CN110617069B - 一种全环开挖施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种全环开挖施工方法。在围岩上开挖隧道的过程中，常规分部开挖工艺因多次爆破对围岩的频繁扰动，影响了围岩的自稳性能，隧道封闭耗时长，施工空间小，大型机械设备难以进入，影响施工进度。本发明是在铁路单线隧道开挖工作面钻孔测量放线完成后，采用凿岩台车在隧道轨面以上部分钻爆开挖时与仰拱进行同时钻孔，完成一次性爆破的全环开挖工作，再将拱墙初期支护与仰拱初期支护同步施作，完成一次性全环支护工作，在一次性全环支护工作完成后，将仰拱用洞碴回填至掌子面，预留凿岩台车推进梁钻眼位置，然后将后期仰拱施工时的虚碴运走，再施工仰拱及填充部位，依次循环作业，最终逐步推进完成隧道开挖作业。本发明属于路桥领域。

Description

一种全环开挖施工方法
技术领域
本发明涉及一种开挖施工方法，属于路桥领域。
背景技术
隧道施工中，能否正确选择隧道开挖方法，是影响隧道结构稳定及施工安全的重要考虑因素。软弱围岩在开挖过程中，不同的开挖方法及施工步骤会产生不同的围岩松动圈，引起围岩应力重新分布，从而影响围岩稳定性，对施工进度也会产生一定的影响。
通常情况下，软弱围岩隧道一般采用台阶法或分部开挖法，但随着我国铁路隧道建设的快速发展和人工费用的不断升高，施工机械化已成为铁路隧道建设的发展必然。但是由于分部开挖工序衔接多、作业空间限制等因素，不能使用大型机械施工，工效不高。而全环开挖法，工序衔接少，作业空间大，初支可快速封闭成环，施工速度较快。
由于安全性的需求及围岩稳定性评价的复杂性，在软岩隧道施工中全断面（全环法）往往不被采用。目前围岩承载结构支护能力的研究主要集中在围岩自稳能力评价方面。评价方法主要是依据围岩质量分级，再针对各级岩体中不同跨度区间的隧道进行自稳时间及可能塌方程度预计。这类方法对硐室开挖后，围岩承载结构加固的延滞与施工安全措施的制定具有指导作用，但是，评价结果并没有提供确切的定量表征指标，仅仅是定性的描述，准确程度依赖研究者的经验，而且没有涉及到围岩支护结构承载力计算及稳定性定量指标问题。
当隧道埋深较大，区域应力场较高，软质岩地段可能发生软岩大变形，硬质岩地段可能会发生岩爆。另外还存在着危岩落石、岩堆、岩溶、高地温、瓦斯、放射性和有害气体等，隧道封闭耗时长，施工空间小，大型机械设备难以进入，影响施工进度。
发明内容
为解决上述背景技术中提及的问题，本发明的目的在于提供一种全环开挖施工方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种全环开挖施工方法，其特征在于：在铁路单线隧道开挖工作面钻孔测量放线完成后，采用凿岩台车在隧道轨面以上部分钻爆开挖时与仰拱进行同时钻孔，完成一次性爆破的全环开挖工作，再将拱墙初期支护与仰拱初期支护同步施作，完成一次性全环支护工作，在一次性全环支护工作完成后，将仰拱用洞碴回填至掌子面，预留凿岩台车推进梁钻眼位置，然后将后期仰拱施工时的虚碴运走，再施工仰拱及填充部位，依次循环作业，最终逐步推进完成隧道开挖作业。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
一、本发明的超前支护为整个施工过程提供稳定且有利的前提准备。本发明的爆破开挖为一次性爆破的全环开挖，支护为一次性全环支护，施工空间大且能够容纳多种大型机械，提升工作效率了20～30%。
二、本发明能够使隧道水平向和垂向应力呈对称分布，开挖隧道整体保持稳定。本发明通过对试验现场监控量测，得到施工的隧道拱顶沉降和水平收敛均在预留变形量内，隧洞开挖后，对掌子面后方3.5倍洞径以外洞周位移影响较小，施工后隧道整体质量提升。
三、本发明应用于Ⅳ级围岩段的地质条件下，通过多次试验可知，本发明最佳的循环进尺为2.5m，同时当二衬距掌子面的距离达到90m时，支护结构仍有较大安全度。
四、本发明中上台阶、下台阶及仰拱处同时钻眼并实现一次性爆破操作：在保证施工质量的前提下，缩短施工周期，提高施工效率。
五、本发明的仰拱施工过程为一次性填充的施工过程，能够有效提高混凝土早期强度，使填充混凝土不按传统施工方法分层浇筑，本发明采用整体浇筑技术既能够满足施工和设计要求，还同时提高了仰拱混凝土的施工质量，在铁路隧道施工中，本发明研发安全且快速的隧道施工技术，对隧道施工具有重要的现实意义。
六、本发明的仰拱整体填充浇筑有效减少二次施工人员机械设备的投入，同时缩短了工期，降低固定成本的摊销。
七、本发明攻克了开挖的难点，节省了开挖时间，同时还能够保证开挖的质量可靠，为后续仰拱填充混凝土的一次浇筑成型提供可靠基础，有效杜绝了因分层浇筑产生的渗水通道，保证了填充混凝土的施工质量，减少后期质量病害，有效提升隧道整体质量。
八、本发明能够实现机械化联合作业，为机械化联合作业提供足够的空间，保证施工质量的同时提升施工进度。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的流程框图；
图2为超前地质预报工作流程图；
图3为混凝土喷射机械手喷射混凝土作业流程；
图4为仰拱填充过程的流程框图；
图5为周边眼装药状态下的侧视结构剖面示意图；
图6为全环开挖法爆破的纵向结构示意图，图中示意了各个炮眼的位置和个数，图中虚线框内为掏槽眼的布置；
图7为仰拱具体施工过程时的流程框图；
图8为栈桥的工作状态示意图；
图9为衬砌台车、边墙和仰拱之间设置位置的纵向剖面示意图；
图10为仰拱填充整体浇筑模板的纵向截面示意图；
图11为仰拱填充整体浇筑模板的横向截面示意图；
图12为仰拱用端头定型模板和边墙整体式弧形模板之间连接关系的结构示意图；
图13为仰拱及填充砼断面示意图。
图中，1-仰拱用边墙模板；2-定位座；3-第一模板；4-第二模板；5-第一铰耳；6-第二铰耳；7-紧固螺栓；8-止水带；9-第一调节孔；10-第二调节孔；11-第一连接件；12-第二连接件；13-第一肋板；14-第二肋板；15-钢筋孔；16-支撑架；17-弧形模板；18-丝杆千斤总成；18-1-第一调节千斤；18-2-第一调节千斤；18-3-第一调节千斤；18-4-第一调节千斤；19-模板端桁架；20-竹板；21-小药卷；22-大药卷；23-雷管；24-脚线；25-炮泥块；26-1-掏槽眼；26-2-掘进眼；26-3-辅助眼；26-4-周边眼；26-5-底板眼；27-活动模板；28-横向拉杆；30-栈桥；31-支座；32-第一主梁；33-第二主梁；34-第三主梁；35-栈桥用台架；36-引桥；40-边墙施工缝；50-隧道轨面；51-掌子面；52-仰拱；53-衬砌台车；54-矮边墙；55-通风管；56-填充部位。
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，在铁路单线隧道开挖工作面钻孔测量放线完成后，采用凿岩台车在隧道轨面50以上部分钻爆开挖时与仰拱52进行同时钻孔，完成一次性爆破的全环开挖工作，再将拱墙初期支护与仰拱52初期支护同步施作，完成一次性全环支护工作，在一次性全环支护工作完成后，将仰拱52用洞碴回填至掌子面51，预留凿岩台车推进梁钻眼位置，然后将后期仰拱52施工时的虚碴运走，再施工仰拱52及填充部位56，依次循环作业，最终逐步推进完成隧道开挖作业。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式中在一次性爆破的全环开挖工作之前，需要根据超前地质预报确定是否能够直接进行全环开挖法施工方法，若超前地质预报中的相应判定参数和判定标准达标，则直接进行全环开挖法施工方法；若超前地质预报中的相应判定参数和判定标准有不达标的情况，则需要进行超前支护。能够直接进行全环开挖法施工方法的相应判定参数和判定标准如下：
岩性：需为板岩、片岩或千枚岩；
变质性状：低温高压变质环境复理岩，可见绢云母化至轻微绿泥石化；
地质构造：无断裂构造区段；
岩石块石度大于150mm ；
地下水裂隙、结构面局部渗水，无线状流水；
平行单轴抗压强度＞5MPa ；
垂直单轴抗压强度＞20MPa ；
结构面内摩擦角＞40°；
结构面粘聚力＞0.31MPa ；
结构面安息角＞31°；
结构面剪切强度＞15MPa。
当上述判定参数和判定标准有不达标时，需要进行超前支护，超前支护的具体过程为：
首先对隧道周围及掌子面51前方的地质情况进行探测，识别和预测隧道掌子面51前方及周围的地质信息，然后根据地质信息利用一台地质钻机，对开挖前进方向进行30～150m孔深的钻探，再进一步确认前方地质情况，判定参数和判定标准同上，当不符合判定参数和判定标准时，确定并进行下一段的超前支护，当符合判定参数和判定标准时，直接进行全环开挖法施工方法的对应施工步骤即可。具体施工过程中，孔深的选取深度依据隧道掌子面51前方及周围的地质信息而定。地质钻机为矿研RPD-180履带式地质钻机。
如图2所示，在隧道开挖前及施工过程中，采用地质雷达、TSP、红外探水、超前钻孔、加深炮孔、地质素描的方法，对隧道周围及掌子面51前方的地质情况进行探测，识别和预测隧道掌子面51前方及周围的工程地质、水文地质结构，提供准确的地层岩性、地质构造、不良地质、地下水等地质信息，以有效避免工程地质灾害、减少处治费用、确保施工安全和进度，节约成本。
具体操作过程中，先利用地质素描、加深炮孔的方式，然后TSP、红外探水或其他预测手段并列使用或择其一使用，探测得到的地质信息达到设计要求即可隧道施工。
进一步的，在TSP、红外探水或其他预测手段并列使用或择其一使用后，还可利用地质雷达进行探测得到的地质信息达到设计要求即可隧道施工，若地质雷达探测出现问题，还需再利用超前深孔探测进一步明确地质信息，超前钻孔30～50m，结合工程与水文试验，进一步收集、分析、判断并反馈上报，最终确定施工方案再进行隧道施工。
进一步的，本发明超前支护过程中，经过多次试验可知，在所有探测手段中，超前地质钻探是最直接、最直观、最有效的方法。根据实际施工数据在具体施工时，矿研RPD-180履带式地质钻机，在200 MPa 超硬岩的地质条件下，每小时可钻进10 m以上。通过钻机的高速高效的使用，保证了现场的快速施工。
另外还需要说明的是，除可溶岩地段、断层破碎带施作超前钻孔外，还要结合超前探测结果的异常段，按地质人员要求增设钻孔。
进一步的，超前钻探过程中使用的矿研RPD-180履带式地质钻机的最大水平钻进最大深度为200m，钻孔直径64～194mm，套管和单管作业模式可以满足多种施工目的，内杆和外杆同时钻进，又可分开拆卸，在管棚等施工中应用可确保软弱地层不塌孔，同时能实现钻注一体化，对软弱围岩及高压富水地带的超前预加固施工非常便利，也可用于抢险救助时为被困人员通风、送水、送物，对提高软岩大断面隧道的施工进度及确保施工安全起到积极的作用。
具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式二的进一步限定，在超前支护工作过程中，当对隧道在围岩软弱破碎段进行超前支护时，最优选择为利用小导管超前支护。具体操作过程如下：
采用凿岩台车钻孔，用锤击或钻机将小导管顶入，注浆泵注浆。小导管的纵向搭接长度不小于设计，外插角满足规范要求，与线路中线方向大致平行。孔位钻设偏差不超过10cm，钻孔深度大于小导管长度5～8cm，钢管顶入长度不小于管长的90％，用高压风将管内砂石吹出。
具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一、二或三的进一步限定，本实施方式中一次性爆破的全环开挖工作的操作过程为：
测量放样、钻眼爆破和装渣过程，在掌子面51上开挖炮眼，炮眼包括掏槽眼26-1、掘进眼26-2、辅助眼26-3、周边眼26-4和底板眼26-5，多个周边眼26-4沿掌子面51的顶部和中部边缘布置在掌子面51上，多个底板眼26-5沿掌子面51的底部边缘布置，多个辅助眼26-3沿掌子面51的轮廓布置在在掌子面51上，辅助眼26-3靠近周边眼26-4设置，多个掏槽眼26-1成矩形阵列布置在掌子面51中心偏下的位置，掌子面51上各个炮眼布置后，余下的位置为掘进眼26-2的位置。掏槽眼26-1、掘进眼26-2、辅助眼26-3、周边眼26-4和底板眼26-5相互配合能够为准确且全面的爆破过程提供基础。在测量放样过程中，测量人员利用全站仪，用红油漆画出工作面开挖轮廓线，标出每个掏槽眼26-1的位置，其他类型的炮眼根据实际施工清楚选择性标出。
钻眼爆破：首先根据隧道周围及掌子面51前方的工程地质情况确定不同类型炮眼对应的雷管级别、眼个数、眼直径、眼深、单孔装药量和装药结构，再利用液压凿岩台车进行钻孔，单线隧道单工作面利用一台轮胎式三臂凿岩台车，根据轮胎式三臂凿岩台车的臂数进行分区，即可划分出三个区域，先钻周边眼和掏槽眼，再钻掘进眼，清底后再钻底板眼，钻孔时眼位误差不大于10cm，除掏槽眼加深20cm外，掘进眼、辅助眼、周边眼和底板眼的孔底应在同一垂直面上，从而能够确保全面且有效的爆破效果。
进一步的，软岩短进尺段以楔形掏槽为主。
进一步的，装渣过程为：爆破后形成开挖面，利用一台挖掘机配合一台侧卸式装载机对开挖面进行装碴，完成大型自卸汽车出渣过程。
进一步的，钻爆设计的原则是根据工程地质及水文地质、开挖断面、爆破循环进尺、爆破器材等进行爆破设计。合理选择周边眼间距及最小抵抗线，掏槽眼、辅助眼位置、方向、深度、装药结构及装药量等爆破参数。
严格控制周边眼装药量，空气间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。
选用低密度、低爆速、低猛度的炸药，非电导爆管雷管起爆。采用微差爆破，周边眼采用导爆索起爆，以减小起爆时差。通过试验得出，本发明光面爆破参数的选择如下表一：
表一
Figure 697064DEST_PATH_IMAGE001
本实施方式中爆破效果符合断面周边超欠挖检查；开挖轮廓圆顺度，开挖面平整度检查；炮眼利用率的爆破要求；爆出石碴块符合装碴要求；残眼率≥60％，并在开挖轮廓面上均匀分布；两次爆破衔接台阶不大于10cm。本发明在爆破操作过程中确保每次爆破后都需要检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。
根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距，用药量，特别是周边眼；根据爆破后石碴的块度大小修正装药参数；根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，使爆破眼底基本落在同一断面上。炮眼包括掏槽眼、掘进眼、辅助眼、周边眼和底板眼，各个炮眼的设置位置如图6所示，炮眼中掏槽眼、掘进眼、辅助眼、周边眼和底板眼对应的雷管级别、眼个数、眼直径、眼深、单孔装药量和装药结构如下表二：
表二
Figure 145362DEST_PATH_IMAGE002
具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式一、二、三或四的进一步限定，本实施方式中一次性全环支护工作的操作过程为：
初喷混凝土：利用高压风水冲洗隧道内的受喷面后设置控制喷砼厚度的标志。利用湿喷机械手按设计要求初喷4cm厚的一层混凝土，确保喷射混凝土表面平整度；初喷混凝土的效果经相关检测后不合格需要重新进行初喷，合格后湿喷机械手退场。检测指标为厚度、均匀度或其他相关指标。
锚杆打设：锚杆打设包括组合中空锚杆打设和全长粘结砂浆锚杆打设：
组合中空锚杆打设：根据设计要求在开挖面上准确画出锚杆孔位，利用锚杆台车钻孔；检查锚杆孔达到标准后，安装锚杆并注浆，直至锚杆达到设计注浆量时结束注浆，在综合检查判定注浆质量合格后，用扳手将垫板拧紧；
全长粘结砂浆锚杆打设：利用锚杆台车钻孔，打孔角度为垂直与开挖面打入，高压风吹孔，向孔内注满早强砂浆，再将锚杆送入孔内，并将杆体位于孔位中央，待砂浆达到设计强度后安装垫板，螺帽紧固在岩面上；
钢筋网铺设：锚杆打设完成后，进行钢筋网铺设，将除锈的钢筋在洞外加工场分片制作，铺设需贴近岩面，与锚杆绑扎连接牢固；相邻两个钢筋网搭接时的重合长度为1～2个网格；
架设钢架：将制作完毕的多个钢架通过拱架安装机安装在洞内地层上，多个钢架沿洞内长度方向设置，相邻两个钢架之间通过连接钢筋纵向连接；
复喷混凝土：喷嘴垂直于洞内岩面，距受喷面0.8～1.2m，呈螺旋移动，风压0.5～0.7MPa。喷嘴还掺入有液态速凝剂。一次喷射砼的最大厚度，拱部不得超过10cm，边墙不得超过15cm，分层喷射砼时，后一层喷射在前一层砼终凝后进行。复喷混凝土的效果经相关检测后不合格需要重新进行复喷，合格后湿喷机械手退场。检测指标为厚度、均匀度或其他相关指标。
具体实施方式六：结合图7至图13说明本实施方式，在隧道仰拱52开挖支护、仰拱52衬砌完成后，利用仰拱填充整体浇筑模板和栈桥30根据设计尺寸，先对仰拱52进行支模和浇筑，再对填充部位56一次关模到设计位置，最后对填充部位56进行整体浇筑，依次循环作业，直至推进完成隧道仰拱52的全部施工作业，仰拱52的施工过程操作难度降低，混凝土填充过程简单且强度能够得到保障，符合相关设计要求。
具体施工方法包括以下步骤：
仰拱52开挖、出碴和清底：按照设计图纸断面图进行仰拱52开挖，仰拱52开挖出完渣土后清理仰拱52基底，保证仰拱52基底无虚渣；
模板安装：在除渣后的仰拱52基底进行仰拱52衬砌操作，仰拱52衬砌完成后，根据隧道类型选择栈桥30与一套或两套仰拱填充整体浇筑模板相配合，在仰拱52内完成仰拱填充整体浇筑模板中的仰拱用端头定型模板的安装工作以及边墙整体式弧形模板1的安装工作，形成仰拱填充整体浇筑模板；仰拱填充整体浇筑模板包括仰拱用端头定型模板和边墙整体式弧形模板1。
混凝土浇注：先进行仰拱52混凝土的一次浇注，浇注完成后检测仰拱52混凝土强度达到2.5MPa后灌筑隧底完成一次性填充混凝土，形成一体式混凝土填充层；
养护操作：对仰拱52混凝土和填充部位56的混凝土进行统一养护操作。
上述仰拱52施工过程中未提及的操作步骤与现有仰拱施工过程中采取的措施相同。
进一步的，在模板安装完成后，还需要进行仰拱52结构尺寸的复核和报检工作，尺寸复合和报检符合设计要求后，进行混凝土浇注。
具体实施方式七：本实施方式为具体实施方式六进一步限定，一体式混凝土填充层的灌注以仰拱填充整体浇筑模板中模板顶侧作为填充面层标高，两侧顶端模板必须顺直、牢固，在一次性填充混凝土浇筑完成后，利用两侧模板顶面作为填充面收面依据和刮杆的支撑面，刮除多余混凝土，找平填充面，使填充混凝土满足设计要求。
具体实施方式八：本实施方式为具体实施方式六或七的进一步限定，在仰拱52开挖、出碴和清底工作完成后，进行测量放线操作，复核仰拱52断面尺寸，确保洞身无欠挖，洞身中超挖部分采用与仰拱52中同级混凝土回填。
具体实施方式九：本实施方式为具体实施方式六、七或八的进一步限定，在仰拱52混凝土浇注过程中，浇筑工作通过栈桥30的横向跨度及安装在两侧的溜槽完成，混凝土持续均衡浇筑，仰拱52中间部位使用溜槽保证混凝土自由下落高度小于2m，两侧较远部位通过溜槽精确浇筑到位。精确度能够达到厘米级。
具体实施方式十：本实施方式为具体实施方式九进一步限定，当隧道类型为双线隧道时，栈桥30为27m液压自行式仰拱移动栈桥，通过27m液压自行式仰拱移动栈桥和两套仰拱填充整体浇筑模板相互配合完成仰拱52长度为9～18m的一次施工过程；当隧道类型为单线隧道时，栈桥30为简易栈桥，通过简易栈桥和仰拱填充整体浇筑模板相互配合完成仰拱52的长度为12m的一次施工过程。栈桥30还配合设置有四至六米长的倾斜设置的引桥36。本发明操作过程灵活，适用于不同类型的隧道。
具体实施方式十一：本实施方式为具体实施方式六、七、八、九或十的进一步限定，为了规范仰拱52的端头对中埋式止水带安装，防止端头止水带损坏或安装不规范，端头采用仰拱用端头定型模板配合端头处的止水带8进行定位，如图4所示，边墙整体式弧形模板1为弧形板体，仰拱用端头定型模板包括定位座2、第一模板3、第一下钢板、第一侧钢板、第二模板4、第二下钢板，第二侧钢板、第一铰耳5、第二铰耳6、紧固螺栓7、止水带8、第一调节孔9、第二调节孔10、第一连接件11、第二连接件12、第一肋板13、第二肋板14、钢筋孔15和支撑架16。边墙整体式弧形模板1的一端设置有支撑架16，边墙整体式弧形模板1的另一端设置有定位座2和模板组件，定位座2依次通过第一连接件11和第二连接件12与模板组件外壁相连接，模板组件包括第一模板3、第二模板4、第一肋板13和第二肋板14，第一模板3和第二模板4之间并列设置，第一模板3的顶部和第二模板4的顶部分别通过第一铰耳5和第二铰耳6相铰接，第一模板3上设置有第一肋板，第二模板4上设置有第二肋板14，第一模板3和第二模板4之间夹持有止水带8，止水带8为中埋式止水带，第一模板3通过紧固螺栓7与第二模板4可拆卸连接，通过紧固螺栓7的作用起到进一步定位并夹紧止水带8，第一肋板13或第二肋板14上沿其厚度方向各加工有多个钢筋用插孔15，第一模板3包括第一下钢板和第一侧钢板，第一下钢板和第一侧钢板固定连接制为一体，二者配合形成L形板体，第二模板4包括第二下钢板和第二侧钢板，第二下钢板和第二侧钢板固定连接制为一体，二者配合形成L形板体。仰拱用端头定型模板的结构设置合理，能够规范埋式止水带的安装位置，调整及时且灵活，同时保证混凝土施工质量。
进一步的，在仰拱用端头定型模板的安装过程中，仰拱用端头定型模板各个模板均为钢模板，各个模板形成组合式钢模板，当止水带8为中埋式止水带时，施工过程中先将第一模板3和第二模板4固定在边墙整体式弧形模板1上，再将中埋式止水带摊铺在第一模板3和第二模板4之间，第一模板3和第二模板4压紧在中埋式止水带，有利于进行环向止水带与纵向止水带之间的焊接连接。
进一步的，定位座2上加工有第一调节孔9和第二调节孔10，第一调节孔9和第二调节孔10并列设置，定位座2通过第一调节孔9或第二调节孔10与第一连接件11的一端相铰接，第一连接件11的另一端与第二连接件12的一端固定连接，第二连接件12的另一端与第一模板3的外壁固定连接，增强仰拱用端头定型模板调节的灵活性。
进一步的，第一连接件11为杆体，第二连接件12为匚字形杆体。第一连接件11和第二连接件12的形状相配合更加有利于定位座2与模板组件之间的稳定连接。
具体实施方式十二：本实施方式为具体实施方式六、七、八、九、十或十一的进一步限定，如图8所示，在隧道衬砌浇注工作中，根据设计和验收规范要求，隧道衬砌分为两大部分，即边墙拱部为上部，使用衬砌台车53一次性浇筑成型；衬砌台车53上设置有通风管55，仰拱52及填充部位56填充混凝土后形成的填充层为下部，采用仰拱填充整体浇筑模板一次浇筑成型，矮边墙54和仰拱52之间形成有边墙施工缝40，边墙施工缝40也为边墙拱部和仰拱52的衔接处，边墙施工缝40处于隧道轨面50的下方，边墙施工缝40与隧道轨面50之间的竖直距离为21cm。该距离值能够有效配合本发明提升混凝土的防水性能。
本发明中仰拱52填充混凝土浇筑将阻断仰拱52与掌子面51之间的通道，这个工序操作至关重要，要求现场务必加强工序组织，提前做好工序调节，混凝土浇筑作业安排在掌子面51为开挖工序、立架工序，不可与掌子面51的出碴工序、喷砼工序同时进行。
填充层的施工及成品保护，为尽快提高填充混凝土强度，在配合比配制时，配合比设计时减少混凝土坍落度，坍落度控制在14cm以内，使混凝土在三天时间强度达设计值的70%。对于新浇段混凝土防止车辆在驶入和驶出引桥36时冲击混凝土，在填充面铺设钢板以减少工程机械行走时对填充混凝土的破坏。对于通行车辆要求车辆时速控制在5km/h。
具体实施方式十三：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九的进一步限定，如图8和图10所示，仰拱52混凝土浇注前，在已浇筑好的上一组填充顶面放出整体弧形模板的支架就位点，在拟浇筑的仰拱52前方利用挖掘机先平整出一块供定位和支撑的空地，将栈桥30及仰拱填充整体浇筑模板在该空地处就位，
仰拱填充整体浇筑模板还包括多个单体弧形模板17，单体弧形模板17的纵向截面为弧形，与仰拱填充整体浇筑模板相配合的还有丝杆千斤总成18和模板端桁架19，单体弧形模板17通过丝杆千斤总成18与模板端桁架19相连接。丝杆千斤总成18包括第一调节千斤18-1、第二调节千斤18-2、第三调节千斤18-3和第四调节千斤18-4，模板端桁架19为现有架体，模板端桁架19设置在支座31上，支架底部所在平面为设计填充顶面，也是施工行车面，图5中，点划线所示意的平面为内轨顶面。在仰拱52的一侧，单体弧形模板17设置在模板端桁架19的下方，第一调节千斤18-1的下端铰接在单体弧形模板17的中部，第一调节千斤18-1的上端铰接在模板端桁架19的底部，第二调节千斤18-2和第三调节千斤18-3共用一个下铰接座，下铰接座设置在单体弧形模板17上端的内壁上，第二调节千斤18-2的下端铰接在下铰接座上，第二调节千斤18-2的上端铰接在模板端桁架19的底部上，第三调节千斤18-3的下端铰接在下铰接座的一侧，第三调节千斤18-3的上端铰接在竖直设置的上铰接座上，模板端桁架19的顶部横梁穿设在上铰接座上，第四调节千斤18-4的一端铰接在上铰接座的顶部，第四调节千斤18-4的另一端铰接在模板端桁架19中横梁的顶面上。同理于仰拱52的另一侧的设置相应结构和方式，且仰拱52两侧的支护结构对称设置，仰拱52两侧的支护结构形成一套仰拱填充整体浇筑模板。丝杆千斤总成18中各个调节千斤的工作原理与现有调节千斤的工作原理相同。
单体弧形模板17上设置有活动模板27，活动模板27的一端为铰接端，该端铰接在单体弧形模板17上，活动模板27的另一端为活动端，活动模板27在仰拱52的支护过程中与单体弧形模板17相配合实现对仰拱52的支护工作，仰拱52支护并填充浇筑后，转动活动模板27使其处于竖直状态，作为填充部位56的边模，缩短支模时间，确保短时间内边模支模准确，省去对填充部位56分层浇筑的过程，支模后完成填充部位56的一次性填充浇筑过程，无需对填充部位56分层浇筑。
仰拱52的支模和填充过程：仰拱填充整体浇筑模板纵向就位后先锁定，用丝杆千斤总成18连接单体弧形模板17与模板端桁架19，以此来加强模板稳定性，同时利用丝杆千斤总成18中各个调节千斤对单体弧形模板17进行精调定位，加固整体支架防止单体弧形模板17上浮移位，保证仰拱52达到设计精度，最后浇注仰拱52混凝土。
填充部位56支模和填充过程：仰拱52填充混凝土终凝后，转动活动模板27的活动端，使其以铰接端为轴转动至竖直位置，起到对填充部位56边部的支护作用，实现一次关模到设计位置，再对填充部位56进行一次性浇筑。
进一步的，活动模板27还配合设置有横向拉杆28，用于进一步定位活动模板27处于竖直位置时的稳定性。横向拉杆28的一端设置在模板端桁架19，横向拉杆28的另一端为可拆卸端，且该端与活动模板27可拆卸连接，当活动模板27转动到竖直位置时，活动模板27的可拆卸端与活动模板27可拆卸连接。
进一步的，如图10所示，将虚碴运走并达到一定的仰拱步距后即得到了一段可施工仰拱52的区域，该区域中的两端各设置有一个支座31，两个支座31之间依次设置有第一主梁32、第二主梁33和第三主梁34，结构清晰简单。模板安装步骤精简。
具体实施方式十四：本实施方式为具体实施方式十三的进一步限定，仰拱52清底：仰拱52虚碴开挖完成后，清理隧底的浮碴、积水、杂物，若遇到渗水较多时，应采取截堵或引排措施。
施工中栈桥30使用18m简易栈桥，一次施工仰拱52长度为12m。保证施工进度的同时确保仰拱52内施作人员在栈桥30周边的施工安全。
为不影响隧道内机械车辆通行，仰拱52和填充部位56同时利用栈桥30进行混凝土施工，具体施工时，栈桥30采用HW400×400H型钢制作，长度为18m，端部斜坡长为4m。H型钢上铺设8mm厚的防滑钢板。栈桥30一端搭在已经浇筑好的仰拱52上，另一端用栈桥用台架35支撑。栈桥30要放稳、固定牢固。栈桥30需移动时用挖掘机拖拽，人工配合。
具体实施方式十五：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、十一、十二、十三或十四的进一步限定，仰拱52施工和填充部位56施工完成后，进行二次防排水施工，根据分区独立排水系统设计要求，采用固定装置对纵环向盲管进行支撑固定，确保泄水孔坡度符合设计要求。其他未提及的二次防排水施工必要的操作步骤与现有排水施工过程相同。
具体实施方式十六：本实施方式为具体实施方式十五的进一步限定，二次防排水施工完成后，进行隧道二次衬砌施工，拱墙二次衬砌施工采用防水砼，仰拱52及隧底处的填充部位56开挖支护完成后及时全幅施工，同时引入栈桥30能够确保洞内交通不中断。拱墙二次衬砌在围岩变形基本稳定后采用模板台车及时进行跟进，二次衬砌距掌子面51距离，Ⅳ级围岩不大于90m，Ⅴ级围岩不大于70m。其他未提及的隧道二次衬砌施工必要的操作步骤与现有隧道二次衬砌施工过程相同。
具体实施方式十七：本实施方式为具体实施方式五的进一步限定，初喷混凝土前，喷射前先处理危石，检查开挖断面净空尺寸，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理。
具体实施方式十八：本实施方式为具体实施方式五、六或十七进一步限定，钢筋网厚度为2～4cm。
具体实施方式十九：结合图1至图13说明本实施方式，
施工准备工作完成后，根据地质报告的结果，选择是否进行超前支护，凿岩台车就位辅助，同时准备钻爆设计，随时调整爆破参数，再测量放线，布置炮眼，在逐一钻眼、装药和爆破，排烟和排险操作结束后，进行初喷混凝土，然后利用成套机械运渣，再检查开挖质量，如果不合格，重新测量放线、布置炮眼并爆破，如果合格，进行初期支护，仰拱52处的洞渣临时回填，初期支护完成后，在仰拱52及填充部分56施工过程中清理仰拱52回填的洞渣，再进行防水层铺设，铺设完毕后，最后进行拱墙二次衬砌施工。
进一步的，在布置炮眼的过程中，如图5所示周边眼装药结构：在炮眼内沿其长度方向设置有一层竹板20，起到了干燥隔离的效果，为爆破提供有利条件，竹板20上布置有多个小药卷21，多个药卷沿炮眼的深度方向设置，炮眼的底部设置有大药卷22，小药卷21和大药卷22的结构相同，尺寸不同，小药卷21为小直径药卷，大药卷22为大直径药卷，大药卷22内均设置有雷管23，炮眼的眼口处塞紧有炮泥块25，脚线24的一端分别与雷管23和多个小药卷21相连接，脚线24的另一端穿过炮泥块25设置在炮眼外。
进一步的，脚线24替换为传爆管。
进一步的，竹板20的厚度为2～4cm。
进一步的，用小药卷21间隔装药，岩石很软时采用导爆索代替药卷；其它采用连续装药结构。所有装药炮眼用炮泥块25堵塞，炮泥块1的堵塞长度不小于25cm。
结合本发明的优点说明以下实施例：
实施例一：全环开挖法施工应符合下列控制要点的控制要求：
1) 施工必须做好工序衔接。工序安排应紧凑，尽量减少围岩暴露时间，避免因长时间暴露引起围岩失稳。
2) 长及特长隧道应采用大型施工机械，各种施工机械设备应合理配套，充分发挥机械设备的综合效率。
3) 根据围岩情况设置超前小导管，根据开挖情况可减小环向设置间距直到消除拱部开挖掉块现象为止，小导管长度宜为3.5～4.0米。
4) 全环开挖时，应坚持以光面爆破为主、人工修整为辅，尽量减少对围岩的扰动，并保证岩面圆顺。挖机开挖应由专人指挥，防止挖机碰触钢架，造成拱架变形甚至发生事故。
5) 全环开挖应控制爆破最大一段装药量，减少爆破振动对围岩的影响。
6) 初期支护闭环管理
①仰拱52初支支护及时封闭成环是确保初期支护安全的根本措施，以利于形成完整的初期受力体系。
②初期支护必须严格按照设计及时施做，初期支护仰拱52应快挖、快支、快速封闭，爆破开挖仰拱52初期支护应于12h内完成开挖、架设拱架、喷射混凝土封闭作业。
③必须高度重视初支的施工质量，采用机械手进行喷射混凝土作业，保证初期支护质量，提高“初支质量是作业人员安全的保证”的意识。
④锁脚锚管是保证初期支护安全的重要措施，保证了工字钢或格栅钢架在受到侧向力时不发生洞周的位移变形，同时可以起到抑制拱架整体下沉的作用，从而保证初支结构在施工过程中受力稳定。根据实际变形情况，我们在每分节处增设2根锚管，即由原设计的2根增为4根，同时保证锁脚锚管与钢架的焊接质量，确保锁脚锚管和拱架间的有效连接。
⑤根据隧道施工设计图纸，Ⅱ～Ⅳ级围岩一般无仰拱52初期支护，为保证隧道较破碎围岩段的及时封闭及初期支护稳定，必要时联系设计等相关方在Ⅳ级围岩段视地质情况增设仰拱52钢架等初期支护措施，确保初期支护及时封闭成环。
⑥为增强钢架的整体稳定性，应将钢架与纵向连接筋、结构锚杆、定位系筋和锁脚锚管焊接牢固。纵向连接筋是将各榀拱架连接为一体形成整体受力结构的保证。要重视拱架纵向连接筋的焊接质量，保证焊接长度。必要时加密纵向连接筋。
⑦全环开挖法需在隧道围岩满足前文所述工程地质等适用条件的情况下采用，否则需缩短开挖进尺、或采取有效措施稳定掌子面51后采用，或选用其它开挖方法。
本发明中机械设备总体配套原则如下
隧道施工机械化能够提高施工效率，减少作业人员的投入，减轻了作业人员的劳动强度，保障了施工安全，其优越性无可厚非。但如何才能在隧道施工中适当投入设备，合理控制设备投入的规模，合理有效地进行机械化配套，是隧道施工机械化配套的关键。
结合多年来铁路隧道施工机械化配套的实施情况，总结出隧道机械化配套中各作业线应遵循的设备总体配套原则如下。
一、因地制宜原则
隧道施工机械化配套方案选择应根据隧道的地质条件、自然环境、施工环境等实际情况进行，不能片面追求单方面的指标而进行设备配套方案选择，只有正确选择设备配套方案，才能达到项目施工机械化的效率、社会效益和经济效益。
二、经济适用原则
铁路隧道施工机械化配套中选用的设备应满足经济适用性原则。对于配套到各作业线的设备，应以满足施工需要为出发点，在保证安全、经济、快速的条件下，选择合适的设备进行施工。投入设备的规格和能力应与实际需要相接近或偏大，保证足够的富裕量以满足需要。选用设备应以功能适用为原则，以通用设备为主，专用设备根据需要选择。
实施例二：本实施例中当本发明采用一台三臂凿岩台车进行施工时，操作过程如下：
三臂凿岩台车的外轮廓尺寸满足隧道断面的需要，具体尺寸如下：
单台三臂凿岩台车的长宽高为16835mm×2900mm×3630mm，单线隧道断面尺寸为：宽×高9.1m×10.1m，满足单台三臂凿岩台车的施工空间要求。
三臂凿岩台车配用量选择的情况如下：
测量时间：30min
隧道每循环钻孔数量为187个
单个钻爆孔深2.7m
凿岩台车钻孔速度0.4min/m
每台凿岩机钻孔数量为：约62个孔
每台凿岩机单孔成孔时间（含就、退位时间）：2.7×0.4+2=约3min
则每循环钻孔累计时间：62×3=186min
装药通风时间：约30min
整个开挖作业时间：30+186+=246min
因此，在单线隧道中，一台三臂液压凿岩台车能够满足作业需要。
在钻爆法施工中，全机械化钻孔方式采用液压凿岩台车进行作业。液压凿岩台车能移动并同时支持多台凿岩机作业，其主要结构有钻臂、凿岩机、钢结构的车架、走行机构及其他附属设备。具有以下特点：
钻孔速度快 施钻一个3.5m深炮孔时间仅需1.5min；
凿岩台车的耗能低，一台凿岩台车总输入功率190kw；而常规人工手持风钻设备同等条件施工，需要配置四台110kw的空压机。显而易见，凿岩台车在耗能上更经济。
人员配置少，凿岩台车开挖作业人员基本形成了由2名管理人员、7名司钻工（兼装药）的配置，大大减少了风钻开挖需配置的25名人员。
安全程度高，采用凿岩台车开挖作业，凿岩台车需停放距掌子面51十米的距离，操作人员在带有安全顶棚的驾驶室内完成打眼作业；同时使用配置的吊篮可以提前人工撬顶，排除危石，避免了因掉落石块引发的安全事故。在吊篮内也配置了控制手柄，人员可以自行操作，快速、安全的完成装药作业。
爆破质量优，凿岩台车装配了推进梁自动平衡功能，及利用对推进梁摆动油缸和俯仰油缸的油路补偿实现在移动大臂时，推进梁保持位置不变，保证了周边眼进眼角度的一致。
实施例三：本实施例为锚喷支护作业线的情况如下，
采用一台湿喷机械手作业，其生产效率高、能耗低、辅助设施少、喷射质量好、回弹率低、作业环境好、作业人员少、作业成本适中，适合用于长大隧道喷射混凝土作业。
配用量计算：按每循环开挖进度2.5m计算，每循环喷混凝土量＝5.5 m3×2.5m=13.75 m3。
采用湿喷机械手作业，其准备时间约为20min，每小时平均喷射方量为20 m3，喷射混凝土作业时间＝13.75 m3×1.4÷20m3/h×60min=57.8min；
PM500PC型湿喷机械手正常生产力约为20 m3/h，因此，湿喷机械手的数量＝13.75m3×1.4÷20m3=0.96≈1台，即配置一台喷浆机械手能够满足施工要求。
装运作业线的相关情况如下：
装碴设备的配用量计算
由于单线隧道施工尺寸较小，只能容下一台装载机进行作业。故采用1台5吨装载机作业。
碴车的配用量计算
25吨自卸汽车生产能力计算
Figure 597204DEST_PATH_IMAGE003
其中P为台时生产能力，m3/h；T为工作时间，取60min；V为车厢容量，Kch为汽车装满系数，Ks为运输损耗系数，Kk为物料松散系数，t为每作业循环时间，Kt为时间利用系数。
按运距1.5km计算，洞内1000m，洞外500m，则t=
Figure 523571DEST_PATH_IMAGE004
其中t0为装车时间，单位min
L1、L2为洞内、洞外运行距离，单位m；
t1为洞外卸车时间，单位min，取1～1.5min；
t2为洞内调向、倒车等待装车时间，单位min，取1～1.5min；
v1、v2分别为洞内、洞外平均车速，单位m/min，洞内取10km/h，洞外取25km/h
则t=5
Figure 993736DEST_PATH_IMAGE005
12＋1.5＋2.4＋1.5=22.4min；
按此计算P=(60min×12m3×0.9×0.9×0.9)/（1.4×22.4）＝16.74m3/h；
车辆需要用量计算按
Figure 488302DEST_PATH_IMAGE006
其中N为车辆数量，Ky为运输不均衡系数，取1.10～1.15；V为每钻爆循环出碴量，P为台班生产能力，Tm为计划出碴时间。
N＝（1.15×80m2×2.5m×1.4）/(16.74×3.5)＝5.49台，N取6台。
仰拱（52）作业线的相关情况如下：
当栈桥30为自行式仰拱栈桥时，由于自行式仰拱栈桥占用空间较大，在单线隧道中使用时无法保证其桥下能开展仰拱52虚碴挖掘、钢筋绑扎、混凝土浇注作业，因此使用简易栈桥更能提高仰拱52施工的作业空间，保证仰拱52作业的效率；采用仰拱填充整体浇筑模板。
栈桥30作为隧道超前地质预报、钻爆开挖等设备通过仰拱52施工段的桥梁，必须保证掌子面51施工的设备正常通过栈桥30；保证足够的仰拱52空间，以便进行仰拱52开挖、仰拱52的混凝土浇注。
选型时应考虑通过设备的荷载及尺寸。
当栈桥30为简易栈桥时，通过简易栈桥的相关设备及相关设备的重量如下：
三臂凿岩台车43000KG
湿喷机械手16000KG
小松挖掘机23100KG
小松装载机16360KG
自卸车（负载时）35000KG
因此，考虑栈桥30通过设备的重量时应大于43000KG，考虑通过设备的接近角、离去角、爬坡能力、最小离地间隙，最宽外形尺寸。几种设备在相关参数如表三：
表三 通过栈桥设备的相关参数表
Figure 286494DEST_PATH_IMAGE007
因此，栈桥30选型时应将以上设备的相关参数作为参考，保证以上设备能正常通过。
防水板作业线在试验过程中使用时采用防水板铺设台架。
二衬作业线在试验过程中的使用情况如下：
采用全断面液压钢模衬砌台车，混凝土采用集中搅拌、混凝土搅拌运输车运送、混凝土输送泵进行浇注，二衬养护台架进行二衬混凝土养护。
混凝土搅拌站选型配置情况如下：
隧道施工中，混凝土搅拌站一般承担着隧道湿喷混凝土、仰拱52混凝土、二次衬砌混凝土的生产。因此，隧道工程混凝土搅拌站的配置，要考虑混凝土搅拌站的结构形式、生产能力、混凝土运输距离、施工自然环境、混凝土品种、业主单位对混凝土的建设要求等因素。
在长大隧道施工中，对混凝土强度、耐久性的要求高，混凝土在搅拌生产过程中，搅拌时间要求在150s以上。而混凝土的理论生产能力是以搅拌时间为60s来计算的，因此，选择混凝土生产能力时，除考虑各个工作面对混凝土的实际需求总量外，还应考虑搅拌时间因素。即实际混凝土总量乘以实际搅拌时间和理论搅拌时间的比值方为混凝土搅拌站的理论生产能力。
混凝土搅拌站的配料仓数量根据需要搅拌的混凝土的种类进行设置。如果搅拌混凝土需要的砂石料种类有三种，则需要配置四仓。
混凝土搅拌运输车配用量计算的过程如下：
在隧道施工中，选用混凝土搅拌运输车的数量与搅拌站距离工作面距离、砼需求数量、搅拌站生产效率、现场砼泵送效率等有直接关系。
混凝土搅拌运输车的选型与锚喷作业中的选型相同，其数量计算如下：
Figure 141186DEST_PATH_IMAGE008
其中P为每台混凝土搅拌运输车小时生产能力，m3/h；
T0为每小时工作时间，min；
T1为混凝土搅拌运输车每一次循环时间，min；
Kt为时间利用系数；
Kv为容量利用系数；
V为混凝土搅拌运输车工作容积。
T1＝t1+t2+t3+t4；
其中t1为在混凝土搅拌站接料时间
t2为中途运输时间
t3为卸料时间
t4为调向时间
按洞内0.5km，洞外0.5km的运输距离计算，则
T1＝9÷25×60+（1÷10+1÷25）×60+9÷60×60＋1.5=40.5min
P=60×0.9×0.9×12÷40.5＝14.4m3/h
二衬作业线需要混凝土搅拌运输车配用量的计算公式如下：
Figure 341223DEST_PATH_IMAGE009
其中Ky为运输不均衡系数，取1.1～1.15；V为每循环浇注混凝土量，单位m3；Tm为每循环作业时间，单位h；
Figure 741112DEST_PATH_IMAGE010
；
N取2台，考虑初支、仰拱52及二衬作业面存在施工工序同步的情况，混凝土搅拌运输车配置为5台较为合理。
混凝土输送泵配用量计算过程如下：
混凝土输送泵的生产能力与其理论生产能力相接近。其配用量计算如下：
Figure 292179DEST_PATH_IMAGE011
其中Qh为计划小时浇注强度，m3/h；
P为混凝土输送泵小时生产能力，m3/h；
N0为备用量，N0=1。
在二次衬砌一个工作面中，混凝土输送泵的配用量
N＝（26×0.4×12÷9）÷60+1＝1.23
取2台，其中1台作为备用。

Claims (6)

1.一种全环开挖施工方法，其特征在于：在铁路单线隧道开挖工作面钻孔测量放线完成后，采用凿岩台车在隧道轨面（50）以上部分钻爆开挖时与仰拱（52）进行同时钻孔，完成一次性爆破的全环开挖工作，再将拱墙初期支护与仰拱（52）初期支护同步施作，完成一次性全环支护工作，在一次性全环支护工作完成后，将仰拱（52）用洞碴回填至掌子面（51），预留凿岩台车推进梁钻眼位置，然后将后期仰拱（52）施工时的虚碴运走，再施工仰拱（52）及填充部位（56），依次循环作业，最终逐步推进完成隧道开挖作业；
在一次性爆破的全环开挖工作之前，根据超前地质预报进行超前支护，首先对隧道周围及掌子面（51）前方的工程地质情况进行探测，识别和预测隧道掌子面（51）前方及周围的地质信息，然后根据地质信息利用一台履带式地质钻机，对开挖前进方向进行30～150m的钻探，钻探后再根据地质情况进行超前支护；
一次性爆破的全环开挖工作的操作过程为：
测量放样：测量人员测量并标出工作面开挖轮廓线以及炮眼位置；
钻眼爆破：炮眼包括掏槽眼、掘进眼、辅助眼、周边眼和底板眼，首先根据隧道周围及掌子面（51）前方的工程地质情况确定不同类型炮眼对应的雷管级别、眼个数、眼直径、眼深、单孔装药量和装药结构，再利用液压凿岩台车进行钻孔，单线隧道单工作面利用一台轮胎式三臂凿岩台车，根据轮胎式三臂凿岩台车的臂数进行分区，先钻周边眼和掏槽眼，再钻掘进眼，清底后再钻底板眼，钻孔时眼位误差不大于10cm，除掏槽眼加深20cm外，其他眼孔底应在同一垂直面上；
每循环进尺2.5m，单位体积耗药量0.93kg/m3；
在炮眼内沿其长度方向设置有一层竹板（20），起到了干燥隔离的效果，为爆破提供有利条件，竹板（20）上布置有多个小药卷（21），多个药卷沿炮眼的深度方向设置，炮眼的底部设置有大药卷（22），小药卷（21）和大药卷（22）的结构相同，尺寸不同，小药卷（21）为小直径药卷，大药卷（22）为大直径药卷，大药卷（22）内均设置有雷管（23），炮眼的眼口处塞紧有炮泥块（25），脚线（24）的一端分别与雷管（23）和多个小药卷（21）相连接，脚线（24）的另一端穿过炮泥块（25）设置在炮眼外；
装渣：爆破后形成开挖面，利用一台挖掘机配合一台侧卸式装载机对开挖面进行装碴，完成大型自卸汽车出渣过程；
一次性全环支护工作的操作过程为：
初喷混凝土：利用高压风水冲洗隧道内的受喷面后设置控制喷砼厚度的标志，利用湿喷机械手按设计要求初喷4cm厚的一层混凝土，确保喷射混凝土表面平整度；
锚杆打设：锚杆打设包括组合中空锚杆打设和全长粘结砂浆锚杆打设；
组合中空锚杆打设：根据设计要求在开挖面上准确画出锚杆孔位，利用锚杆台车钻孔；检查锚杆孔达到标准后，安装锚杆并注浆，直至锚杆达到设计注浆量时结束注浆，在综合检查判定注浆质量合格后，用扳手将垫板拧紧；
全长粘结砂浆锚杆打设：利用锚杆台车钻孔，打孔角度为垂直与开挖面打入，高压风吹孔，向孔内注满早强砂浆，再将锚杆送入孔内，并将杆体位于孔位中央，待砂浆达到设计强度后安装垫板，螺帽紧固在岩面上；
钢筋网铺设：锚杆打设完成后，进行钢筋网铺设，将除锈的钢筋在洞外加工场分片制作，铺设需贴近岩面，与锚杆绑扎连接牢固；相邻两个钢筋网搭接时的重合长度为1～2个网格；
架设钢架：将制作完毕的多个钢架通过拱架安装机安装在洞内地层上，多个钢架沿洞内长度方向设置，相邻两个钢架之间通过连接钢筋纵向连接；
复喷混凝土：喷嘴垂直于洞内岩面，距受喷面0.8～1.2m，呈螺旋移动，风压0.5～0.7MPa；喷嘴还掺入有液态速凝剂；一次喷射砼的最大厚度，拱部不得超过10cm，边墙不得超过15cm，分层喷射砼时，后一层喷射在前一层砼终凝后进行；
将虚碴运走并达到一定的仰拱（52）步距后施工仰拱（52），根据设计尺寸利用仰拱填充整体浇筑模板和栈桥（30）先对仰拱（52）进行支模和浇筑，再对填充部位（56）一次关模到设计位置，最后对填充部位（56）进行整体浇筑，依次循环作业，直至推进完成隧道仰拱（52）的全部施工作业；
仰拱（52）开挖、出碴和清底：按照设计图纸断面图进行仰拱（52）开挖，仰拱（52）开挖出完渣土后清理仰拱（52）基底，保证仰拱（52）基底无虚渣；
模板安装：在除渣后的仰拱（52）基底进行仰拱（52）衬砌操作，仰拱（52）衬砌完成后，根据隧道类型选择栈桥（30）与一套或两套仰拱填充整体浇筑模板相配合，在仰拱（52）内完成仰拱填充整体浇筑模板中的仰拱用端头定型模板的安装工作以及边墙整体式弧形模板（1）的安装工作，形成仰拱填充整体浇筑模板；仰拱填充整体浇筑模板包括仰拱用端头定型模板和边墙整体式弧形模板（1）；
混凝土浇注：先进行仰拱（52）混凝土的一次浇注，浇注完成后检测仰拱（52）混凝土强度达到2.5MPa后灌筑隧底完成一次性填充混凝土，形成一体式混凝土填充层；
养护操作：对仰拱（52）混凝土和填充部位（56）的混凝土进行统一养护操作；
为了规范仰拱（52）的端头对中埋式止水带安装，防止端头止水带损坏或安装不规范，端头采用仰拱用端头定型模板配合端头处的止水带（8）进行定位，边墙整体式弧形模板（1）为弧形板体，仰拱用端头定型模板包括定位座（2）、第一模板（3）、第一下钢板、第一侧钢板、第二模板（4）、第二下钢板，第二侧钢板、第一铰耳（5）、第二铰耳（6）、紧固螺栓（7）、止水带（8）、第一调节孔（9）、第二调节孔（10）、第一连接件（11）、第二连接件（12）、第一肋板（13）、第二肋板（14）、钢筋孔（15）和支撑架（16），边墙整体式弧形模板（1）的一端设置有支撑架（16），边墙整体式弧形模板（1）的另一端设置有定位座（2）和模板组件，定位座（2）依次通过第一连接件（11）和第二连接件（12）与模板组件外壁相连接，模板组件包括第一模板（3）、第二模板（4）、第一肋板（13）和第二肋板（14），第一模板（3）和第二模板（4）之间并列设置，第一模板（3）的顶部和第二模板（4）的顶部分别通过第一铰耳（5）和第二铰耳（6）相铰接，第一模板（3）上设置有第一肋板，第二模板（4）上设置有第二肋板（14），第一模板（3）和第二模板（4）之间夹持有止水带（8），止水带（8）为中埋式止水带，第一模板（3）通过紧固螺栓（7）与第二模板（4）可拆卸连接，通过紧固螺栓（7）的作用起到进一步定位并夹紧止水带（8），第一肋板（13）或第二肋板（14）上沿其厚度方向各加工有多个钢筋孔（15），第一模板（3）包括第一下钢板和第一侧钢板，第一下钢板和第一侧钢板固定连接制为一体，二者配合形成L形板体，第二模板（4）包括第二下钢板和第二侧钢板，第二下钢板和第二侧钢板固定连接制为一体，二者配合形成L形板体。
2.根据权利要求1所述的一种全环开挖施工方法，其特征在于：当隧道类型为双线隧道时，栈桥（30）为27m液压自行式仰拱移动栈桥，通过27m液压自行式仰拱移动栈桥和两套仰拱填充整体浇筑模板相互配合完成仰拱长度为9～18m的一次施工过程；当隧道类型为单线隧道时，栈桥（30）为简易栈桥，通过简易栈桥和仰拱填充整体浇筑模板相互配合完成仰拱（52）长度为12m的一次施工过程。
3.根据权利要求2所述的一种全环开挖施工方法，其特征在于：仰拱（52）施工和填充施工完成后，进行二次防排水施工，根据分区独立排水系统设计要求，采用固定装置对纵、环向盲管进行支撑固定，确保泄水孔坡度符合设计要求。
4.根据权利要求3所述的一种全环开挖施工方法，其特征在于：二次防排水施工施工完成后，进行隧道二次衬砌施工，拱墙二次衬砌施工采用防水砼，仰拱（52）及隧底填充施工在隧道底部开挖支护完成后及时全幅施工，安装栈桥（30）确保洞内交通不中断，拱墙二次衬砌在围岩变形基本稳定后采用模板台车及时进行跟进，二次衬砌距掌子面（51）距离，Ⅳ级围岩不大于90m，Ⅴ级围岩不大于70m。
5.根据权利要求1所述的一种全环开挖施工方法，其特征在于：初喷混凝土前，喷射前先处理危石，检查开挖断面净空尺寸，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理。
6.根据权利要求1所述的一种全环开挖施工方法，其特征在于：钢筋网厚度为2～4cm。
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