CN113338951B - 快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法，包括如下步骤：对横洞和正洞交叉位置埋设一段距离建立三维数值计算模型进行模拟计算，确定横洞转入正洞开挖支护后围岩变形主要集中位置和应力集中位置；对横洞与正洞交叉位置临近挑顶范围内的围岩进行岩性鉴定；对横洞进行开挖；在横洞拱架安装及支护完毕后开挖拱形加强环断面，将所述拱形加强环断面作为正洞的初期支护断面；安装拱形加强环，使拱形加强环深入至正洞的初期支护断面；正洞上台阶棚洞开挖；正洞上台阶棚洞开挖完成后进行正洞上台阶拱架安装及支护。本申请解决了相关技术中隧道交叉口挑顶施工中支护形式较为繁琐，增大开挖轮廓，支护时间长，导致施工风险增加的问题。

Description

快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法

技术领域

本申请涉及隧道施工术领域，具体而言，涉及一种快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法。

背景技术

随着我国长大隧道行业的高速发展，受工期及长大隧道地质特征影响，长大隧道一般会利用横洞或斜井增加正洞的工作面，横洞与正洞交叉口位置往往是隧道结构受力较复杂地段，易出现安全及质量隐患，以往的横洞和正洞交叉口位置采用门洞形加强环进行支护，并且在后续开挖过程中还需要边开挖边搭设棚洞拱架，而挑顶施工完成还还需要安装套拱，导致相关技术中隧道交叉口挑顶施工中支护形式较为繁琐，增大开挖轮廓，支护时间长，导致施工风险增加。

针对相关技术中隧道交叉口挑顶施工中支护形式较为繁琐，增大开挖轮廓，支护时间长，导致施工风险增加的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法，以解决相关技术中隧道交叉口挑顶施工中支护形式较为繁琐，增大开挖轮廓，支护时间长，导致施工风险增加的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法，该快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法包括如下步骤：

根据勘测资料对横洞和正洞交叉位置埋深距离建立三维数值计算模型进行模拟计算，通过对隧道施工步骤的模拟，对施工过程的沉降、变形及应力进行验算，确定横洞转入正洞开挖支护后围岩变形主要集中位置和应力集中位置；

对横洞与正洞交叉位置临近挑顶范围内的围岩进行岩性鉴定，确定该位置围岩的强度和岩性；

若横洞转入正洞开挖支护后围岩变形主要集中位置和应力集中位置为横洞和正洞交叉口位置，以及横洞与正洞交叉位置临近挑顶范围内的围岩的岩性为极硬岩则按以下步骤进行开挖：

对横洞进行开挖，开挖过程中对横洞进行横洞拱架安装及支护；

当横洞开挖至横洞与正洞交叉口位置时，在横洞拱架安装及支护完毕后开挖拱形加强环断面，将所述拱形加强环断面作为正洞的初期支护断面；

安装拱形加强环，使拱形加强环深入至正洞的初期支护断面；

正洞上台阶棚洞开挖，采用导爆索进行光面爆破施工；

正洞上台阶棚洞开挖完成后进行正洞上台阶拱架安装及支护，所述正洞上台阶拱架的第一端固定在拱形加强环上，第二端固定在已开挖围岩上。

进一步的，拱形加强环为拱形结构，拱形加强环上端沿其周向安装多个支撑牛腿，所述支撑牛腿上端固定有用于与正洞上台阶拱架连接的钢板。

进一步的，拱形加强环由3榀I25a钢架组成，相邻钢架采用直径22mm的纵向钢筋连接；

拱形加强环的安装过程中，逐榀进行安装，安装过程中将3榀拱架连接为整体，保证拱架稳定，安装完成后及时施作锁脚锚管，防止拱架失稳；

拱形加强环的钢架上按正洞上台阶拱架间距纵向设置I25a型钢立柱作为支撑牛腿，并于支撑牛腿上部预焊接20mm厚30cm×60cm钢板以连接正洞上台阶拱架；

钢架安装后该空隙采用C25喷射混凝土回填密实；

拱形加强环的钢架每侧增设6根φ50锁脚锚管和系统锚杆，增加钢架稳定。

进一步的，建立数值计算模型具体为：根据横洞及正洞隧道几何尺寸大小，结合横洞及正洞隧道计算域，对计算区域内的土体、横洞、正洞等进行了三维精细建模，土体、支护结构均采用实体单元。

进一步的，在横洞拱架安装之前根据横洞与正洞斜交角度，按照横洞设计支护参数要求加工制作横洞拱架；

若横洞与正洞斜交角度为锐角，横洞拱架按偏离法线方式布置，横洞与正洞连接长边的横洞拱架按照正常拱架步距设置，短边的横洞拱架间距适当减小，使横洞与正洞连接段平顺过渡，以保证在正洞上台阶棚洞施工时，正洞上台阶棚洞开挖掌子面与正洞线路方向正交。

进一步的，对隧道施工步骤的模拟包括：

横洞开挖，及时进行支护，并开挖至横洞与正洞交叉口位置；

正洞挑顶上台阶棚洞开挖并支护，整体计算此时三维数值计算模型在X、Y、Z三个方向的变形，以及拱顶应力；

正洞中台阶棚洞开挖并支护，整体计算此时三维数值计算模型在X、Y、Z三个方向的变形，以及拱顶应力；

正洞下台阶棚洞开挖并支护，整体计算此时三维数值计算模型在X、Y、Z三个方向的变形，以及拱顶应力；

正洞大小里程同时全断面开挖一段距离并支护，整体计算此时三维数值计算模型在X、Y、Z三个方向的变形，以及拱顶应力。

进一步的，还包括正洞开挖，包括如下步骤：

正洞上台阶拱架安装及支护完成后，以正洞上台阶棚洞为起点先沿正洞小里程方向进行第一上台阶棚洞开挖，再沿正洞大里程方向进行第二上台阶棚洞开挖；

先以第一上台阶棚洞为起点沿正洞小里程方向进行第一中台阶棚洞开挖，再以第二上台阶棚洞为起点沿正洞大里程方向进行第二中台阶棚洞开挖；

先以第一中台阶棚洞为起点沿正洞小里程方向进行第一下台阶棚洞开挖，再以第二中台阶棚洞为起点沿正洞大里程方向进行第二下台阶棚洞开挖。

正洞开挖中采用10cm混凝土进行初喷，按照III级围岩控制开挖进尺；

按照设计支护措施进行正洞开挖支护，开挖至设计拱架位置时，主洞采用I20工字钢进行上导拱架安装，拱架间距1.0m，交叉段向两侧各延伸3榀钢架。

进一步的，拱形加强环在安装之前，先在外部对拱形加强环和正洞上台阶拱架进行预拼。

进一步的，横洞拱架包括设于横洞临近主洞的位置的7榀拱架，设置长度不小于6m。

该施工方法前期利用三维数值计算模型，通过隧道岩性对横洞与正洞交叉口位置施工阶段最不利条件下进行模拟，通过计算分析出不同施工阶段情况岩体变形对隧道支护的影响程度，在挑顶隧道施工过程优化了传统门洞式施工的加强环，将其优化为拱形加强环，减少了隧道施工过程对岩体的超挖扰动，根据围岩特性取消了棚洞拱架及套拱拱架，大大提高了施工进度，正洞上台阶棚洞施工完成后加快仰拱初支成环，保证隧道施工安全。解决了相关技术中隧道交叉口挑顶施工中支护形式较为繁琐，增大开挖轮廓，支护时间长，导致施工风险增加的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的结构示意图；

图2是根据本申请实施例中正洞施工的示意图；

图3是根据本申请实施例中拱形加强环的示意图；

图4是根据本申请实施例中三维数值计算模型的示意图；

其中，1正洞上台阶棚洞，2第二下台阶棚洞，3第二中台阶棚洞，4第二上台阶棚洞，5第一下台阶棚洞，6第一中台阶棚洞，7第一上台阶棚洞，8拱形加强环，81I25a钢架，82支撑牛腿，83钢板，9正洞上台阶拱架。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1至图4所示，本申请实施例提供了一种快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法，该快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法包括如下步骤：

根据勘测资料对横洞和正洞交叉位置埋深距离建立三维数值计算模型进行模拟计算，通过对隧道施工步骤的模拟，对施工过程的沉降、变形及应力进行验算，确定横洞转入正洞开挖支护后围岩变形主要集中位置和应力集中位置；

对横洞与正洞交叉位置临近挑顶范围内的围岩进行岩性鉴定，确定该位置围岩的强度和岩性；

若横洞转入正洞开挖支护后围岩变形主要集中位置和应力集中位置为横洞和正洞交叉口位置，以及横洞与正洞交叉位置临近挑顶范围内的围岩的岩性为极硬岩则按以下步骤进行开挖：

对横洞进行开挖，开挖过程中对横洞进行横洞拱架安装及支护，在横洞拱架安装之前根据横洞与正洞斜交角度，按照横洞设计支护参数要求加工制作横洞拱架；

若横洞与正洞斜交角度为锐角，横洞拱架按偏离法线方式布置，横洞与正洞连接长边的横洞拱架按照正常拱架步距设置，短边的横洞拱架间距适当减小，使横洞与正洞连接段平顺过渡，以保证在正洞上台阶棚洞1施工时，正洞上台阶棚洞1开挖掌子面与正洞线路方向正交，从而便于进行正洞开挖；

当横洞开挖至横洞与正洞交叉口位置时，在横洞拱架安装及支护完毕后开挖拱形加强环8断面，将拱形加强环8断面作为正洞的初期支护断面，相较于相关技术中的门架形加强环而言，本申请中采用拱形加强环8其结构更为简单，需要开挖的端面也相应更小，可有效减少超挖扰动；

安装拱形加强环8，使拱形加强环8深入至正洞的初期支护断面；

正洞上台阶棚洞1开挖，采用导爆索进行光面爆破施工；

正洞上台阶棚洞1开挖完成后进行正洞上台阶拱架9安装及支护，正洞上台阶拱架9的第一端固定在拱形加强环8上，第二端固定在已开挖围岩上。

该施工方法适用于横洞转入正洞挑顶施工，本实施例中，三维数值计算模型利用MidsaGTS建立，通过隧道岩性对横洞与正洞交叉口位置施工阶段最不利条件下进行模拟，通过计算分析出不同施工阶段情况岩体变形对隧道支护的影响程度，施工过程中针对影响位置较大地方采取相应的措施并进行加固。

在施工前进行施工准备，包括内业准备和外业准备，其中内业准备包括设计图纸已经审核，正洞、横洞设计中线、标高及结构尺寸已经复核完成设计准确无误后，施工复测和测量工作已经完成，复测结果满足要求，并经监理单位批复，隧道监控量测实施细则已编制完成并实施。开工报审程序完善并获得审在进正洞挑顶前认真阅读审核施工图纸,精确计算出正洞坐标和标高，结构尺寸，制定施工安全保证措施及应急预案，对施工班组进行技术交底，对参加施工人员进行岗前培训。

外业准备包括机械设备准备、人员准备、物资供应准备和测量控制准备，其中测量控制准备是整个施工过程中的重中之重，横洞施工进正洞前，工程部测量组和工程部架子队测量班组对导线点进行复测，且对隧道标高及线路中线全部进行复测，复测合格后再进行进正洞的挑顶施工。

本次计算通过建立三维数值计算模型进行模拟计算对隧道施工工况模拟进行检算，横洞与正洞交叉位置埋深210m左右采用三维网格进模拟计算，验算具体内容主要包括以下几方面：

（1）数值模拟过程严格遵循工程施工的先后顺序，从初始土体——横洞开挖隧道支护——横洞转正洞挑顶；对于隧道施工模拟，体现隧道开挖、支护的施工顺序。

（2）考虑横洞转入主洞挑顶开挖支护过程岩体对隧道本身的施工影响，对施工过程的沉降及应力进行验算。

根据横洞及正洞隧道几何尺寸大小，结合横洞及正洞隧道计算域。本计算模型岩体前后方向长度为80m、左右方向长度为53.6m，上下高度为36.6m。对计算区域内的土体、横洞、正洞等进行了三维精细建模，土体、支护结构均采用实体单元。

根据计算模型大小，综合考虑计算时间和计算精确度，共计划分单元36953个。建立的“岩体-结构”计算模型。

对隧道施工步骤的模拟包括：

横洞开挖，及时进行支护，并开挖至横洞与正洞交叉口位置；

正洞挑顶上台阶棚洞开挖并支护，整体计算此时三维数值计算模型在X、Y、Z三个方向的变形，以及拱顶应力；

正洞中台阶棚洞开挖并支护，整体计算此时三维数值计算模型在X、Y、Z三个方向的变形，以及拱顶应力；

正洞下台阶棚洞开挖并支护，整体计算此时三维数值计算模型在X、Y、Z三个方向的变形，以及拱顶应力；

正洞大小里程同时全断面开挖一段距离并支护，整体计算此时三维数值计算模型在X、Y、Z三个方向的变形，以及拱顶应力。

模拟计算的结论为：

本次三维网格计算考虑最不利条件进行模拟，三维网格岩体加固措施中未考虑锚杆的作用，进入正洞后左右正洞开挖采用全断面施工的方法，挑顶采用三台阶进行开挖支护，三维网格模拟验算后结果显示：在横洞转入正洞开挖支护后围岩变形主要集中在横洞及正洞交叉位置，同时易出现应力集中；进入主洞左右开挖采用全断面的方法进行施工，横洞与正洞交叉位置围岩变形依然在增加，左右个开挖各30m,正洞累计60m时，围岩变形逐渐降低1mmm以内，开挖过程要注重观测及施工工法的应用，增加预留变形量；围岩变化应力随着正洞开挖累计80m时，围岩最大应力19.54Mpa在C25喷射混凝土抗压强度范围内，挑顶交叉口的应力逐渐增加到6.2Mpa，交叉口位置需进行加强支护，确保施工安全。

由于横洞与正洞交叉位置临近挑顶范围内的围岩的岩性为极硬岩，因此岩体本身便具有良好的强度，因此在正洞上台阶棚洞1开挖时可取消相关技术中的套拱和棚架结构。施工过程喷射混凝土采用参入玻璃纤维增加喷射混凝土强度，同时增设张壳式锚杆，保证围岩稳定。

本隧道通过三维模型进行模拟对最不利位置验算，提前了解挑顶过程中施工风险并进行原设计优化施工，本隧道辅助坑道开挖接近正洞时，逐渐抬高施工拱顶高程，拱顶抬高坡度控制在30%以内，实际坡度为8%，抬高50cm，从正洞与辅助坑道相交处起，采用I20a初支型钢钢架进入正洞，进行交叉段正洞开挖，开挖10.8m，抬高坡度为8%，辅助坑道与正洞交接处设置0.6m拱形加强环8，拱形加强环8中设置3榀I25a辅助坑道型钢钢架。正洞设计为Ⅲ级围岩，采用Ⅳb参数支护，使用I20钢架支护，间距1.0m；坪口横洞设计为Ⅱ级围岩，采用双车道Ⅲ级围岩喷锚支护整体式衬砌。

如图3所示，拱形加强环8为拱形结构，拱形加强环8上端沿其周向安装多个支撑牛腿82，支撑牛腿82上端固定有用于与正洞上台阶拱架9连接的钢板83。

进一步的，拱形加强环8由3榀I25a钢架81组成，相邻钢架采用直径22mm的纵向钢筋连接，纵向钢筋的间距为1m；

同时控制好加强环深入到正洞的初期支护断面，拱形加强环8的安装过程中，为保证为正洞的支护提供有力的支撑，首先施工3榀辅助坑道型钢钢，逐榀进行安装，安装过程中将3榀拱架连接为整体，保证拱架稳定，安装完成后及时施作锁脚锚管，防止拱架失稳；

拱形加强环8的钢架上按正洞上台阶拱架9间距纵向设置I25a型钢立柱作为支撑牛腿82，并于支撑牛腿上部预焊接20mm厚30cm×60cm钢板83以连接正洞上台阶拱架9；

钢架安装后该空隙采用C25喷射混凝土回填密实；

拱形加强环8的钢架每侧增设6根φ50锁脚锚管和系统锚杆，增加钢架稳定。

如图2所示，还包括正洞开挖，包括如下步骤：

正洞上台阶拱架9安装及支护完成后，以正洞上台阶棚洞1为起点先沿正洞小里程方向进行第一上台阶棚洞7开挖，再沿正洞大里程方向进行第二上台阶棚洞4开挖；

先以第一上台阶棚洞7为起点沿正洞小里程方向进行第一中台阶棚洞6开挖，再以第二上台阶棚洞4为起点沿正洞大里程方向进行第二中台阶棚洞3开挖；

先以第二中台阶棚洞3为起点沿正洞小里程方向进行第一下台阶棚洞5开挖，再以第二中台阶棚洞3为起点沿正洞大里程方向进行第二下台阶棚洞2开挖。

正洞开挖中采用10cm混凝土进行初喷，按照III级围岩控制开挖进尺；

按照设计支护措施进行正洞开挖支护，开挖至设计拱架位置时，主洞采用I20工字钢进行上导拱架安装，拱架间距1.0m，交叉段向两侧各延伸3榀钢架。

加强环施工完成后，钢架一侧设置钢垫板落脚于辅助坑道交叉口加强环上，钢垫板与初支钢架预焊接的钢板83采用8.8级螺栓连接，钢板83采用2cm钢板83，另一侧采用混凝土垫块支撑或支撑在坚硬岩石面上，在钢架分节和拱脚处各施作长4m的Ф50锁脚锚管2根。把加强环前面位置按照8%坡度回填垫高，在隧道正洞方向开挖棚洞，棚洞净高为5m，宽度为4m，开挖采用10cm混凝土进行初喷，按照III级围岩控制开挖进尺。按照设计支护措施进行正洞开挖支护，开挖至设计拱架位置时，主洞采用I20工字钢进行上导拱架安装，拱架间距1.0m，交叉段向两侧各延伸3榀钢架。系统锚杆采用涨壳式锚杆，拱部间距由原设计的1.5×1.6m调整为1×1.5m，边墙间距由原设计的1.2×1.5m调整为1×1.5m。棚洞施工完成后安装主洞拱架，安装张壳式锚杆并进行喷混，拱架锁脚锚管增加设置，注浆水泥注浆比例为1:2.5～3，保证注浆质量；沉降观测标要及时进行设置，横洞与正洞交叉口DK110+850拱顶最大沉降速率v=1.15mm/d，大小里程开挖后累计沉降9mm，DK110+850周边收敛最大收敛速率v=1.29mm/d，收敛累计：12.1mm，均满足规范要求。

在施工过程中可能会出现正洞拱架与加强环预留连接钢板83对应不上的问题，产生原因为拱架加工存在误差、施工现场拱架安装存在误差，因此本实施例中拱形加强环8在安装之前，先在外部对拱形加强环8和正洞上台阶拱架9进行预拼，横洞拱架包括设于横洞临近主洞的位置的7榀拱架，设置长度不小于6m。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据勘测资料对横洞和正洞交叉位置埋深距离建立三维数值计算模型进行模拟计算，通过对隧道施工步骤的模拟，对施工过程的沉降、变形及应力进行验算，确定横洞转入正洞开挖支护后围岩变形主要集中位置和应力集中位置；

对横洞与正洞交叉位置临近挑顶范围内的围岩进行岩性鉴定，确定该位置围岩的强度和岩性；

若横洞转入正洞开挖支护后围岩变形主要集中位置和应力集中位置为横洞和正洞交叉口位置，以及横洞与正洞交叉位置临近挑顶范围内的围岩的岩性为极硬岩则按以下步骤进行开挖：

对横洞进行开挖，开挖过程中对横洞进行横洞拱架安装及支护；

当横洞开挖至横洞与正洞交叉口位置时，在横洞拱架安装及支护完毕后开挖拱形加强环断面，将所述拱形加强环断面作为正洞的初期支护断面；

安装拱形加强环，使拱形加强环深入至正洞的初期支护断面；

所述拱形加强环为拱形结构，拱形加强环上端沿其周向安装多个支撑牛腿，所述支撑牛腿上端固定有用于与正洞上台阶拱架连接的钢板；

所述拱形加强环由3榀I25a钢架组成，相邻钢架采用直径22mm的纵向钢筋连接；

正洞上台阶棚洞开挖，采用导爆索进行光面爆破施工；

正洞上台阶棚洞开挖完成后进行正洞上台阶拱架安装及支护，所述正洞上台阶拱架的第一端固定在拱形加强环上，第二端固定在已开挖围岩上；

还包括正洞开挖，包括如下步骤：

正洞上台阶拱架安装及支护完成后，以正洞上台阶棚洞为起点先沿正洞小里程方向进行第一上台阶棚洞开挖，再沿正洞大里程方向进行第二上台阶棚洞开挖；

先以第一上台阶棚洞为起点沿正洞小里程方向进行第一中台阶棚洞开挖，再以第二上台阶棚洞为起点沿正洞大里程方向进行第二中台阶棚洞开挖；

先以第一中台阶棚洞为起点沿正洞小里程方向进行第一下台阶棚洞开挖，再以第二中台阶棚洞为起点沿正洞大里程方向进行第二下台阶棚洞开挖。

2.根据权利要求1所述的快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法，其特征在于，拱形加强环的安装过程中，逐榀进行安装，安装过程中将3榀拱架连接为整体，保证拱架稳定，安装完成后及时施作锁脚锚管，防止拱架失稳；

拱形加强环的钢架上按正洞上台阶拱架间距纵向设置I25a型钢立柱作为支撑牛腿，并于支撑牛腿上部预焊接20mm厚30cm×60cm钢板以连接正洞上台阶拱架；

钢架安装后对空隙采用C25喷射混凝土回填密实；

拱形加强环的钢架每侧增设6根φ50锁脚锚管和系统锚杆，增加钢架稳定。

3.根据权利要求1所述的快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法，其特征在于，所述建立三维数值计算模型具体为：根据横洞及正洞隧道几何尺寸大小，结合横洞及正洞隧道计算域，对计算区域内的土体、横洞、正洞进行三维精细建模，土体、支护结构均采用实体单元。

4.根据权利要求3所述的快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法，其特征在于，在横洞拱架安装之前根据横洞与正洞斜交角度，按照横洞设计支护参数要求加工制作横洞拱架；

若横洞与正洞斜交角度为锐角，横洞拱架按偏离法线方式布置，横洞与正洞连接长边的横洞拱架按照正常拱架步距设置，短边的横洞拱架间距适当减小，使横洞与正洞连接段平顺过渡，以保证在正洞上台阶棚洞施工时，正洞上台阶棚洞开挖掌子面与正洞线路方向正交。

5.根据权利要求4所述的快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法，其特征在于，所述对隧道施工步骤的模拟包括：

横洞开挖，及时进行支护，并开挖至横洞与正洞交叉口位置；

正洞挑顶上台阶棚洞开挖并支护，整体计算此时三维数值计算模型在X、Y、Z三个方向的变形，以及拱顶应力；

正洞中台阶棚洞开挖并支护，整体计算此时三维数值计算模型在X、Y、Z三个方向的变形，以及拱顶应力；

正洞下台阶棚洞开挖并支护，整体计算此时三维数值计算模型在X、Y、Z三个方向的变形，以及拱顶应力；

正洞大小里程同时全断面开挖一段距离并支护，整体计算此时三维数值计算模型在X、Y、Z三个方向的变形，以及拱顶应力。

6.根据权利要求5所述的快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法，其特征在于，所述正洞开挖中采用10cm混凝土进行初喷，按照III级围岩控制开挖进尺；

按照设计支护措施进行正洞开挖支护，开挖至设计拱架位置时，主洞采用I20工字钢进行上导拱架安装，拱架间距1.0m，交叉段向两侧各延伸3榀钢架。

7.根据权利要求6所述的快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法，其特征在于，所述拱形加强环在安装之前，先在外部对拱形加强环和正洞上台阶拱架进行预拼。

8.根据权利要求7所述的快速隧道交叉口三台阶挑顶施工方法，其特征在于，所述横洞拱架包括设于横洞临近主洞的位置的7榀拱架，设置长度不小于6m。