一种隧道群开挖方法
阅读说明：本技术 一种隧道群开挖方法 (Tunnel group excavation method ) 是由 吴春伟 骆俊晖 周祥 黄海峰 廖来兴 畅振超 莫鹏 刘豪斌 覃珏莹 曾富权 王诗 于 2021-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种隧道群开挖方法,属于隧道施工技术领域,所述方法包括确定先导洞位置,从先导洞先施工至临时横通道位置,施工临时横通道,A型断面施工,并从A型断面反向施工,剩余隧道施工。本发明在无法利用临时竖井和临时横通道情况下,以先导洞施工至大断面隧道临时通道,为大断面隧道掘进提供施工作业面,避免小断面隧道向大断面隧道掘进,保证施工安全,先导洞初支结构采用波纹钢+混凝土结构,后续破除,可回收波纹钢,实现重复利用,节约资源。(The invention discloses a tunnel group excavation method, which belongs to the technical field of tunnel construction. According to the invention, under the condition that the temporary vertical shaft and the temporary transverse channel cannot be utilized, the pilot tunnel is constructed to the temporary channel of the large-section tunnel, so that a construction working surface is provided for the tunneling of the large-section tunnel, the small-section tunnel is prevented from tunneling to the large-section tunnel, the construction safety is ensured, the primary support structure of the pilot tunnel adopts a corrugated steel + concrete structure, the corrugated steel can be recovered after the follow-up breaking, the reutilization is realized, and the resources are saved.)
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道群开挖方法。
背景技术
隧道开挖方法，一般都是按照先后顺序实施开挖。从隧道进口端往出口端方向掘进，隧道衬砌结构也比较单一，一般不会超过三种隧道衬砌结构设计，降低施工难度，保障隧道施工安全。不同隧道断面尺寸间工序转换也很重要，一般按照大断面向小断面尺寸隧道掘进，保证隧道受力、变形小，使得施工组织更加合理，施工过程更加安全。
当隧道衬砌结构类型较多，一般采用临时竖井+临时横通道方式，增加多个施工断面，同时进行爆破掘进，提高效率。但是由于土地资源紧张等种种原因，导致无法采用临时竖井+临时横通道方式施工，造成施工组织困难，施工效率低下，且难以保证施工安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道群开挖方法，解决背景技术中提到的技术问题。因土地资源紧张等种种原因，无法施做临时竖井和临时横通道为正洞施工提供多个施工作业面，导致正洞大断面隧道开挖困难，无法实施。本发明利用正洞盾构井，施工先导洞至临时横通道设计位置，施做大断面隧道开挖临时工作室，反向开挖大断面隧道。同时利用车站结构为矿山法隧道施工提供其他的工作面，进一步提高施工效率。
一种隧道群开挖方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1：确定先导洞位置，从盾构井选择一条隧道线路到A型断面隧道最短的线路作为先导洞，先导洞的截面为D型断面，D型断面进行隧道初支和二衬结构；
步骤2：从先导洞先施工至临时横通道位置，并完成初支结构，先导洞利用波纹钢板和混凝土作为初支结构；
步骤3：施工临时横通道，完成临时横通道初支结构，利用波纹钢板和混凝土作为初支结构；
步骤4：A型断面施工，打设超前大管棚和小导管超前支护，从临时横通道反向施工A型断面隧道，随后继续向前施工，同时从盾构井处开始掘进隧道，完成其余隧洞；两条A型断面隧道为小净距隧道，施工过程中需要保证少扰动中夹岩层，提高其加固质量。
步骤5：剩余隧道施工，开始打设超前大管棚和小导管超前支护，施工 E、C型断面隧洞至临时横通道位置，完成隧道初支和二衬结构，临时横通道位置扩挖形成A型隧道断面。
进一步地，步骤2中，从靠近右线盾构井位置的A型断面位置开始以固定角度掘进至临时横通道，即到达A型断面位置线路最短，A型断面以千分之二的坡度爬坡，D型断面为上坡，上坡最大坡度为2.97％。
进一步地，步骤2中，D型断面与A型断面衔接处施工堵头墙时，采用复合式衬砌，初期支护采用Φ22砂浆锚杆，L＝3.5m，间距1000×1000mm，梅花型布置，对初支背后压注水泥浆，堵头墙二衬采用防水钢筋砼，与隧道二衬同时灌注，堵头墙初支与二衬之间设防水层，并与隧道断面防水层相连。
进一步地，步骤4中，从A型断面反向施工时，施工完A型断面后，再施工B型截面，施工完B型截面后施工F型截面，最后是C型截面。
进一步地，步骤5中，先中间两条线路施工E型截面再施工C型截面，最后施工F型截面，两边两条施工C型截面再施工B型截面。
进一步地，A型断面采用双侧壁导坑法施工，B型断面、C型断面和D 型断面采用台阶法施工，施工竖井开口处采取三榀钢架并列进行加强，交叉口处开挖时，加设临时支撑,区间隧道开洞后，首先施作开洞后的区间隧道10m 范围内二衬钢筋混凝土，确保施工期间交叉口结构稳定和施工安全，通道进洞时，先施作拱顶超前小导管或超前大管棚加固围岩，隧洞施工前采用TSP 超前地质预报系统以及超前探孔进行超前地质预报，结合掌子面揭示的地质条件、发展规律、趋势及前兆进行预测、判断，根据超前地质预测预报结果，相应优化调整措施，制定应急预案，以确保施工安全及结构安全。
本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
本发明在无法利用临时竖井和临时横通道情况下，利用正洞盾构井，施工先导洞至大断面临时工作室设计位置，为大断面隧道掘进提供施工作业面，避免小断面隧道向大断面隧道掘进，保证施工安全，先导洞初支结构采用波纹钢+混凝土结构，后续破除，可回收波纹钢，实现重复利用，节约资源。
附图说明
图1为本发明施工结构示意图。
图2为本发明平面有限元分析网格划分图。
图3为本发明左洞隧道全断面未二衬施工前水平位移云图。
图4为本发明左洞隧道全断面二衬完成后水平位移云图。
图5为本发明临时横通道纵断面图。
图6为本发明正线纵断面图。
图中标号：1-左线盾构井；2-右线盾构井；3-D型截面；4-C型截面；5-F 型截面；6-B型截面；7-A型截面；8-E型截面；9-临时横通道。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
一种隧道群开挖方法，如图1-6所示，具体施工过程根据图1的箭头指示，先后顺序如下，先是从右线盾构井2选中间车道先施工，如图施工D型截面 3，直接施工到临时横通道9，对临时横通道9施工完成后，再施工A型截面 7，然后从A型截面7反向施工到B型截面6，再到F型截面5和C型截面4。另一端的施工是，先施工E型截面8和两侧的C型截面4，中间的E型截面8 施工完后施工F型截面5，两侧的C型截面4施工完后再施工B型截面6。
(1)确定先导洞位置：避免长线路掘进至A型断面隧道，选择从右线盾构井开始施工D型断面隧洞至A型断面位置，完成隧道初支和二衬结构。
(2)以D型断面为先导洞先施工至临时横通道位置，并完成初支结构，先导洞利用波纹钢板和混凝土作为初支结构，方便后期拆除回收，实现绿色施工、重复利用、节约资源的目的。
(3)施工临时横通道：完成临时横通道初支结构，利用波纹钢板和混凝土作为初支结构，方便后期拆除回收，实现绿色施工、重复利用、节约资源的目的。
(4)A型大断面施工：打设超前大管棚和小导管超前支护，反向施工A 型断面隧道，随后继续向前施工，同时从盾构井处开始掘进隧道，完成其余隧洞，其中需要破除先导洞初支结构，回收波纹钢板。
(5)剩余隧道施工：车站端头开始打设超前大管棚和小导管超前支护，施工E、C型断面隧洞至临时横通道位置，完成隧道初支和二衬结构，临时横通道位置扩挖形成A型隧道断面。
先导洞施工具体方案如下：以D型断面为先导洞断面形式；从靠近右线盾构井位置的A型断面位置开始以一定角度掘进至临时横通道(到达A型断面位置线路最短，)；A型断面以千分之二的坡度爬坡，D型断面可以上坡或下坡(考虑到排水问题，建议上坡)，上坡最大坡度： imax＝1.639m/55.2m*100％＝2.97％。
不同隧道断面衔接设计：隧道结构采用复合式衬砌。初期支护采用，，22 砂浆锚杆，L＝3.5m，间距1000×1000mm，梅花型布置，对初支背后压注水泥浆；堵头墙二衬采用防水钢筋砼，其应与隧道二衬同时灌注。结构防水等级为二级，堵头墙初支与二衬之间设防水层，并与隧道断面防水层相连。隧道开挖后，应及时支护，及时封闭成环；二衬应及时施作，先施工仰拱，拱墙部位采用模板台车整体模筑。隧道复合式衬砌拱部二衬与防水层之间的空隙应压注水泥浆充填，注浆压力要适当控制。施工中应加强现场的监控量测工作和地质超前预报工作，并及时反馈信息，以便调整有关设计参数。
横通道与其他断面隧道衔接设计：交叉口处受力情况复杂，A型断面采用双侧壁导坑法施工，B、C、D型断面采用台阶法施工，施工中严格按照管超前、严注浆、短开挖、强支护，勤量测、早封闭的原则进行管理和施工，确保安全。施工竖井开口处采取三榀钢架并列进行加强。交叉口处开挖时，应视具体情况和量测结果，必要时加设临时支撑,区间隧道开洞后，首先施作开洞后的区间隧道10m范围内二衬钢筋混凝土，确保施工期间交叉口结构稳定和施工安全。锚杆打设角度应根据岩层现状和裂隙方向确定。通道进洞时，应先施作拱顶超前小导管或超前大管棚加固围岩。隧洞施工前采用TSP超前地质预报系统以及超前探孔进行超前地质预报，结合掌子面揭示的地质条件、发展规律、趋势及前兆进行预测、判断，根据超前地质预测预报结果，相应优化调整措施，制定应急预案，以确保施工安全及结构安全。
小净距、大断面隧道开挖过程数值模拟，如图2所示，按照双侧壁导坑法施工工序模型隧道开挖及支护过程，计算结果如下，如图3-4所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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