最新软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系及施工方法与流程

将乐信息网 http://www.jianglexinxi.cn 2020-10-18 17:42 出处:网络
如下介绍的最新软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系及施工方法与流程,小编带你了解。

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本发明涉及隧道施工技术领域,特别是软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系及施工方法。



背景技术:

在修建长大山岭隧道时,受地形、地质以及施工安全、建设工期、工程投资、运营条件、防灾救援条件等影响,会出现由合修隧道过渡到分修隧道或者由分修隧道合并为合修隧道这类情况。

在分岔过渡段相邻隧道之间的岩体被称为中岩柱,其厚度极小,但它的自稳性能对分修隧道塌落拱高度影响极大,故当中岩柱失稳后导致分修隧道结构破坏的案例时有发生。

以往隧道修建时,为避免中岩柱失效,一般将分岔段置于岩性较好的段落,或是在软弱围岩段通过注浆加固、设置对拉锚杆(索)等方法改善中岩柱物理力学指标来提高中岩柱的承载能力。

但是无论是通过注浆加固或是设置对拉锚杆(索)等方法都是被动的处理方法,对围岩承载能力提升有限。加之在软弱围岩段落过密的钻孔使得围岩更加破碎,注浆时浆液又有软化围岩的可能,这些不恰当的措施都会加大变形的风险。



技术实现要素:

本发明的目的在于:针对现有技术存在的提高中岩柱承载能力的措施会加大变形的风险的问题,提供软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系及施工方法。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:

软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系,包括分修隧道和置换体,置换体包括骨架和混凝土;

分修隧道包括第一分修隧道和第二分修隧道,置换体固定设置在第一分修隧道和第二分修隧道之间;

骨架的数量为至少两个,至少两个骨架沿竖直方向设置在置换体内;

混凝土浇筑在置换体内,置换体顶部固定设有多个永久支护。

通过上述结构,在第一分修隧道和第二分修隧道中间设置由骨架和混凝土浇筑而成的置换体,永久支护能够增加置换体的承载能力,由骨架和混凝土浇筑而成的置换体构成的中岩柱替换体系具有强度高的特性,能够防止软弱围岩产生大变形,确保中岩柱结构的承载能力,从而保证相邻隧道结构的安全性和稳定性。

本发明所述的小净距段是指中岩柱厚度小于规范规定的最小值。

作为本发明的优选方案,第一分修隧道设有第一初支支架,第二分修隧道设有第二初支支架,第一初支支架和第二初支支架分别埋设在置换体内。通过上述结构,能够增强中岩柱替换体系与分修隧道初支之间的整体性。

作为本发明的优选方案,第一初支支架的两端设有第一垫板,第二初支支架的两端设有第二垫板,第一垫板为接头垫板,用于后续连接第一初支支架与第一分修隧道,第二垫板为接头垫板,用于后续连接第二初支支架与第二分修隧道,骨架包括钢筋。通过上述结构,第一垫板和第二垫板用于后续第一初支支架和第二初支支架与第一分修隧道和第二分修隧道的连接。

软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系施工方法,当由合修隧道段向分修隧道段施工时,包括以下步骤:

s1:由合修隧道开挖支护至合分修掌子面处,在合分修掌子面放线确定中导洞开挖范围;

s2:开挖中导洞至中岩柱置换终点里程;

s3:由中岩柱置换终点里程处开始绑扎骨架,分段浇筑置换体至合分修里程;

s4:分别开挖支护分修段隧道。

通过上述方法,该施工方法确保了上述中岩柱置换体系功能的有效实现,操作简单。

作为本发明的优选方案,步骤s2中,在开挖中导洞时,在中导洞的拱墙的外部固定设置支护结构,在拱墙上设置初支。

作为本发明的优选方案,支护结构包括临时支护和永久支护,临时支护固定设置在与第一分修隧道和第二分修隧道重叠的中导洞外侧;

永久支护用于设置于中导洞顶部外侧。

作为本发明的优选方案,临时支护包括沿中导洞径向方向设置的锚杆,永久支护包括沿中导洞径向方向设置的锚杆,初支包括设于中导洞内壁的钢架。

作为本发明的优选方案,临时支护包括玻璃纤维锚杆,永久支护包括中空锚杆或自进式锚杆,初支包括工字型钢架。

软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系施工方法,当由分修隧道段向合修隧道段施工时,包括以下步骤:

a1:由分修隧道开挖支护,开挖支护至中导洞线位处;

a2:开挖中导洞至合分修里程;

a3:由合分修里程处开始绑扎骨架,分段浇筑置换体至中岩柱置换终点里程;

a4:分别开挖支护分修段隧道;

a5:开挖支护合修段隧道。

综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:

1、在第一分修隧道和第二分修隧道中间设置由骨架和混凝土浇筑而成的置换体,永久支护能够增加置换体的承载能力,由骨架和混凝土浇筑而成的置换体构成的中岩柱替换体系具有强度高的特性,能够防止软弱围岩产生大变形,确保中岩柱结构的承载能力,从而保证相邻隧道结构的安全性和稳定性;

2、该施工方法确保了上述中岩柱置换体系功能的有效实现,操作简单。

附图说明

图1是所述小净距段隧道中岩柱置换结构的平面示意图。

图2是所述小净距段隧道中岩柱置换结构的断面示意图。

图3是图2中a区域的局部放大图。

图4是所述中岩柱置换结构的结构示意图。

图5是所述小净距段隧道中岩柱置换结构的支护结构示意图。

图标:1-合修隧道;2-中导洞;21-初支;22-临时支护;23-永久支护;3-置换体;4-第一分修隧道;41-第一初支支架;42-第一垫板;43-第一开挖范围;5-第二分修隧道;51-第二初支支架;52-第二垫板;53-第二开挖范围;6-中岩柱置换终点里程;7-合分修里程。

具体实施方式

下面结合附图,对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

实施例

如图1-5所示,本实施例提供了软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系,包括分修隧道和置换体3;

置换体3包括骨架和混凝土,骨架的数量为至少两个,骨架沿竖直方向固定设置在置换体3内,混凝土浇筑在至少两个骨架上,具体的,骨架为钢筋。

隧道包括合修隧道1和分修隧道,分修隧道包括第一分修隧道4和第二分修隧道5。

第一分修隧道4设有第一初支支架41,第二分修隧道5设有第二初支支架51,具体的,第一初支支架41和第二初支支架51为第一初支钢架和第二初支钢架;第一初支钢架和第二初支钢架分别预埋在置换体3内。

第一初支钢架的两端设有第一垫板42,第二初支钢架的两端设有第二垫板52,具体的,第一垫板42和第二垫板52为第一钢架结构垫板和第二钢架结构垫板。

本实施例还提供了软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系施工方法,

当由合修隧道1段向分修隧道段施工时,包括以下步骤:

s1:由合修隧道1开挖支护至合分修掌子面处,在合分修掌子面放线确定中导洞(2)开挖范围;

具体的,在s1步骤之前,根据软弱围岩情况确认置换中岩柱段落长度和中导洞2支护结构的参数制定,其中,置换中岩柱段落长度可以根据围岩条件、线间距等因素,一般以置换中岩柱最小厚度至5m处来确定置换段落长度。为控制中导洞2支护结构变形,开挖形状宜接近圆形断面,中导洞2支护参数制定时以开挖后不出现较大变形采用工字钢进行临时支护22即可,其支护锚杆分正洞开挖范围内采用玻璃纤维锚杆进行临时支护22,正洞开挖范围外采用长大锚杆进行永久支护23;

具体的,在确定中导洞2开挖高度时,按置换体3高度进行控制,置换体3以与拱墙21分界高度进行控制;

s2:开挖支护中导洞2至中岩柱置换终点里程6;

具体的,中导洞2位于第一分修隧道4和第二分修隧道5之间,中岩柱置换终点里程6为中岩柱置换体系的尽头,拱墙上设有初支21,具体的,初支21是工字型钢架;拱墙21外部固定设有支护结构,支护结构包括临时支护22和永久支护23,临时支护22的数量为多个,永久支护23的数量为三个,具体的,临时支护22为玻璃纤维锚杆,永久支护23为中空锚杆或自进式锚杆;

具体的,第一分修隧道4具有第一开挖范围43,第二分修隧道5具有第二开挖范围53,临时支护22固定设置在第一开挖范围43内和第二开挖范围53内的拱墙21外部,永久支护23固定设置在第一开挖范围43外和第二开挖范围53外的拱墙21外部;

s3:由中岩柱置换终点里程6处开始绑扎置换体3骨架,分段浇筑置换体3至合分修里程7;

具体的,为增强正洞初支刚度和保证正洞支护结构与中岩柱置换体3之间的有效连接,将正洞靠近中岩柱侧边墙第一初支钢架和第二初支钢架预埋入中岩柱置换体3内一并浇筑;

s4:分别开挖支护分修段隧道;

具体的,待置换体3达到设计强度后,分别开挖支护分修段隧道。

当由分修隧道段向合修隧道1段施工时,包括以下步骤:

a1:由分修隧道开挖支护,开挖支护至中导洞2线位处;

a2:开挖中导洞2至合分修里程7;

a3:由合分修里程7处开始绑扎骨架,分段浇筑置换体3至中岩柱置换终点里程6;

a4:分别开挖支护分修段隧道;

a5:开挖支护合修段隧道。

本实施例提供的软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换结构、体系及施工方法的有益效果在于:

在第一分修隧道4和第二分修隧道5中间设置由骨架和混凝土浇筑而成的置换体3,由骨架和混凝土浇筑而成的置换体3构成的中岩柱替换体系具有强度高的特性,能够防止软弱围岩产生大变形,确保中岩柱结构的承载能力,从而保证相邻隧道结构的安全性和稳定性;

第一垫板42和第二垫板52用于后续第一初支支架41和第二初支支架51的连接;

支护结构能够对中导洞2进行加强支护,增强中导洞2的承载能力;

该施工方法确保了上述中岩柱置换体系功能的有效实现,操作简单。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征:

1.软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系,其特征在于,包括分修隧道和置换体(3),所述置换体(3)包括骨架和混凝土;

所述分修隧道包括第一分修隧道(4)和第二分修隧道(5),所述置换体(3)固定设置在所述第一分修隧道(4)和所述第二分修隧道(5)之间;

所述骨架的数量为至少两个,至少两个所述骨架沿竖直方向设置在所述置换体(3)内;

所述混凝土浇筑在所述置换体(3)内;所述置换体(3)顶部固定设有多个永久支护(23)。

2.根据权利要求1所述的软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系,其特征在于,所述第一分修隧道(4)设有第一初支支架(41),所述第二分修隧道设有第二初支支架(51),所述第一初支支架(41)和第二初支支架(51)分别埋设在置换体(3)内。

3.根据权利要求2所述的软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系,其特征在于,所述第一初支支架(41)的两端设有第一垫板(42),所述第二初支支架(51)的两端设有第二垫板(52),所述第一垫板(42)为接头垫板,用于后续连接所述第一初支支架(41)与所述第一分修隧道(4),所述第二垫板(52)为接头垫板,用于后续连接所述第二初支支架(51)与所述第二分修隧道(5);

所述骨架包括钢筋。

4.软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系施工方法,其特征在于,当由合修隧道(1)段向分修隧道段施工时,包括以下步骤:

s1:由合修隧道(1)开挖支护至合分修掌子面处,在合分修掌子面放线确定中导洞(2)开挖范围;

s2:开挖中导洞(2)至中岩柱置换终点里程(6);

s3:由中岩柱置换终点里程(6)处开始绑扎骨架,分段浇筑置换体(3)至合分修里程;

s4:分别开挖支护分修段隧道。

5.根据权利要求4所述的软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系施工方法,其特征在于,所述步骤s2中,在开挖中导洞(2)时,在所述中导洞(2)的拱墙的外部固定设置支护结构,在所述拱墙上设置初支(21)。

6.根据权利要求5所述的软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系施工方法,其特征在于,所述支护结构包括临时支护(22)和永久支护(23),所述临时支护(22)固定设置在与所述第一分修隧道(4)和所述第二分修隧道(5)重叠的中导洞外侧;

所述永久支护(23)用于设置于所述中导洞(2)顶部外侧。

7.根据权利要求6所述的软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系施工方法,其特征在于,所述临时支护(22)包括沿所述中导洞(2)径向方向设置的锚杆,所述永久支护(23)包括沿所述中导洞(2)径向方向设置的锚杆,所述初支(21)包括设于所述中导洞(2)内壁的钢架。

8.根据权利要求7所述的软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系施工方法,其特征在于,所述临时支护(22)包括玻璃纤维锚杆,所述永久支护(23)包括中空锚杆或自进式锚杆,所述初支(21)包括工字型钢架。

9.软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系施工方法,其特征在于,当由分修隧道段向合修隧道(1)段施工时,包括以下步骤:

a1:由分修隧道开挖支护,开挖支护至中导洞(2)线位处;

a2:开挖中导洞(2)至合分修里程(7);

a3:由合分修里程(7)处开始绑扎骨架,分段浇筑置换体(3)至中岩柱置换终点里程(6);

a4:分别开挖支护分修段隧道;

a5:开挖支护合修段隧道。

技术总结
本发明公开了软弱围岩小净距段隧道中岩柱置换体系及施工方法,包括分修隧道和置换体,置换体包括骨架和混凝土,分修隧道包括第一分修隧道和第二分修隧道,置换体固定设置在第一分修隧道和第二分修隧道之间,骨架的数量为至少两个,至少两个骨架沿竖直方向设置在置换体内,混凝土浇筑在置换体内,置换体顶部设有多个永久支护。通过上述结构,在第一分修隧道和第二分修隧道中间设置由骨架和混凝土浇筑而成的置换体,永久支护能够增加置换体的承载能力,由骨架和混凝土浇筑而成的置换体构成的中岩柱替换体系具有强度高的特性,能够防止软弱围岩产生大变形,确保中岩柱结构的承载能力,从而保证相邻隧道结构的安全性和稳定性。

技术研发人员:罗永刚;吴维洲;周跃峰;章健华;姜波;李文戈;印建文;张涛;张伦;李世君;王丙堤;李传富
受保护的技术使用者:中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日:2020.04.09
技术公布日:2020.06.26

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