CN109723471A - 一种隧道施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道施工方法，包括以下步骤：步骤1）洞身挖掘；步骤2）第一次喷射混凝土；步骤3）安装拱架和网片；步骤4）第二次喷射混凝土；步骤5）循环步骤1）~步骤4）；步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；步骤7）第三次喷射混凝土；步骤8）挂设防水板。本发明隧道机械化施工既有利于安全生产，也有利于隧道工程质量品质提升，并且精度高、定位准，超欠挖控制较好，喷浆采用湿喷机械手，避免了传统工艺的通病初支背后空洞。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道施工方法。
背景技术
近年来，国内隧道施工事故多发，造成不同程度的人员伤亡，造成事故的原因不尽相同，主要有突泥突水、掌子面拱顶受力不均，导致开裂甚至坍塌、开挖下台阶或仰拱时引起塌方导致“关门”事件，究其深层原因，主要为①人为因素是核心：野蛮施工、抱有侥幸心理，放大炮；②成本和利益是关键：为了利益最大化、成本最低化，而放弃、放松安全、质量控制底线；③人口老龄化加剧，人工短缺和人力资源成本节节攀升；④不良地质增多及地质勘查不详细；⑤目前推广的三臂凿岩台车等机械化成本投入巨大，适用性差，难于大面积、大范围推广应用，还是以常规人工钻爆法为主。
目前隧道施工难题主要体现为隧道冒顶、坍塌、开裂、隆起、渗漏水，处置起来非常困难，不仅增加了投资，而且延误工期、影响质量、造成很大的安全隐患。在以往常规的人工开挖支护的情况下，常规的处治手段为：①多打眼、弱爆破、短进尺、勤量测、疏通水、早封闭，阻断及减少围岩变形外力作用，是控制质量保障安全的核心。②管理上强化钻爆审查，实行以钻爆、锚杆、初支为核心的工序验收，严把开挖关口是质量安全控制的关键。③对劳务队伍整合和规范管理，杜绝隧道大包模式、以包代管，深入监管，杜绝利益联盟，是加强隧道施工管理控制的关键。
针对人工钻爆法和人工拱架安装，通过上面的解决办法确实降低了隧道施工事故发生率，但仍存在以下主要问题没有解决：人为因素影响还是很大；隧道施工成本越来越高、利益越来越小；发生隧道坍塌等事故仍然造成隧道“关门”、人员伤亡事故，隧道安全管理形势依然严峻，导致人工投入、效率上对比以前大大下降。
人工开挖与支护优点主要体现在：
A、人工作业灵活；B、初期成本低；
但是缺点也非常明显：
A、作业人员多；B、工作环境恶劣；C、工人手持风钻，人工搬运、安装钢拱架，劳动强度非常高；D、存在一定的安全隐患(比如隧道塌方)。
与其他工程相比，隧道工程隐蔽项目较多，施工工序繁多，工序衔接紧凑，其内在质量控制难度大，这样就导致隧道在不同程度上存在一些质量通病，如喷射混凝土厚度不足、锚杆施作角度不符合设计要求、注浆不饱满，造成初支存在一定程度的质量通病，进而引起局部受力过大或不均匀受力，导致局部可能会出现裂缝，甚至坍塌，进而影响隧道施工安全。
基于以上安全隐患和质量通病，隧道施工不得不另寻出路，目前在国家和地方法律法规的要求下，在隧道施工中全面推行机械化施工已势在必行，“机械化减人、自动化换人”已成为隧道施工新理念。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种隧道施工方法，克服了现有技术中1：人工开挖作业人员多，工作环境恶劣，工人手持风钻，人工搬运、安装钢拱架劳动强度非常高，存在一定的安全隐患；2：喷射混凝土厚度不足、锚杆施作角度不符合设计要求；3：注浆不饱满，进而引起局部受力过大或不均匀受力，导致局部可能会出现裂缝甚至坍塌等问题。
为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种隧道施工方法，包括以下步骤：
步骤1）洞身挖掘；
步骤2）第一次喷射混凝土；
步骤3）安装拱架和网片；
步骤4）第二次喷射混凝土；
步骤5）循环步骤1）~步骤4）；
步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；
步骤7）第三次喷射混凝土；
步骤8）挂设防水板。
优选的，所述步骤1）洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车，其中全电脑三臂凿岩台车利用全站仪进行定位，当向全站仪输入炮孔布置图即可控制全电脑三臂凿岩台车进行智能炮孔钻孔，其中全电脑三臂凿岩台车的伸展臂可360°旋转，单孔的钻进速度为2.3m/min，利用多功能拱架安装台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣。
优选的，所述步骤2）第一次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为0.5~1.5cm。
优选的，所述步骤3）安装拱架和网片采用多功能拱架安装台车，先将网片弯曲成隧道的内弧度形状，利用多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，接着将拱架进行预拼装，预拼装完成后由多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，最后安装螺栓固定拱架和网片。
优选的，所述步骤4）第二次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为4~8cm将所述步骤3）的拱架覆盖。
优选的，所述步骤6）锚杆施工包括以下步骤：
步骤6-1）锚孔钻设；
步骤6-2）锚孔注浆；
步骤6-3）锚杆安装。
优选的，所述步骤6-1）锚孔钻设采用全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机，其中全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机的伸展臂可360°旋转，所述全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机钻孔时将其钻杆与隧道岩面垂直，钻孔完成后用高压风吹尽锚孔内岩屑，其中相邻锚孔的间距为10~15cm。
优选的，所述步骤6-2）锚孔注浆采用净浆注浆机，利用净浆注浆机向锚孔注入粘稠水泥浆液，并将锚孔灌满粘稠水泥浆液。
优选的，所述步骤6-3）锚杆安装使用SN锚杆，将SN锚杆插入注浆锚孔中，锚杆安装12小时后，利用扭矩扳手安装锚杆垫板，接着拧紧锚杆垫板上的螺母。
优选的，所述步骤7）第三次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为3~5cm将所述步骤6）的锚杆突出部分覆盖。
相对于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本发明隧道施工新方法依次为洞身挖掘，第一次喷射混凝土，安装拱架和网片，第二次喷射混凝土，循环步骤1）~步骤4），完成3个循环或10米后，进行锚杆施工，第三次喷射混凝土，挂设防水板，其中洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车进行炮孔钻设，利用拱架台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣，接着进行第一次喷射混凝土，完成立即进行拱架、钢筋网片安装，完成后进行第二次喷射混凝土，接着进行锚孔钻设、锚孔注浆、锚杆安装，完成后快速进行第三次喷射混凝土作业，以达到“早封闭”的要求，本发明隧道机械化施工既有利于安全生产，也有利于隧道工程质量品质提升，并且精度高、定位准，超欠挖控制较好，喷浆采用湿喷机械手，避免了传统工艺的通病初支背后空洞；
（2）本发明隧道施工方法采用了全电脑三臂凿岩台车后，只需4~5名操作工即可，通过全站仪为全电脑三臂凿岩台车自身定位，预先输入炮孔布置图（炮孔布置图详细显示了每个炮孔的角度和深度）后，启动全电脑三臂凿岩台车的自动钻设功能后，即可实现智能钻孔，单孔的钻进速度为2.3m/min，较人工大幅提升了钻进速度，钻孔精确，超欠挖控制效果较好，大大提升了功效，减少了浪费的同时，极大的降低了安全风险；
（3）本发明隧道施工方法采用多功能拱架安装台车进行拱架和网片安装，利用多功能拱架安装台车机械手抓起预拼接的拱架，然后移动至设计位置，安装调节极为方便快捷，减少了人员数量的前提下，大大降低了工人的劳动强度，且速度快、功效高、安全性高、安装准确；
（4）本发明隧道施工方法采用了湿喷台车后，混凝土由拌合站集中拌合，罐车进行运输，通过湿喷机进行喷射，降低了粉尘含量，每小时30方的喷射速度，大大提高了功效，减少了工人在洞内作业时间，降低职业病几率，同时没有开挖台架的情况，避免人为的填塞遮挡物，从而彻底解决了初支背后空洞的问题，同时湿喷机功率，喷射压力大，喷射混凝土喷出非常密实，工人也从传统工艺8人，减少到2人。
具体实施方式
下面结合实施例描述本发明具体实施方式：
需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明所述全电脑三臂凿岩台车、全站仪、挖掘机、装载机、自卸车、湿喷台车、多功能拱架安装台车、挖改钻锚杆机、净浆注浆机、SN锚杆、扭矩扳手和炮孔布置图均为现有技术。
实施例1
本发明公开了一种隧道施工方法，包括以下步骤：步骤1）洞身挖掘；步骤2）第一次喷射混凝土；步骤3）安装拱架和网片；步骤4）第二次喷射混凝土；步骤5）循环步骤1）~步骤4）；步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；步骤7）第三次喷射混凝土；步骤8）挂设防水板。
实施例2
本发明公开了一种隧道施工方法，包括以下步骤：步骤1）洞身挖掘；步骤2）第一次喷射混凝土；步骤3）安装拱架和网片；步骤4）第二次喷射混凝土；步骤5）循环步骤1）~步骤4）；步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；步骤7）第三次喷射混凝土；步骤8）挂设防水板。
优选的，所述步骤1）洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车，其中全电脑三臂凿岩台车利用全站仪进行定位，当向全站仪输入炮孔布置图即可控制全电脑三臂凿岩台车进行智能炮孔钻孔，其中全电脑三臂凿岩台车的伸展臂可360°旋转，单孔的钻进速度为2.3m/min，利用多功能拱架安装台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣。
实施例3
本发明公开了一种隧道施工方法，包括以下步骤：步骤1）洞身挖掘；步骤2）第一次喷射混凝土；步骤3）安装拱架和网片；步骤4）第二次喷射混凝土；步骤5）循环步骤1）~步骤4）；步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；步骤7）第三次喷射混凝土；步骤8）挂设防水板。
优选的，所述步骤1）洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车，其中全电脑三臂凿岩台车利用全站仪进行定位，当向全站仪输入炮孔布置图即可控制全电脑三臂凿岩台车进行智能炮孔钻孔，其中全电脑三臂凿岩台车的伸展臂可360°旋转，单孔的钻进速度为2.3m/min，利用多功能拱架安装台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣。
优选的，所述步骤2）第一次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为0.5~1.5cm。
实施例4
本发明公开了一种隧道施工方法，包括以下步骤：步骤1）洞身挖掘；步骤2）第一次喷射混凝土；步骤3）安装拱架和网片；步骤4）第二次喷射混凝土；步骤5）循环步骤1）~步骤4）；步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；步骤7）第三次喷射混凝土；步骤8）挂设防水板。
优选的，所述步骤1）洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车，其中全电脑三臂凿岩台车利用全站仪进行定位，当向全站仪输入炮孔布置图即可控制全电脑三臂凿岩台车进行智能炮孔钻孔，其中全电脑三臂凿岩台车的伸展臂可360°旋转，单孔的钻进速度为2.3m/min，利用多功能拱架安装台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣。
优选的，所述步骤2）第一次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为0.5~1.5cm。
优选的，所述步骤3）安装拱架和网片采用多功能拱架安装台车，先将网片弯曲成隧道的内弧度形状，利用多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，接着将拱架进行预拼装，预拼装完成后由多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，最后安装螺栓固定拱架和网片。
实施例5
本发明公开了一种隧道施工方法，包括以下步骤：步骤1）洞身挖掘；步骤2）第一次喷射混凝土；步骤3）安装拱架和网片；步骤4）第二次喷射混凝土；步骤5）循环步骤1）~步骤4）；步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；步骤7）第三次喷射混凝土；步骤8）挂设防水板。
优选的，所述步骤1）洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车，其中全电脑三臂凿岩台车利用全站仪进行定位，当向全站仪输入炮孔布置图即可控制全电脑三臂凿岩台车进行智能炮孔钻孔，其中全电脑三臂凿岩台车的伸展臂可360°旋转，单孔的钻进速度为2.3m/min，利用多功能拱架安装台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣。
优选的，所述步骤2）第一次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为0.5~1.5cm。
优选的，所述步骤3）安装拱架和网片采用多功能拱架安装台车，先将网片弯曲成隧道的内弧度形状，利用多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，接着将拱架进行预拼装，预拼装完成后由多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，最后安装螺栓固定拱架和网片。
优选的，所述步骤4）第二次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为4~8cm将所述步骤3）的拱架覆盖。
实施例6
本发明公开了一种隧道施工方法，包括以下步骤：步骤1）洞身挖掘；步骤2）第一次喷射混凝土；步骤3）安装拱架和网片；步骤4）第二次喷射混凝土；步骤5）循环步骤1）~步骤4）；步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；步骤7）第三次喷射混凝土；步骤8）挂设防水板。
优选的，所述步骤1）洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车，其中全电脑三臂凿岩台车利用全站仪进行定位，当向全站仪输入炮孔布置图即可控制全电脑三臂凿岩台车进行智能炮孔钻孔，其中全电脑三臂凿岩台车的伸展臂可360°旋转，单孔的钻进速度为2.3m/min，利用多功能拱架安装台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣。
优选的，所述步骤2）第一次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为0.5~1.5cm。
优选的，所述步骤3）安装拱架和网片采用多功能拱架安装台车，先将网片弯曲成隧道的内弧度形状，利用多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，接着将拱架进行预拼装，预拼装完成后由多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，最后安装螺栓固定拱架和网片。
优选的，所述步骤4）第二次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为4~8cm将所述步骤3）的拱架覆盖。
优选的，所述步骤6）锚杆施工包括以下步骤：步骤6-1）锚孔钻设；步骤6-2）锚孔注浆；步骤6-3）锚杆安装。
实施例7
本发明公开了一种隧道施工方法，包括以下步骤：步骤1）洞身挖掘；步骤2）第一次喷射混凝土；步骤3）安装拱架和网片；步骤4）第二次喷射混凝土；步骤5）循环步骤1）~步骤4）；步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；步骤7）第三次喷射混凝土；步骤8）挂设防水板。
优选的，所述步骤1）洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车，其中全电脑三臂凿岩台车利用全站仪进行定位，当向全站仪输入炮孔布置图即可控制全电脑三臂凿岩台车进行智能炮孔钻孔，其中全电脑三臂凿岩台车的伸展臂可360°旋转，单孔的钻进速度为2.3m/min，利用多功能拱架安装台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣。
优选的，所述步骤2）第一次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为0.5~1.5cm。
优选的，所述步骤3）安装拱架和网片采用多功能拱架安装台车，先将网片弯曲成隧道的内弧度形状，利用多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，接着将拱架进行预拼装，预拼装完成后由多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，最后安装螺栓固定拱架和网片。
优选的，所述步骤4）第二次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为4~8cm将所述步骤3）的拱架覆盖。
优选的，所述步骤6）锚杆施工包括以下步骤：步骤6-1）锚孔钻设；步骤6-2）锚孔注浆；步骤6-3）锚杆安装。
优选的，所述步骤6-1）锚孔钻设采用全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机，其中全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机的伸展臂可360°旋转，所述全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机钻孔时将其钻杆与隧道岩面垂直，钻孔完成后用高压风吹尽锚孔内岩屑，其中相邻锚孔的间距为10~15cm。
实施例8
本发明公开了一种隧道施工方法，包括以下步骤：步骤1）洞身挖掘；步骤2）第一次喷射混凝土；步骤3）安装拱架和网片；步骤4）第二次喷射混凝土；步骤5）循环步骤1）~步骤4）；步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；步骤7）第三次喷射混凝土；步骤8）挂设防水板。
优选的，所述步骤1）洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车，其中全电脑三臂凿岩台车利用全站仪进行定位，当向全站仪输入炮孔布置图即可控制全电脑三臂凿岩台车进行智能炮孔钻孔，其中全电脑三臂凿岩台车的伸展臂可360°旋转，单孔的钻进速度为2.3m/min，利用多功能拱架安装台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣。
优选的，所述步骤2）第一次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为0.5~1.5cm。
优选的，所述步骤3）安装拱架和网片采用多功能拱架安装台车，先将网片弯曲成隧道的内弧度形状，利用多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，接着将拱架进行预拼装，预拼装完成后由多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，最后安装螺栓固定拱架和网片。
优选的，所述步骤4）第二次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为4~8cm将所述步骤3）的拱架覆盖。
优选的，所述步骤6）锚杆施工包括以下步骤：步骤6-1）锚孔钻设；步骤6-2）锚孔注浆；步骤6-3）锚杆安装。
优选的，所述步骤6-1）锚孔钻设采用全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机，其中全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机的伸展臂可360°旋转，所述全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机钻孔时将其钻杆与隧道岩面垂直，钻孔完成后用高压风吹尽锚孔内岩屑，其中相邻锚孔的间距为10~15cm。
优选的，所述步骤6-2）锚孔注浆采用净浆注浆机，利用净浆注浆机向锚孔注入粘稠水泥浆液，并将锚孔灌满粘稠水泥浆液。
实施例9
本发明公开了一种隧道施工方法，包括以下步骤：步骤1）洞身挖掘；步骤2）第一次喷射混凝土；步骤3）安装拱架和网片；步骤4）第二次喷射混凝土；步骤5）循环步骤1）~步骤4）；步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；步骤7）第三次喷射混凝土；步骤8）挂设防水板。
优选的，所述步骤1）洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车，其中全电脑三臂凿岩台车利用全站仪进行定位，当向全站仪输入炮孔布置图即可控制全电脑三臂凿岩台车进行智能炮孔钻孔，其中全电脑三臂凿岩台车的伸展臂可360°旋转，单孔的钻进速度为2.3m/min，利用多功能拱架安装台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣。
优选的，所述步骤2）第一次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为0.5~1.5cm。
优选的，所述步骤3）安装拱架和网片采用多功能拱架安装台车，先将网片弯曲成隧道的内弧度形状，利用多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，接着将拱架进行预拼装，预拼装完成后由多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，最后安装螺栓固定拱架和网片。
优选的，所述步骤4）第二次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为4~8cm将所述步骤3）的拱架覆盖。
优选的，所述步骤6）锚杆施工包括以下步骤：步骤6-1）锚孔钻设；步骤6-2）锚孔注浆；步骤6-3）锚杆安装。
优选的，所述步骤6-1）锚孔钻设采用全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机，其中全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机的伸展臂可360°旋转，所述全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机钻孔时将其钻杆与隧道岩面垂直，钻孔完成后用高压风吹尽锚孔内岩屑，其中相邻锚孔的间距为10~15cm。
优选的，所述步骤6-2）锚孔注浆采用净浆注浆机，利用净浆注浆机向锚孔注入粘稠水泥浆液，并将锚孔灌满粘稠水泥浆液。
优选的，所述步骤6-3）锚杆安装使用SN锚杆，将SN锚杆插入注浆锚孔中，锚杆安装12小时后，利用扭矩扳手安装锚杆垫板，接着拧紧锚杆垫板上的螺母。
实施例10
本发明公开了一种隧道施工方法，包括以下步骤：步骤1）洞身挖掘；步骤2）第一次喷射混凝土；步骤3）安装拱架和网片；步骤4）第二次喷射混凝土；步骤5）循环步骤1）~步骤4）；步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；步骤7）第三次喷射混凝土；步骤8）挂设防水板。
优选的，所述步骤1）洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车，其中全电脑三臂凿岩台车利用全站仪进行定位，当向全站仪输入炮孔布置图即可控制全电脑三臂凿岩台车进行智能炮孔钻孔，其中全电脑三臂凿岩台车的伸展臂可360°旋转，单孔的钻进速度为2.3m/min，利用多功能拱架安装台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣。
所述全电脑三臂凿岩台车的伸展臂可实现360°旋转，保证钻孔角度的同时，极大的减少掌子面施工人员数量，降低劳动强度和施工安全风险。
全电脑三臂凿岩台车主要功能：①包括钻机控制系统（RCS）可以使定位和钻孔更精确、钻孔速度更快，并提供了几种不同的自动化级别；②低排放的柴油发动机不仅性能好，而且对环境污染小；③BUT45重型钻臂定位直接、快速、准确，通过2500mm的推进补偿，以及配有±190和±135度旋转度的双重旋转机构；④适应不同的岩石条件，同时采用双缓冲系统延长了机器的使用寿命；⑤独特的鹰式高臂座大大增加凿岩断面。
每台全电脑三臂凿岩台车在隧道掌子面开挖仅需配置2名操作工和1名辅助工人，较传统人工钻孔节省13人左右，单根钻孔钻进速度是人工钻孔的3倍以上，净钻孔时间仅90分钟。
优选的，所述步骤2）第一次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为0.5~1.5cm。
喷射混凝土采用湿喷台车全面代替人工进行施工，机械手可实现360°无死角旋转，保证喷射角度，大大降低了人员数量和劳动强度，提高喷射混凝土质量，同时避免人为填塞一些填充物引起的空洞等质量问题，确保内实外美。湿喷台车作业需要1名操作工和1～2名辅助工人，较传统人工喷浆作业减少6人左右，并且湿喷产生的灰尘较少，洞内作业环境较好；速凝剂由电脑自动控制，提高喷射混凝土的喷射质量；此外，湿喷回弹率较人工喷射混凝土降低较大，湿喷台车采用成品混凝土，自带稳定风压空压机喷射，提高混凝土的密实度、均匀性，避免了传统人工喷射空洞、强度达标率低的缺点。
优选的，所述步骤3）安装拱架和网片采用多功能拱架安装台车，先将网片弯曲成隧道的内弧度形状，利用多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，接着将拱架进行预拼装，预拼装完成后由多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，最后安装螺栓固定拱架和网片。
拱架安装采用多功能拱架安装台车，拱架安装是隧道施工中最危险的工序，工人在未进行支护的围岩下进行拱架安装，本发明采用拱架安装机械手代替部分人工，减少掌子面施工人员。多功能拱架安装台车在拱架安装时需要操作工2名，辅助工人6人，与传统的人工安装拱架相比减少2人，且多功能拱架安装台车大大降低工人在未支护条件下的工作时间，拱架在支护好的初期支护下进行预拼装，预拼装完成后由拱架台车夹持定位，由两名工人最终连接、固定，保证了立架工人的安全。
优选的，所述步骤4）第二次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为4~8cm将所述步骤3）的拱架覆盖。
优选的，所述步骤6）锚杆施工包括以下步骤：步骤6-1）锚孔钻设；步骤6-2）锚孔注浆；步骤6-3）锚杆安装。
优选的，所述步骤6-1）锚孔钻设采用全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机，其中全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机的伸展臂可360°旋转，所述全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机钻孔时将其钻杆与隧道岩面垂直，钻孔完成后用高压风吹尽锚孔内岩屑，其中相邻锚孔的间距为10~15cm。
优选的，所述步骤6-2）锚孔注浆采用净浆注浆机，利用净浆注浆机向锚孔注入粘稠水泥浆液，并将锚孔灌满粘稠水泥浆液。
优选的，所述步骤6-3）锚杆安装使用SN锚杆，将SN锚杆插入注浆锚孔中，锚杆安装12小时后，利用扭矩扳手安装锚杆垫板，接着拧紧锚杆垫板上的螺母。
本发明先喷射混凝土和拱架安装，后施作锚杆，注浆采用稠度较大的浆液，喷混凝土及拱架安装完成后进行锚杆注浆施工，浆液可填充初支与围岩间可能存在的空隙，采用扭矩扳手安装锚杆垫板，类似施加预应力的效果，能更好的发挥锚杆的锚固作用，使初支混凝土与围岩能更好地紧密结合为一体，增强初支稳定性；采用MAI400NT型净浆注浆机注浆施工，注浆时注意随时排除孔中空气，钻孔时保证钻杆与岩面垂直，用高压风吹尽孔内岩屑，对于泥质含量较大的岩性，严禁用水冲洗钻孔，注入早强净浆，然后安装锚杆杆体。
注浆时压浆嘴应始终在浆液内，随着压浆管的抽出，空气也随之排出，即孔灌满浆液，然后安装锚杆，锚杆安装12小时后，用已标定的转矩扳手拧紧螺母，锚垫板持力达到约20KN。
优选的，所述步骤7）第三次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为3~5cm将所述步骤6）的锚杆突出部分覆盖。
锚杆安装及拉拔力测试要求如下：
a）安装锚杆前，需清除锚孔内所有钻屑、污泥等，对于泥质含量高且破碎的地层，严禁使用清水冲孔，锚杆应在钻孔完成后3小时内必须安装；
b）在安装锚杆之前，整个锚孔应由插入灌浆软管到锚孔孔底，充满水泥浆，然后把锚杆推入该锚孔中；
c）锚杆的螺母应先拧紧2圈后，在安装后12小时内使用扭矩扳手加紧，力约20kN。
水泥浆液的要求：
a）在锚杆验收测试之前，对所用水泥进行试验，以确定一个合适的配合比，以达到规定的强度和合适的可操作性，与所使用的灌浆设备相匹配；
b）灌浆净浆取5×5×5cm的立方体进行测试；
c）抗压强度试验，每组试验5个样品，测得的强度是要剔除最高和最低值后，取剩余的三个值的平均值作为控制指标；
d）水泥浆液要求的抗压强度
24小时 8 N/mm2 28天后 20N/mm2
e）常用的水灰比如下：
w/c=0.20–0.25 纯水泥
喷射混凝土表面不规则的要求
a）覆盖锚杆垫板处的半径ra不小于0.3m；
b）覆盖锚杆垫板的最小厚度不小于2cm；
c）锚杆垫板附近超过其它较平部位的厚度不大于10cm。
将本发明隧道施工方法应用于龙昌隧道，位于贵州省黔南州福泉市龙昌镇，左幅起点桩号ZK59+100，终点桩号ZK61+270，长度2170米；右幅起点桩号K59+100，终点桩号K61+270，长度2170米，为贵黄高速控制性工程之一。隧道采用单洞三车道，全线单向纵坡为2.45%，横坡为-4%～2%，设计时速100km/h，隧道洞身穿越地段以灰岩、白云岩为主，存在岩溶、突泥突水等不良地质情况，其中Ⅴ级围岩340米，占总长7.7%，Ⅳ级围岩4065米，占总长的92.3%。
该龙昌隧道应用本发明施工方法作业人数少，从预期的120减少到50人，功效高，从预期的5个月完工缩短到3个半月，大大提交了施工效率，并且安全性高，没有出现任何事故，同时隧道各方面指标符合国家要求。
本发明隧道施工新方法依次为洞身挖掘，第一次喷射混凝土，安装拱架和网片，第二次喷射混凝土，循环步骤1）~步骤4），完成3个循环或10米后，进行锚杆施工，第三次喷射混凝土，挂设防水板，其中洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车进行炮孔钻设，利用拱架台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣，接着进行第一次喷射混凝土，完成立即进行拱架、钢筋网片安装，完成后进行第二次喷射混凝土，接着进行锚孔钻设、锚孔注浆、锚杆安装，完成后快速进行第三次喷射混凝土作业，以达到“早封闭”的要求，本发明隧道机械化施工既有利于安全生产，也有利于隧道工程质量品质提升，并且精度高、定位准，超欠挖控制较好，喷浆采用湿喷机械手，避免了传统工艺的通病初支背后空洞。
本发明隧道施工方法采用了全电脑三臂凿岩台车后，只需4~5名操作工即可，通过全站仪为全电脑三臂凿岩台车自身定位，预先输入炮孔布置图（炮孔布置图详细显示了每个炮孔的角度和深度）后，启动全电脑三臂凿岩台车的自动钻设功能后，即可实现智能钻孔，单孔的钻进速度为2.3m/min，较人工大幅提升了钻进速度，钻孔精确，超欠挖控制效果较好，大大提升了功效，减少了浪费的同时，极大的降低了安全风险。
本发明隧道施工方法采用多功能拱架安装台车进行拱架和网片安装，利用多功能拱架安装台车机械手抓起预拼接的拱架，然后移动至设计位置，安装调节极为方便快捷，减少了人员数量的前提下，大大降低了工人的劳动强度，且速度快、功效高、安全性高、安装准确。
本发明隧道施工方法采用了湿喷台车后，混凝土由拌合站集中拌合，罐车进行运输，通过湿喷机进行喷射，降低了粉尘含量，每小时30方的喷射速度，大大提高了功效，减少了工人在洞内作业时间，降低职业病几率，同时没有开挖台架的情况，避免人为的填塞遮挡物，从而彻底解决了初支背后空洞的问题，同时湿喷机功率，喷射压力大，喷射混凝土喷出非常密实，工人也从传统工艺8人，减少到2人。
上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (10)
1.一种隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）洞身挖掘；
步骤2）第一次喷射混凝土；
步骤3）安装拱架和网片；
步骤4）第二次喷射混凝土；
步骤5）循环步骤1）~步骤4）；
步骤6）完成步骤5）所述3个循环或施工10米后，进行锚杆施工；
步骤7）第三次喷射混凝土；
步骤8）挂设防水板。
2.根据权利要求1所述的一种隧道施工方法，其特征在于：所述步骤1）洞身挖掘采用全电脑三臂凿岩台车，其中全电脑三臂凿岩台车利用全站仪进行定位，当向全站仪输入炮孔布置图即可控制全电脑三臂凿岩台车进行智能炮孔钻孔，其中全电脑三臂凿岩台车的伸展臂可360°旋转，单孔的钻进速度为2.3m/min，利用多功能拱架安装台车进行炸药安放，然后进行光面爆破，出渣采用挖掘机、装载机及自卸车配合出渣。
3.根据权利要求1所述的一种隧道施工方法，其特征在于：所述步骤2）第一次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为0.5~1.5cm。
4.根据权利要求1所述的一种隧道施工方法，其特征在于：所述步骤3）安装拱架和网片采用多功能拱架安装台车，先将网片弯曲成隧道的内弧度形状，利用多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，接着将拱架进行预拼装，预拼装完成后由多功能拱架安装台车夹持移动到设计位置，最后安装螺栓固定拱架和网片。
5.根据权利要求1所述的一种隧道施工方法，其特征在于：所述步骤4）第二次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为4~8cm将所述步骤3）的拱架覆盖。
6.根据权利要求1所述的一种隧道施工方法，其特征在于，所述步骤6）锚杆施工包括以下步骤：
步骤6-1）锚孔钻设；
步骤6-2）锚孔注浆；
步骤6-3）锚杆安装。
7.根据权利要求6所述的一种隧道施工方法，其特征在于：所述步骤6-1）锚孔钻设采用全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机，其中全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机的伸展臂可360°旋转，所述全电脑三臂凿岩台车或挖改钻锚杆机钻孔时将其钻杆与隧道岩面垂直，钻孔完成后用高压风吹尽锚孔内岩屑，其中相邻锚孔的间距为10~15cm。
8.根据权利要求6所述的一种隧道施工方法，其特征在于：所述步骤6-2）锚孔注浆采用净浆注浆机，利用净浆注浆机向锚孔注入粘稠水泥浆液，并将锚孔灌满粘稠水泥浆液。
9.根据权利要求6所述的一种隧道施工方法，其特征在于：所述步骤6-3）锚杆安装使用SN锚杆，将SN锚杆插入注浆锚孔中，锚杆安装12小时后，利用扭矩扳手安装锚杆垫板，接着拧紧锚杆垫板上的螺母。
10.根据权利要求1所述的一种隧道施工方法，其特征在于：所述步骤7）第三次喷射混凝土采用湿喷台车，其中湿喷台车的机械手可360°旋转，其中湿喷台车的喷射速度为25~35方/小时，其中喷射后形成厚度为3~5cm将所述步骤6）的锚杆突出部分覆盖。
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