坑法进行施工。

首先对第二隧道段截面左上方的导坑9进行开挖，然后施工初期支护和临时支护，然后，施工第二隧道截面右上方的导坑12进行开挖，然后施工初期支护和临时支护。

待cd法对应的导坑2、3、5、6、7、8开挖至第二隧道段的起始端面即过渡段的末端面时，转换为双侧壁导坑法开始施工。

具体的，当导坑2开挖至第二隧道端面时，继续开挖时，需要预留出双侧壁导坑法中部台阶的土，相应的，导坑3、5、6开挖至第二隧道段端面时，继续开挖时需要流出双侧壁导坑法中部台阶的土。

双侧壁导坑法采用现有的双侧壁导坑施工法即可，其开挖顺序为首先开挖左上方的导坑9，并施工初期支护和临时支护，待导坑9开挖设定距离后，对右上方的导坑12进行开挖，并施工初期支护和临时支护，导坑12施工设定距离后，对导坑9下方的导坑10开始开挖，并施工初期支护和临时支护，导坑10开挖开挖至设定距离后，对导坑12下方的导坑13进行开挖，并施工初期支护和临时支护，当导坑13开挖至设定距离后，开始对导坑10下方的导坑11进行开挖，并施工初期支护和临时支护，导坑11开挖至设定距离后开始对导坑13下方的导坑14进行开挖，并施工初期支护和临时支护。导坑14开挖至设定距离后，开始对拱顶部分的导坑15进行开挖，并施工拱顶的初期支护，导坑15开挖至设定距离后，对导坑15下方的导坑16进行开挖，导坑16开挖至设定距离后，对导坑16下方的导坑17进行开挖，导坑17开挖设定距离后，对仰拱部分18进行施工。

仰拱开挖后，进行仰拱二次衬砌及仰拱回填施工，铺设排水盲沟及防水板，整体浇筑边墙及拱部的二次衬砌。

当双侧壁导坑法最后开挖的导坑开挖设定距离后，拆除过渡段内的中隔壁和第一隧道段内剩余的中隔壁。

中隔壁的拆除采用现有拆除方法即可，采用破碎锤破除拱架外周的喷射混凝土，然后用氧炔焰割除中隔壁拱架之间的连接，局部的，也可采用人工风镐破损喷射混凝土。

本实施例中，由于第二隧道段跨度较大，因此其初期支护采用双层支护，增强支护能力，提高隧道的稳定性。

双层支护的具体施工方法为：

导坑9开挖设10-15m并施工了内层支护后，导坑12开始开挖，此时，导坑9喷射混凝土封闭掌子面，同时导坑9进行外层支护的施工。

导坑12开挖10-15m后，导坑9下方的导坑10开始进行开挖，并施工内层支护，此时导坑12喷射混凝土封闭掌子面，并进行外层支护的施工。

导坑10、11、13、14因处于隧道边墙位置，初支向下的作用力较小，因而，内层支护和外层支护同步施工。

本实施例中，所述内层支护和外层支护均采用现有的支护结构，即包括多个拱架和喷射在拱架外周的混凝土。内层支护喷射混凝土时要预留出外层支护拱架穿过的空间。

本实施例中，内层支护为i20b型钢拱架+26cmc25喷射混凝土，外层支护为i16型钢拱架+20cmc25喷射混凝土。

拱顶的初期支护施工时，内层支护的拱架施工两榀拱架距离即1.5米后，再开始对外层支护进行施工。

采用双侧壁导坑法对第二隧道段进行施工，直至隧道施工完成。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。