專利名稱：一種長距離小凈距隧道設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道設(shè)計(jì)技術(shù)，特別是一種長距離小凈距隧道設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
目前單洞隧道及分離式雙洞隧道的相關(guān)技術(shù)已趨成熟，但對于開挖距離長、隧道相互之間距離小的長距離小凈距隧道，再加上地質(zhì)條件又是淺埋的軟弱圍巖和隧道間相互影響，這類隧道的施工仍然十分的困難?！豆匪淼涝O(shè)計(jì)規(guī)范》JTG-2004 4. 3. 2條對分離式雙洞的最小凈距明確給出了要求，VI級圍巖最小凈距為3. 5倍的開挖斷面寬度，以大連椒金山隧道為例，按照規(guī)范要求，其最小凈距應(yīng)為13米X3.5 = 45. 5米，而實(shí)際的平均凈距只有5米，同時現(xiàn)有技術(shù)對小凈距隧道圍巖爆破震速上沒有特定要求，對小凈距巖柱的超前加固沒有具體要求，施工過程中危險(xiǎn)系數(shù)大。常規(guī)分離式雙洞隧道雖然施工簡單、技術(shù)成熟，但其洞口處占地面積大，導(dǎo)致城市中動遷量大。而長距離小凈距隧道可避免大規(guī)模的占地和動遷，但存在小凈距處巖柱加固困難和爆破震動的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種可以解決小凈距處巖柱加固困難和爆破震動問題的長距離小凈距隧道設(shè)計(jì)方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種長距離小凈距隧道設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟A、超前支護(hù)在隧道開挖之前，根據(jù)圍巖的不同級別選擇以下的超前支護(hù)方式Al、對于V級圍巖，采用大管棚超前支護(hù)方式，具體施工步驟如下先安裝套拱，套拱為管棚的基礎(chǔ)，它為混凝土和工字鋼架設(shè)成的拱形構(gòu)筑物，其上有套管，大管棚施工時依據(jù)套管的位置利用管棚鉆機(jī)進(jìn)行管棚鉆孔，鉆孔后在孔內(nèi)插入直徑108mm的鋼管，鋼管分段插入，段與段之間利用絲扣連接，插入長度30米；鋼管插入完畢后在鋼管內(nèi)注漿，注滿達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行開挖；A2、對于IV級圍巖，采用小導(dǎo)管超前支護(hù)方式，具體施工步驟如下在開挖掌子面的上方鉆孔，鉆孔后插入直徑42mm鋼管，插入長度5m ；鋼管插入后在鋼管內(nèi)注漿，注漿目的為加固巖體；A3、對于III級圍巖，采用縱向錨桿超前支護(hù)方式，具體施工步驟如下在開挖掌子面的上方鉆孔，鉆孔后插入直徑25mm鋼管，插入長度:3m ；鋼管插入后在鋼管內(nèi)注漿，注漿目的為加固巖體；B、初期支護(hù)根據(jù)圍巖級別選擇不同的鋼拱架型號和間距進(jìn)行初期支護(hù)，并同步架設(shè)系統(tǒng)的徑向錨桿和噴射混凝土 ；鋼拱架型號和間距的選擇標(biāo)準(zhǔn)如下Bi、對于V級圍巖選擇20#工字鋼拱架和間距0. 5米；
B2、對于IV級圍巖選擇14#工字鋼拱架和間距0. 8米；B3、對于III級圍巖選擇14#工字鋼拱架和間距1米；C、二次襯砌采用鋼筋混凝土和素混凝土兩種形式，在圍巖條件差的地方采用鋼筋混凝土襯砌，在圍巖條件好的地方采用素混凝土襯砌；混凝土要求密實(shí)、外觀平整、不得出現(xiàn)空洞； 具體施工步驟為先利用施工臺架綁扎鋼筋，鋼筋綁扎后采用混凝土整體臺車進(jìn)行混凝土外模支護(hù)，支護(hù)后利用臺車上的孔道進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑時利用附著式振搗器進(jìn)行振搗；D、爆破控制為減少爆破對建筑物和既有隧道的影響，隧道爆破采用線性預(yù)裂爆破和弱爆破技術(shù)；參考鐵路隧道爆破質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)要求爆破后圍巖穩(wěn)定，基本無剝落現(xiàn)象；爆破后圍巖的擾動深度小于0. 8米；平均線形超挖量小于15厘米，最大線形超挖量小于25厘米；鉆爆施工時的質(zhì)點(diǎn)峰值速度，在特殊建筑物處控制在1. 5cm/s以下，其余位置控制在lOcm/s以下。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明突破規(guī)范對小凈距隧道的間距的限制，針對不同級別圍巖建立本構(gòu)模型，對圍巖應(yīng)力場進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的支護(hù)及開挖方案，在施工過程中對圍巖應(yīng)力變化進(jìn)行監(jiān)控，不斷調(diào)整支護(hù)參數(shù)，針對的不同圍巖級別建立相應(yīng)可靠的支護(hù)體系，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)及施工。采用本發(fā)明后，隧道之間的最小凈距可以達(dá)到4. 5米。2、本發(fā)明的超前支護(hù)設(shè)計(jì)采用了大管棚超前支護(hù)、小導(dǎo)管超前支護(hù)及注漿錨桿超前支護(hù)三種方式相結(jié)合。超前支護(hù)是小凈距隧道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，超前支護(hù)設(shè)備要施工到位，不可偏移太大，注漿要求飽滿，充分填滿圍巖裂隙，達(dá)到加固圍巖的作用。3、大連市椒金山隧道工程，全長1100米，全部處于小凈距范圍內(nèi)，平均凈距5米， 左右各有一個已經(jīng)建成的隧道，是典型的長距離小凈距隧道。該隧道成功地運(yùn)用了本發(fā)明的長距離小凈距隧道設(shè)計(jì)方法，取得圓滿成功，效果良好。4、本發(fā)明的控制爆破技術(shù)為大型土方開挖及樓房定向拆除中經(jīng)常采用的方法，本發(fā)明在隧道開挖時采用了控制爆破技術(shù)中的預(yù)裂爆破和弱爆破技術(shù)，由于隧道間距非常近，在開挖是應(yīng)盡可能的減少對隧道間巖柱的擾動，使其在開挖后起到有力的支撐作用，若開挖是對巖柱的擾動較大，將造成三個隧道的斷面連通，后果不堪設(shè)想。5、目前《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D70-2004中規(guī)定，分離式獨(dú)立雙洞間的最小凈距
為
圍巖級別丄11illWVVl最小凈距(m)1.0XB1.5XB2.0XB2.5XB3.5XB4.0XB 以大連椒金山隧道為例，若按照規(guī)范規(guī)定隧道最小間距規(guī)定，最小凈距應(yīng)為3. 5B =5x12.6 = 63米，乘以引道長度170米，則一側(cè)洞口動遷面積為10710平方米，兩側(cè)為 21420平方米，按目前大連市的征地費(fèi)，每平方米約1000元，洞口兩側(cè)動遷費(fèi)用約為2142 萬；若征地范圍內(nèi)有民用建筑，按大連市目前的動遷標(biāo)準(zhǔn)，二類用地3200/平方米，一棟居民樓平均建筑面積按5000平方米計(jì)算，節(jié)省動遷費(fèi)約1600萬元。而小凈距隧道相對于一般距離隧道工程造價每公里約增加750萬左右，該工程大約凈節(jié)約資金3000萬左右，同時也減少了對環(huán)境的破壞及對周圍居民的影響，可見縮小隧道間最小凈距對經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的意義都非常重大。6、本發(fā)明的成功將極大地解決城市空間有限與城市交通擁堵之間的矛盾，在城市繁華地區(qū)或一些特定地段，受既有建筑物或地質(zhì)條件的限制及地下空間綜合開發(fā)利用的影響，隧道間距或隧道與其他結(jié)構(gòu)物間的距離變得越來越小，為了適應(yīng)這種發(fā)展，小凈距隧道的修建也越來越多。小凈距隧道是介于連拱隧道和普通分離式雙洞隧道間的一種結(jié)構(gòu)形式，在工程應(yīng)用上有自身的特點(diǎn)(1)造價與普通分離式雙洞隧道相比差別較小，但比連拱隧道要低得多；(2)有利于道路整體線形規(guī)劃和優(yōu)化；有著極好的應(yīng)用前景。


本發(fā)明共有附圖3張，其中圖1是V級圍巖支護(hù)及襯砌示意圖。圖2是IV級圍巖支護(hù)及襯砌示意圖。圖3是III級圍巖支護(hù)及襯砌示意圖。圖中1、大管棚，2、小導(dǎo)管，3、縱向錨桿，4、徑向錨桿，5、鋼拱架，6、混凝土襯砌。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地描述。如圖1-3所示，一種長距離小凈距隧道設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟A、超前支護(hù)在隧道開挖之前，根據(jù)圍巖的不同級別選擇以下的超前支護(hù)方式Al、對于V級圍巖，采用大管棚1超前支護(hù)方式，具體施工步驟如下先安裝套拱， 套拱為管棚的基礎(chǔ)，它為混凝土和工字鋼架設(shè)成的拱形構(gòu)筑物，其上有套管，大管棚1施工時依據(jù)套管的位置利用管棚鉆機(jī)進(jìn)行管棚鉆孔，鉆孔后在孔內(nèi)插入直徑108mm的鋼管，鋼管分段插入，段與段之間利用絲扣連接，插入長度30米；鋼管插入完畢后在鋼管內(nèi)注漿，注滿達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行開挖；A2、對于IV級圍巖，采用小導(dǎo)管2超前支護(hù)方式，具體施工步驟如下在開挖掌子面的上方鉆孔，鉆孔后插入直徑42mm鋼管，插入長度5m ；鋼管插入后在鋼管內(nèi)注漿，注漿目的為加固巖體；A3、對于III級圍巖，采用縱向錨桿3超前支護(hù)方式，具體施工步驟如下在開挖掌子面的上方鉆孔，鉆孔后插入直徑25mm鋼管，插入長度:3m ；鋼管插入后在鋼管內(nèi)注漿，注漿目的為加固巖體；B、初期支護(hù)根據(jù)圍巖級別選擇不同的鋼拱架5型號和間距進(jìn)行初期支護(hù)，并同步架設(shè)系統(tǒng)的徑向錨桿4和噴射混凝土 ；鋼拱架5型號和間距的選擇標(biāo)準(zhǔn)如下Bi、對于V級圍巖選擇20#工字鋼拱架5和間距0. 5米；B2、對于IV級圍巖選擇14#工字鋼拱架5和間距0. 8米；
B3、對于III級圍巖選擇14#工字鋼拱架5和間距1米；C、二次襯砌采用鋼筋混凝土和素混凝土兩種形式，在圍巖條件差的地方采用鋼筋混凝土襯砌 6，在圍巖條件好的地方采用素混凝土襯砌6 ；混凝土要求密實(shí)、外觀平整、不得出現(xiàn)空洞； 具體施工步驟為先利用施工臺架綁扎鋼筋，鋼筋綁扎后采用混凝土整體臺車進(jìn)行混凝土外模支護(hù)，支護(hù)后利用臺車上的孔道進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑時利用附著式振搗器進(jìn)行振搗；D、爆破控制為減少爆破對建筑物和既有隧道的影響，隧道爆破采用線性預(yù)裂爆破和弱爆破技術(shù)；參考鐵路隧道爆破質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)要求爆破后圍巖穩(wěn)定，基本無剝落現(xiàn)象；爆破后圍巖的擾動深度小于0. 8米；平均線形超挖量小于15厘米，最大線形超挖量小于25厘米；鉆爆施工時的質(zhì)點(diǎn)峰值速度，在特殊建筑物處控制在1. 5cm/s以下，其余位置控制在lOcm/s以下。以下是本發(fā)明在大連市椒金山隧道工程的實(shí)施例大連市椒金山隧道工程，全長1100米，全部處于小凈距范圍內(nèi)，平均凈距5米，左右各有一個已經(jīng)建成的隧道，是典型的長距離小凈距隧道，對隧道成功運(yùn)用了長距離小凈距隧道設(shè)計(jì)方法，目前已經(jīng)建成通車，該項(xiàng)目采用的各類圍巖支護(hù)參數(shù)如下
權(quán)利要求
1. 一種長距離小凈距隧道設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟A、超前支護(hù)在隧道開挖之前，根據(jù)圍巖的不同級別選擇以下的超前支護(hù)方式Al、對于V級圍巖，采用大管棚(1)超前支護(hù)方式，具體施工步驟如下先安裝套拱，套拱為管棚的基礎(chǔ)，它為混凝土和工字鋼架設(shè)成的拱形構(gòu)筑物，其上有套管，大管棚(1)施工時依據(jù)套管的位置利用管棚鉆機(jī)進(jìn)行管棚鉆孔，鉆孔后在孔內(nèi)插入直徑108mm的鋼管，鋼管分段插入，段與段之間利用絲扣連接，插入長度30米；鋼管插入完畢后在鋼管內(nèi)注漿，注滿達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行開挖；A2、對于IV級圍巖，采用小導(dǎo)管(2)超前支護(hù)方式，具體施工步驟如下在開挖掌子面的上方鉆孔，鉆孔后插入直徑42mm鋼管，插入長度5m ；鋼管插入后在鋼管內(nèi)注漿，注漿目的為加固巖體；A3、對于III級圍巖，采用縱向錨桿(3)超前支護(hù)方式，具體施工步驟如下在開挖掌子面的上方鉆孔，鉆孔后插入直徑25mm鋼管，插入長度:3m ；鋼管插入后在鋼管內(nèi)注漿，注漿目的為加固巖體；B、初期支護(hù)根據(jù)圍巖級別選擇不同的鋼拱架(5)型號和間距進(jìn)行初期支護(hù)，并同步架設(shè)系統(tǒng)的徑向錨桿(4)和噴射混凝土 ；鋼拱架( 型號和間距的選擇標(biāo)準(zhǔn)如下Bi、對于V級圍巖選擇20#工字鋼拱架(5)和間距0. 5米；B2、對于IV級圍巖選擇14#工字鋼拱架(5)和間距0. 8米；B3、對于III級圍巖選擇14#工字鋼拱架(5)和間距1米；C、二次襯砌采用鋼筋混凝土和素混凝土兩種形式，在圍巖條件差的地方采用鋼筋混凝土襯砌(6)， 在圍巖條件好的地方采用素混凝土襯砌(6)；混凝土要求密實(shí)、外觀平整、不得出現(xiàn)空洞； 具體施工步驟為先利用施工臺架綁扎鋼筋，鋼筋綁扎后采用混凝土整體臺車進(jìn)行混凝土外模支護(hù)，支護(hù)后利用臺車上的孔道進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑時利用附著式振搗器進(jìn)行振搗；D、爆破控制為減少爆破對建筑物和既有隧道的影響，隧道爆破采用線性預(yù)裂爆破和弱爆破技術(shù)； 參考鐵路隧道爆破質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)要求爆破后圍巖穩(wěn)定，基本無剝落現(xiàn)象；爆破后圍巖的擾動深度小于0. 8米；平均線形超挖量小于15厘米，最大線形超挖量小于25厘米；鉆爆施工時的質(zhì)點(diǎn)峰值速度，在特殊建筑物處控制在1. 5cm/s以下，其余位置控制在lOcm/s以下。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種長距離小凈距隧道設(shè)計(jì)方法，該方法在隧道開挖之前，根據(jù)圍巖的不同級別選擇不同的超前支護(hù)方式對于V級圍巖，采用大管棚超前支護(hù)方式；對于IV級圍巖，采用小導(dǎo)管超前支護(hù)方式；對于III級圍巖，采用縱向錨桿超前支護(hù)方式；并根據(jù)圍巖級別選擇不同的鋼拱架型號和間距進(jìn)行初期支護(hù)；采用鋼筋混凝土和素混凝土兩種形式；隧道爆破采用線性預(yù)裂爆破和弱爆破技術(shù)。本發(fā)明突破規(guī)范對小凈距隧道的間距的限制，在施工過程中不斷調(diào)整支護(hù)參數(shù)，針對的不同圍巖級別建立相應(yīng)可靠的支護(hù)體系，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)及施工。采用本發(fā)明后，隧道之間的最小凈距可以達(dá)到4.5米。
文檔編號E21D11/00GK102287196SQ20111017830
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者張鐵柱 申請人:大連市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司