一种小断面交通洞进瘦高异型空间结构引水闸室施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，特别是一种小断面交通洞进瘦高异型空间结构引水闸室施工方法。
背景技术
随着引水工程建设的快速发展，众多的引水隧洞穿越复杂地质，引水隧洞一般长度较长，断面较小，在主干与支干交叉口通常需要设置进水闸室实现分流，为了通行需要，通常还需要设置三岔口过渡段，主干进入过渡段后再依次进入各个支干，其中进水闸室由于设备安装需要，其结构断面高度较引水隧洞更高，三岔口的闸室同时连通过渡段和支干，施工困难，传统的方法是采用过渡段挑高进入闸室，然后进行扩挖施工，即首先挖出闸室雏形，再将闸室逐步向周围进行扩挖达到预设尺寸，这样闸室的内轮廓在施工过程中一直处于变动状态，不便于对闸室内进行支护搭设，同时扩挖施工对整个闸室内的空间都有一定震荡，容易造成坍塌事故。
所以，目前需要一种技术方案，以解决现有技术在引水隧洞的三岔口施工时，由过渡段进入闸室后，闸室施工过程中，容易出现坍塌事故的技术问题。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对现有技术存在引水隧洞的三岔口施工时，由过渡段进入闸室后，闸室施工过程中，容易出现坍塌事故的技术问题，提供一种小断面交通洞进瘦高异型空间结构引水闸室施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种小断面交通洞进瘦高异型空间结构引水闸室施工方法，其步骤如下：
步骤1，施工过渡段：主干挑顶施工过渡段，对过渡段的拱顶及边墙进行初期支护；
步骤2，施工闸室：过渡段挑顶施工闸室，对闸室拱顶及边墙进行初期支护，闸室上部采用台阶法施工，闸室中部采用分层分块法施工；
步骤3，开挖支干：平挑开挖支干，使支干贯通闸室下部。
本发明一种小断面交通洞进瘦高异型空间结构引水闸室施工方法，施工过程中同时对隧洞的拱顶边墙位置进行初期支护，加强引水隧洞的结构强度，在施工闸室时由过渡段挑顶进入闸室上部，将整个闸室分割为上、中、下三个区域分别挖掘，闸室上部采用台阶法施工，从上到下逐步开挖，闸室中部采用分层分块法挖掘，在高度方向上将闸室中部分割成若干层，在每一层将闸室中部分割为若干区块，这样挖掘对周围的隧洞结构稳定影响较小，同时也便于观察每一层、每一块的地质情况，便于预防突发事件，提高了施工过程中的安全性，闸室的下部与支干贯通，最后施工支干并使支干与闸室下部贯通，避免了因闸室下部强度不足而造成闸室坍塌等现象。
作为本发明的优选方案，所述步骤1还包括步骤1.1，优化过渡段形状：所述过渡段上设有若干闸室接口，所述闸室接口的轴线垂直于闸室侧壁设置。使得在过渡段进入闸室过程中也不需要转换掌子面，提高了施工效率。
作为本发明的优选方案，所述初期支护包括在拱顶及边墙上喷射混凝土，以及安装若干个支撑架。通过在隧洞的拱顶及边墙上喷射混凝土对隧洞进行加固，同时在隧洞内安装支撑架对拱顶及边墙进行支撑，使隧洞在施工过程中能够保持足够的强度，以承受施工过程中的各种施工操作所带来的破坏力。
作为本发明的优选方案，所述支撑架包括与拱顶形状适配的弧形杆，所述弧形杆两端分别设有立柱。弧形杆和两个立柱连接形成门字形结构，使得支撑架在隧洞内安装后能够与隧洞的拱顶和边墙紧靠，从而对隧洞的拱顶及边墙形成支撑。
作为本发明的优选方案，所述分层分块法包括：首先将闸室中部沿闸室高度方向分割为若干个挖掘层，再将每一个挖掘层分割为若干个挖掘块，选择一个挖掘块进行挖掘，再对其他挖掘块依次进行挖掘，每次挖掘的高度与挖掘层的高度相同。
作为本发明的优选方案，对于每一层的若干挖掘块，其第一个开挖的挖掘块采用垂向浅眼爆破，其他挖掘块采用预裂爆破。其中垂向浅眼爆破是指在爆破区域上端设置爆破孔进行爆破，预裂爆破是指从爆破区域侧壁上设置爆破孔进行爆破，在一个挖掘层上的一个挖掘块进行垂向浅眼爆破后形成台阶，再对该层挖掘层的其他挖掘块进行预裂爆破，这样减小爆破对隧洞周壁的扰动，提高了施工过程的安全性。
作为本发明的优选方案，在所述步骤2中，在闸室中部施工完成后，在闸室中部侧壁上开设有注浆孔，并在注浆孔中设置注浆锚管。通过闸室中部侧壁上的注浆孔向岩层中灌注浆液，以提高隧洞周壁的结构强度，为后面闸室下部施工做准备。
作为本发明的优选方案，所述注浆孔斜向下设置。通过斜向下设置的注浆孔将浆液输送到闸室下部，使闸室下部的周围岩层得到加强，确保在闸室下部爆破施工的安全性。
作为本发明的优选方案，在所述步骤3中，在支干进入闸室下部施工中，支干底板、边墙、及拱顶均采用放大外插角爆破进行施工。其中放大外插角爆破是指在支干进入闸室时，在隧洞周壁上设置斜向隧洞外的爆破孔进行爆破，由于闸室下部的两侧边墙之间的间距较支干的两侧边墙间距更大，并且闸室底部也低于支干底部，故采用放大外插角爆破进行施工能够减少后期的修正工作，提高施工效率。
作为本发明的优选方案，在所述步骤3中，在挖掘的过程中，从支干进入闸室下部时，支干与闸室净空突变处采用人工修整。其中净空突变处是指支干与闸室交界处，净空突变处施工量较小不易采用大型设备和爆破方式进行施工，采用人工修整施工能够提高施工精度，而且有利于确保施工安全。
作为本发明的优选方案，在所述步骤3中，在支干底部设置连接杆，所述连接杆与闸室内的支撑架可拆卸式连接。具体的每个所述支撑架底部设有横杆，所述横杆两端分别与两个所述立柱连接，所述连接杆与所述横杆可拆卸式连接，更具体的，为了保证对闸室上部及中部设置的支撑架形成稳定支撑，每个所述支撑架下方设有两个所述连接杆，两个所述连接杆分别设置在所述闸室两侧。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明一种小断面交通洞进瘦高异型空间结构引水闸室施工方法，施工过程中同时对隧洞的拱顶边墙位置进行初期支护，加强引水隧洞的结构强度，在施工闸室时由过渡段挑顶进入闸室上部，将整个闸室分割为上、中、下三个区域分别挖掘，闸室上部采用台阶法施工，从上到下逐步开挖，闸室中部采用分层分块法挖掘，在高度方向上将闸室中部分割成若干层，在每一层将闸室中部分割为若干区块，这样挖掘对周围的隧洞结构稳定影响较小，同时也便于观察每一层、每一块的地质情况，便于预防突发事件，提高了施工过程中的安全性，闸室的下部与支干贯通，最后施工支干使支干与闸室下部贯通，避免了因闸室下部强度不足而造成闸室坍塌等现象。
附图说明
图1是本发明一种小断面交通洞进瘦高异型空间结构引水闸室施工方法的施工流程图；
图2为本发明所述的主干、支干、过渡段和闸室的布置图；
图3为本发明所述的闸室和支干的位置关系图；
图4为本发明所述的分层分块施工示意图；
图5为本发明所述的支撑架的结构示意图；
图6为发明所述步骤3的施工示意图；
图中标记：1-主干，2-支干，3-闸室，31-挖掘层，311-挖掘快，4-过渡段，41-闸室接口，5-支撑架，51-弧形杆，52-立柱，53-横杆，54-连接杆，6-爆破孔。
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
如图1-图6所示，本发明一种小断面交通洞进瘦高异型空间结构引水闸室施工方法，其步骤如下：
步骤1.1，优化过渡段形状：所述过渡段4上设有若干闸室接口41，所述闸室接口41的轴线垂直于闸室3侧壁设置，使得在过渡段4进入闸室3过程中也不需要转换掌子面，提高了施工效率。
步骤1，施工过渡段：主干1挑顶施工过渡段4，主干1逐级挑高进入过渡段，对过渡段4的拱顶及边墙进行初期支护,过渡段4高于主干1，主干1挑顶进入过渡段4标高位置后，过渡段采用台阶法进行挖掘，所述台阶法为将待挖区域分层若干层，从上到下依次挖掘，其中主干1逐级挑高进入过渡段，避免了破坏过渡段4设计形状，从而避免了因过度开挖而造成的需要对过渡段4进行混凝土回填；
步骤2，施工闸室：过渡段4挑顶施工闸室3，过渡段4逐级挑高进入闸室3，对闸室3拱顶及边墙进行初期支护，闸室3上部采用台阶法施工，闸室3中部采用分层分块法施工，过渡段4逐级挑高进入闸室3，避免了破坏闸室3设计形状，从而避免了因过度开挖而造成的需要对闸室3进行混凝土回填；
步骤3，开挖支干：平挑开挖支干2，使支干2贯通闸室3下部。
具体的，初期支护包括在拱顶及边墙上喷射混凝土，以及安装若干个支撑架5，若干所述支撑架沿隧洞的长度方向均匀布置，通过在隧洞的拱顶及边墙上喷射混凝土对隧洞进行加固，在过渡段4和闸室3的拱顶及边墙上喷射C20混凝土，厚度20cm，同时在隧洞内安装支撑架5对拱顶及边墙进行支撑，使隧洞在施工过程中能够保持足够的强度，以承受施工过程中的各种施工操作所带来的破坏力，其中支撑架5包括与拱顶形状适配的弧形杆51，所述弧形杆51两端分别设有立柱52，弧形杆51和两个立柱51连接形成门字形结构，使得支撑架5在隧洞内安装后能够与隧洞的拱顶和边墙紧靠，从而对隧洞的拱顶及边墙形成支撑；
所述分层分块法包括：首先将闸室4中部沿闸室4高度方向分割为若干个挖掘层31，再将每一个挖掘层31分割为若干个挖掘块311，选择一个挖掘块311进行挖掘，再对其他挖掘块311依次进行挖掘，每次挖掘的高度与挖掘层31的高度相同，这样使得每一次施工对闸室周围结构影响较小，同时也便于观察每一挖掘块311、每一层挖掘层31的地质情况，能够预防突发事件，对于每一层的若干挖掘块311，其第一个开挖的挖掘块311采用垂向浅眼爆破，其他挖掘块采用预裂爆破，其中垂向浅眼爆破是指在爆破区域上端设置爆破孔进行爆破，预裂爆破是指从爆破区域侧壁上设置爆破孔进行爆破，在一个挖掘层31上的一个挖掘块311进行垂向浅眼爆破后形成台阶，再对该层挖掘层31的其他挖掘块311进行预裂爆破，这样减小爆破对隧洞周壁的扰动，提高了施工过程的安全性。
进一步的，在所述步骤2中，在闸室3中部施工完成后，在闸室3中部侧壁上开设有注浆孔，并在注浆孔中设置注浆锚管，通过闸室3中部侧壁上的注浆孔向岩层中灌注浆液，以提高隧洞周壁的结构强度，为后面闸室3下部施工做准备，再进一步的，所述注浆孔斜向下设置，通过斜向下设置的注浆孔将浆液输送到闸室下部，使闸室下部的周围岩层得到加强，确保在闸室下部爆破施工的安全性。
进一步的，在所述步骤3中，在支干2进入闸室3下部施工中，支干底板、边墙、及拱顶均采用放大外插角爆破进行施工，其中放大外插角爆破是指在支干2进入闸室3时，在隧洞周壁上设置斜向隧洞外的爆破孔6进行爆破，由于闸室3下部的两侧边墙之间的间距较支干2的两侧边墙间距更大，并且闸室3底部也低于支干2底部，故采用放大外插角爆破进行施工能够减少后期的修正工作，提高施工效率。
进一步的，在所述步骤3中，在挖掘的过程中，从支干2进入闸室3下部时，支干2与闸室3净空突变处采用人工修整，其中净空突变处是指支干2与闸室3交界处，净空突变处施工量较小不易采用大型设备和爆破方式进行施工，采用人工修整施工能够提高施工精度，而且有利于确保施工安全。
进一步的，在所述步骤3中，在支干2底部设置连接杆54，所述连接杆54与闸室3内的支撑架5可拆卸式连接，具体的每个所述支撑架5底部设有横杆53，所述横杆53两端分别与两个所述立柱52连接，所述连接杆54与所述横杆53可拆卸式连接，更具体的，为了保证对闸室5上部及中部设置的支撑架5形成稳定支撑，每个所述支撑架5下方设有两个所述连接杆54，两个所述连接杆54分别设置在所述闸室3两侧，在支干贯通闸室下部时，支撑架与连接杆连接，从而实现了支撑架的长度延伸，使支撑架能够在支干贯通闸室下部后依然起到支撑作用。
本发明一种小断面交通洞进瘦高异型空间结构引水闸室施工方法，施工过程中同时对隧洞的拱顶边墙位置进行初期支护，加强引水隧洞的结构强度，在施工闸室3时由过渡段挑4顶进入闸室3上部，将整个闸室3分割为上、中、下三个区域分别挖掘，闸室3上部采用台阶法施工，从上到下逐步开挖，闸室中部采用分层分块法挖掘，在高度方向上将闸室3中部分割成若干层，在每一层将闸室中部分割为若干区块，这样挖掘对周围的隧洞结构稳定影响较小，同时也便于观察每一层、每一块的地质情况，便于预防突发事件，提高了施工过程中的安全性，闸室3的下部与支干2贯通，最后施工支干2使支干2与闸室3下部贯通，避免了因闸室3下部强度不足而造成闸室3坍塌等现象。
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。
