CN108708739A - 一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法，根据外露地表软弱土体开挖量与CD法第一开挖部开挖量进行对比，如果超过则进行套拱施工，采用台阶法进行开挖，如果没有超过则采用CD法进行开挖；CD法分成4部进行开挖，相对应的有4部进行支护，在进行第二开挖部完成后应及时进行地面的回填；台阶法分成3部进行开挖，上台阶开挖完后进行地表的回填；通过锚网喷及时的对开挖后的软弱土体边坡进行支护。本发明在超大断面隧道情况下减少了地面的明挖量和注浆量，适应性强，对环境污染小，开挖速度快，经济效益明显。

Description

一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法
技术领域
发明涉及隧道及地下结构中岩质超大断面爆破法开挖领域，特别是一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法。
背景技术
据资料显示，随着我国交通运输行业的进一步发展，大量的大断面隧道工程出现。目前的浅埋外露大断面隧道施工，当前隧道浅埋外露地形情况下主要有明挖法、盖挖法、回填贫混反压法以及回填注浆加固暗挖法等施工方法，主要的目的是通过消除围岩的影响或者加强围岩的自稳能力以达到隧道开挖中施工稳定性和安全性。但是这些方法往往带来了开挖量大、注浆会引起环境破坏的问题，对于地形条件复杂、环境要求严格、施工工期紧张的情况下，上述方法的适用性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法，利用硬质围岩自身地基承载力高的特点，开挖过程中尽可能利用硬岩自身的承载力，减少对围岩的扰动，达到减少注浆、临时支护的施作和拆除、加快施工进度及降低工程造价的作用，经济效益明显。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法，包括以下步骤：
步骤1：对外露地表影响范围内的软弱土体进行清除，对软弱土体的边坡进行锚网喷防护；
步骤2：对开挖体的范围进行判定，如果软弱土体开挖体的范围大于CD(CENTERDIAPHRAGM的简称)法右上导洞的范围，则先进行套拱施作；如果软弱土体开挖体的范围小于右上导洞的范围，则不进行套拱施作；
步骤3：对于进行套拱施作的情况，设定隧道的开挖断面为台阶法开挖断面：上台阶为第A开挖部，下台阶的左右两侧为第B开挖部，下台阶的核心土为第C开挖部；
还包括第A支护部、第B支护部和第C支护部；其中第A支护部为第A开挖部所对应的上台阶初期支护，第B支护部为第B开挖部所对应的左右边墙初期支护，第C支护部为第C开挖部所对应的仰拱初期支护；
台阶法开挖隧道的具体过程为：先进行回填土施作；对第A开挖部进行开挖，再对第A支护部进行支护；对第B开挖部进行开挖，再对第B支护部进行支护；对第C开挖部进行开挖，再对第C支护部进行支护；在整个开挖过程中，保持第B开挖部滞后于第A开挖部，第C开挖部滞后于第B开挖部；
步骤4：对于不进行套拱施作的情况，设定隧道的开挖断面为CD法开挖断面：右上导洞为第一开挖部，右下导洞为第二开挖部，所述右上导洞和右下导洞组成右侧开挖部；左上导洞为第三开挖部，左下导洞为第四开挖部，所述左上导洞和左下导洞组成左侧开挖部；
还包括第一支护部、第二支护部、第三支护部和第四支护部；其中，第一支护部为第一开挖部所对应的右侧拱部初期支护及竖向支撑，第二支护部为第二开挖部的右侧边墙及部分仰拱初期支护及竖向支撑，第三支护部为第三开挖部所对应的左侧拱部初期支护，第四支护部为第四支护部所对应的左侧边墙及部分仰拱初期支护；
采用CD法开挖隧道的具体过程为：对第一开挖部进行开挖，再对第一支护部进行支护；对第二开挖部进行开挖，再对第二支护部进行支护；对隧道拱部进行回填土压实；对第三开挖部进行开挖，再对第三支护部进行支护；对第四开挖部进行开挖，再对第四开挖部进行支护；在整个开挖过程中，保持第二开挖部滞后于第一开挖部，第三开挖部滞后于第二开挖部，第四开挖部滞后于第三开挖部。
进一步的，软弱土体的开挖坡率小于1:0.75，并采用锚网喷进行防护，进而减少软弱土体对隧道结构的影响。
进一步的，在整个开挖过程中，保持各开挖部的开挖断面和各开挖部的纵向间距，开挖轮廓线要圆顺，减少应力集中。
进一步的，根据围岩情况，在隧道开挖前还包括超前支护。
进一步的，所述超期支护采用地表注浆进行加固。
进一步的，所述超期支护采用超前锚杆进行支护。
进一步的，本浅埋外露施工方法适用于IV级围岩、III级浅埋外露段。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)有效地利用了硬质围岩的地基承载力高的特点，与第一支护部形成共同的支护结构；2)临时支撑的减少，将有助于减少临时支撑的施作及拆除工作量，加快施工速度并有效减少建设成本；3)减少注浆量，有助于减少环境的污染和注浆的施作时间，加快施工速度；4)本方法可以根据地表覆土厚度及结构外露的范围，及时调整套拱的施作，保证主体隧道施工的安全性。
附图说明
图1是本发明中采用CD法开挖的隧道断面示意图。
图2是本发明中采用台阶法开挖的隧道断面示意图。
图3～图8依次为本发明中采用无套拱开挖过程中每个阶段的效果示意图。
图9～图14依次为本发明中采用有套拱开挖过程中每个阶段的效果示意图。
具体实施方式
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。
本发明用于隧道及地下结构中岩质超大断面(面积大于170m2)的浅埋外露开挖，首先对地表的软弱土体开挖，根据软弱土体的范围进行套拱施作的判定，如果开挖的范围超过CD法右上导洞的范围，则需要进行套拱施作，否则不需要进行套拱施作。施工断面根据是否施作套拱分成CD法和台阶法施工，CD法分成4个部分，台阶法分成3个部分。
实例1：如图1所示，采用CD法进行施工。
隧道的断面划分为4个部分，分别描述为右上部—右上导洞(第一开挖部)，右下部—右下导洞(第二开挖部)，左上部—左上导洞(第三开挖部)，左下部—左下导洞(第四开挖部)，根据数字顺序依次进行开挖，具体开挖情况见图3～图8。
首先对外露地表影响范围内的软弱土体进行清除，对软弱土体的边坡进行锚网喷防护；
对第一开挖部进行开挖，再对第一支护部进行支护；对第二开挖部进行开挖，再对第二支护部进行支护；对隧道拱部进行回填土压实；对第三开挖部进行开挖，再对第三支护部进行支护；对第四开挖部进行开挖，再对第四开挖部进行支护；在整个开挖过程中，保持第二开挖部滞后于第一开挖部，第三开挖部滞后于第二开挖部，第四开挖部滞后于第三开挖部；
保持各开挖部开挖断面和各开挖部的纵向间距，开挖轮廓线要圆顺，以减少出现应力集中现象。
实例2：如图2所示，采用台阶法进行施工。
隧道的断面划分为3个部分，分别描述为上部—上台阶(第A开挖部)，左右部—下台阶左右导洞(第B开挖部)，中部—下台阶核心土(第C开挖部)，依据数字顺序依次进行开挖，具体开挖情况见图9～图14。
首先对外露地表影响范围内的软弱土体进行清除，对软弱土体的边坡进行锚网喷防护；
先进行回填土施作；对第A开挖部进行开挖，再对第A支护部进行支护；对第B开挖部进行开挖，再对第B支护部进行支护；对第C开挖部进行开挖，再对第C支护部进行支护；在整个开挖过程中，保持第B开挖部滞后于第A开挖部，第C开挖部滞后于第B开挖部；
保持各开挖部开挖断面和各开挖部的纵向间距，开挖轮廓线要圆顺，以减少出现应力集中现象。

Claims (7)

1.一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对外露地表影响范围内的软弱土体进行清除，对软弱土体的边坡进行锚网喷防护；
步骤2：对开挖体的范围进行判定，如果软弱土体开挖体的范围大于CD法右上导洞的范围，则先进行套拱施作；如果软弱土体开挖体的范围小于右上导洞的范围，则不进行套拱施作；
步骤3：对于进行套拱施作的情况，设定隧道的开挖断面为台阶法开挖断面：上台阶为第A开挖部，下台阶的左右两侧为第B开挖部，下台阶的核心土为第C开挖部；
还包括第A支护部、第B支护部和第C支护部；其中第A支护部为第A开挖部所对应的上台阶初期支护，第B支护部为第B开挖部所对应的左右边墙初期支护，第C支护部为第C开挖部所对应的仰拱初期支护；
台阶法开挖隧道的具体过程为：先进行回填土施作；对第A开挖部进行开挖，再对第A支护部进行支护；对第B开挖部进行开挖，再对第B支护部进行支护；对第C开挖部进行开挖，再对第C支护部进行支护；在整个开挖过程中，保持第B开挖部滞后于第A开挖部，第C开挖部滞后于第B开挖部；
步骤4：对于不进行套拱施作的情况，设定隧道的开挖断面为CD法开挖断面：右上导洞为第一开挖部，右下导洞为第二开挖部，所述右上导洞和右下导洞组成右侧开挖部；左上导洞为第三开挖部，左下导洞为第四开挖部，所述左上导洞和左下导洞组成左侧开挖部；
还包括第一支护部、第二支护部、第三支护部和第四支护部；其中，第一支护部为第一开挖部所对应的右侧拱部初期支护及竖向支撑，第二支护部为第二开挖部的右侧边墙及部分仰拱初期支护及竖向支撑，第三支护部为第三开挖部所对应的左侧拱部初期支护，第四支护部为第四支护部所对应的左侧边墙及部分仰拱初期支护；
采用CD法开挖隧道的具体过程为：对第一开挖部进行开挖，再对第一支护部进行支护；对第二开挖部进行开挖，再对第二支护部进行支护；对隧道拱部进行回填土压实；对第三开挖部进行开挖，再对第三支护部进行支护；对第四开挖部进行开挖，再对第四开挖部进行支护；在整个开挖过程中，保持第二开挖部滞后于第一开挖部，第三开挖部滞后于第二开挖部，第四开挖部滞后于第三开挖部。
2.如权利要求1所述的一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法，其特征在于，软弱土体的开挖坡率小于1:0.75，并采用锚网喷进行防护，进而减少软弱土体对隧道结构的影响。
3.如权利要求1所述的一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法，其特征在于，在整个开挖过程中，保持各开挖部的开挖断面和各开挖部的纵向间距，开挖轮廓线要圆顺，减少应力集中。
4.如权利要求1所述的一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法，其特征在于，根据围岩情况，在隧道开挖前还包括超前支护。
5.如权利要求4所述的一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法，其特征在于，所述超期支护采用地表注浆进行加固。
6.如权利要求4所述的一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法，其特征在于，所述超期支护采用超前锚杆进行支护。
7.如权利要求1所述的一种适用于超大断面硬岩隧道的浅埋外露施工方法，其特征在于，本浅埋外露施工方法适用于IV级围岩、III级浅埋外露段。
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