CN109594988B - 一种大断面软岩隧洞开挖施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大断面软岩隧洞开挖施工方法，包括以下步骤：在隧洞断面上投射激光基准点，在隧洞断面下部开挖下导洞，将渣土转运出所述下导洞；根据所述激光基准点为参考点，修整出所述下导洞的边墙；在隧洞断面上由下往上开挖上导洞；所述上导洞开挖完成后，以所述激光基准点为参考点，修整出所述上导洞的断面轮廓线。该施工方法能够提高大断面软岩隧洞的开挖速度，工序衔接紧凑，节省时间，而且能够降低设备磨损，施工质量高，围岩扰动小，安全可靠，经济效益效果显著。
Description
技术领域
本发明隧洞开挖技术领域，尤其涉及一种大断面软岩隧洞开挖施工方法。
背景技术
随着科技的进步，隧洞开挖施工所能选择的施工工艺方法和施工机械设备不断革新。然而在不同的施工条件下，如何匹配最优的施工工艺设备一方面不仅对提高施工效率、缩短工期意义重大，另一方面对企业来说其经济效益的增加也具有显著意义。对于软岩隧洞开挖，常规的钻爆施工存在施工质量差、效率低，成本高等突出问题，特别是在一些海外的泥岩隧洞工程项目上，更会存在炸药审批难度大、施工成本高、不安全等问题，此时则只能采用机械开挖施工方法。
常用机械开挖的施工方法主要包括掘进机开挖、挖掘机开挖和铣挖机开挖。机械开挖有着显著优点，如振动噪声小，对隧洞周边围岩扰动小，隧道轮廓开挖超欠挖控制较好及安全环保。但对于大断面泥岩隧洞开挖施工，因洞径大，岩层稳定性差等突出问题，常规的机械设备存在很多不足。例如，采用与断面尺寸相匹配的掘进机开挖时，则会造成整个工作面被掘进机堵住，开挖后断面围岩无法及时支护，施工安全风险提高；若采用小型掘进机开挖，则会存在掘进机高度不够，断面上方的岩层存在开挖困难的尴尬局面；此外，采用挖掘机开挖或铣挖机开挖，也同样会面临施工质量无法保障，施工效率低等一些不利于施工进度的各类问题。
发明内容
本发明提供了一种大断面软岩隧洞开挖施工方法，能够提高大断面软岩隧洞的开挖速度，工序衔接紧凑，节省时间，而且能够降低设备磨损，施工质量高，围岩扰动小，安全可靠，经济效益效果显著。
为了达到所述目的，本发明采用如下技术方案：
一种大断面软岩隧洞开挖施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在隧洞断面上投射激光基准点，在隧洞断面下部开挖下导洞，将渣土转运出所述下导洞；
S2、根据所述激光基准点为参考点，修整出所述下导洞的边墙；
S3、在隧洞断面上由下往上开挖上导洞；
S4、所述上导洞开挖完成后，以所述激光基准点为参考点，修整出所述上导洞的断面轮廓线。
作为一种优选，修正出所述所述上导洞的所述断面轮廓线后，清理完工作面渣土，检测最终开挖的所述断面轮廓线是否有超欠挖，若存在欠挖，则重新修整。
作为一种优选，采用悬臂式掘进机开挖所述下导洞。
作为一种优选，利用铣挖机与液压破碎锤开挖所述上导洞，破碎锤沿所述下导洞下端临空面由下往上破碎岩体进行开挖。
作为一种优选，所述破碎锤的进尺与所述下导洞的进尺一致。
作为一种优选，距离所述断面轮廓线大于40厘米的围岩采用所述破碎锤开挖，距离所述断面轮廓线小于40厘米的围岩采用铣挖机开挖。
作为一种优选，所述激光基准点由在开挖之前预先在掌子面后方初衬的洞壁上安设环向激光指向仪发射出。
作为一种优选，所述下导洞上端面的截面形状为U形。
作为一种优选，所述下导洞上端面由中部向两端逐渐向上延伸并形成台阶结构。
作为一种优选，隧洞围岩为Ⅳ或Ⅴ类围岩。
综上，与现有技术相比，本发明的优点在于：开挖速度快，工序衔接紧凑，节省时间；悬臂式掘进机、液压破碎锤以及铣挖机配合，能够降低设备磨损，使得施工质量高，围岩扰动小，安全可靠，经济效益效果显著。
附图说明
图1是本发明的施工方法流程示意图；
图2是本发明的开挖断面分区示意图。
图中的标号如下：
1．下导洞，2．上导洞，3．激光基准点，4．断面轮廓线。
具体实施方式
下面结合附图中实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，该隧洞开挖施工方法包括以下步骤：
步骤一：隧洞为Ⅳ、Ⅴ类围岩的软岩隧洞，开挖之初，在开挖工作面20米以外已完成初衬的洞壁上安设环向激光指向仪，在隧洞断面上投射激光基准点3，为工作面开挖提供基准点。激光指向仪环绕掌子面后方初衬的洞壁设置，沿断面轮廓线4的方向投射多个激光基准点3。
步骤二：隧洞断面下部岩层采用悬臂式掘进机开挖出U形的下导洞1。如开挖洞径为8.8m的马蹄形隧洞，围岩为砂质泥岩，初衬时每榀拱架间距1m的情况下，可控制下导洞1开挖进尺为4m。开挖时同步转运渣土至渣场。最后开挖人员以激光点为依据，对下导洞1两边边墙修整。如图2所示，下导洞1上端面由中部向两端逐渐向上延伸并形成台阶结构，开挖下导洞1中部区域时，将渣土输送出，开挖下导洞1两侧区域时，将渣土由下导洞1中部输送出。
步骤三：下导洞1开挖结束，隧洞断面下部将形成一定自由空间的导洞，利用挖掘机配液压破碎锤开挖上导洞2。破碎锤开挖进尺与下导洞1进尺保持一致。破碎锤在开挖至距离开挖轮廓线30-40cm处停止开挖，避免对开挖轮廓线附近岩层的强烈扰动。下导洞1上端面由中部向两端逐渐向上延伸并形成台阶结构，破碎锤先开挖下导洞1上端中部区域，竖向上向上开挖后向两侧开挖，重复该过程直至开挖出隧洞的轮廓，破碎锤开挖轮廓形状与激光基准点3保持一致并兼顾距激光基准点3的距离。
步骤四：开挖人员利用铣挖机，以激光点为基准，修整出上导洞2周围围岩的断面轮廓。最后，利用侧卸式装载机配备自卸车一次性清理完工作面渣土。
步骤五：使用测量工具检测最终开挖轮廓线处是否有超欠挖，对欠挖处用铣挖机进行重新修整，若无超欠挖，则开挖完成，开挖完成后对隧洞进行初期支护。
该软岩隧洞施工方法尤其适用于大断面的泥岩隧道进行开挖施工，先开挖出并修正出下导洞1，在后续开挖中利于渣土输送，同时下导洞1轮廓与激光基准点3便于施工人员预估破碎锤的开挖尺度，减小围岩扰动，且能够降低机械设备开挖造成的设备磨损，破碎锤快速开挖出隧洞轮廓以便于铣挖机开挖，大大提高了开挖效率；通过机械开挖能够比较好的控制超欠挖，隧洞断面成形好，较好避免了因超挖而造成的喷射混凝土的浪费。
以上说明仅仅是对本发明的解释，使得本领域普通技术人员能完整的实施本方案，但并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，这些都是不具有创造性的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种大断面软岩隧洞开挖施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在隧洞断面上投射激光基准点（3），在隧洞断面下部开挖下导洞（1），采用悬臂式掘进机开挖所述下导洞（1），将渣土转运出所述下导洞（1）；
S2、根据所述激光基准点（3）为参考点，修整出所述下导洞（1）的边墙；
S3、在隧洞断面上由下往上开挖上导洞（2），利用铣挖机与液压破碎锤开挖所述上导洞（2），破碎锤沿所述下导洞（1）下端临空面由下往上破碎岩体进行开挖，先用所述液压破碎锤开挖所述上导洞（2），再用所述铣挖机修整所述上导洞（2）周围围岩的断面轮廓, 距离所述断面轮廓线（4）大于40厘米的围岩采用所述破碎锤开挖，距离所述断面轮廓线（4）小于40厘米的围岩采用铣挖机开挖,所述破碎锤的进尺与所述下导洞（1）的进尺一致；
S4、所述上导洞（2）开挖完成后，以所述激光基准点（3）为参考点，修整出所述上导洞（2）的断面轮廓线（4）。
2.根据权利要求1所述的一种大断面软岩隧洞开挖施工方法，其特征在于：修整出所述上导洞（2）的所述断面轮廓线（4）后，清理完工作面渣土，检测最终开挖的所述断面轮廓线（4）是否有超欠挖，若存在欠挖，则重新修整。
3.根据权利要求1所述的一种大断面软岩隧洞开挖施工方法，其特征在于：所述激光基准点（3）由在开挖之前预先在掌子面后方初衬的洞壁上安设环向激光指向仪发射出。
4.根据权利要求1所述的一种大断面软岩隧洞开挖施工方法，其特征在于：所述下导洞（1）上端面的截面形状为U形。
5.根据权利要求4所述的一种大断面软岩隧洞开挖施工方法，其特征在于：所述下导洞（1）上端面由中部向两端逐渐向上延伸并形成台阶结构。
6.根据权利要求1所述的一种大断面软岩隧洞开挖施工方法，其特征在于：隧洞围岩为Ⅳ或Ⅴ类围岩。
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