CN106555593B - 一种大断面软岩隧道下台阶与仰拱同步开挖的施工方法 - Google Patents

一种大断面软岩隧道下台阶与仰拱同步开挖的施工方法 Download PDF

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Abstract

一种大断面软岩隧道下台阶与仰拱同步开挖的施工方法，该方法施工通过九个工序实现下台阶与仰拱的同步开挖，简化了传统三台阶法的施工工序，有效避免了下台阶与仰拱在同时开挖时产生的相互干扰问题，能使大断面软岩隧道的初期支护混凝土结构形成快速封闭成环，有利于初期支护混凝土结构的受力状态尽快趋于合理，有效控制大断面软岩隧道的施工变形，保障大断面软岩隧道开挖的施工安全，同时九个工序衔接合理，减少仰拱与掌子面开挖存在的相互干扰问题，从而有效提升施工效率，在整体上提高了大断面软岩隧道的开挖施工进度。

Description

一种大断面软岩隧道下台阶与仰拱同步开挖的施工方法
【技术领域】
本发明属于隧道挖掘技术领域，具体涉及到一种大断面软岩隧道下台阶与仰拱同步开挖的施工方法。
【背景技术】
三台阶开挖法是目前隧道工程建设中最为常见的施工方法之一，一般适用于大断面隧道Ⅳ～Ⅴ级的软弱围岩区段施工，并视现场围岩条件确定辅助的超前支护措施。
所谓仰拱是指为了改善隧道上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构。结合附图1-2，在三台阶开挖法施工方案中，隧道仰拱的开挖及初期支护一般作为独立工序存在，不与台阶开挖施工工序同步，考虑到台阶开挖施工时出碴进料通道的空间需求，仰拱开挖施工与台阶开挖施工不可避免会产生相互干扰，对工序的衔接和循环时间的控制造成不利影响。
此外，由于仰拱的开挖支护滞后于下台阶，初期支护结构无法及时封闭成环，不利于围岩变形控制与支护结构的稳定。
【发明内容】
为解决上述问题，本发明提供了一种大断面软岩隧道下台阶与仰拱同步开挖的施工方法，在该方法中仰拱与下台阶同步爆破、出碴并实施初期支护。该方法能使隧道的初期支护结构快速封闭成环，有利于初期支护结构的受力状态尽快趋于合理，减少仰拱与台阶开挖存在的相互干扰问题，同时可减少仰拱部位单独爆破对围岩产生的扰动，从而保障隧道施工安全。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种大断面软岩隧道下台阶与仰拱同步开挖的施工方法，将隧道开挖面自上而下分为上台阶、中台阶、下台阶及仰拱四部分，施工方法中使用到挖掘机、简易台架、拱架、钢筋网片、锚杆，所述简易台架是指采用钢管、钢筋网等材料焊接而成的施工辅助设备，给定大断面软岩隧道的开挖总高度为H、上台阶开挖长度为L1、中台阶开挖长度为L2，其特征是：
上台阶开挖高度h1控制在0.4~0.5H，中台阶开挖高度h2控制在2.5~3.5m，下台阶开挖高度h3控制在H- h1- h2，其中下台阶开挖高度h3中包含有仰拱高度且所述仰拱高度＜h3，上台阶开挖长度L1控制在4m~6m，中台阶开挖长度L2控制在3m~5m，下台阶开挖长度≥L1+ L2，将上台阶开挖长度L1、中台阶开挖长度L2与所述下台阶开挖长度的总和称其为一次开挖长度；
第一步，在大断面软岩隧道的上台阶、中台阶、下台阶及仰拱的开挖面处同时配钻数个炮孔并在各炮孔内分别装填等量炸药；
第二步，将下台阶及仰拱处装填的所述炸药同时起爆，随后利用爆破石碴铺设第一临时便道通至中台阶，挖掘机经由所述第一临时便道将上台阶的简易台架运出，注意在进行第二步时需对上台阶和中台阶上的各炮孔进行保护；
第三步，将上台阶及中台阶处装填的所述炸药同时起爆，爆破后通风排烟；
第四步，通过挖掘机对上台阶处进行扒碴，同时利用爆破石碴铺设第二临时便道通至上台阶，扒碴完成后将拱架、钢筋网片、锚杆等施工材料运送至上台阶；
第五步，在上台阶处开始拼装拱架、挂钢筋网片、打设锚杆并施工超前支护结构，同时对中台阶、下台阶及仰拱处进行出碴，待所述出碴完成后随即开始拼装拱架、挂钢筋网片、打设锚杆的常规施工；
第六步，按先仰拱后下台阶的施工顺序对其喷射初期支护混凝土；
当大断面软岩隧道穿越富水地层时，需在上述第五步仰拱拼装拱架前及第六步仰拱喷射初期支护混凝土前对仰拱处的积水及时进行抽排；
第七步，对仰拱处进行回填石碴以满足后续施工通车要求；
第八步，再按先中台阶后上台阶的施工顺序对其喷射初期支护混凝土；
第九步，最后通过挖掘机将简易台架运至上台阶即可完成首次开挖长度的施工，下次开挖长度的施工重复上述各步，直至数次开挖长度的施工即可完成整个大断面软岩隧道的下台阶与仰拱同步开挖施工。
由于采用如上所述的技术方案，本发明产生如下效果：
1、本发明实现了大断面软岩隧道初期支护混凝土结构形成快速封闭成环，快速封闭成环能有效防止初期支护混凝土产生施工变形并使其得到有效控制，保障了大断面软岩隧道初期支护混凝土结构的稳定和施工安全。
2、本发明通过下台阶与仰拱的同步开挖，简化了施工工序，避免了下台阶与仰拱分部开挖时产生的相互干扰，有利于在整体上提高大断面软岩隧道的开挖施工进度。
【附图说明】
图1是传统三台阶法隧道开挖施工的横断面示意图。
图2是传统三台阶法隧道开挖施工的纵断面示意图。
图3是本发明大断面软岩隧道开挖施工的纵断面示意简图。
上述图中：1-上台阶；2-中台阶；3-下台阶；4-仰拱；5-初期支护混凝土；6-回填石碴。
【具体实施方式】
本发明是一种大断面软岩隧道下台阶与仰拱同步开挖的施工方法，该方法施工能使大断面软岩隧道的初期支护混凝土结构形成快速封闭成环，有利于初期支护混凝土结构的受力状态尽快趋于合理，有效控制大断面软岩隧道的施工变形，保障大断面软岩隧道开挖的施工安全，同时各工序衔接合理，减少仰拱与掌子面开挖存在的相互干扰问题，从而有效提升施工效率。
结合图3，本发明将隧道开挖面自上而下分为上台阶1、中台阶2、下台阶3及仰拱4四部分，施工方法中使用到挖掘机、简易台架、拱架、钢筋网片、锚杆，所述简易台架是指采用钢管、钢筋网等材料焊接而成的施工辅助设备，所述简易台架用于高处作业的施工人员站立及施工材料的临时放置。
给定大断面软岩隧道的开挖总高度为H、上台阶开挖长度为L1、中台阶开挖长度为L2，则：上台阶开挖高度h1控制在0.4~0.5H，中台阶开挖高度h2控制在2.5~3.5m，下台阶开挖高度h3控制在H- h1- h2，其中下台阶开挖高度h3中包含有仰拱高度且所述仰拱高度＜h3，上台阶开挖长度L1控制在4m~6m，中台阶开挖长度L2控制在3m~5m，下台阶开挖长度≥L1+ L2，将上台阶开挖长度L1、中台阶开挖长度L2与所述下台阶开挖长度的总和称其为一次开挖长度，初期支护混凝土5根据大断面软岩隧道施工要求而定，回填石碴6通过本发明的施工方法而得。
本发明的大断面软岩隧道下台阶与仰拱同步开挖施工方法经历了九步工序，九步工序的细节内容如所述技术方案所示，不另赘述，未述内容与传统三台阶法隧道施工相同，通过本发明的同步开挖施工方法，简化了传统三台阶法的施工工序，有效避免了下台阶与仰拱在同时开挖时产生的相互干扰问题，在整体上提高了大断面软岩隧道的开挖施工进度。

Claims (1)

1.一种大断面软岩隧道下台阶与仰拱同步开挖的施工方法，将隧道开挖面自上而下分为上台阶(1)、中台阶(2)、下台阶(3)及仰拱(4)四部分，施工方法中使用到挖掘机、简易台架、拱架、钢筋网片、锚杆，所述简易台架是指采用钢管、钢筋网焊接而成的施工辅助设备，给定大断面软岩隧道的开挖总高度为H、上台阶(1)开挖长度为L1、中台阶(2)开挖长度为L2，其特征是：
上台阶(1)开挖高度h1控制在0.4~0.5H，中台阶(2)开挖高度h2控制在2.5~3.5m，下台阶(3)开挖高度h3控制在H- h1- h2，其中下台阶(3)开挖高度h3中包含有仰拱(4)高度且所述仰拱(4)高度＜h3，上台阶(1)开挖长度L1控制在4m~6m，中台阶(2)开挖长度L2控制在3m~5m，下台阶(3)开挖长度≥L1+ L2，下台阶(3)开挖长度包含有仰拱长度，将上台阶(1)开挖长度L1、中台阶(2)开挖长度L2与所述下台阶(3)开挖长度的总和称其为一次开挖长度；
第一步，在大断面软岩隧道的上台阶(1)、中台阶(2)、下台阶(3)及仰拱(4)的开挖面处同时配钻数个炮孔并在各炮孔内分别装填等量炸药；
第二步，将下台阶(3)及仰拱(4)处装填的所述炸药同时起爆，随后利用爆破石碴铺设第一临时便道通至中台阶(2)，挖掘机经由所述第一临时便道将上台阶(1)的简易台架运出，注意在进行第二步时需对上台阶(1)和中台阶(2)上的各炮孔进行保护；
第三步，将上台阶(1)及中台阶(2)处装填的所述炸药同时起爆，爆破后通风排烟；
第四步，通过挖掘机对上台阶(1)处进行扒碴，同时利用爆破石碴铺设第二临时便道通至上台阶(1)，扒碴完成后将拱架、钢筋网片、锚杆施工材料运送至上台阶(1)；
第五步，在上台阶(1)处开始拼装拱架、挂钢筋网片、打设锚杆并施工超前支护结构，同时对中台阶(2)、下台阶(3)及仰拱(4)处进行出碴，待所述出碴完成后随即开始拼装拱架、挂钢筋网片、打设锚杆的常规施工；
第六步，按先仰拱(4)后下台阶(3)的施工顺序喷射初期支护混凝土(5)；
当大断面软岩隧道穿越富水地层时，需在上述第五步仰拱(4)拼装拱架前或是第六步仰拱(4)喷射初期支护混凝土(5)前对仰拱(4)处的积水及时进行抽排；
第七步，对仰拱(4)处进行回填石碴(6)以满足后续施工通车要求；
第八步，再按先中台阶(2)后上台阶(1)的施工顺序喷射初期支护混凝土(5)；
第九步，最后通过挖掘机将简易台架运至上台阶(1)即可完成首次开挖长度的施工，下次开挖长度的施工重复上述各步，直至数次开挖长度的施工即可完成整个大断面软岩隧道的下台阶与仰拱同步开挖施工。
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