一種含無覆土段隧道的施工方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及隧道施工工程技術領域，具體地，涉及一種適用于復雜地形下含無覆 土段的隧道的施工方法。
【背景技術】
[0002] 隧道是人類利用地下空間的一種形式，隨著道路交通的快速發(fā)展，人們需要面對 穿山越嶺的情況越來越多，在隧道修建過程中遇到的工程地質地形情況也越來越復雜，尤 其是在河谷沖溝等低洼地段，按照正常的施工設計，隧道往往在通過該地段時會出現(xiàn)洞頂 覆土厚度過淺甚至無覆土的情況。針對該種工況，傳統(tǒng)的施工措施是采用明挖法，將整個低 洼地段完全挖開后再修建隧道結構，最后將露天開挖出的明洞與埋設在覆土下的暗洞連接 起來，相當于完成了一次出洞和進洞作業(yè)。整個施工過程包括出洞及進洞端仰坡開挖和支 護、進洞洞口支護等，同時為了方便大型施工設備及人員、材料運輸還需修筑施工便道以及 圬工，不僅工程量大、施工工期長、投資成本高，還會因開挖仰坡對周邊環(huán)境和植被造成不 必要的影響和破壞。
[0003] 現(xiàn)有發(fā)明專利CN201410770708公開了一種超無埋地段隧道施工方法，其包括如下 步驟:沿隧道開挖輪廓線的外側間隔設置多根超前大中管棚，所述超前大中管棚沿隧道開 挖輪廓線呈設定角度傾斜設置;在相鄰的所述超前大中管棚之間設置超前中中管棚，所述 超前中中管棚沿隧道開挖輪廓線呈設定角度傾斜設置;在所述超前大中管棚和超前中中管 棚的超前支護下，弱爆破開挖上臺階，在上臺階的上開挖面上施作初噴混凝土;在所述上臺 階的上開挖面上鋪設鋼筋網(wǎng)，架設上臺階鋼架，在上臺階鋼架的拱腳處施作鎖腳錨管，在上 臺階鋼架上噴混凝土，待混凝土凝固后施作徑向錨桿并注漿。該發(fā)明主要是應用于無埋于 強風化構造帶巖體中的隧道施工，因為該類型的巖體富有裂隙且極易破碎，容易引起土石 的坍塌從而對整個隧道的修建帶來隱患，需要對隧道整體進行加固，但是對因地形地勢變 化而形成的無覆土段隧道，由于其距離短、位置分散、且離覆土表層極近，不滿足施做中管 棚的條件，無法適用上述發(fā)明。

【發(fā)明內容】

[0004] 為克服現(xiàn)有技術中工期長、成本高、環(huán)境影響大的技術問題，本發(fā)明提供一種含無 覆土段隧道的施工方法，可在保證施工安全的前提下，實現(xiàn)隧道迅速通過無覆土段，縮短施 工工期、降低工程成本，并減少對周邊環(huán)境的影響。
[0005] -種含無覆土段隧道的施工方法，包括在同一隧道段的徑向上依次施做超前中管 棚支護、初支及二襯，且所述隧道沿其開挖方向由后至前依次包括第一中管棚常規(guī)段、第一 中管棚加密段、位于原施工設計中兩個明暗交界處之間的無覆土段、第二中管棚加密段及 第二中管棚常規(guī)段;其中，兩個中管棚常規(guī)段均采用原施工規(guī)定的密度施做所述超前中管 棚支護，而兩個中管棚加密段則采用高于兩個中管棚常規(guī)段的密度施做所述超前中管棚支 護，且在所述第一中管棚加密段或無覆土段的拱頂部還設置有連通外界與所述隧道內部的 天窗，以便后續(xù)施工人員、設備以及材料的運輸。
[0006] 上述施工方法具體包括如下步驟：
[0007] 1)所述隧道正常開挖，在其徑向上采用原施工規(guī)定的密度連續(xù)施做所述超前中管 棚支護，使得在所述無覆土段的后方形成第一中管棚常規(guī)段；
[0008] 2)當所述隧道開挖至接近所述無覆土段時，將其徑向上的超前中管棚支護改換用 高于原施工規(guī)定的密度繼續(xù)施做，使得所述無覆土段和所述第一中管棚常規(guī)段間形成第一 中管棚加密段；
[0009] 3)當所述隧道開挖至原設計后端的明暗交界處時，停止施做位于其拱頂部的所述 超前中管棚支護，且在所述第一中管棚加密段或無覆土段的拱頂部還施做有連通外界與所 述隧道內部的天窗，以便后續(xù)施工人員、設備以及材料的運輸；
[0010] 4)當所述隧道開挖至原設計前端的明暗交界處時，采用高于原施工規(guī)定的密度對 其整體施做所述超前中管棚支護，使得在所述無覆土段的前方形成第二中管棚加密段；
[0011] 5)隨著所述隧道的繼續(xù)開挖，將其徑向上的超前中管棚支護改換為原施工規(guī)定的 密度繼續(xù)施做，使得在所述第二中管棚加密段的前方形成第二中管棚常規(guī)段；
[0012] 6)在整個隧道的開挖過程中，隨著掌子面的推進，需及時對所述隧道的內壁施做 初支及二襯；
[0013] 7)在所述無覆土段的上方回填土石，修筑地表排水系統(tǒng)并恢復周圍生態(tài)。
[0014] 本發(fā)明中所述掌子面為本領域技術人員熟知的術語，即隧道開挖時不斷向前推進 的工作面，所述明暗交界處也為本領域技術人員熟知的術語，即采用明挖法開挖的隧道與 采用暗挖法開挖的隧道的交界處，兩個明暗交界處之間為無覆土段，一般該段隧道的覆土 的平均厚度小于待修建隧道的0.5倍洞徑。
[0015] 在本發(fā)明中，所述第一中管棚加密段和第二中管棚加密段的軸向長度均為0.5-2 倍的隧道洞徑，優(yōu)選地，所述第一中管棚加密段和第二中管棚加密段的軸向長度均為1倍的 隧道洞徑。
[0016] 在本發(fā)明中，所述超前中管棚支護在兩個中管棚加密段中的施做密度為其在兩個 中管棚常規(guī)段中施做密度的大于1倍至小于等于1.5倍，優(yōu)選地，所述超前中管棚支護在兩 個中管棚加密段中的施做密度為其在兩個中管棚常規(guī)段中施做密度的1.2倍。
[0017] 在本發(fā)明中，所述無覆土段的兩側邊墻可以選擇施做或不施做超前中管棚支護， 若選擇施做，則根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述超前中管棚支護的施做密度與其在所 述中管棚加密段的施做密度保持一致。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，位于兩個中管棚加密段及兩個中管棚常規(guī)段中的 超前中管棚支護，在隧道的拱頂及兩側邊墻上呈120° -180°弧形范圍內施做。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述天窗的橫截面尺寸范圍為1.2-1.8mX 1.8-2.4m〇
[0020] 本發(fā)明中提到初支及二襯可對隧道內壁起到加固支撐的作用，其具體施工步驟如 下：
[0021] 1)施做好所述超前中管棚支護后，將隧道掌子面開挖推進一段距離，并及時用噴 射混凝土層對掌子面進行封閉；
[0022] 2)施做初支，在所述隧道的內壁上先后施做鋼拱架和鋼筋網(wǎng)片，并用噴射混凝土 層對其進行封閉，然后沿隧道的輪廓線徑向打入錨桿，并往所述錨桿內灌入砂漿，使開挖的 隧道加固成型；
[0023] 3)施做二襯，即在圍巖變形穩(wěn)定、初支完全受力的情況下，再對隧道內壁環(huán)設一層 混凝土襯砌。
[0024] 4)挖開封閉的掌子面并將其繼續(xù)向前推進，重復上述步驟。
[0025] 為了確保所述錨桿和所述超前中管棚支護在施做時不會相互干擾，二者間采用交 錯插空設置，能對覆土層起到更好的加固效果。另外，在對所述無覆土段施做初支時，位于 其拱頂部的錨桿可根據(jù)覆土的厚度選擇性施做。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述鋼拱架采用I20a型工字鋼，且其縱向間距不 大于60cm〇
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述噴射混凝土層的厚度至少為25cm。
[0028] 本發(fā)明提供的技術方案具有如下有益效果:本發(fā)明改"明挖"方式為"暗挖+天窗" 方式，無需占用大量土地進行便道修筑、仰坡開挖和邊坡防護處理，避免了對隧址周邊的地 層造成大開大合的擾動，節(jié)省了施工量，縮短了工期，節(jié)約了投資成本。同時，該方法還能避 免對地表植被造成破壞，達到人、工程、環(huán)境的和諧統(tǒng)一，尤其在生態(tài)脆弱的地區(qū)具有極大 的經(jīng)濟和生態(tài)價值。
【附圖說明】
[0029] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本 領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的 附圖，其中：
[0030]圖1是采用本發(fā)明提供的含無覆土段隧道的施工方法的一種實施例的縱斷面結構 圖；
[0031]圖2是圖1中A-A的橫斷面結構圖；
[0032]圖3是圖1中B-B的橫斷面結構圖；
[0033]圖4是圖1中C處隧道內壁的結構放大圖；
[0034]圖中：01覆土層;1超前中管棚支護，2初支，3二襯，4天窗，5隧道;21鋼拱架，22鋼筋 網(wǎng)片，23噴射混凝土層，24錨桿;51第一中管棚常規(guī)段，52第一中管棚加密段，53無覆土段， 531明暗交界處，54第一中管棚加密段，55第一中管棚常規(guī)段。
【具體實施方式】
[0035]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0036]在修建貴州省盤縣至興義段高速公路的過程中，因線路規(guī)劃原因其小寨隧道的部 分洞身需要通過低洼地區(qū)的無覆土段，該段地質地形復雜，開挖土層及修筑施工便道極其 困難，故而采用本發(fā)明提供的施工方法。