CN108442931B - 一种大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大断面隧道穿越纵向硬‑软‑硬地层施工方法，包括以下步骤：确认硬‑软‑硬地层的分界；爆破开挖两个硬岩地层的上台阶，分别预留岩柱，用锁脚锚杆对开挖区加固，并分别施作上台阶初支；在上台阶已开挖区对软弱地层加固；拆除两个岩柱，施作临时支撑；开挖软弱地层的上台阶，并施作初支和预留底部加固层；爆破开挖两个硬岩地层的下台阶，并分别预留岩柱，用锁脚锚杆对开挖区加固，并分别施作下台阶初支；在下台阶已开挖区对软弱地层加固；拆除两个岩柱和临时支撑，开挖软弱地层下台阶，施作底部初支、仰拱及二衬，并预留施工缝；重复进行以上施工步骤，直至隧道施工完成。本发明大大降低了施工风险，社会、经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，特别是涉及一种大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法。
背景技术
随着城市建设进程的加快，对地面交通、环境影响小的地下空间越来越多地受到青睐，尤其是能满足不同功能的大断面地下空间结构更受欢迎。大断面隧道施工中难免会遇到较为复杂的地质情况，尤其是在纵向硬-软-硬地层隧道施工时，中间的软弱地层经常因为围岩不够稳定，导致不均匀的沉降、初支大面积的破坏、喷射混凝土开裂等问题。而现有隧道施工技术，对于纵向硬-软-硬地层仍没有安全高效的施工方法，复杂的地质情况为大断面隧道施工带来了极大的困难，导致施工繁琐，围岩稳定难以控制，且危及人员及隧道结构安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低大断面隧道在硬-软-硬地层中的施工难度，提高围岩稳定性，保障工作人员及隧道结构安全。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法，包括以下步骤：
(1)确认硬-软-硬地层的分界；
(2)爆破开挖两个硬岩地层的上台阶，并分别预留上台阶岩柱；
(3)用锁脚锚杆对步骤(2)中的开挖区进行加固，并对两个硬岩地层的上台阶分别施作上台阶初期支护；
(4)对两个硬岩地层的上台阶的掌子面进行推进，待两个硬岩地层的上台阶的掌子面推进一定距离时，在两个硬岩地层的上台阶已开挖区域对中间软弱地层进行横向超前加固；
(5)拆除两个所述上台阶岩柱，并施作临时支撑；
(6)开挖中间软弱地层的上台阶，并施作初支和预留底部底部加固层；
(7)爆破开挖两个硬岩地层的下台阶，并分别预留下台阶岩柱；
(8)用锁脚锚杆对步骤(7)中的开挖区进行加固，并对两个硬岩地层的下台阶分别施作下台阶初期支护；
(9)对两个硬岩地层的下台阶的掌子面进行推进，待两个硬岩地层的下台阶的掌子面推进一定距离时，在两个硬岩地层的下台阶已开挖区域对中间软弱地层进行横向超前加固；
(10)拆除两个所述下台阶岩柱和临时支撑，并开挖中间软弱地层的下台阶；
(11)施作底部初期支护，形成整体封闭初支；
(12)施作仰拱及二衬，并预留施工缝；
重复进行以上施工步骤，直至隧道施工完成。
优选地，步骤(4)中在两个硬岩地层的上台阶已开挖区域对中间软弱地层进行横向超前加固外，还对所述中间软弱地层的围岩区域进行横向超前加固。
优选地，所述围岩区域为拱顶以上至少2m范围内的区域。
优选地，步骤(9)中除在两个硬岩地层的下台阶已开挖区域对软弱地层进行横向超前加固外，还对所述中间软弱地层的围岩区域进行横向超前加固。
优选地，两个硬岩地层的上台阶同时爆破开挖。
优选地，两个硬岩地层的下台阶同时爆破开挖。
优选地，所述加固层的厚度为1m。
优选地，中间软弱地层开挖前需要从两侧加固。
本发明大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法极大提高了隧道的稳定性，并且大大降低施工风险，社会、经济效益显著；其中岩柱和临时支撑的设计能极大的改善隧道开挖过程中的受力情况，提高了施工的安全性；对中间软弱地层进行超前加固避免了开挖过程中中间软弱地层的垮塌，同时能保证流水式的协同作业，提高了施工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法的流程图；
图2为本发明大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法中硬-软-硬地层横向面分界示意图；
图3为本发明大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法中硬-软-硬地层横向开挖分区示意图；
图4为本发明大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法中两侧硬岩地层上台阶爆破开挖加固示意图；
图5为本发明大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法中中间软弱地层上台阶超前加固示意图；
图6为本发明大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法中中间软弱地层上台阶开挖加固层示意图；
图7为本发明大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法中两侧硬岩地层下台阶开挖加固示意图；
图8为本发明大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法中中间软弱地层下台阶超前加固示意图；
图9为本发明大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法中中间软弱地层下台阶开挖加固示意图；
图10为本发明大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法中仰拱及二衬示意图；
其中，1-硬岩地层；2-中间软弱地层；3-右侧硬岩地层上台阶；4-左侧硬岩地层上台阶；5-中间软弱地层上台阶；6-右侧硬岩地层下台阶；7-左侧硬岩地层下台阶；8-中间软弱地层下台阶；9-上台阶岩柱；10-上台阶锁脚锚杆；11-两侧上台阶初期支护；12-中间软弱地层上台阶超前加固区；13-中间软弱地层上台阶围岩超前加固区；14-临时支撑；15-加固层；16-中间上台阶初期支护；17-下台阶岩柱；18-下台阶锁脚锚杆；19-两侧下台阶初期支护；20-中间软弱地层下台阶超前加固区；21-中间软弱地层下台阶围岩超前加固区；22-中间下台阶初期支护；23-仰拱；24-施工缝，25-二衬。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法，以解决现有技术存在的问题，降低大断面隧道在硬-软-硬地层中的施工难度，提高围岩稳定性，保障工作人员及隧道结构安全。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，本实施例大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法，包括以下步骤：
(1)如图2所示，确认硬-软-硬地层的分界，两侧为硬岩地层，中间为中间软弱地层2；
(2)如图3所示，将硬-软-硬地层分为六个开挖区域，分别为右侧硬岩地层上台阶3、右侧硬岩地层下台阶6、中间软弱地层上台阶5、中间软弱地层下台阶8、左侧硬岩地层上台阶4和左侧硬岩地层下台阶7；首先同时爆破开挖右侧硬岩地层上台阶3和左侧硬岩地层上台阶4，并分别在右侧硬岩地层上台阶3和左侧硬岩地层上台阶4预留上台阶岩柱9；
(3)如图4所示，用上台阶锁脚锚杆10对步骤(2)中的开挖区进行加固，并对右侧硬岩地层上台阶3和左侧硬岩地层上台阶4分别施作两侧上台阶初期支护11；
(4)分别对右侧硬岩地层上台阶3的掌子面和左侧硬岩地层上台阶4的掌子面分别进行推进，待右侧硬岩地层上台阶3的掌子面和左侧硬岩地层上台阶4的掌子面均推进一定距离(此距离需要工作人员根据施工现场的实际情况进行确定)时，在右侧硬岩地层上台阶3和左侧硬岩地层上台阶4的已开挖区域对软弱地层及软弱地层的围岩进行横向超前加固，参照图5中所示的中间软弱地层上台阶超前加固区12和中间软弱地层上台阶围岩超前加固区13，中间软弱地层上台阶5围岩超前加固区位于拱顶以上至少2m范围内的区域；
(5)拆除右侧硬岩地层上台阶3和左侧硬岩地层上台阶4的上台阶岩柱9，并施作临时支撑14；
(6)如图6所示，开挖中间软弱地层上台阶5，并在中间软弱地层上台阶施作中间上台阶初期支护16、在底部预留1m的加固层15，加固层15作为临时支撑14和对中部软弱地层下台阶超前加固时的止浆墙；
(7)同时爆破开挖右侧硬岩地层下台阶6和左侧硬岩地层下台阶7，并分别在右侧硬岩地层下台阶6和左侧硬岩地层下台阶7预留下台阶岩柱17；
(8)用下台阶锁脚锚杆18对步骤(7)中的开挖区进行加固，并对右侧硬岩地层下台阶6和左侧硬岩地层下台阶7分别施作两侧下台阶初期支护19(参照图7)；
(9)分别对右侧硬岩地层下台阶6的掌子面和左侧硬岩地层下台阶7的掌子面进行推进，待右侧硬岩地层下台阶6的掌子面和左侧硬岩地层下台阶7的掌子面推进一定距离(此距离需要工作人员根据施工现场的实际情况进行确定)时，在右侧硬岩地层下台阶6和左侧硬岩地层下台阶7的已开挖区域对软弱地层及软弱地层的围岩进行横向超前加固，如图8中所示的中间软弱地层下台阶超前加固区20和中间软弱地层下台阶围岩超前加固区21，中间软弱地层下台阶围岩超前加固区21位于底部软土区；
(10)拆除右侧硬岩地层下台阶6和左侧硬岩地层下台阶7上的下台阶岩柱17和临时支撑14，并开挖中间软弱地层下台阶8，参照图9；
(11)如图9所示，施作中间下台阶初期支护22，形成整体的封闭初支；
(12)施作仰拱23及二衬25，并预留施工缝24；
循环、重复进行以上施工步骤，直至隧道达到设计长度，至此，施工完成。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具存特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确认硬-软-硬地层的分界；
(2)同时爆破开挖两个硬岩地层的上台阶，并分别预留上台阶岩柱；
(3)用锁脚锚杆对步骤(2)中的开挖区进行加固，并对两个硬岩地层的上台阶分别施作上台阶初期支护；
(4)对两个硬岩地层的上台阶的掌子面进行推进，然后在两个硬岩地层的上台阶已开挖区域对中间软弱地层进行横向超前加固；
(5)拆除两个所述上台阶岩柱，并施作临时支撑；
(6)开挖中间软弱地层的上台阶，并施作初支和预留底部加固层；
(7)同时爆破开挖两个硬岩地层的下台阶，并分别预留下台阶岩柱；
(8)用锁脚锚杆对步骤(7)中的开挖区进行加固，并对两个硬岩地层的下台阶分别施作下台阶初期支护；
(9)对两个硬岩地层的下台阶的掌子面进行推进，然后在两个硬岩地层的下台阶已开挖区域对中间软弱地层进行横向超前加固；
(10)拆除两个所述下台阶岩柱和临时支撑，并开挖中间软弱地层的下台阶；
(11)施作底部初期支护，形成整体封闭初支；
(12)施作仰拱及二衬，并预留施工缝；
重复进行以上施工步骤，直至隧道施工完成。
2.根据权利要求1所述的大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法，其特征在于：步骤(4)中在两个硬岩地层的上台阶已开挖区域对中间软弱地层进行横向超前加固外，还对所述中间软弱地层的围岩区域进行横向超前加固。
3.根据权利要求2所述的大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法，其特征在于：所述围岩区域为拱顶以上至少2m范围内的区域。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法，其特征在于：步骤(9)中除在两个硬岩地层的下台阶已开挖区域对软弱地层进行横向超前加固外，还对所述中间软弱地层的围岩区域进行横向超前加固。
5.根据权利要求1所述的大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法，其特征在于：所述加固层的厚度为1m。
6.根据权利要求1所述的大断面隧道穿越纵向硬-软-硬地层施工方法，其特征在于：中间软弱地层开挖前需要从两侧加固。
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