[發(fā)明專(zhuān)利]臨近既有病害隧道新建左右隧道的安全施工方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710594591.3
• 申請(qǐng)日: 2017-08-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107391841A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張磊;李波全;張帆;夏明鋒;楊天明;胡翔宇;周勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50;E21D9/00
• 代理公司: 重慶市前沿專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙)50211
• 代理人: 譚小容

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道施工工法，具體涉及一種臨近既有病害隧道新建左右隧道的安全施工方法。

背景技術(shù)

隨著既有隧道隨著使用年限的延長(zhǎng)，各種病害不斷出現(xiàn)，經(jīng)常因維護(hù)、保養(yǎng)或交通事故引起交通堵塞；同時(shí)汽車(chē)擁有量的急劇增加，進(jìn)一步加劇了既有病害隧道交通壓力，先前既有病害隧道的運(yùn)營(yíng)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)的使用要求，迫切需要在臨近既有病害隧道的左右兩側(cè)新建隧道，但現(xiàn)目前，臨近既有病害隧道新建左右隧道尚無(wú)先例，迫切需要一種安全可靠的施工方法指導(dǎo)施工。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種專(zhuān)用于臨近既有病害隧道新建左右隧道的安全施工方法，既能確保左右隧道的順利施工，又不影響既有病害隧道的正常運(yùn)營(yíng)，控制隧道超欠挖及經(jīng)濟(jì)成本，避免浪費(fèi)，特別適合地面條件受限、地層構(gòu)造復(fù)雜隧道施工。

為此，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種臨近既有病害隧道新建左右隧道的安全施工方法，包括以下步驟：

第一步，對(duì)既有病害隧道進(jìn)行全面檢測(cè)及病害匯總，并進(jìn)行維護(hù)和整改，確保在新建左右隧道的爆破及開(kāi)挖過(guò)程中，既有病害隧道安全運(yùn)行；

第二步，利用midas GTS有限元分析軟件建立三維模型，在隧道爆破振速＜2cm/s的前提下，確定新建左右隧道與臨近既有病害隧道的最小安全爆破距離、新建左右隧道爆破施工方法以及能否進(jìn)行新建左右隧道的同時(shí)爆破作業(yè)，以確保后續(xù)的爆破安全；

第三步，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況及既有病害隧道的進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，結(jié)合midasGTS有限元分析軟件的分析結(jié)果，確定炮孔布置方式以及包括裝藥量、孔深、孔間距在內(nèi)的爆破參數(shù)，并根據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果適時(shí)調(diào)整炮孔布置方式及爆破參數(shù)，再進(jìn)行新建左右隧道爆破施工；

第四步，在既有病害隧道與新建左右隧道之間新建橫通道，在隧道爆破振速＜2cm/s的前提下，由新建左右隧道的一側(cè)向既有病害隧道方向進(jìn)行爆破施工，當(dāng)隧道爆破振速臨近2cm/s時(shí)，改由既有病害隧道的一側(cè)向新建左右隧道的方向進(jìn)行周邊鉆孔取芯與挖掘機(jī)炮頭破除相結(jié)合的開(kāi)挖方式。

作為上述方案的優(yōu)選，在第一步中，對(duì)既有病害隧道進(jìn)行檢測(cè)，包括隧道洞口洞門(mén)檢測(cè)、隧道襯砌破損裂縫檢測(cè)、隧道滲漏水檢查、隧道內(nèi)設(shè)備穩(wěn)固性檢查、隧道內(nèi)瓦斯和有害氣體檢測(cè)、隧道襯砌會(huì)凝土強(qiáng)度檢測(cè)、隧道襯砌地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)、隧道凈空斷面檢測(cè)，并對(duì)各種病害位置及數(shù)量進(jìn)行詳細(xì)匯總，對(duì)部分病害的處理方式如下：

裂縫——對(duì)有裂縫的隧道段采取必要的加固措施，并在新建隧道的施工過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)；

環(huán)向干裂縫——用丙酮或無(wú)水酒精清除裂縫表面油污，沿裂縫表面每隔20～50cm粘貼一個(gè)注漿嘴，然后進(jìn)行封縫，封縫材料與貼注漿嘴采用環(huán)氧膠，用丙酮進(jìn)行試壓，壓力為0.3～0.5MPa，如沒(méi)有問(wèn)題，再進(jìn)行注漿，注漿材料采用環(huán)氧樹(shù)脂漿液；

襯砌空洞——采用混凝土輸送泵，在襯砌混凝土上開(kāi)口以泵送混凝土進(jìn)行回填，然后再由洞內(nèi)進(jìn)行注漿加固，對(duì)因混凝土搗固質(zhì)量差引起的襯砌混凝土密實(shí)度不好及局部背后存在小的空洞，則從洞內(nèi)進(jìn)行注漿填充和加固；

滲漏水——采用排堵結(jié)合的治理原則，對(duì)于隧道拱頂縱向裂縫滲水、漏水以堵為主，對(duì)于邊墻集中涌水、施工縫滲漏水則以排為主；

襯砌混凝土厚度不夠——鑿出表面混凝土、嵌鋼軌拱、網(wǎng)噴及打設(shè)中空注漿錨桿。

在第一步中，對(duì)各種病害位置、數(shù)量及處理方法進(jìn)行匯總，從而建立完善的病害隧道評(píng)價(jià)體系。

在第二步中，利用midas GTS有限元分析軟件建立以既有病害隧道為中心，并包括新建左右隧道的矩形三維模型，根據(jù)三維模型劃分單元和節(jié)點(diǎn)，其中對(duì)已經(jīng)施工完成的初襯、二次襯砌用板單元模擬，錨桿用梁?jiǎn)卧M，并定義成彈性材料屬性，圍巖采用實(shí)體單元模擬，定義材料屬性為庫(kù)爾-庫(kù)侖，邊界采用阻尼彈簧單元模擬；對(duì)于爆破振動(dòng)引起的沖擊載荷，采用時(shí)程載荷來(lái)模擬，并轉(zhuǎn)化成作用在開(kāi)挖面上的壓力，再進(jìn)行計(jì)算分析。全新的三維建模方式，使分析結(jié)果更真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠。

在第三步中，新建左右隧道爆破的炮眼布置采用由外至里依次是周邊眼、輔助眼、掏槽眼三級(jí)，炮孔間距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況、既有病害隧道內(nèi)爆破振速監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、既有病害隧道內(nèi)裂紋監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行調(diào)整，最大限度地減小爆破對(duì)既有病害隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)及中間圍巖的不利影響。優(yōu)化炮眼布置方式，并適時(shí)調(diào)整炮孔間距，進(jìn)一步確保爆破安全。