專利名稱：小斷面突變至大斷面隧道快速施工方法
技術領域：
本發明涉及隧道突變斷面從小到大的施工方法。
背景技術：
如圖1所示，在地鐵隧道的施工中，由開挖尺寸為5.8×6.23m的標準斷面過渡到最大開挖尺寸達到13.950×9.354m渡線段大斷面，是從標準斷面與渡線隧道分界處采用小導坑先行施工，至道岔斷面后再反擴，具體方法是按如下步驟操作1、從雙連拱中洞處(里程YK15+159)，開始臨時小導坑施工。
2、小導坑施工至B型斷面(里程YK15+200)處時，小導坑開始爬坡擴挖。
3、小導坑通過14m長爬坡段后擴挖成B型斷面，施工方法從臺階法施工轉變為CD法施工。
4、B型斷面擴挖成型后，即可按隧道從小到大斷面反方向由北向南依次施工E、F、G型斷面，同時破除小導坑臨時支護。小導坑凈空尺寸為250×280cm(寬×高)，上臺設計為一半圓。
這種小導坑爬坡反擴施工法的主要缺點在于1、小導坑爬坡較長，臨時支護費用高；2、小導坑工作面狹窄，不利于出碴、進料，通風困難，工期長，工期難于保證；3、小導坑形成后反擴施工須破除臨時支護，對隧道圍巖進行二次擾動，施工風險高，安全隱患較大。
發明內容
本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種小斷面突變至大斷面隧道快速施工方法，以期減小施工費用、降低施工風險、減少施工安全隱患，提高效率、縮短工期。
本發明解決技術問題所采用的技術方案是本發明小斷面突變至大斷面隧道快速施工方法的特點是按如下步驟操作a、通過小斷面開挖面一側的小導坑過渡到大斷面相應一側的側壁導坑；b、利用所述大斷面側壁導坑形成的縱向空間在大斷面上開挖橫向導坑，在所述橫向導坑內施工大斷面永久性初期支護，形成全斷面初期支護封閉環；大斷面的整個初期支護全部處于所述橫向導坑內；c、以所述橫向導坑形成的空間為工作面，在其前后兩端的全斷面上分別進行大斷面隧道的開挖和支護。
本發明施工方法的特點也在于所述步驟a的施工過程為小斷面隧道開挖至突變斷面里程處；在大斷面右側拱墻部位超前支護注漿；開挖支護大斷面右側壁導坑上洞室和大斷面右側壁導坑下洞室；安裝上、下洞室格柵和臨時鋼支撐，掛網噴射C20砼；所述步驟b的施工過程為在所述橫向導坑進口處實施洞門加固；施工大斷面中橫向導坑臨時初期支護；封閉橫向導坑堵頭墻；所述步驟c的施工過程為施工橫向導坑范圍內正線永久性初期支護；破除橫向導坑一端的臨時初期支護；在已破除臨時初期支護的橫向導坑的一端以雙側壁導坑法開挖支護大斷面，開挖的各洞室相互錯開3-5m向前掘進；進入下一突變斷面封閉堵頭墻；繼續按雙側壁導坑法開挖支護下一大斷面。
本發明是在大斷面上首先開辟橫向導坑，隨后，即可以橫向導坑為工作面往前直接從最大斷面往小一點的斷面全斷面依次進行施工，大斷面施工為雙側壁導坑法，各斷面可同時進行作業，實現快速施工。
與已有技術相比，本發明有益效果體現在1、本發明在大斷面內采用開辟橫通道的施工方法，是隧道從小斷面往大斷面突變施工傳統方法的改進和創新，不存在因破除臨時支護而帶來的對隧道圍巖的二次擾動，消除了傳統方法的安全隱患。
2、本發明施工方法工藝簡單，支護措施合理，施工安全穩定性強，地表沉降、隧道變形可得到有效控制。
3、本發明施工方法工期短，成本投入低，具有較好的社會和經濟效益。
4、本發明方法可廣泛適用于同類工程。
圖1為背景技術中小導坑爬坡反擴法施工示意2為本發明方法施工平面示意圖。
圖3為本發明方法施工縱斷面示意圖。
圖4為本發明方法中大斷面右側壁導坑斷面圖。
圖5為本發明橫向導坑縱向位置示意圖。
圖6為本發明橫向導坑內G型格柵安裝圖。
圖7為本發明G型大斷面開挖各洞室開挖布置圖。
圖8為本發明破除橫向導坑一端臨時初期支護往前從大至小依次施工F、E、B型各斷面平面圖。
圖中標號1橫向導坑、2大斷面右側壁導坑上洞室、3大斷面右側壁導坑下洞室、4橫向導坑臨時初期支護、5右線隧道、6為G型大斷面永久性初期支護、7橫向導坑初期支護、8大斷面左側壁導坑上洞室、9大斷面左側壁導坑下洞室、10大斷面中隔壁導坑上洞室、11大斷面中隔壁下洞室。
以結合附圖，通過具體實施方式
對本發明作進一步說明
具體實施例方式參見圖2、圖3，隧道開挖，從南端A型標準右線隧道轉入道岔區大斷面的工作面開通后，通過該斷面開挖面上的右側小導坑繼續向北采用雙側壁導坑法開挖G型斷面隧道右側上、下洞室，施工至前方另一較小F斷面突變處停止前進，形成大斷面右側側壁導坑；然后利用已形成的G型斷面右側上、下側壁洞室在大斷面中開設一橫向導坑1，使整個G型大斷面的初期支護包括在橫向導坑1的凈空以內，橫向進行開挖支護直至G型大斷面左側開挖邊線最外邊處。橫向導坑1形成后，施工橫橫向導坑1的范圍內G型大斷面的初期支護，形成全斷面初期支護封閉環；再以橫向導坑1形成的空間為工作面，分別向南北兩端依次按從大到小的方法進行其余大斷面的開挖支護。
具體施工工藝按如下流程進行1、小斷面隧道開挖至突變斷面里程處(圖2所示)；2、在G型大斷面右側拱墻部位超前支護注漿；3、開挖支護G型大斷面右側側壁上導坑2和右側側壁下導坑3(圖4所示)；4、安裝右側側壁上導坑2和右側側壁下導坑3的格柵和臨時鋼支橫向導坑臨時初期支護撐，掛網噴射C20混凝土；5、在橫向導坑1的進口處實施洞門加固；6、施工大斷面中橫向導坑臨時初期支護4(圖5所示)；7、封閉橫向導坑1的堵頭墻；8、施工橫向導坑范圍內正線永久性初期支護；9、破除橫向導坑1一側的臨時初期支護4；10、以雙側壁導坑法開挖支護G型大斷面；各洞室相互錯開3-5m向前掘進；11、進入下一突變斷面封閉堵頭墻；12、繼續按雙側壁導坑法開挖支護下一大斷面。
施工方法1、圖2、圖3所示，右線隧道5中的A型斷面臺階法掘進到H型斷面處采用右側導坑開挖，通過1.5m的漸變段擴挖成G型大斷面右側側壁上導坑2和右側側壁下導坑3。
2、圖4所示，施工G型大斷面右側側壁上導坑2和右側側壁下導坑3的初期支護以及臨時支護。
3、圖5所示，開辟橫向導坑1，橫向導坑1的位置在距A型小斷面與G型大斷面的分界處2.5m位置開啟，并安裝工字鋼門框加固破口處洞門。
4、圖6所示，橫向導坑1內3m范圍安裝G型大斷面永久性初期支護6，采用Φ25全環鋼格柵共6榀，Φ20連接筋內外側1m一根全環與鋼格柵焊接成整體，掛網噴射C20混凝土將G型大斷面永久性初期支護6與橫向導坑初期支護7之間的空隙處回填封閉。
5、圖7所示，破除處在橫向導坑右側的橫向導坑臨時初期支護4，噴混凝土，施工開挖大斷面左側壁導坑上洞室8、大斷面左側壁導坑下洞室9、大斷面中隔壁上洞室10和大斷面中隔壁下洞室11。
6、圖8所示，G型斷面往北依次從大到小施工F、E型等大斷面隧道各洞室的初期支護，每步相互錯開3～5m，及時封閉成環。
本發明方法具體實施中還應把握如下施工要點1、小斷面隧道過渡到大斷面隧道右側洞室，隧道須擴挖抬高，應根據隧道抬高的總高度和地質條件，設置兩至三榀格柵進行逐漸過渡，每榀格柵宜抬高50～70cm；2、隧道開挖掘進時，須按設計要求加強超前支護注漿，注漿時須嚴格按配合比和注漿壓力要求，注漿飽滿；3、大斷面受力情況復雜，臨時鋼支撐之間、鋼支撐與初支格柵之間須用連接鋼板焊接牢固；4、先行側壁導坑停止掘進時，掌子面須快速用網噴混凝土封閉，必要時增設小導管注漿超前加固，謹防隧道坍塌；5、破除橫通道進口處中隔壁臨時支護時，須提前加設門框工字鋼支撐，并與頂部初支格柵、側壁導坑仰拱鋼支撐及隧道底部仰拱永久格柵焊接牢固；加強洞門處超前支護注漿，破除洞門口臨時鋼支撐時，應采取隔一破一適當跳開方法進行割除；6、橫向導坑端頭墻應分臺階及時封閉，橫向導坑斷面高度大，施工下臺階時，應及時用工字鋼支撐把正洞上臺臨時仰拱與底部格柵支撐牢固，要隨時注意檢查、觀察隧道的變形穩定，必要時加設鋼支撐立柱；7、進行另一側側壁導坑掘進時，必須等待橫向導坑范圍永久初支變形穩定后方可進行；8、大斷面六步法開挖每步須按短臺階法，及時封閉成環；9、施工橫向導坑另一端大斷面初支時須等先施工完成一端隧道初支全部成環封閉且變形穩定后方可進行。
權利要求
1.小斷面突變至大斷面隧道快速施工方法，其特征是按如下步驟操作a、通過小斷面開挖面一側的小導坑過渡到大斷面相應一側的側壁導坑；b、利用所述大斷面側壁導坑形成的縱向空間在大斷面上開挖橫向導坑，在所述橫向導坑內施工大斷面永久性初期支護，形成全斷面初期支護封閉環；大斷面的整個初期支護全部處于所述橫向導坑內；c、以所述橫向導坑形成的空間為工作面，在其前后兩端的全斷面上分別進行大斷面隧道的開挖和支護。
2.根據權利要求1所述的施工方法，其特征是所述步驟a的施工過程為小斷面隧道開挖至突變斷面里程處；在大斷面右側拱墻部位超前支護注漿；開挖支護大斷面右側壁導坑上洞室(2)和大斷面右側壁導坑下洞室(3)；安裝上、下洞室格柵和臨時鋼支撐，掛網噴射C20砼；所述步驟b的施工過程為在所述橫向導坑進口處實施洞門加固；施工大斷面中橫向導坑臨時初期支護；封閉橫向導坑堵頭墻；所述步驟c的施工過程為施工橫向導坑范圍內正線永久性初期支護；破除橫向導坑一端的臨時初期支護；在已破除臨時初期支護的橫向導坑的一端以雙側壁導坑法開挖支護大斷面，開挖的各洞室相互錯開3-5m向前掘進；進入下一突變斷面封閉堵頭墻；繼續按雙側壁導坑法開挖支護下一大斷面。
全文摘要
小斷面突變至大斷面隧道快速施工方法，其特征是首先通過小斷面開挖面一側的小導坑過渡到大斷面相應一側的側壁導坑；然后利用大斷面側壁導坑形成的縱向空間在大斷面上開挖橫向導坑，在橫向導坑內施工大斷面永久性初期支護，形成全斷面初期支護封閉環；大斷面的整個初期支護全部處于橫向導坑內；再以橫向導坑形成的空間為工作面，在其前后兩端的全斷面上分別進行大斷面隧道的開挖和支護。本發明方法實施成本低、安全性好、可操作性強、施工工藝簡單、能迅速增加工作面，大大縮短施工工期。
文檔編號E21D9/00GK1952350SQ20061009701
公開日2007年4月25日 申請日期2006年10月27日 優先權日2006年10月27日
發明者楊仲杰, 鄧敦義, 王福林, 楊建新, 付國才, 黃龍光, 楊慧豐, 劉慶豐, 彭友全 申請人:中鐵四局集團有限公司, 中鐵四局集團第五工程有限公司