CN111594185A - 一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖crd施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，该方法包括：一、人工开挖第一导洞并支护；二、开挖第二导洞并支护；三、人工开挖第三导洞并支护；四、开挖并加固第一溜土口；五、开挖并加固临时通道；六、开挖第四导洞并支护；七、开挖并加固第二溜土口；八、吊装挖掘机器人和上方微型挖掘机；九、同时开挖四个导洞；十、吊出挖掘机器人和上方微型挖掘机；十一、拆除边墙支撑。本发明优化了在黄土地层条件下CRD法施工方案，避免了因人工开挖上台阶，导致施工进度缓慢的问题，同时通过引入机械进行开挖上台阶减少人员的投入，降低了施工的安全风险；较原人工开挖提高了工效，有效控制了地面沉降和隧道变形的情况。

Description

一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法。

背景技术

CRD施工，全称交叉中隔墙法，是一种隧道施工的方法，特别是对于控制地表沉陷有很好的效果，一般主要用于城市地下铁道施工中。采用CRD法预留核心土的方法，将大断面隧道分成4个相对独立的小洞室分部施工，该方法遵循“小分部、短台阶、短循环、快封闭、勤量测、强支护”的施工原则，自上而下，分块成环，随挖随撑，及时做好初期支护，待初期支护结构的拱顶沉降和收敛基本稳定后，自上而下拆除初期支护结构中的临时中隔壁墙及临时仰拱，再进行施工。施工过程中如何快速形成支护是确保安全的关键，目前多采用断面人工开挖或下导坑采用机械辅助的方式进行开挖，采用此种方法开挖存在以下不足：一方面人工开挖工效低，不利于沉降控制，同时施工工效低；另一方面施工中一旦发生安全事故时，容易造成群伤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，优化了在黄土地层条件下CRD法施工方案，避免了因人工开挖上台阶，导致施工进度缓慢的问题，同时通过引入机械进行开挖上台阶减少人员的投入，降低了施工的安全风险；较原人工开挖提高了工效，施工方法操作性强，有效控制了地面沉降和隧道变形的情况。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，所述隧道的横通道包括上台阶左侧的第一导洞、上台阶右侧的第三导洞、设置在第一导洞下方的第二导洞和设置在第三导洞下方的第四导洞，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、人工开挖第一导洞并支护：沿着隧道的延伸方向人工开挖第一导洞，第一导洞每开挖第一掘进长度，利用第一临时仰拱支撑支撑在第一导洞外的隧道壁，在所述第一导洞的侧壁上架设上侧边墙支撑，在位于同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑的底部和所述上侧边墙支撑的底部之间架设左侧边墙支撑，同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑的顶部和所述上侧边墙支撑的顶部连接，并在第一临时仰拱支撑、所述上侧边墙支撑和左侧边墙支撑上喷射混凝土；

步骤二、开挖第二导洞并支护：当所述第一导洞的掌子面与所述第二导洞的掌子面之间的水平距离相距5m时，沿着隧道的延伸方向人工配合下方微型挖掘机开挖第二导洞，所述第二导洞每开挖第二掘进长度，利用第二临时仰拱支撑支撑在第二导洞外的隧道壁，使位于同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑的端部和所述第二临时仰拱支撑的端部连接，在位于同一隧道横断面内的所述第二临时仰拱支撑的底部和所述左侧边墙支撑靠近隧道中心的端部之间架设下侧边墙支撑，使同一隧道横断面内的所述下侧边墙支撑的底部和所述第二临时仰拱支撑的底部连接，使所述上侧边墙支撑的底部和所述下侧边墙支撑的顶部连接，并在第二临时仰拱支撑、左侧边墙支撑和下侧边墙支撑上喷射混凝土；

步骤三、人工开挖第三导洞并支护：当所述第一导洞的掌子面与所述第三导洞的掌子面之间的水平距离相距15m时，沿着隧道的延伸方向人工开挖第三导洞，第三导洞每开挖第三掘进长度，利用第三临时仰拱支撑支撑在第三导洞外的隧道壁，使位于同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑的端部和所述第三临时仰拱支撑的端部连接，在位于同一隧道横断面内的所述第三临时仰拱支撑的底部和所述上侧边墙支撑的底部之间架设右侧边墙支撑，使所述左侧边墙支撑的端部和所述右侧边墙支撑的端部连接，同一隧道横断面内的所述右侧边墙支撑的端部和所述第三临时仰拱支撑连接，并在第三临时仰拱支撑、上侧边墙支撑和所述右侧边墙支撑上喷射混凝土；

步骤四、开挖并加固第一溜土口：所述第一导洞开挖20m后，在所述左侧边墙支撑上距离所述第一导洞掌子面的水平距离为10m的地方确定第一溜土口的挖设位置，破除选定区域上的混凝土并将选定区域上的钢架拆除，选定区域四周拆除钢架后的端头通过型钢焊接；沿着第一导洞的延伸方向施工过程中，每间隔10m均设置一个第一溜土口；

步骤五、开挖并加固临时通道：所述第三导洞开挖10m后在所述上侧边墙支撑上距离所述第一导洞掌子面的水平距离为10m的位置处确定临时通道的挖设位置，破除选定区域上的混凝土并将选定区域上的钢架拆除，在选定区域的顶部通过支设横梁进行支撑，并在所述横梁的底部设置斜支撑进行加固；沿着隧道的延伸方向施工过程中，每间隔10m均设置一个临时通道；

步骤六、开挖第四导洞并支护：当所述第三导洞的掌子面与所述第四导洞的掌子面之间的水平距离相距5m时，沿着隧道的延伸方向人工配合下方微型挖掘机开挖第四导洞，所述第四导洞每开挖第四掘进长度，利用第四临时仰拱支撑支撑在第四导洞外的隧道壁，使位于同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑的端部、所述第二临时仰拱支撑的端部、第三临时仰拱支撑的端部、以及第四临时仰拱支撑的端部依次首尾连接组成封闭的环形结构，并在第四临时仰拱支撑、右侧边墙支撑和下侧边墙支撑上喷射混凝土；

步骤七、开挖并加固第二溜土口：所述第三导洞开挖10m后，在所述右侧边墙支撑距离所述第三导洞掌子面的水平距离为10m的地方确定第二溜土口的挖设位置，破除选定区域上的混凝土并将选定区域上的钢架拆除，选定区域四周拆除钢架后的端头通过型钢焊接；沿着第三导洞的延伸方向施工过程中，每间隔10m均设置一个第二溜土口；

步骤八、吊装挖掘机器人和上方微型挖掘机：所述第一导洞开挖25m后，通过吊车将挖掘机器人和上方微型挖掘机吊装至所述第一导洞内的左侧边墙支撑上；

步骤九、同时开挖四个导洞，过程如下：

在第一导洞的掌子面上通过挖掘机器人掘进，在第三导洞进行人工掘进，每次掘进长度为0.5m，第一导洞内挖出的土体采用上方微型挖掘机装载至上方运输车内，所述上方运输车将装载的土体运输至所述左侧边墙支撑上的第一溜土口，装载的土体从第一溜土口倾到至所述第二导洞内，然后通过所述第二导洞内的下方运输车将土体运送至竖井内的弃土坑中；第三导洞内挖出的土体采用上方微型挖掘机装载至上方运输车内，所述上方运输车将装载的土体运输至所述右侧边墙支撑上的第二溜土口，装载的土体从第二溜土口倾到至所述第四导洞内，然后通过所述第四导洞内的下方运输车将土体运送至竖井内的弃土坑中；

在第一导洞内完成0.5m的掘进长度时，施工人员对第一导洞内掘进的0.5m进行支护和喷射，所述第三导洞内的掘进长度还未完成，挖掘机器人通过临时通道进入所述第三导洞，代替人工对剩余的掘进长度进行掘进，掘进完成后施工人员对第三导洞内掘进的0.5m进行支护和喷射，挖掘机器人再由临时通道进入第一导洞代替人工继续掘进；

同时，在第二导洞和第四导洞均通过下方微型挖掘机进行掘进，每次掘进长度为0.5m，挖出的土体装载至下方运输车内，所述下方运输车将土体运送至竖井内的弃土坑中；对第二导洞和第四导洞内掘进0.5m进行支护和喷射，直至完成所述第一导洞、第二导洞、第三导洞和第四导洞内全部的掘进、支护和喷射工作；

步骤十、吊出挖掘机器人和上方微型挖掘机：所述第一导洞和第三导洞施工完成后，利用吊车将挖掘机器人和上方微型挖掘机从竖井井口吊出。

步骤十一、拆除边墙支撑：破除架设在隧道内的上侧边墙支撑、下侧边墙支撑、左侧边墙支撑和右侧边墙支撑上的混凝土，将架设在隧道内的上侧边墙支撑、下侧边墙支撑、左侧边墙支撑和右侧边墙支撑依次拆除。

上述的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，其特征在于：步骤四和步骤七中，所述第一溜土口第二溜土口的结构尺寸均相同，所述第一溜土口的长度为1.5m,宽度为1m，所述第一溜土口的四周采用型钢与拆除后的所述左侧边墙支撑钢架端头和所述右侧边墙支撑钢架端头焊接固定；所述第二溜土口的四周采用型钢与拆除后的所述右侧边墙支撑钢架端头焊接固定。

上述的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，其特征在于：步骤五中，所述临时通道的高度为2.5m，所述临时通道的宽度为2m；所述横梁为型钢，所述斜支撑为对称设置在所述横梁底部的支撑杆。

上述的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，其特征在于：步骤一中，所述第一掘进长度为0.4m～0.6m。

上述的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，其特征在于：步骤二中，所述第二掘进长度为0.4m～0.6m。

上述的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，其特征在于：步骤三中，所述第三掘进长度为0.4m～0.6m。

上述的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，其特征在于：步骤六中，所述第四掘进长度为0.4m～0.6m。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明优化了在黄土地层条件下CRD法施工方案，避免了因人工开挖上台阶，导致施工进度缓慢的问题，同时通过引入机械进行开挖上台阶减少人员的投入，降低了施工的安全风险。

2、本发明全断面机械开挖的CRD方法有效促进了施工进度，通过引入机械施工方法，较原人工开挖提高了工效，施工方法步骤简单，实现方便，施工方法操作性强，可在类似地层和工况情况下推广应用。

3、本发明采用全断面机械开挖的CRD方法有效控制了地面沉降和隧道变形的情况，遵循了“短开挖、快封闭”的原则，通过使用机械代替人工，大大降低了CRD法施工的安全隐患。

综上所述，本发明优化了在黄土地层条件下CRD法施工方案，避免了因人工开挖上台阶，导致施工进度缓慢的问题，同时通过引入机械进行开挖上台阶减少人员的投入，降低了施工的安全风险；较原人工开挖提高了工效，施工方法操作性强，有效控制了地面沉降和隧道变形的情况。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明同一隧道横道面支撑的结构示意图。

图3为本发明同时机械开挖四个导洞的施工状态示意图。

图4为本发明临时通道与上台阶掌子面的位置关系示意图。

附图标记说明:

1—第一导洞； 2—第二导洞； 3—第三导洞；

4—第四导洞； 5—下方微型挖掘机； 6—第二临时仰拱支撑；

7—下侧边墙支撑； 8—第三临时仰拱支撑； 9—右侧边墙支撑；

10—第四临时仰拱支撑； 11—第一溜土口； 12—临时通道；

12-1—横梁； 12-2—支撑杆； 13—挖掘机器人；

14—上方微型挖掘机； 15—上方运输车； 16—下方运输车；

17—弃土坑； 18—第二溜土口； 19—竖井；

20—第一临时仰拱支撑； 21—上侧边墙支撑； 22—左侧边墙支撑。

具体实施方式

如图1至图4所示的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，所述隧道的横通道包括上台阶左侧的第一导洞1、上台阶右侧的第三导洞3、设置在第一导洞1下方的第二导洞2和设置在第三导洞3下方的第四导洞4，包括以下步骤：

步骤一、人工开挖第一导洞并支护：沿着隧道的延伸方向人工开挖第一导洞1，第一导洞1每开挖第一掘进长度，利用第一临时仰拱支撑20支撑在第一导洞1外的隧道壁，在所述第一导洞1的侧壁上架设上侧边墙支撑21，在位于同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑20的底部和所述上侧边墙支撑21的底部之间架设左侧边墙支撑22，同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑20的顶部和所述上侧边墙支撑21的顶部连接，并在第一临时仰拱支撑20、所述上侧边墙支撑21和左侧边墙支撑22上喷射混凝土；

步骤二、开挖第二导洞并支护：当所述第一导洞1的掌子面与所述第二导洞2的掌子面之间的水平距离相距5m时，沿着隧道的延伸方向人工配合下方微型挖掘机5开挖第二导洞2，所述第二导洞2每开挖第二掘进长度，利用第二临时仰拱支撑6支撑在第二导洞2外的隧道壁，使位于同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑20的端部和所述第二临时仰拱支撑6的端部连接，在位于同一隧道横断面内的所述第二临时仰拱支撑6的底部和所述左侧边墙支撑22靠近隧道中心的端部之间架设下侧边墙支撑7，使同一隧道横断面内的所述下侧边墙支撑7的底部和所述第二临时仰拱支撑6的底部连接，使所述上侧边墙支撑21的底部和所述下侧边墙支撑7的顶部连接，并在第二临时仰拱支撑6、左侧边墙支撑22和下侧边墙支撑7上喷射混凝土；

步骤三、人工开挖第三导洞并支护：当所述第一导洞1的掌子面与所述第三导洞3的掌子面之间的水平距离相距15m时，沿着隧道的延伸方向人工开挖第三导洞3，第三导洞3每开挖第三掘进长度，利用第三临时仰拱支撑8支撑在第三导洞3外的隧道壁，使位于同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑20的端部和所述第三临时仰拱支撑8的端部连接，在位于同一隧道横断面内的所述第三临时仰拱支撑8的底部和所述上侧边墙支撑21的底部之间架设右侧边墙支撑9，使所述左侧边墙支撑22的端部和所述右侧边墙支撑9的端部连接，同一隧道横断面内的所述右侧边墙支撑9的端部和所述第三临时仰拱支撑8连接，并在第三临时仰拱支撑8、上侧边墙支撑21和所述右侧边墙支撑9上喷射混凝土；

步骤四、开挖并加固第一溜土口：所述第一导洞1开挖20m后，在所述左侧边墙支撑22上距离所述第一导洞1掌子面的水平距离为10m的地方确定第一溜土口11的挖设位置，破除选定区域上的混凝土并将选定区域上的钢架拆除，选定区域四周拆除钢架后的端头通过型钢焊接；沿着第一导洞1的延伸方向施工过程中，每间隔10m均设置一个第一溜土口11；

实际使用时，可使用的所述第一溜土口11是离所述第一导洞1的掌子面最近的第一溜土口11，远离所述第一导洞1掌子面的其他第一溜土口11需要进行封闭。所述第一溜土口11的作用是为了方便将上台阶开挖的土体运送到竖井19内的弃土坑17中，因此实际施工时选用离掌子面最近的溜土口，同时为了保证施工安全其余不使用的溜土口需封闭。

如图4所示，步骤五、开挖并加固临时通道：所述第三导洞3开挖10m后在所述上侧边墙支撑21上距离所述第一导洞1掌子面的水平距离为10m的位置处确定临时通道12的挖设位置，破除选定区域上的混凝土并将选定区域上的钢架拆除，在选定区域的顶部通过支设横梁12-1进行支撑，并在所述横梁12-1的底部设置斜支撑进行加固；沿着隧道的延伸方向施工过程中，每间隔10m均设置一个临时通道12；

实际使用时，所述临时通道12以所述第三导洞3的开挖长度为基准进行挖掘，与所述第三导洞3的掌子面水平距离相距10m的距离开设一个临时通道12，可使用的所述临时通道12是离所述第三导洞3的掌子面最近的临时通道12，远离所述第三导洞3的掌子面的其他临时通道12需要进行封闭。如图4所示，前一个临时通道12距离所述第三导洞3掌子面的水平距离为10m，下一个临时通道12设置在所述第三导洞3继续掘进10m后的位置处。所述临时通道12的作用是为了在机械开挖所述第一导洞1和所述第三导洞3时，所述挖掘机器人13在完成其中一个导洞的挖绝任务后可快速利用临时通道12进入另一个导洞内进行施工，不需要将挖掘机器人13移至导洞挖掘起始点再通过吊装将挖掘机器人13移至另一个导洞中，提高上台阶的施工效率。

步骤六、开挖第四导洞并支护：当所述第三导洞3的掌子面与所述第四导洞4的掌子面之间的水平距离相距5m时，沿着隧道的延伸方向人工配合下方微型挖掘机5开挖第四导洞4，所述第四导洞4每开挖第四掘进长度，利用第四临时仰拱支撑10支撑在第四导洞4外的隧道壁，使位于同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑20的端部、所述第二临时仰拱支撑6的端部、第三临时仰拱支撑8的端部、以及第四临时仰拱支撑10的端部依次首尾连接组成封闭的环形结构，并在第四临时仰拱支撑10、右侧边墙支撑9和下侧边墙支撑7上喷射混凝土；

实际使用时，步骤一至步骤三中，可对所述第一临时仰拱支撑20、第二临时仰拱支撑6和第三临时仰拱支撑8进行注浆喷射，加强所述临时仰拱支撑的稳定性；同时也可对所述上侧边墙支撑21、下侧边墙支撑7、左侧边墙支撑22和右侧边墙支撑9进行注浆喷射，加强所述边墙支撑的稳定性。

如图2所示，同一隧道横断面内所述第一临时仰拱支撑20的数量为两个，同一隧道横断面内第二临时仰拱支撑6的数量为两个，同一隧道横断面内第三临时仰拱支撑8的数量为两个，同一隧道横断面内第四临时仰拱支撑10的数量为两个，两个所述第一临时仰拱支撑20、两个第二临时仰拱支撑6、两个第三临时仰拱支撑8和两个第四临时仰拱支撑10共同在同一隧道横断面内围成一个封闭的环形结构。

步骤七、开挖并加固第二溜土口：所述第三导洞3开挖10m后，在所述右侧边墙支撑9距离所述第三导洞3掌子面的水平距离为10m的地方确定第二溜土口18的挖设位置，破除选定区域上的混凝土并将选定区域上的钢架拆除，选定区域四周拆除钢架后的端头通过型钢焊接；沿着第三导洞3的延伸方向施工过程中，每间隔10m均设置一个第二溜土口18；

实际使用时，可使用的第二溜土口18是离所述第三导洞3的掌子面最近的第二溜土口18，远离所述第三导洞3掌子面的其他第二溜土口18需要进行封闭。所述第二溜土口18的作用是为了方便将上台阶开挖的土体运送到竖井19内的弃土坑17中，因此实际施工时选用离掌子面最近的溜土口，同时为了保证施工安全其余不使用的溜土口需封闭。

步骤八、吊装挖掘机器人和上方微型挖掘机：所述第一导洞1开挖25m后，通过吊车将挖掘机器人13和上方微型挖掘机14吊装至所述第一导洞1内的左侧边墙支撑22上；

实际使用时，所述挖掘机器人13选用的是洛克160机器人，所述上方微型挖掘机14选用的是沃尔沃EC18D微型挖掘机。所述下方微型挖掘机5选用的是久保田KX135-3s微型挖掘机，所述上方运输车15和下方运输车16均可用电动三轮车代替。

如图3所示，步骤九、同时开挖四个导洞，过程如下：

在第一导洞1的掌子面上通过挖掘机器人13掘进，在第三导洞3进行人工掘进，每次掘进长度为0.5m，第一导洞1内挖出的土体采用上方微型挖掘机14装载至上方运输车15内，所述上方运输车15将装载的土体运输至所述左侧边墙支撑22上的第一溜土口11，装载的土体从第一溜土口11倾到至所述第二导洞2内，然后通过所述第二导洞2内的下方运输车16将土体运送至竖井19内的弃土坑17中；第三导洞3内挖出的土体采用上方微型挖掘机14装载至上方运输车15内，所述上方运输车15将装载的土体运输至所述右侧边墙支撑9上的第二溜土口18，装载的土体从第二溜土口18倾到至所述第四导洞4内，然后通过所述第四导洞4内的下方运输车16将土体运送至竖井19内的弃土坑17中；

在第一导洞1内完成0.5m的掘进长度时，施工人员对第一导洞1内掘进的0.5m进行支护和喷射，所述第三导洞3内的掘进长度还未完成，挖掘机器人13通过临时通道12进入所述第三导洞3，代替人工对剩余的掘进长度进行掘进，掘进完成后施工人员对第三导洞3内掘进的0.5m进行支护和喷射，挖掘机器人13再由临时通道12进入第一导洞1代替人工继续掘进；

同时，在第二导洞2和第四导洞4均通过下方微型挖掘机5进行掘进，每次掘进长度为0.5m，挖出的土体装载至下方运输车16内，所述下方运输车16将土体运送至竖井19内的弃土坑17中；对第二导洞2和第四导洞4内掘进0.5m进行支护和喷射，直至完成所述第一导洞1、第二导洞2、第三导洞3和第四导洞4内全部的掘进、支护和喷射工作；

实际使用时，同时开挖四个导洞时，对四个导洞的支护和喷射工作与步骤一至步骤三和步骤六中的支护和喷射方法相同。通过引入机械进行开挖上台阶优化了在黄土地层条件下CRD法施工方案，减少人员的投入，避免了因人工开挖上台阶，导致施工进度缓慢的问题，同时利用机械替换人力，避免因人工在导洞内施工因洞口塌陷等原因造成的安全问题，加上引入机械使施工过程本身就减少了人员的投入，进而降低了施工的安全风险。

另外，采用传统的CRD施工方法的原则就是“短开挖、快封闭”，利用机械对上台阶的导洞进行开挖，在原本短开挖的基础上进一步提高了施工效率，更能体现导洞施工中“短开挖、快封闭”的原则。

步骤十、吊出挖掘机器人和上方微型挖掘机：所述第一导洞1和第三导洞3施工完成后，利用吊车将挖掘机器人13和上方微型挖掘机14从竖井19井口吊出。

步骤十一、拆除边墙支撑：破除架设在隧道内的上侧边墙支撑21、下侧边墙支撑7、左侧边墙支撑22和右侧边墙支撑9上的混凝土，将架设在隧道内的上侧边墙支撑21、下侧边墙支撑7、左侧边墙支撑22和右侧边墙支撑9依次拆除。

实际使用时，采用CRD施工方法受到支撑结构和土层结构的影响，在上台阶的施工中不能采用机械开挖，通过压力核算本发明中通过开设溜土口和临时通道12，便于挖掘机器人13和上方微型挖掘机14的移动和工作，节省了施工时间，提高了施工效率。本发明采用全断面机械开挖的CRD方法有效促进了施工进度，通过引入机械施工方法，较原人工开挖提高了工效，施工方法步骤简单，实现方便，施工方法操作性强，可在类似地层和工况情况下推广应用。

本实施例中，步骤四和步骤七中，所述第一溜土口11第二溜土口18的结构尺寸均相同，所述第一溜土口11的长度为1.5m,宽度为1m，所述第一溜土口11的四周采用型钢与拆除后的所述左侧边墙支撑22钢架端头和所述右侧边墙支撑9钢架端头焊接固定；所述第二溜土口18的四周采用型钢与拆除后的所述右侧边墙支撑9钢架端头焊接固定。实际使用时，所述型钢选用的是I22a型钢。通过对所述第一溜土口11和所述第二溜土口18的支撑，既能保证所述第一溜土口11和所述第二溜土口18的稳定性，同时也能对保证所述隧道横断面内的边墙支撑的稳定性，避免因开设所述第一溜土口11和所述第二溜土口18对隧道内的整体支撑结构造成影响。

本实施例中，步骤五中，所述临时通道12的高度为2.5m，所述临时通道12的宽度为2m；所述横梁12-1为型钢，所述斜支撑为对称设置在所述横梁12-1底部的支撑杆12-2。实际使用时，所述横梁12-1选用的是I22a型工字钢，通过型钢与所述上侧边墙支撑21的钢架端头栓接固定，通过对所述临时通道12的支撑，既能保证临时通道12的稳定性，同时也能对保证所述隧道横断面内的边墙支撑的稳定性，避免因开设临时通道12对隧道内的整体支撑结构造成影响。

本实施例中，步骤一中，所述第一掘进长度为0.4m～0.6m。

本实施例中，步骤二中，所述第二掘进长度为0.4m～0.6m。

本实施例中，步骤三中，所述第三掘进长度为0.4m～0.6m。

本实施例中，步骤六中，所述第四掘进长度为0.4m～0.6m。

实际使用时，为了使四个导洞能快速稳定的完成施工任务，所述第一掘进长度优选为0.5m，所述第二掘进长度优选为0.5m，所述第三掘进长度优选为0.5m，所述第四掘进长度优选为0.5m，选取掘进长度为0.5m，能在保证隧道整体稳定性的同时，方便施工人员对各个导洞进行支护。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，所述隧道的横通道包括上台阶左侧的第一导洞(1)、上台阶右侧的第三导洞(3)、设置在第一导洞(1)下方的第二导洞(2)和设置在第三导洞(3)下方的第四导洞(4)，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、人工开挖第一导洞并支护：沿着隧道的延伸方向人工开挖第一导洞(1)，第一导洞(1)每开挖第一掘进长度，利用第一临时仰拱支撑(20)支撑在第一导洞(1)外的隧道壁，在所述第一导洞(1)的侧壁上架设上侧边墙支撑(21)，在位于同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑(20)的底部和所述上侧边墙支撑(21)的底部之间架设左侧边墙支撑(22)，同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑(20)的顶部和所述上侧边墙支撑(21)的顶部连接，并在第一临时仰拱支撑(20)、所述上侧边墙支撑(21)和左侧边墙支撑(22)上喷射混凝土；

步骤二、开挖第二导洞并支护：当所述第一导洞(1)的掌子面与所述第二导洞(2)的掌子面之间的水平距离相距5m时，沿着隧道的延伸方向人工配合下方微型挖掘机(5)开挖第二导洞(2)，所述第二导洞(2)每开挖第二掘进长度，利用第二临时仰拱支撑(6)支撑在第二导洞(2)外的隧道壁，使位于同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑(20)的端部和所述第二临时仰拱支撑(6)的端部连接，在位于同一隧道横断面内的所述第二临时仰拱支撑(6)的底部和所述左侧边墙支撑(22)靠近隧道中心的端部之间架设下侧边墙支撑(7)，使同一隧道横断面内的所述下侧边墙支撑(7)的底部和所述第二临时仰拱支撑(6)的底部连接，使所述上侧边墙支撑(21)的底部和所述下侧边墙支撑(7)的顶部连接，并在第二临时仰拱支撑(6)、左侧边墙支撑(22)和下侧边墙支撑(7)上喷射混凝土；

步骤三、人工开挖第三导洞并支护：当所述第一导洞(1)的掌子面与所述第三导洞(3)的掌子面之间的水平距离相距15m时，沿着隧道的延伸方向人工开挖第三导洞(3)，第三导洞(3)每开挖第三掘进长度，利用第三临时仰拱支撑(8)支撑在第三导洞(3)外的隧道壁，使位于同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑(20)的端部和所述第三临时仰拱支撑(8)的端部连接，在位于同一隧道横断面内的所述第三临时仰拱支撑(8)的底部和所述上侧边墙支撑(21)的底部之间架设右侧边墙支撑(9)，使所述左侧边墙支撑(22)的端部和所述右侧边墙支撑(9)的端部连接，同一隧道横断面内的所述右侧边墙支撑(9)的端部和所述第三临时仰拱支撑(8)连接，并在第三临时仰拱支撑(8)、上侧边墙支撑(21)和所述右侧边墙支撑(9)上喷射混凝土；

步骤四、开挖并加固第一溜土口：所述第一导洞(1)开挖20m后，在所述左侧边墙支撑(22)上距离所述第一导洞(1)掌子面的水平距离为10m的地方确定第一溜土口(11)的挖设位置，破除选定区域上的混凝土并将选定区域上的钢架拆除，选定区域四周拆除钢架后的端头通过型钢焊接；沿着第一导洞(1)的延伸方向施工过程中，每间隔10m均设置一个第一溜土口(11)；

步骤五、开挖并加固临时通道：所述第三导洞(3)开挖10m后在所述上侧边墙支撑(21)上距离所述第一导洞(1)掌子面的水平距离为10m的位置处确定临时通道(12)的挖设位置，破除选定区域上的混凝土并将选定区域上的钢架拆除，在选定区域的顶部通过支设横梁(12-1)进行支撑，并在所述横梁(12-1)的底部设置斜支撑进行加固；沿着隧道的延伸方向施工过程中，每间隔10m均设置一个临时通道(12)；

步骤六、开挖第四导洞并支护：当所述第三导洞(3)的掌子面与所述第四导洞(4)的掌子面之间的水平距离相距5m时，沿着隧道的延伸方向人工配合下方微型挖掘机(5)开挖第四导洞(4)，所述第四导洞(4)每开挖第四掘进长度，利用第四临时仰拱支撑(10)支撑在第四导洞(4)外的隧道壁，使位于同一隧道横断面内的所述第一临时仰拱支撑(20)的端部、所述第二临时仰拱支撑(6)的端部、第三临时仰拱支撑(8)的端部、以及第四临时仰拱支撑(10)的端部依次首尾连接组成封闭的环形结构，并在第四临时仰拱支撑(10)、右侧边墙支撑(9)和下侧边墙支撑(7)上喷射混凝土；

步骤七、开挖并加固第二溜土口：所述第三导洞(3)开挖10m后，在所述右侧边墙支撑(9)距离所述第三导洞(3)掌子面的水平距离为10m的地方确定第二溜土口(18)的挖设位置，破除选定区域上的混凝土并将选定区域上的钢架拆除，选定区域四周拆除钢架后的端头通过型钢焊接；沿着第三导洞(3)的延伸方向施工过程中，每间隔10m均设置一个第二溜土口(18)；

步骤八、吊装挖掘机器人和上方微型挖掘机：所述第一导洞(1)开挖25m后，通过吊车将挖掘机器人(13)和上方微型挖掘机(14)吊装至所述第一导洞(1)内的左侧边墙支撑(22)上；

步骤九、同时开挖四个导洞，过程如下：

在第一导洞(1)的掌子面上通过挖掘机器人(13)掘进，在第三导洞(3)进行人工掘进，每次掘进长度为0.5m，第一导洞(1)内挖出的土体采用上方微型挖掘机(14)装载至上方运输车(15)内，所述上方运输车(15)将装载的土体运输至所述左侧边墙支撑(22)上的第一溜土口(11)，装载的土体从第一溜土口(11)倾到至所述第二导洞(2)内，然后通过所述第二导洞(2)内的下方运输车(16)将土体运送至竖井(19)内的弃土坑(17)中；第三导洞(3)内挖出的土体采用上方微型挖掘机(14)装载至上方运输车(15)内，所述上方运输车(15)将装载的土体运输至所述右侧边墙支撑(9)上的第二溜土口(18)，装载的土体从第二溜土口(18)倾到至所述第四导洞(4)内，然后通过所述第四导洞(4)内的下方运输车(16)将土体运送至竖井(19)内的弃土坑(17)中；

在第一导洞(1)内完成0.5m的掘进长度时，施工人员对第一导洞(1)内掘进的0.5m进行支护和喷射，所述第三导洞(3)内的掘进长度还未完成，挖掘机器人(13)通过临时通道(12)进入所述第三导洞(3)，代替人工对剩余的掘进长度进行掘进，掘进完成后施工人员对第三导洞(3)内掘进的0.5m进行支护和喷射，挖掘机器人(13)再由临时通道(12)进入第一导洞(1)代替人工继续掘进；

同时，在第二导洞(2)和第四导洞(4)均通过下方微型挖掘机(5)进行掘进，每次掘进长度为0.5m，挖出的土体装载至下方运输车(16)内，所述下方运输车(16)将土体运送至竖井(19)内的弃土坑(17)中；对第二导洞(2)和第四导洞(4)内掘进0.5m进行支护和喷射，直至完成所述第一导洞(1)、第二导洞(2)、第三导洞(3)和第四导洞(4)内全部的掘进、支护和喷射工作；

步骤十、吊出挖掘机器人和上方微型挖掘机：所述第一导洞(1)和第三导洞(3)施工完成后，利用吊车将挖掘机器人(13)和上方微型挖掘机(14)从竖井(19)井口吊出。

步骤十一、拆除边墙支撑：破除架设在隧道内的上侧边墙支撑(21)、下侧边墙支撑(7)、左侧边墙支撑(22)和右侧边墙支撑(9)上的混凝土，将架设在隧道内的上侧边墙支撑(21)、下侧边墙支撑(7)、左侧边墙支撑(22)和右侧边墙支撑(9)依次拆除。

2.按照权利要求1所述的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，其特征在于：步骤四和步骤七中，所述第一溜土口(11)第二溜土口(18)的结构尺寸均相同，所述第一溜土口(11)的长度为1.5m,宽度为1m，所述第一溜土口(11)的四周采用型钢与拆除后的所述左侧边墙支撑(22)钢架端头和所述右侧边墙支撑(9)钢架端头焊接固定；所述第二溜土口(18)的四周采用型钢与拆除后的所述右侧边墙支撑(9)钢架端头焊接固定。

3.按照权利要求1所述的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，其特征在于：步骤五中，所述临时通道(12)的高度为2.5m，所述临时通道(12)的宽度为2m；所述横梁(12-1)为型钢，所述斜支撑为对称设置在所述横梁(12-1)底部的支撑杆(12-2)。

4.按照权利要求1所述的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，其特征在于：步骤一中，所述第一掘进长度为0.4m～0.6m。

5.按照权利要求1所述的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，其特征在于：步骤二中，所述第二掘进长度为0.4m～0.6m。

6.按照权利要求1所述的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，其特征在于：步骤三中，所述第三掘进长度为0.4m～0.6m。

7.按照权利要求1所述的一种黄土地层条件下隧道全断面机械开挖CRD施工方法，其特征在于：步骤六中，所述第四掘进长度为0.4m～0.6m。

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