阅读说明：本技术 一种适于山地施工垂直交叉隧道施工方法 (Vertical cross tunnel construction method suitable for mountain construction ) 是由 王岩 李金会 赵耀 张立强 任利军 瞿晗 吴鸿 马龙祥 于 2020-12-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适于山地施工垂直交叉隧道施工方法,其包括：根据现场工况确定开挖参数并测量放线；开挖小截面隧道至大截面隧道的临时通道,设置隧道支护至大截面隧道开挖轮廓线；沿临时通道转弯开挖,使其与大截面隧道的中轴线重合以形成导洞,沿导洞爬坡开挖至大截面隧道的拱顶；导洞与大截面隧道的中线及拱顶重合后,在三个循环进尺内向大截面隧道的两侧渐变扩挖至隧道侧墙轮廓线；将导洞渐变段扩挖至大截面隧道的断面,反向开挖并布点进行初期支护监测。本发明提供的施工方法,通过开挖导洞使其与大截面隧道中线及拱顶重合,反向扩挖至大截面隧道的轮廓线,从而在不影响施工进度的情况下实现隧道交叉口处快速、安全建造。(The invention discloses a construction method of a vertical cross tunnel suitable for mountain construction, which comprises the following steps: determining excavation parameters according to the site working conditions and measuring and setting out; excavating a temporary channel from the small-section tunnel to the large-section tunnel, and arranging a tunnel support to an excavation contour line of the large-section tunnel; turning and excavating along the temporary channel to ensure that the temporary channel is overlapped with the central axis of the large-section tunnel to form a pilot tunnel, and climbing along the pilot tunnel to excavate to the vault of the large-section tunnel; after the center line and the vault of the pilot tunnel and the large-section tunnel are superposed, gradually expanding and digging to the contour line of the side wall of the tunnel from two sides of the large-section tunnel in the three circulating footings; and expanding and excavating the pilot tunnel transition section to the section of the large-section tunnel, reversely excavating and distributing points for primary support monitoring. According to the construction method provided by the invention, the pilot tunnel is excavated to be superposed with the central line and the vault of the large-section tunnel, and the pilot tunnel is reversely expanded and excavated to the contour line of the large-section tunnel, so that the rapid and safe construction of the tunnel intersection is realized under the condition that the construction progress is not influenced.)

一种适于山地施工垂直交叉隧道施工方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种适于山地施工垂直交叉隧道施工方法。

背景技术

随着城市现代化建设加快，地下空间利用成为潮流热点。在隧道设计时，往往因为考虑结构设计或功能要求，出现交叉隧道，而隧道交叉口施工往往存在较大的安全风险，因此施工常采用传统直线大包法和正洞连续挑顶法等繁琐的施工方式，致使施工工期相对紧张。

传统的直线大包法和正洞连续挑顶法均存在超出设计开挖轮廓线的情况。且在小洞进大洞扩挖过程中，一方面挑顶开挖被限制在较短的区域内完成，导致扩挖外插角度增大，加之凿岩机钻杆操作空间受限，外插角度更加难以控制，连续挑顶开挖容易出现拱顶超欠挖，人员难以观察头顶上方的围岩情况，如出现掉块情况，极容易出现物体打击安全隐患；另一方面，运用传统施工方法时，由于扩挖方向与掌子面开挖方向一致，故在扩挖时，掌子面几乎无进尺。

因此，亟需设计一种适于山地施工垂直交叉隧道施工方法，解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

本发明的目的是至少一定程度上解决现有技术中存在的部分技术问题，提供的一种适于山地施工垂直交叉隧道施工方法，其结构合理，通过开挖导洞使其与大截面隧道中线及拱顶重合，反向扩挖至大截面隧道的轮廓线，从而在不影响施工进度的情况下实现隧道交叉口处快速、安全建造。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种适于山地施工垂直交叉隧道施工方法，其包括：

步骤一、根据现场工况确定开挖参数并测量放线；

步骤二、开挖小截面隧道至大截面隧道的临时通道，设置隧道支护至大截面隧道开挖轮廓线；

步骤三、沿临时通道转弯开挖，使其与大截面隧道的中轴线重合以形成导洞，沿导洞爬坡开挖至大截面隧道的拱顶；

步骤四、导洞与大截面隧道的中线及拱顶重合后，在三个循环进尺内向大截面隧道的两侧渐变扩挖至隧道侧墙轮廓线；

步骤五、沿大截面隧道反向开挖并布点进行初期支护监测。

作为优选实施例，在小截面隧道与大截面隧道的交叉口处设置工字钢支撑进行加固。

作为优选实施例，步骤三中，沿导洞爬坡开挖并搭设支护结构。

作为优选实施例，采用台阶法沿导洞方向进行开挖，台阶断面形成后，拆除需要开挖部分的支护结构。

作为优选实施例，导洞爬坡开挖、渐变扩挖及反向开挖在设计开挖轮廓线内进行。

作为优选实施例，所述导洞爬坡开挖时，爬坡角度为5-15°。

作为优选实施例，所述导洞爬坡开挖时，爬坡角度为9°。

作为优选实施例，所述工字钢支撑包括横向支撑和斜向支撑，所述横向支撑设置在小截面隧道与大截面隧道的交叉口处的上侧，所述斜向支撑设置于所述横向支撑的下侧并对称设置在小截面隧道的两侧。

作为优选实施例，所述工字钢支撑还包括弧形梁，所述弧形梁设置在小截面隧道与大截面隧道的交叉口处，所述斜向支撑相切设置于所述弧形梁的两侧。

作为优选实施例，所述临时通道为车行通道，其截面尺寸与运输车辆相匹配。

本发明有益效果：

本发明提供的一种适于山地施工垂直交叉隧道施工方法，其结构合理，通过开挖导洞使其与大截面隧道中线及拱顶重合，反向扩挖至大截面隧道的轮廓线，从而在不影响施工进度的情况下实现隧道交叉口处快速、安全建造。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1是本发明所述一种适于山地施工垂直交叉隧道施工方法的流程图；

图2是本发明所述各施工工序对应施工位置的示意图；

图3是本发明所述小截面隧道与大截面隧道的交叉口处的工字钢支撑的示意图；

图4是本发明所述导洞爬坡开挖的示意图；

图5是本发明所述导洞扩挖横断面的示意图。

附图中，各标号所代表的部件如下：

10.工字钢支撑；11.横向支撑；12.斜向支撑；13.弧形梁。

具体实施方式

图1至图5是本申请所述一种适于山地施工垂直交叉隧道施工方法的相关示意图，下面结合具体实施例和附图，对本发明进行详细说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

本发明所述一种适于山地施工垂直交叉隧道施工方法的流程图，如图1所示，适于山地施工垂直交叉隧道施工方法包括：

步骤一、根据现场工况确定开挖参数并测量放线。

步骤二、开挖小截面隧道至大截面隧道的临时通道，设置隧道支护至大截面隧道开挖轮廓线。

步骤三、沿临时通道转弯开挖，使其与大截面隧道的中轴线重合以形成导洞，沿导洞爬坡开挖至大截面隧道的拱顶；步骤三中，沿导洞爬坡开挖并搭设支护结构。

步骤四、导洞与大截面隧道的中线及拱顶重合后，在三个循环进尺内向大截面隧道的两侧渐变扩挖至隧道侧墙轮廓线。

步骤五、沿大截面隧道反向开挖并布点进行初期支护监测。

本发明中，实现掌子面开挖与导洞扩挖同时作业，在保证施工安全的前提下，提高了施工效率。本领域中掌子面即为隧道不断向前推进的工作面。

图2是本发明所述各施工工序对应施工位置的示意图，在施工过程中，按照该顺序为开挖施工设置支护结构。

作为本发明的一个实施例，在小截面隧道与大截面隧道的交叉口处设置工字钢支撑10进行加固。如图3所示。所述工字钢支撑10包括横向支撑11和斜向支撑12，所述横向支撑11设置在小截面隧道与大截面隧道的交叉口处的上侧，所述斜向支撑12设置于所述横向支撑11的下侧并对称设置在小截面隧道的两侧。

进一步地，所述工字钢支撑10还包括弧形梁13，所述弧形梁13设置在小截面隧道与大截面隧道的交叉口处，所述斜向支撑12相切设置于所述弧形梁13的两侧。

作为本发明的一个实施例，所述斜向支撑12与横向支撑11的夹角为30°-60°。优选地，斜向支撑12与横向支撑11的夹角为45°。

作为本发明的另一个实施例，所述横向支撑11的长度不小于所述弧形梁13水平方向的尺寸。优选地，所述横向支撑11的长度角所述弧形梁13水平方向的尺寸大200mm-500mm。

本发明中，所述弧形梁13由碳钢铸造而成，其沿小截面隧道的长度为100-300mm。可以理解的是，所述横向支撑11和斜向支撑12也可以由槽钢或角钢制成。

作为本发明的一个实施例，采用台阶法沿导洞方向进行开挖，台阶断面形成后，拆除需要开挖部分的支护结构。导洞爬坡开挖、渐变扩挖及反向开挖在设计开挖轮廓线内进行。

图4是本发明所述导洞爬坡开挖的示意图，所述导洞爬坡开挖时，爬坡角度θ为5-15°。优选地，所述导洞爬坡开挖时，爬坡角度为9°。

本发明中，导洞爬坡开挖使其与大截面隧道的中线及拱顶重合，有效的增长挑顶开挖段长度，有效的控制了拱顶开挖外插角度，从而减少了拱顶超挖量。

图5是本发明所述导洞扩挖横断面的示意图，需要在三个循环进尺内向大截面隧道的两侧渐变扩挖至隧道侧墙轮廓线。本发明中，通过反向扩挖，最大程度的减小对掌子面作业的影响，保证了掌子面正常开挖作业，即实现掌子面开挖与导洞扩挖同时作业，减小了施工工期的压力。

本发明中，所述临时通道为车行通道，其截面尺寸与运输车辆相匹配。

本发明通过在设计开挖轮廓线内实施导洞爬坡开挖，使其与大截面隧道中线及拱顶重合，有效的控制了拱顶开挖外插角度，从而减少了拱顶超挖量，通过反向扩挖，保证了掌子面正常开挖作业，减小了工期压力。根据现场施工安排对比，该施工方法能够节省劳务用工费及拱顶超挖造成的费用等，有效缩短工期，降低开挖安全风险。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明提供的一种适于山地施工垂直交叉隧道施工方法，其结构合理，通过导洞爬坡开挖及反向扩挖的方式，整个开挖过程均在设计开挖轮廓线内。爬坡开挖可有效的增长挑顶开挖段长度，有效控制外插角度，为操作工人提供便利，在小导洞与大洞中线及拱顶重合后，进行反向扩挖，可最大程度的减小对掌子面作业的影响，保证隧道正常开挖，在保证安全的条件下，可有效缩短工期，保障工程的顺利实施，并为类似工程提供借鉴和指导。

本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。