阅读说明：本技术 一种隧道拱顶竖直段排烟道施工方法 (Construction method for tunnel vault vertical section discharge flue ) 是由 龙杰 张涛 邸成 张伦 喻渝 朱勇 周跃峰 姜波 罗永刚 尹后继 陈锡武 王若 于 2020-04-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及隧道工程领域,具体涉及一种隧道拱顶竖直段排烟道施工方法,施工时,先在水平段排烟道的底部,测量放样出对应竖直段排烟道的中心位置,以中心位置为基准,从内向外依次标记先导洞的内圈位置以及竖直段排烟道开挖轮廓的外圈位置；然后人工分段开挖先导洞,对先导洞的洞口端施作锁口圈梁,并对其侧壁及时施作护壁；贯通先导洞完成后,分段施工开挖轮廓,依次设置上部圈梁、中部圈梁及下部圈梁,并在开挖过程中及时施作初期支护,最后进行衬砌施工,进行二次支护。本发明采用先开挖先导洞后扩挖的方式,结合了钻爆法施工的经济、灵活性和反井施工井底出渣的高效、便捷性,降低了施工安全风险,提高了施工效率,节省了施工成本。(The invention relates to the field of tunnel engineering, in particular to a tunnel vault vertical section discharge flue construction method, during construction, firstly measuring and lofting the central position of a corresponding vertical section discharge flue at the bottom of a horizontal section discharge flue, and sequentially marking the inner ring position of a pilot tunnel and the outer ring position of the excavation outline of the vertical section discharge flue from inside to outside by taking the central position as a reference; then, excavating a pilot tunnel manually in sections, applying a locking collar beam to the opening end of the pilot tunnel, and applying a protective wall to the side wall of the pilot tunnel in time; and after the pilot hole is communicated, constructing and excavating the outline in sections, sequentially arranging an upper ring beam, a middle ring beam and a lower ring beam, constructing primary support in time in the excavation process, and finally performing lining construction and secondary support. The method adopts a mode of excavating the pilot hole firstly and then expanding the pilot hole, combines the economy and flexibility of the drilling and blasting construction and the high efficiency and convenience of bottom hole deslagging in the reverse well construction, reduces the construction safety risk, improves the construction efficiency and saves the construction cost.)

一种隧道拱顶竖直段排烟道施工方法

技术领域

本发明涉及隧道工程领域，特别是一种隧道拱顶竖直段排烟道施工方法。

背景技术

在对长大隧道进行紧急救援站设计时，将排烟口设置于隧道拱顶，有利于利用“烟囱”效应排除有害气体。拱顶排烟道的结构关系复杂，施工难度高。

在设计排烟道时，常设有若干竖直段排烟道与正洞拱顶直接贯通连接，竖直段排烟道通过其它排烟道与外界连通。在对竖直段排烟道施工时，常在拱顶上方设有一段水平段排烟道，以水平段排烟道作为施工便道，将竖直段排烟道的施工轮廓在水平段排烟道所在隧道底部进行位置放样，从上而下进行开挖，进而组织若干竖直段排烟道的施工。

竖直段排烟道的施工类似于竖井施工。目前，竖井施工可采用自上而下的钻爆法和自下而上的反井施工法。前者通过竖向运输从井口出渣，存在坠落安全风险，施工效率低；后者主要用于开阔的场地条件，且需要配备反井钻机设备，但隧道及排烟道的空间有限，大型设备难以进入。因此，将上述两种竖井段施工方法直接用于隧道拱顶竖直段排烟道施工存在一定弊端。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术中采用钻爆法开挖竖直段排烟道存在出渣坠落风险、施工效率低，且反井施工法不适用排烟道施工的问题，提供一种隧道拱顶竖直段排烟道施工方法，该施工方法使出渣从上而下掉落、施工过程安全稳定。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种隧道拱顶竖直段排烟道施工方法，包括以下步骤：

S1.在水平段排烟道的底部，测量放样出对应竖直段排烟道的中心位置，以中心位置为基准，从内向外依次标记先导洞的内圈位置以及竖直段排烟道开挖轮廓的外圈位置；

S2.在内圈范围内人工开挖先导洞，将先导洞与正洞贯通；施工时，在先导洞的洞口端设置锁口圈梁，对先导洞的已开挖部分设置护壁；

S3.拆除锁口圈梁及护壁，在开挖轮廓的外圈范围内，采用控制爆破法扩挖，从先导洞出渣，将竖直段排烟道与正洞贯通；在开挖轮廓的洞口端设置上部圈梁，对开挖轮廓的已开挖部分施作初期支护；

S4.在竖直段排烟道与正洞的连接围岩处，设置下部圈梁；

S5.在正洞搭设施工台架，由下至上依次进行绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土及养护，对开挖轮廓即竖直段排烟道的侧壁进行衬砌施工，作为二次支护。

相比竖直段排烟道的开挖轮廓，先导洞的尺寸较小，人工挖孔时单位出渣量少，高空运输出渣坠落的风险可控。当快速贯通先导洞后，采用钻爆法开挖竖直段排烟道的开挖轮廓时，先导洞为开挖轮廓提供了临空面，爆破效果更好，同时也降低了对既有结构的扰动；开挖轮廓的出渣从先导洞掉落，出渣运输不存在坠落风险，大大提高了扩挖效率；且先导洞为竖直段排烟道的扩挖提供了良好的通风条件，降低了安全风险。此外，在施工过程中，本发明对先导洞及开挖轮廓的洞口及侧壁及时采取了防护措施，增强结构的稳定性，保证施工安全。

相比现有技术中采用钻爆法直接开挖竖直段排烟道，存在出渣坠落高、施工效率低的问题，本发明采用先开挖先导洞、后扩挖的方式，结合了正向钻爆法施工的经济、灵活性和反井施工井底出渣的高效、便捷性，降低了施工安全风险，提高了施工效率，节省了施工成本。

优选地，先导洞直径为1.8-2.2m，选取适当大小的先导洞进行开挖，可为施工人员及设备提供便利，提高施工效率。

优选地，在步骤S2中，每开挖深度达0.8-1.3m，设置护壁，对先导洞分段开挖，及时支护，安全施工，防止侧壁坍塌。

优选地，在步骤S2中，待施工至正洞初支表面时，从正洞贯通先导洞，施工更方便、安全。

优选地，在步骤S2中，待施工至距离正洞初支表面0.8-1.3m位置时，从正洞贯通先导洞，施工方便、安全。

优选地，在步骤S3中，施工开挖轮廓时，每开挖深度达1.8-2.3m时，对已开挖部分的侧壁进行初期支护，对开挖轮廓分段扩挖，并及时支护，保证安全施工，防止侧壁坍塌。

优选地，在步骤S3中，待施工至正洞初支表面时，从正洞贯通竖直段排烟道，施工方便、安全。

优选地，在步骤S3中，待施工至距离正洞初支表面0.8-1.3m位置时，从正洞贯通竖直段排烟道，施工方便、安全。

优选地，在步骤S5中，每衬砌施工深度1.2-1.8m作为一个作业循环，分段进行衬砌二次支护，预留浇筑混凝土成型时间，有利于结构稳定及提高施工效率。

优选地，在竖直段排烟道的中部设有中部圈梁，中部圈梁与下部圈梁设置加强配筋，并与侧壁的衬砌结构一同浇筑，有利于增强结构稳定性。

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、本发明采用先开挖先导洞后扩挖的方式，结合了正向钻爆法施工的经济、灵活性和反井施工井底出渣的高效、便捷性，降低了施工安全风险，提高了施工效率，节省了施工成本。

2、本发明在施工过程中，对先导洞及开挖轮廓分段施工并及时采取了防护措施，如对先导洞设置锁口圈梁及护壁，对开挖轮廓设置上部圈梁、中部圈梁及下部圈梁，并对开挖轮廓施作了初期支护及衬砌二次支护等防护措施，有利于增强结构的稳定性，保证了施工安全。

3、本发明先开挖了先导洞，使先导洞与正洞贯通，为竖直段排烟道的扩挖提供了良好的通风条件，降低了施工安全风险。

4、本发明中的先导洞施工，为采取控制爆破法扩挖竖直段排烟道的开挖轮廓提供了临空面，提高了爆破效果，同时也降低了对既有结构的扰动。

附图说明

图1-图3是一种隧道拱顶竖直段排烟道施工方法的施工步骤分解示意图：其中：

图1是施工先导洞的结构示意图；

图2是施工开挖轮廓的结构示意图；

图3是二次衬砌施工时的结构示意图。

图标：1-水平段排烟道；2-竖直段排烟道；21-初期支护；22-衬砌；23-上部圈梁；24-中部圈梁；25-下部圈梁；3-先导洞；31-锁口圈梁；32-护壁。

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1

一种隧道拱顶竖直段排烟道施工方法，如图1-3所示，包括以下步骤：

S1.在水平段排烟道1的底部，测量放样出对应竖直段排烟道2的中心位置，以中心位置为基准，从内向外依次标记先导洞3的内圈位置以及竖直段排烟道2开挖轮廓的外圈位置；其中，先导洞3直径约为2m。

S2.如图1，在内圈范围内人工开挖先导洞3，将先导洞3与正洞贯通；施工时，在先导洞3的洞口端设置锁口圈梁31，每开挖深度达1m左右，对先导洞3的侧壁设置护壁32。待施工至距离正洞初支表面约1m或施工至正洞初支表面时，于正洞采用机械开挖由下至上贯通先导洞3。

S3.如图2，拆除锁口圈梁31及护壁32，在开挖轮廓的外圈范围内，采用控制爆破法扩挖，从先导洞3出渣，将竖直段排烟道2与正洞贯通；施工时，在开挖轮廓的洞口端设置上部圈梁23，每开挖深度达1m左右时，对开挖轮廓的已开挖部分施作初期支护21；当施工至竖直段排烟道2中部时，设置中部圈梁24，并为中部圈梁24设置加强配筋。待施工至距离正洞初支表面约2m或施工至正洞初支表面位置时，从正洞采用人工开挖贯通竖直段排烟道2。

S4.如图2，在竖直段排烟道2与正洞的连接围岩处，对下部圈梁25所在部位进行扩挖，并为下部圈梁25设置加强配筋。

S5.如图3，在正洞搭设施工台架，由下至上依次进行绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土及养护，对竖直段排烟道2的侧壁进行衬砌22施工，每衬砌22施工深度约1.5m作为一个作业循环。在衬砌22施工过程中，将中部圈梁24与下部圈梁25与侧壁的衬砌22结构一同浇筑，有利于增强结构稳定性。

相比竖直段排烟道2的开挖轮廓，先导洞3的尺寸较小，人工挖孔时单位出渣量少，高空运输出渣的坠落风险可控。当快速贯通先导洞3后，采用钻爆法开挖竖直段排烟道2的开挖轮廓时，先导洞3为开挖轮廓提供了临空面，爆破效果更好，同时也降低了对既有结构的扰动；开挖轮廓的出渣从先导洞3掉落，出渣运输不存在坠落风险，大大提高了扩挖效率；且先导洞3为竖直段排烟道2的扩挖提供了良好的通风条件，降低了安全风险。此外，在施工过程中，本实施例还对先导洞3及开挖轮廓的洞口及侧壁及时采取了防护措施，增强结构的稳定性，保证施工安全。

相比现有技术中采用钻爆法直接开挖竖直段排烟道2，存在出渣坠落高、施工效率低的问题，本实施例采用先开挖先导洞3后扩挖的方式，结合了正向钻爆法施工的经济、灵活性和反井施工井底出渣的高效、便捷性，降低了施工安全风险，提高了施工效率，节省了施工成本。

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。