CN105909262B - 一种暗挖隧道掘进方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种暗挖隧道掘进方法，包括依次进行的以下步骤：包括以下步骤：a、沿掌子面轴线方向，在隧道上断面超前下断面开挖2米，同时对隧道上断面进行拱部初期支护；b、然后对隧道下断面进行开挖，挖进1米后，对该段隧道的下断面进行仰拱初期支护，同时下断面与上断面的初期支护封闭成环；c、继续对隧道上断面向前掘进1米，同时对该段隧道的上断面进行拱部初期支护；d、重复步骤b、c，直至隧道挖掘结束。在隧道的掘进过程中始终保证掌子面呈阶梯状，在方便土方快速挖掘转运的前提下，还能保证隧道内已挖部分的受力均匀程度，提高隧道施工的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种暗挖隧道掘进方法。
背景技术
围岩以卵石土为主，在卵石土层中经常出现厚度不等的透镜体（流砂层），饱和动态含水砂层中开挖隧道施工时极易发生涌水和涌砂等工程灾害。卵石土比较破碎松散，在隧道开挖过程中易形成坍方，特别是在下穿建筑物时，会导致地面建筑物的过量沉降、倾斜甚至坍塌。
发明内容
本发明的目的在于提供一种暗挖隧道掘进方法，保证隧道在掘进时各局部受力均匀，保障隧道施工的安全性。
本发明通过下述技术方案实现：
一种暗挖隧道掘进方法，包括以下步骤：
a、沿掌子面轴线方向，在隧道上断面超前下断面开挖2米，同时对隧道上断面进行拱部初期支护；
b、然后对隧道下断面进行开挖，挖进1米后，对该段隧道的下断面进行仰拱初期支护，同时下断面与上断面的初期支护封闭成环；
c、继续对隧道上断面向前掘进1米，同时对该段隧道的上断面进行拱部初期支护；
d、重复步骤b、c，直至隧道挖掘结束。
针对现有技术中，对于围岩等较为松软的地质条件下进行的隧道暗挖工艺容易造成地面建筑物的过量沉降、倾斜甚至坍塌，发明人通过对隧道掌子面进行上一下一的挖掘工艺，同时保证上拱以及下拱及时封闭成环，使得隧道内部各局部受力均匀，进而避免隧道内拱架上出现过度承载而产生形变，保证施工的安全性能。具体操作方式如下，以掌子面的中心线所在的平面为基准面将掌子面均分为上、下两个断面，沿掌子面的轴向对其上断面进行超前开挖2米，同时对上断面进行拱部初期支护，此时，下断面与上断面整体呈阶梯状，方便挖掘机对下断面对的核心土进行掘进，当下断面掘进1米后，对下断面进行仰拱初期支护，同时仰拱初期支护与拱部初期支护及时封闭成环，进而增加隧道内已挖部分的支撑强度，然后不断重复步骤b、c，直至隧道挖掘结束，即在隧道的掘进过程中始终保证掌子面呈阶梯状，在方便土方快速挖掘转运的前提下，还能保证隧道内已挖部分的受力均匀程度，提高隧道施工的安全性。
其中上断面与下断面之间始终保持有2米的间隔，使得机械与人工可配合进行挖掘，并且，隧道内拱顶处的压力被拱顶初期支护所承载，该作用力通过拱顶初期支护传递至与未被挖掘的下断面上，进而极大降低了隧道内部塌陷的可能性，而当上断面继续掘进时，下断面同时继续掘进，同时对下断面进行仰拱初期支护，且作用力被仰拱初期支护转移至隧道底面。而上断面与下断面之间交替循环进尺1米，且该1米范围内所承载的土方压力在初期支护的正常承受范围内，即完全能够避免隧道内部出现坍塌的现象发生。
在步骤a和c中，采用弧形导坑预留核心土法对隧道上断面进行挖掘。采用弧形导坑留核心土法进行开挖，弧形导坑留核心土法是将隧道断面分成左右两个侧壁坑和中洞核心三大部分开挖；短台阶分两层开挖，中洞核心部分分三层开挖。弧形导坑留核心土法采用人机配合开挖，人工钻孔，机械挖掘装土，先进行上弧形导坑开挖，随后进行拱部初期支护，中洞核心采用人工配合反铲挖掘机台阶法开挖。
在隧道施工临时中断时，对隧道掌子面进行喷锚。为保证后续施工的安全性能，在隧道掘进临时停工时，通过对掌子面进行喷锚，以防止掌子面出现垮塌。
在步骤a中，所述拱部初期支护包括两个钢架、注浆管棚、钢筋网以及砼组成，钢架沿全断面设置，注浆管棚沿拱架径向以及掌子面方向交错设置，两个钢架通过钢筋网连接，砼浇筑在钢架以及钢丝网上。
在步骤b中，所述仰拱初期支护包括两个钢格栅、钢筋网以及砼，相邻的两个所述钢格栅通过钢筋网连接，砼浇筑在钢格栅以及钢筋网上。
所述钢架以及钢格栅均为工字钢，且钢架端部与钢格栅端部通过螺栓连接使之形成一个封闭的环形。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明当下断面掘进1米后，对下断面进行仰拱初期支护，同时仰拱初期支护与拱部初期支护及时封闭成环，进而增加隧道内已挖部分的支撑强度，然后不断重复步骤b、c，直至隧道挖掘结束，即在隧道的掘进过程中始终保证掌子面呈阶梯状，在方便土方快速挖掘转运的前提下，还能保证隧道内已挖部分的受力均匀程度，提高隧道施工的安全性；
2、本发明当下断面掘进1米后，对下断面进行仰拱初期支护，同时仰拱初期支护与拱部初期支护及时封闭成环，进而增加隧道内已挖部分的支撑强度，然后不断重复步骤b、c，直至隧道挖掘结束，即在隧道的掘进过程中始终保证掌子面呈阶梯状，在方便土方快速挖掘转运的前提下，还能保证隧道内已挖部分的受力均匀程度，提高隧道施工的安全性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为实施例1的示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-钢架、2-注浆管棚、3-钢格栅。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本实施例包括以下步骤：
a、沿掌子面轴线方向，在隧道上断面超前下断面开挖2米，同时对隧道上断面进行拱部初期支护；
b、然后对隧道下断面进行开挖，挖进1米后，对该段隧道的下断面进行仰拱初期支护，同时下断面与上断面的初期支护封闭成环；
c、继续对隧道上断面向前掘进1米，同时对该段隧道的上断面进行拱部初期支护；
d、重复步骤b、c，直至隧道挖掘结束。
步骤a中，以掌子面的中心线所在的平面为基准面将掌子面均分为上、下两个断面，沿掌子面的轴向对其上断面进行超前开挖2米，同时对上断面进行拱部初期支护，此时，下断面与上断面整体呈阶梯状，方便挖掘机对下断面对的核心土进行掘进；
步骤b中，当下断面掘进1米后，对下断面进行仰拱初期支护，同时仰拱初期支护与拱部初期支护及时封闭成环，进而增加隧道内已挖部分的支撑强度，与此同时再次对上断面进行掘进1米以及设置拱部初期支护，然后不断重复步骤b、c，直至隧道挖掘结束，即在隧道的掘进过程中始终保证掌子面呈阶梯状，在方便土方快速挖掘转运的前提下，还能保证隧道内已挖部分的受力均匀程度，提高隧道施工的安全性。
其中步骤a中，上断面与下断面之间始终保持有2米的间隔，使得机械与人工可配合进行挖掘，并且，隧道内拱顶处的压力被拱顶初期支护所承载，该作用力通过拱顶初期支护传递至与未被挖掘的下断面上，进而极大降低了隧道内部塌陷的可能性，而当上断面继续掘进时，下断面同时继续掘进，同时对下断面进行仰拱初期支护，且作用力被仰拱初期支护转移至隧道底面。而上断面与下断面之间交替循环进尺1米，且该1米范围内所承载的土方压力在初期支护的正常承受范围内，即完全能够避免隧道内部出现坍塌的现象发生。
在步骤a和c中，采用弧形导坑预留核心土法对隧道上断面进行挖掘。采用弧形导坑留核心土法进行开挖，弧形导坑留核心土法是将隧道断面分成左右两个侧壁坑和中洞核心三大部分开挖；短台阶分两层开挖，中洞核心部分分三层开挖。弧形导坑留核心土法采用人机配合开挖，人工钻孔，机械挖掘装土，先进行上弧形导坑开挖，随后进行拱部初期支护，中洞核心采用人工配合反铲挖掘机台阶法开挖。
具体的掘进方式如图2所示，依据上断面与下断面的掘进顺序，将隧道截面分为6个区域，即区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。通过人工和机械配合操作，先弧形导坑预留核心土法对隧道上断面超前下断面开挖2米，在上断面上形成核心土区域Ⅰ，在对开挖后的上断面进行拱部初期支护后，对下断面上的轴线长度为1米的区域Ⅱ进行开挖，并对挖掘完毕后的区域Ⅱ进行仰拱初期支护，再次对隧道上断面向前开挖1米，形成区域Ⅲ，同时对区域Ⅲ进行拱部初期支护，且在区域Ⅲ上同样留有核心土区域；此时对隧道上部起到支撑作用的土层区域包括区域Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ以及向前顺移的核心土区域Ⅰ，与下断面开挖前隧道的支撑土层相比，其支撑面积并未发生变化，即使得隧道在不断掘进过程中始终保持其稳定的支撑力度，提高施工的安全性。
本发明方法的工艺要求为，采用机械与人工配合的方式开挖，小型机械配合出碴，尽最大限度减小施工对原始围岩的扰动，防止形成流砂状滑塌。
其中，所述拱部初期支护包括两个钢架1、注浆管棚2、钢筋网以及砼组成，钢架1沿全断面设置，注浆管棚2沿拱架径向以及掌子面方向交错设置，两个钢架1通过钢筋网连接，砼浇筑在钢架1以及钢丝网上；所述仰拱初期支护包括两个钢格栅3、钢筋网以及砼，相邻的两个所述钢格栅3通过钢筋网连接，砼浇筑在钢格栅3以及钢筋网上。
拱部初期支撑与仰拱初期支撑通过螺栓连接使之形成一个封闭的环形，可进一提高对隧道的边墙面以及拱顶处的支撑强度，进而保证施工的安全。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种暗挖隧道掘进方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、沿掌子面轴线方向，在隧道上断面超前下断面开挖2米，同时对隧道上断面进行拱部初期支护；
b、然后对隧道下断面进行开挖，挖进1米后，对该段隧道的下断面进行仰拱初期支护，同时下断面与上断面的初期支护封闭成环；
c、继续对隧道上断面向前掘进1米，同时对该段隧道的上断面进行拱部初期支护；
d、采用弧形导坑预留核心土法对隧道上断面进行挖掘，依据上断面与下断面的掘进顺序，将隧道截面分为6个区域，即区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，通过人工和机械配合操作，先弧形导坑预留核心土法对隧道上断面超前下断面开挖2米，在上断面上形成核心土区域Ⅰ，在对开挖后的上断面进行拱部初期支护后，对下断面上的轴线长度为1米的区域Ⅱ进行开挖，并对挖掘完毕后的区域Ⅱ进行仰拱初期支护，再次对隧道上断面向前开挖1米，形成区域Ⅲ，同时对区域Ⅲ进行拱部初期支护，且在区域Ⅲ上同样留有核心土区域，在隧道施工临时中断时，对隧道掌子面进行喷锚；重复步骤b、c，直至隧道挖掘结束；
在步骤a和c中，采用弧形导坑预留核心土法对隧道上断面进行挖掘；
在隧道施工临时中断时，对隧道掌子面进行喷锚；
在步骤a中，所述拱部初期支护包括两个钢架(1)、注浆管棚(2)、钢筋网以及砼组成，钢架(1)沿全断面设置，注浆管棚(2)沿拱架径向以及掌子面方向交错设置，两个钢架(1)通过钢筋网连接，砼浇筑在钢架(1)以及钢丝网上；
所述弧形导坑留核心土法采用人机配合开挖；
在步骤b中，所述仰拱初期支护包括两个钢格栅(3)、钢筋网以及砼，相邻的两个所述钢格栅(3)通过钢筋网连接，砼浇筑在钢格栅(3)以及钢筋网上。
2.根据权利要求1所述的一种暗挖隧道掘进方法，其特征在于：所述钢架(1)以及钢格栅(3)均为工字钢，且钢架(1)端部与钢格栅(3)端部通过螺栓连接使之形成一个封闭的环形。
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