CN107587879A - 隧道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对围岩等级高、施工工段短的隧道施工方法，在待施工隧道的一端洞口边缘钻设一个钻孔，并且使得钻孔沿着待施工隧道的轴线方向布置，并贯穿隧道，将切割设备的绳锯穿过钻孔，启动切割设备，使得绳锯沿着待施工隧道的洞口边缘旋转一周，将切割设备拆卸下来，并且在待施工隧道的一端洞口布置顶推设备，启动顶推设备，使得待施工隧道洞口切割下来的中心岩体逐步推出待施工隧道的另一端洞口，在顶推设备顶推待施工隧道洞口切割下来的中心岩体逐步移动的过程中，对隧道内侧壁逐段支护并且衬砌，该种工法施工，不仅效率高，而且极为经济、便捷，能够确保隧道围岩自身的强度。

Description

隧道施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种针对围岩等级较高、施工工段较短的直线段隧道施工方法。

背景技术

现如今隧道可供选择的工法不多，现有技术中，一般采用钻爆法或者盾构法两种。而我国较为广袤的国土面积，存在多种类型地容地貌，而针对围岩等级较高，且较小的山丘建设公路或者铁路时，由于山丘本身较小，其隧道的施工工段不长，如若采用现有技术中的盾构法施工时，由于盾构设备的组装及拆卸需要耗费较长的时间，而且盾构设备的施工效率也较低，因此采用盾构法施工极不经济，因此一般选用钻爆法施工，而采用钻爆法施工时，需要采用钻孔爆破，然后进行初支及二衬，然而钻爆法本身存在机械化程度不高、工作环境差、劳动强度大、安全风险大等缺点，而且炸药爆炸对周围岩体破坏大，十分不利于隧道施工时的整体稳定性，对隧道的围岩强度有时也会产生致命的伤害。

发明内容

本发明的目的就是提供一种隧道施工方法，能够方便实现对围岩等级较高、施工工段较短的直线段隧道进行施工，能够提高施工经济性的同时，可显著提高施工效率，降低劳动强度，实现施工的本质安全。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

隧道施工方法，包括如下步骤：

步骤一，在待施工隧道的一端洞口边缘钻设一个钻孔，并且使得钻孔沿着待施工隧道的轴线方向布置，并贯穿隧道；

步骤二，将切割设备的绳锯穿过钻孔，启动切割设备，使得绳锯沿着待施工隧道的洞口边缘轮廓线旋转一周；

步骤三，将切割设备拆卸下来，并且在待施工隧道的一端洞口布置顶推设备，启动顶推设备，使得待施工隧道洞口切割下来的中心岩体逐步推出待施工隧道的另一端洞口，在顶推设备顶推待施工隧道洞口切割下来的中心岩体逐步移动的过程中，对隧道内侧壁逐段支护并且衬砌。

本发明还存在以下特征：

所述步骤二施工完毕后，在中心岩体的一端最高点边缘位置钻设斜孔，所述斜孔的另一端从中心岩体的一端最低点边缘处伸出，然后将切割设备的绳锯穿过斜孔内，启动切割设备，使得绳锯沿着中心岩体的径向切割移动，并且将中心岩体分割成两块，两块中心岩体之间斜面配合，而后按照所述步骤三将两块中心岩体逐步推出隧道洞口。

所述绳锯沿着待施工隧道的洞口边缘旋转一周形成的缝隙中注入可减少摩擦力的物质。

所述步骤一中，在待施工隧道的一端洞口边缘钻设钻孔时，首先将钻孔钻设在待施工隧道的一端洞口最低端边缘处，所述步骤二中，将切割设备的绳锯穿过钻孔，启动切割设备，使得待施工隧道的一端洞口边缘形成一段圆弧状缝隙，并且将可减少摩擦力的物质注入该缝隙内。

在远离顶推设备的一端洞口设置切割机，利用切割机将中心岩体切割、分解成所需料石的尺寸，并且尽快转移。

与现有技术相比，本发明具备的技术效果为：针对与围岩等级较高且施工工段较短的直线段隧道时，利用钻孔设备，在隧道洞口的边沿并且沿着隧道长度方向钻设一个安装绳锯的钻孔，启动切割设备，从而方便隧道洞口边缘切割并且切割一个整体的中心岩体，利用顶推设备，从而可逐步的将中心岩体从隧道的另一端洞口推出，在中心岩体逐步推出的过程中，一并完成对隧道内侧壁逐段支护并且衬砌，该种工法施工，不仅效率高，而且极为经济、便捷，能够确保隧道围岩自身的强度，并能够实现精准控制开挖尺寸的目的。

附图说明

图1是钻孔施工的两种剖面状态示意图；

图2是钻孔施工的端面状态示意图；

图3是绳锯穿过钻孔后的剖面示意图；

图4是切割设备启动并且绕着待施工隧道的洞口边缘旋转一周后的剖面视图；

图5是切割设备启动并且绕着待施工隧道的洞口边缘旋转一周后的端面视图；

图6是切割设备启动并且绕着待施工隧道的洞口边缘切割出一段圆弧形缝隙后的端面视图；

图7是绳锯将中心岩体分割成两个独立的块体的剖面视图；

图8是中心岩体一端钻设斜孔的端面视图；

图9至图11是顶推设备顶推中心岩体的三种剖面状态示意图；

图12和图13是中心岩体分割成两个独立的块体后，并且有顶推设备顶出的两种状态示意图。

具体实施方式

结合图1至图13，对本发明作进一步地说明：

隧道施工方法，包括如下步骤：

步骤一，在待施工隧道的一端洞口边缘钻设一个钻孔a，并且使得钻孔a沿着待施工隧道的轴线方向布置，并贯穿隧道；

步骤二，将切割设备的绳锯b穿过钻孔a，启动切割设备，使得绳锯b沿着待施工隧道的洞口边缘轮廓线旋转一周；

步骤三，将切割设备拆卸下来，并且在待施工隧道的一端洞口布置顶推设备C，启动顶推设备C，使得待施工隧道洞口切割下来的中心岩体A逐步推出待施工隧道的另一端洞口，在顶推设备C顶推待施工隧道洞口切割下来的中心岩体A逐步移动的过程中，对隧道内侧壁逐段支护并且衬砌；

首先，该种隧道施工方法可有效针对围岩等级三级以上且施工工段长度控制在300米以内的直线段隧道进行施工作业，当上述的围岩等级及施工工段均满足要求时，可方便实现对隧道洞孔的锯切，并且能够形成一个较为完整的中心岩体A，中心岩体A与隧道的内壁脱离较为彻底，方便顶推设备C实施对中心岩体A的顶推作业；

上述隧道施工时，首先利用钻孔设备在隧道一端洞口处钻设一个钻孔a，钻设完毕后，将钻孔设备拆除，将切割设备的绳锯b穿过该钻孔a，并且将伸出钻孔a两端的绳锯b与切割设备连接，绳锯b在连续移动的过程中，并且沿着隧道洞口的边缘旋转切割，从而可将中心岩体A切割下来；待中心岩体A完全与隧道内壁分离时，在隧道的洞口端安装顶推设备C，并且启动顶推设备C，将中心岩体A沿着隧道长度方向逐步推出，在逐步推出的过程中，一并完整对隧道内侧壁逐段支护并且衬砌，在中心岩体A完全从隧道推出后，其隧道的支护衬砌也一并完整，该种工法的作业效率极高，而且更为为经济、便捷；

上述隧道施工时，由于绳锯b切割下来的中心岩体A本身还在隧道的洞口内，中心岩体本身即是支撑隧道洞口围岩的有效支撑物，从而确保隧道隧道在开挖时，其围岩的强度，在中心岩体A被逐步顶出隧道洞口时，同步完成隧道洞口的支护及衬砌，因此隧道施工的过程中，始终不会对围岩的支撑产生破坏，从而可有效确保隧道施工时的安全性；

而且该隧道施工的过程中，基本无需作业人员在隧道洞口内施工，因此可基本实现隧道施工时的本质上的安全。

作为该隧道施工的优选实施例，所述步骤二施工完毕后，在中心岩体A的一端最高点边缘位置钻设斜孔e，所述斜孔e的另一端从中心岩体A的一端最低点边缘处伸出，然后将切割设备的绳锯b穿过斜孔e内，启动切割设备，使得绳锯b沿着中心岩体A的径向切割移动，并且将中心岩体A分割成两块，两块中心岩体A之间斜面配合，而后按照所述步骤三将两块中心岩体A逐步推出隧道洞口；

结合图7和图8所示，利用绳锯b切割下来的整体呈圆柱状的中心岩体A，为方便该中心岩体A的推出，在将中心岩体A中增加一道倾斜的切割面，该切割面首先通过在切割下来的中心岩体A两端最高端及最低点边缘处钻设一个斜孔e，从而方便绳锯b穿过该斜孔e，并且启动切割设备，使得绳锯b沿着中心岩体A的径向切割移动，从而在中心岩体A中增加一道倾斜的切割面，并且该切割面使得中心岩体A形成两块独立的石块，并且两块独立的中心岩体A之间斜面配合；

结合图12和图13所示，启动顶推设备C在将两块中心岩体A逐步推出的过程中，由于两块中心岩体A之间的斜面配合，从而在将其中一块中心岩体A推出的过程中，位于斜面上方的另一块中心岩体A在其自身的重压下，沿着斜面向下向前活动，从而十分方便中心岩体A的顶出，在实际施工作业时，中心岩体A的顶出更为方便。

更为优选地方案，为方便整个中心岩体A从隧道中顶推出去，所述绳锯b沿着待施工隧道的洞口边缘旋转一周形成的缝隙c中注入可减少力的物质，譬如钢珠和/或石蜡和/或彭润土；

在绳锯b锯切的过程中，或者锯切完毕后，向缝隙c中注入可减少中心岩体A与隧道内壁之间的可减少力的物质，譬如钢珠、石蜡、彭润土中的一种或者多种组合，这样中心岩体A更为方便顶推机构C的顶推作业。

优选地，上述在缝隙c中注入可减少中心岩体A与隧道内壁之间的摩擦系数的材料的操作时，为方便该材料的注入，待施工隧道的一端洞口边缘钻设钻孔a时，首先将钻孔a钻设在待施工隧道的一端洞口最低端边缘处，并且将切割设备的绳锯b穿过钻孔a，启动切割设备，使得待施工隧道的一端洞口边缘形成一段圆弧状缝隙d，并且将钢珠和/或石蜡和/或彭润土注入该缝隙d内；

在钻孔作业时，结合图6所示，尽量确保钻孔在隧道洞口边缘的低端位置进行，方便绳锯b在隧道洞口边缘的低端位置锯切出一个月牙形的缝隙d，在锯切出上述缝隙d时，即可停止锯切作业，将上述的减少摩擦系数的材料，譬如钢珠、石蜡、彭润土中的一种或者多种组合导入该月牙形缝隙d内，从而在整个中心岩体A未完全锯切下来的时候，方便上述材料的导入。

结合图10和图11所示，在远离顶推设备C的一端洞口设置切割机B，利用切割机将中心岩体A切割、分解成所需料石的尺寸，并且尽快转移，切割下来的石料还能用作其他用途，不仅不会造成废岩的浪费，而且还可有效确保隧道施工时，真个作业场所的整洁。

总之，针对与围岩等级高且施工工段短的隧道施工作业时，本发明的施工方法，可以有效且高效的实施，不仅能够提高隧道施工效率，而且隧道本身的强度也能够有效得到保证，隧道施工过程中产生的石块还能有效得到利用，因此该中隧道的施工工法在我国短铁路或者公路隧道施工时，具备极佳的推广价值。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.隧道施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，在待施工隧道的一端洞口边缘钻设一个钻孔(a)，并且使得钻孔(a)沿着待施工隧道的轴线方向布置，并贯穿隧道；

步骤二，将切割设备的绳锯(b)穿过钻孔(a)，启动切割设备，使得绳锯(b)沿着待施工隧道的洞口边缘轮廓线旋转一周；

步骤三，将切割设备拆卸下来，并且在待施工隧道的一端洞口布置顶推设备(C)，启动顶推设备(C)，使得待施工隧道洞口切割下来的中心岩体(A)逐步推出待施工隧道的另一端洞口，在顶推设备(C)顶推待施工隧道洞口切割下来的中心岩体(A)逐步移动的过程中，对隧道内侧壁逐段支护并且衬砌。

2.根据权利要求1所述的隧道施工方法，其特征在于：所述步骤二施工完毕后，在中心岩体(A)的一端最高点边缘位置钻设斜孔(e)，所述斜孔(e)的另一端从中心岩体(A)的一端最低点边缘处伸出，然后将切割设备的绳锯(b)穿过斜孔(e)内，启动切割设备，使得绳锯(b)沿着中心岩体(A)的径向切割移动，并且将中心岩体(A)分割成两块，两块中心岩体(A)之间斜面配合，而后按照所述步骤三将两块中心岩体(A)逐步推出隧道洞口。

3.根据权利要求1或2所述的隧道施工方法，其特征在于：所述绳锯(b)沿着待施工隧道的洞口边缘旋转一周形成的缝隙(c)中注入可减少摩擦力的物质。

4.根据权利要求3所述的隧道施工方法，其特征在于：所述步骤一中，在待施工隧道的一端洞口边缘钻设钻孔(a)时，首先将钻孔(a)钻设在待施工隧道的一端洞口最低端边缘处，所述步骤二中，将切割设备的绳锯(b)穿过钻孔(a)，启动切割设备，使得待施工隧道的一端洞口边缘形成一段圆弧状缝隙(d)，并且将可减少摩擦力的物质注入该缝隙(d)内。

5.根据权利要求4所述的隧道施工方法，其特征在于：在远离顶推设备(C)的一端洞口设置切割机(B)，利用切割机将中心岩体(A)切割、分解成所需料石的尺寸，并且尽快转移。