一种适用连拱隧道无导洞法的预留单侧壁土柱法的制作方法

1.本发明涉及隧道施工的技术领域，具体而言，涉及一种适用连拱隧道无导洞法的预留单侧壁土柱法。


背景技术：

2.连拱隧道传统施工方法是中导洞法和三导洞法。由于其施工工序多、临时支护量大，对围岩扰动频繁，导致工期冗长且造价较高。近年来，随着隧道施工水平的提高，连拱隧道施工新发展出了一种无中导洞施工的施工方法，该方法取消中隔墙结构，左右单洞紧密贴合并先后分别施工，极大的提高施工效率，降低施工成本。
3.然而，连拱隧道无导洞法钻爆开挖时，由于左右隧道零距离并行，先行洞爆破振动易导致围岩裂损及塑性区增大，同时后行隧道爆破振动对先行隧道结构安全会造成不利影响，从而导致隧道支护及衬砌结构变形开裂，甚至导致隧道塌方。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种适用连拱隧道无导洞法的预留单侧壁土柱法，其能够有效避免后行隧道施工时破坏先行隧道的稳定性。
5.本发明的实施例通过以下技术方案实现：
6.一种适用连拱隧道无导洞法的预留单侧壁土柱法，包括以下步骤：
7.s1：先行隧道开挖并施作初期支护和二次衬砌；
8.s2：后行隧道上台阶爆破开挖并于靠近先行隧道一侧预留上台阶土柱；施作后行隧道上台阶初期支护层；
9.s3：施作上台阶土柱临时支撑钢架；
10.s4：后行隧道右下台阶爆破开挖并施作初期支护层；
11.s5：后行隧道下台阶全部爆破开挖并于靠近先行隧道一侧和上台阶土柱下方预留下台阶土柱；
12.s6：施作下台阶土柱临时支撑钢架；使得下台阶土柱临时支撑钢架连接于上台阶土柱临时支撑钢架下方；
13.s7：开挖上台阶土柱和下台阶土柱；于开挖后的上台阶土柱和下台阶土柱处施作初期支护层；
14.s8:后行隧道拆除上台阶土柱临时支撑钢架和下台阶土柱临时支撑钢架；后行隧道仰拱捡底；
15.s9：后行隧道仰拱施作初期支护层和二次衬砌层；
16.s10：后行隧道拱墙施作二次衬砌层。
17.进一步地，所述步骤s1包括如下步骤：
18.s11：先行隧道上台阶弧形导坑爆破开挖；
19.s12：先行隧道上台阶施作初期支护层，包括钢架施作和拱脚处锁脚锚杆施作；
20.s13：先行隧道上台阶核心土爆破开挖；
21.s14：先行隧道下台阶爆破开挖；
22.s15：先行隧道仰拱施作初期支护层；
23.s16：先行隧道仰拱施作二次衬砌层；
24.s17：铺设减震泡沫层、防水层；先行隧道拱墙施作二次衬砌层。
25.进一步地，所述减震泡沫层设置在先行隧道初期支护层和二次衬砌层之间；所述减震泡沫层设置于所述先行隧道靠近后行隧道的一侧并从所述先行隧道的拱脚覆盖拱顶。
26.进一步地，所述减震泡沫层为eps泡沫减震材料；所述减震泡沫层的厚度为5cm。
27.进一步地，所述上台阶土柱临时支撑钢架和下台阶土柱临时支撑钢架分别设置于所述下台阶土柱外侧和下台阶土柱外侧。
28.进一步地，所述先行隧道和后行隧道之间的区域为三角区；所述先行隧道和后行隧道均于所述三角区施作有注浆小导管；所述注浆小导管的施作时机分别为所述先行隧道初期支护层施作时机和所述后行隧道初期支护层施作时机。
29.进一步地，所述注浆小导管为长度3m的φ42注浆小导管。
30.进一步地，所述先行隧道和后行隧道均设置有锁脚锚杆；所述锁脚锚杆设置于所述先行隧道或后行隧道上台阶初期支护层的钢架的拱脚以上30cm处；所述锁脚锚杆焊接于所述钢架侧边并水平面成30
°
倾角。
31.进一步地，所述上台阶土柱临时支撑钢架和下台阶土柱临时支撑钢架均为i18工字钢。
32.本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
33.本发明的一种适用连拱隧道无导洞法的预留单侧壁土柱法先对先行隧道进行施工，包括先行隧道的开挖、初期支护的施作和二次衬砌的施作。进而使得先行隧道施工完毕。先行隧道施工完毕后在施工后行隧道。后行隧道采用台阶法进行开挖。上下台阶开挖过程中，均于靠近先行隧道的一侧分别预留上台阶土柱和下台阶土柱。同时，上台阶土柱和下台阶土柱预留后均随即施作上台阶土柱临时支撑钢架和下台阶土柱临时支撑钢架，进而对其进行保护。随后再开挖上台阶土柱和下台阶土柱并于开挖处施作拱墙和仰拱的初期支护。最后，拆除上台阶土柱临时支撑钢架和下台阶土柱临时支撑钢架并施作仰拱和拱墙的二次衬砌层。
34.上台阶土柱和下台阶土柱能够减少后行隧道开挖对先行隧道的影响。上台阶土柱临时支撑钢架和下台阶土柱临时支撑钢架可提高后行隧道上台阶土柱和下台阶土柱及其上方土体的稳定性。使得上台阶土柱和下台阶土柱开挖的过程中围岩被很好的支撑，提高了先行隧道结构的稳定性，保障了施工过程中的安全和质量。
35.本发明涉及的无导洞法施工方法，相较于传统的导洞法施工，大大减少了施工工序，降低了施工成本；先行隧道和后行隧道分别作为两个独立开挖的隧道，有效提高了施工效率，可以采用大型机械进行配套施工。
36.另外，本发明涉及的适用连拱隧道无导洞法的预留单侧壁土柱法能够广泛应用于围岩较差的连拱隧道施工中，适用范围广。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
38.图1为本发明的连拱隧道的结构示意图；
39.图2为连拱隧道施工的示意图。
40.图标：1-二次衬砌层，3-初期支护层，4-减震泡沫层，5-锁脚锚杆，6-注浆小导管，7-系统锚杆，8-上台阶土柱临时支撑钢架，9-下台阶土柱临时支撑钢架，10-上台阶土柱，11-下台阶土柱。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
45.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.实施例：
47.如图1和图2所示，本发明提供一种适用连拱隧道无导洞法的预留单侧壁土柱法，包括以下步骤：
48.s1：先行隧道开挖并施作初期支护和二次衬砌。
49.s2：后行隧道上台阶爆破开挖并于靠近先行隧道一侧预留上台阶土柱10。施作后行隧道上台阶初期支护层3。
50.s3：施作上台阶土柱临时支撑钢架8。
51.s4：后行隧道右下台阶爆破开挖并施作初期支护层3。
52.s5：后行隧道下台阶全部爆破开挖并于靠近先行隧道一侧和上台阶土柱10下方预留下台阶土柱11。
53.s6：施作下台阶土柱临时支撑钢架9。使得下台阶土柱临时支撑钢架9连接于上台阶土柱临时支撑钢架8下方。
54.s7：开挖上台阶土柱10和下台阶土柱11。于开挖后的上台阶土柱10和下台阶土柱11处施作初期支护层3。
55.s8:后行隧道拆除上台阶土柱临时支撑钢架8和下台阶土柱临时支撑钢架9。后行隧道仰拱捡底。
56.s9：后行隧道仰拱施作初期支护层3和二次衬砌层1。
57.s10：后行隧道拱墙施作二次衬砌层1。
58.本发明的一种适用连拱隧道无导洞法的预留单侧壁土柱法先对先行隧道进行施工，包括先行隧道的开挖、初期支护的施作和二次衬砌的施作。进而使得先行隧道施工完毕。先行隧道施工完毕后在施工后行隧道。后行隧道采用台阶法进行开挖。上下台阶开挖过程中，均于靠近先行隧道的一侧分别预留上台阶土柱10和下台阶土柱11。同时，上台阶土柱10和下台阶土柱11预留后均随即施作上台阶土柱临时支撑钢架8和下台阶土柱临时支撑钢架9，进而对其进行保护。随后再开挖上台阶土柱10和下台阶土柱11并于开挖处施作拱墙和仰拱的初期支护。最后，拆除上台阶土柱临时支撑钢架8和下台阶土柱临时支撑钢架9并施作仰拱和拱墙的二次衬砌层1。
59.上台阶土柱10和下台阶土柱11能够减少后行隧道开挖对先行隧道的影响。上台阶土柱临时支撑钢架8和下台阶土柱临时支撑钢架9可提高后行隧道上台阶土柱10和下台阶土柱11及其上方土体的稳定性。使得上台阶土柱10和下台阶土柱11开挖的过程中围岩被很好的支撑，提高了先行隧道结构的稳定性，保障了施工过程中的安全和质量。
60.本发明涉及的无导洞法施工方法，相较于传统的导洞法施工，大大减少了施工工序，降低了施工成本。先行隧道和后行隧道分别作为两个独立开挖的隧道，有效提高了施工效率，可以采用大型机械进行配套施工。
61.另外，本发明涉及的适用连拱隧道无导洞法的预留单侧壁土柱法能够广泛应用于围岩较差的连拱隧道施工中，适用范围广。
62.本实施例中，步骤s1，即先行隧道的施工包括如下步骤：
63.s11：先行隧道上台阶弧形导坑爆破开挖。
64.s12：先行隧道上台阶施作初期支护层3，包括系统锚杆7施作、钢架施作和拱脚处锁脚锚杆5施作。钢架为工字钢，工字钢钢架通过多个工字钢连接形成闭环，以达到最佳受力结构。钢架四周填充喷射混凝土。系统锚杆7一端连接初期支护层3，另一端插入围岩中，系统锚杆7打设的时间在设置钢架之后、喷射混凝土之前。锁脚锚杆5设置在上台阶初期支护层3钢架的拱脚处。先行隧道系统锚杆7和后行隧道系统锚杆7可提高周围土体的稳定性；锁脚锚杆5是为了加固拱脚，防止在开挖下台阶或预留土柱时拱架发生垮落。
65.s13：先行隧道上台阶核心土爆破开挖。
66.s14：先行隧道下台阶爆破开挖。
67.s15：先行隧道仰拱施作初期支护层3。
68.s16：先行隧道仰拱施作二次衬砌层1。
69.s17：铺设减震泡沫层4、防水层。先行隧道拱墙施作二次衬砌层1。减震泡沫层4设置在先行隧道初期支护层3和二次衬砌层1之间。减震泡沫层4设置于先行隧道靠近后行隧道的一侧并从先行隧道的拱脚覆盖拱顶。减震泡沫层4为eps泡沫减震材料。减震泡沫层4的厚度为5cm。减震泡沫层4能够起到减震的效果，降低后行隧道在开挖爆破时对先行隧道结构的影响。
70.本实施例中，上台阶土柱临时支撑钢架8和下台阶土柱临时支撑钢架9分别设置于下台阶土柱11外侧和下台阶土柱11外侧。这就使得上台阶土柱临时支撑钢架8和下台阶土柱临时支撑钢架9连接为一个整体，进而使得两者能够有效的结合，保证刚性。
71.本实施例中，先行隧道和后行隧道之间的区域为三角区。先行隧道和后行隧道均于三角区施作有注浆小导管6。注浆小导管6的施作时机分别为先行隧道初期支护层3施作时机和后行隧道初期支护层3施作时机。注浆小导管6为长度3m的φ42注浆小导管6。注浆小导管6对先行隧道中线内侧和后行隧道中线内侧之间的上部土体进行加固。进而提高先行隧道和后行隧道之间上部土体的稳定性。
72.本实施例中，先行隧道和后行隧道均设置有锁脚锚杆5。锁脚锚杆5设置于先行隧道或后行隧道上台阶初期支护层3的钢架的拱脚以上30cm处。锁脚锚杆5焊接于钢架侧边并水平面成30
°
倾角。锁脚锚杆5是为了加固拱脚，防止在开挖下台阶或上台阶土柱10和下台阶土柱11时发生垮落。
73.本实施例中，上台阶土柱临时支撑钢架8和下台阶土柱临时支撑钢架9均为i18工字钢。
74.另外，隧道结构由内到外依次为：二次衬砌层1、防水层、初期支护层3和系统锚杆7；二次衬砌层1包括钢筋和c30混凝土；初期支护层3由工字钢、喷射混凝土和钢筋网组成，钢筋网设置在外侧，紧贴围岩。
75.优选的，工字钢型号为i18工字钢，通过多个工字钢连接形成闭环，前后一环间隔60cm；
76.优选的，钢筋网为φ8钢筋网，网格间距为20*20cm；
77.优选的，喷射速凝混凝土为24cm厚度的c25喷射混凝土；
78.优选的，二次衬砌层1厚度50cm，所选钢筋型号为hrb400和hpb300，混凝土标号为c30；
79.优选的，系统锚杆7为φ22药卷锚杆，长度3m；
80.优选的，锁脚锚杆5为φ42注浆钢管，长度2.5m，预留10cm于钢拱架。
81.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。