CN106979013A - 一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面隧道的开挖施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法，运用临时中隔壁墙将掌子面分成左右两大部分；通过三台阶五步法对掌子面左右两部分同时进行开挖。本发明所设计的中隔壁的三台阶五步开挖法在地质条件发生变化时，可灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法，减少了施工工期。开挖方法步骤简单、开挖可靠，尤其为偏压浅埋软弱围岩的超大断面隧道的开挖提供了重要保障，故障率低，提升了项目盈利水平。采用锁脚锚管代替了传统的锁脚锚杆，也提高了结构的稳定性，同时采用钢管对钢架进行固定的方式使得各钢架之间通过钢管连接形成一个整体，提高了系统承受荷载，对钢架的固定效果更好，对控制隧道变形十分有利。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体地指一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法。
背景技术
随着西部地区公路建设向山区延伸，道路舒适度要求提升，修建大量的公路山岭隧道成为不可避免的趋势。在遇到围岩地质条件较差的隧道时，一般采取CD法、CRD法等施工方法。CD法和CRD法对围岩的整体断面施工比较有利，尤其对拱顶的沉降量的控制较为合理。但是在遇到偏压、浅埋、软弱围岩的超大断面隧道时，由于隧道断面太大，采用CD法和CRD法进行整体断面施工时，导致进度缓慢，严重影响了隧道贯通时间，提高了项目投入成本。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种施工方便、进度快、能对隧道的偏压、浅埋和软弱围岩进行有效控制的一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法。
为实现此目的，本发明所设计的偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法，其特征在于：它包括以下步骤：
1)、采用CRD法进行隧道初始开挖，设置临时中隔墙；
2)、以临时中隔墙为界将隧道施工的掌子面分为左右两侧，将掌子面的左右两侧分别由人工分为上中下三层开挖部和隧底开挖部；
3)、施作拱部超前支护后，同时开挖掌子面左右两侧的上开挖部，预留上部核心土，同时开挖掌子面左右两侧的中开挖部，预留中部核心土，使中部核心土位于上部核心土前方(以与开挖方向相反的方向为前方)并使中部核心土左右两侧的未开挖土层与上开挖部左右两侧的已开挖土层形成台阶，同时开挖掌子面左右两侧的下开挖部，预留下部核心土，使下部核心土位于中部核心土前方(以与开挖方向相反的方向为前方)并使中部核心土左右两侧的未开挖土层与上开挖部左右两侧的已开挖土层形成台阶；掌子面左右侧的上中下三层开挖部开挖后立即在隧道壁上进行初喷砼操作，在初喷砼上进行喷、锚、网支护施工并在喷、锚、网支护上架设钢架，在钢架的拱脚以上紧贴钢架两侧搭设锁脚锚管，拱脚锚管和钢架焊接牢固后，在钢架上进行复喷砼操作至设计厚度；
4)、在复喷砼上进行施作仰拱初期支护和二次衬砌的施做，同时对掌子面左右两侧的隧底开挖部进行开挖；
5)、掌子面沿隧道方向向前推进施工，并施作临时中隔墙，重复步骤2～4，直至完成隧道整体的开挖和仰拱初期支护后，拆除临时中隔墙，施作仰拱。
进一步的，所述步骤2中上中下三层开挖部的高度比为1：2：3，所述隧底开挖部的顶面与下开挖部的底面共面。
进一步的，所述步骤2中掌子面左右两侧的上开挖部所形成的整体开挖部的失跨比不大于0.3。
进一步的，所述步骤2中掌子面左右两侧的中开挖部的开挖高度为3—3.5米，所述掌子面左右两侧的下开挖部的开挖高度为3—4米。
进一步的，所述步骤3中钢架为工字钢拱架，所述掌子面左右两侧的上中下三层开挖部的开挖循环进尺均根据相邻两根工字钢拱架之间的间距确定，最大不得超过1.5米。
进一步的，所述步骤3中在钢架的拱脚以上30厘米高度处，紧贴钢架两侧搭设锁脚锚管，锁脚锚管与围岩节理面的角度为90°。
更进一步的，所述步骤3中掌子面左右两侧的中开挖部靠近隧道壁的一侧比靠近临时中隔墙的一侧开挖进度快2—3米；所述掌子面左右侧的下开挖部靠近隧道壁的一侧比靠近临时中隔墙的一侧开挖进度快2—3米。开挖进度指沿隧道的施工方向开挖的深度。
优选的，所述步骤4中仰拱初期支护的施作进尺长度为2—3米。
优选的，所述步骤5中仰拱的分段长度为4—6米。
本发明的有益效果是：本发明所设计的中隔壁的三台阶五步开挖法在地质条件发生变化时，可灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法，减少了施工工期。开挖方法步骤简单、开挖可靠，尤其为偏压浅埋软弱围岩的超大断面隧道的开挖提供了重要保障，故障率低，提升了项目盈利水平。采用锁脚锚管代替了传统的锁脚锚杆，也提高了结构的稳定性，同时采用钢管对钢架进行固定的方式使得各钢架之间通过钢管连接形成一个整体，提高了系统承受荷载，对钢架的固定效果更好，对控制隧道变形十分有利。
附图说明
图1为本发明中超大断面隧道的开挖平面图；
图2为本发明中超大断面隧道的开挖立体图；
图3为本发明中完成隧道开挖、围岩加固和仰拱铺设操作后的隧道断面结构平面图；
其中，1—临时中隔墙，2—上部弧形导坑开挖部分，3—上部核心土，4—中部核心土，5—下部核心土，6—喷、锚、网支护，7—锁脚锚管，8—仰拱初期支护，9—二次衬砌，10—仰拱，11—隧底开挖部，12—中台阶左侧开挖部分，13—中台阶右侧开挖部分，14—下台阶左侧开挖部分，15—下台阶右侧开挖部分，16—复喷砼层，17—初喷砼层，18—钢架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1—3所示，偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法，包括以下步骤：
1)、采用CRD法进行隧道初始开挖，设置临时中隔墙1；
2)、以临时中隔墙1为界将隧道施工的掌子面分为左右两侧，将掌子面的左右两侧分别由人工分为上中下三个开挖部和隧底开挖部11；
3)、施作拱部超前支护后，同时开挖掌子面左右两侧的上开挖部，预留上部核心土3，同时开挖掌子面左右两侧的中开挖部，预留中部核心土4，使中部核心土4位于上部核心土3前方，同时开挖掌子面左右两侧的下开挖部，预留下部核心土5，使下部核心土5位于中部核心土4前方；掌子面左右侧的上中下三个开挖部开挖后立即进行初喷砼操作，并及时进行喷、锚、网系统支护施工和架设钢架施工，在钢架18的拱脚以上紧贴钢架18两侧搭设锁脚锚管7，拱脚锚管7和钢架18焊接牢固后，进行复喷砼操作至设计厚度；
各开挖部开挖循环进尺根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5米，上开挖部的开挖失跨比不大于0.3，在钢架拱脚以上30厘米高度处，紧贴钢架18两侧搭设锁脚锚管7，锁脚锚管7与围岩节理面为90°，中开挖部的开挖高度为3—3.5米，下开挖部的开挖高度为3—4米，掌子面左右两侧的中开挖部靠近隧道壁的一侧比靠近临时中隔墙1的一侧开挖进度快2—3米；掌子面左右两侧的下开挖部靠近隧道壁的一侧比靠近临时中隔墙1的一侧开挖进度快2—3米。
4)、施作仰拱初期支护8和二次衬砌9，同时对掌子面左右两侧的隧底开挖部11进行开挖；仰拱初期支护8的施作进尺长度为2—3米。
5)、掌子面沿隧道方向向前推进施工，并施作临时中隔墙1，重复步骤2～4，直至完成隧道整体的开挖和仰拱初期支护8后，拆除临时中隔墙1，施作仰拱10。仰拱10的分段长度为4—6米。
本发明的超大断面开挖是指对具有偏压、浅埋、软弱围岩且开挖断面在300㎡以上的超大断面隧道进行的施工，充分发挥了围岩的自稳能力，在洞口处采用双层大管棚进行初期支护，在洞身开挖处采用双侧的超前小导管进行支护，保证了施工的安全。通过设置临时中隔墙1，将隧道断面分成两个三台阶开挖部和两个隧底开挖部11，一个开挖部进尺开挖完成后，形成隧道的初期支护和永久支护。各开挖部的开挖方式灵活，施工效率高，避免了整体断面施工存在的施工复杂、施工周期长的缺点，具有很高的经济效益。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法，其特征在于：它包括以下步骤：
1)、采用CRD法进行隧道初始开挖，设置临时中隔墙(1)；
2)、以临时中隔墙(1)为界将隧道施工的掌子面分为左右两侧，将掌子面的左右两侧分别分为上中下三层开挖部和隧底开挖部(11)；
3)、施作拱部超前支护后，同时开挖掌子面左右两侧的上开挖部，预留上部核心土(3)，同时开挖掌子面左右两侧的中开挖部，预留中部核心土(4)，使中部核心土(4)位于上部核心土(3)前方并使中部核心土(4)左右两侧的未开挖土层与上开挖部左右两侧的已开挖土层形成台阶，同时开挖掌子面左右两侧的下开挖部，预留下部核心土(5)，使下部核心土(5)位于中部核心土(4)前方并使下部核心土(5)左右两侧的未开挖土层与中开挖部左右两侧的已开挖土层形成台阶；掌子面左右侧的上中下三层开挖部开挖后立即在隧道壁上进行初喷砼操作，在初喷砼上进行喷、锚、网支护(6)的施工并在喷、锚、网支护(6)上架设钢架(18)，在钢架(18)的拱脚以上紧贴钢架(18)两侧搭设锁脚锚管(7)，拱脚锚管(7)和钢架(18)焊接牢固后，在钢架(18)上进行复喷砼操作至设计厚度；
4)、在复喷砼上进行仰拱初期支护(8)和二次衬砌(9)的施做，同时对掌子面左右两侧的隧底开挖部(11)进行开挖；
5)、掌子面沿隧道方向向前推进施工，并施作临时中隔墙(1)，重复步骤2～4，直至完成隧道整体的开挖和仰拱初期支护(8)后，拆除临时中隔墙(1)，施作仰拱(10)。
2.如权利要求1所述的一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法，其特征在于：所述步骤2中掌子面左右两侧的上中下三层开挖部的高度比为1：2：3，所述隧底开挖部(11)的顶面与下开挖部的底面共面。
3.如权利要求1所述的一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法，其特征在于：所述步骤2中掌子面左右两侧的上开挖部所形成的整体开挖部的失跨比不大于0.3。
4.如权利要求1所述的一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法，其特征在于：所述步骤2中掌子面左右两侧的中开挖部的开挖高度为3—3.5米，所述掌子面左右两侧的下开挖部的开挖高度为3—4米。
5.如权利要求1所述的一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法，其特征在于：所述步骤3中钢架(18)为工字钢拱架，所述掌子面左右两侧的上中下三层开挖部的开挖循环进尺均根据相邻两根工字钢拱架之间的间距确定，最大不得超过1.5米。
6.如权利要求1所述的一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法，其特征在于：所述步骤3中在钢架(18)的拱脚以上30厘米高度处，紧贴钢架(18)两侧搭设锁脚锚管(7)，锁脚锚管(7)与围岩节理面的角度为90°。
7.如权利要求1所述的一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法，其特征在于：所述步骤3中掌子面左右两侧的中开挖部靠近隧道壁的一侧比靠近临时中隔墙(1)的一侧开挖进度快2—3米；所述掌子面左右侧的下开挖部靠近隧道壁的一侧比靠近临时中隔墙(1)的一侧开挖进度快2—3米。
8.如权利要求1所述的一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法，其特征在于：所述步骤4中仰拱初期支护(8)的施作进尺长度为2—3米。
9.如权利要求1所述的一种偏压浅埋软弱围岩的超大断面的开挖施工方法，其特征在于：所述步骤5中仰拱(10)的分段长度为4—6米。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170725 |