[發明專利]一種長距離小凈距隧道設計方法

無效

• 申請號: 201110178302.4
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102287196A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 張鐵柱
• 申請（專利權）人: 大連市市政設計研究院有限責任公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/14;E21D11/00;E21D11/10;E21D11/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本發明涉及一種隧道設計技術，特別是一種長距離小凈距隧道設計方法。

背景技術

目前單洞隧道及分離式雙洞隧道的相關技術已趨成熟，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。《公路隧道設計規范》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，按照規范要求，其最小凈距應為13米×3.5＝45.5米，而實際的平均凈距只有5米，同時現有技術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，施工過程中危險系數大。常規分離式雙洞隧道雖然施工簡單、技術成熟，但其洞口處占地面積大，導致城市中動遷量大。而長距離小凈距隧道可避免大規模的占地和動遷，但存在小凈距處巖柱加固困難和爆破震動的問題。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計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計方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種長距離小凈距隧道設計方法，包括以下步驟：

A、超前支護

在隧道開挖之前，根據圍巖的不同級別選擇以下的超前支護方式：

A1、對于V級圍巖，采用大管棚超前支護方式，具體施工步驟如下：先安裝套拱，套拱為管棚的基礎，它為混凝土和工字鋼架設成的拱形構筑物，其上有套管，大管棚施工時依據套管的位置利用管棚鉆機進行管棚鉆孔，鉆孔后在孔內插入直徑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注漿，注滿達到強度后進行開挖；

A2、對于IV級圍巖，采用小導管超前支護方式，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注漿，注漿目的為加固巖體；

B、初期支護

根據圍巖級別選擇不同的鋼拱架型號和間距進行初期支護，并同步架設系統的徑向錨桿和噴射混凝土；鋼拱架型號和間距的選擇標準如下：

B1、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、外觀平整、不得出現空洞；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行混凝土外模支護，支護后利用臺車上的孔道進行混凝土澆筑，澆筑時利用附著式振搗器進行振搗；

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裂爆破和弱爆破技術；參考鐵路隧道爆破質檢標準要求：爆破后圍巖穩定，基本無剝落現象；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；鉆爆施工時的質點峰值速度，在特殊建筑物處控制在1.5cm/s以下，其余位置控制在10cm/s以下。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、本發明突破規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模型，對圍巖應力場進行分析，提出相應的支護及開挖方案，在施工過程中對圍巖應力變化進行監控，不斷調整支護參數，針對的不同圍巖級別建立相應可靠的支護體系，以指導設計及施工。采用本發明后，隧道之間的最小凈距可以達到4.5米。

2、本發明的超前支護設計采用了大管棚超前支護、小導管超前支護及注漿錨桿超前支護三種方式相結合。超前支護是小凈距隧道設計的關鍵，超前支護設備要施工到位，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，平均凈距5米，左右各有一個已經建成的隧道，是典型的長距離小凈距隧道。該隧道成功地運用了本發明的長距離小凈距隧道設計方法，取得圓滿成功，效果良好。