CN114876469A - 高速超大断面隧道开挖施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的高速超大断面隧道开挖施工方法，包括：根据不同围岩将隧道划分为不同版块；按照开挖示意图对隧道的不同版块进行依次开挖；其中，不同版块包括位于隧道顶部的第一台阶和位于第一台阶下方的第二台阶及位于第二台阶下方的第三台阶，按照顺序依次对第一台阶、第二台阶和第三台阶进行开挖，并对其进行超前支护。该施工方法不仅工序简单，能够及时进行初期支护，并且将隧道划分为多个台阶分部开挖，使得断面较小，从而可以减少围岩变形，极大降低拱顶沉降、周边位移，避免坍塌、冒顶等风险。

Description

高速超大断面隧道开挖施工方法

技术领域

本发明涉及一种高速超大断面隧道开挖施工方法，属于隧道开挖施工领域。

背景技术

隧道开挖施工至始至终都是隧道施工的核心，也是隧道施工危险性最大的部分。合理的开挖方法，不仅可保证其顺利安全开挖，避免出现坍塌、冒顶等事故，还能使隧道开挖更加经济可靠。

隧道开挖施工有全断面法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、CD法、CRD法等多种开挖方法，可以适用于绝大部分隧道开挖。但这些开挖方法普遍性较强，缺乏一定针对性，在面对某一特殊环境或较复杂环境时，传统开挖方法便不能满足施工现场需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速超大断面隧道开挖施工方法，其不仅工序简单，降低成本；并且可以减少围岩变形，极大降低拱顶沉降、周边位移，避免坍塌、冒顶等风险。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高速超大断面隧道开挖施工方法，包括：

根据不同围岩将隧道划分为不同版块；

按照开挖示意图对隧道的不同版块进行依次开挖；

其中，所述不同版块包括位于隧道顶部的第一台阶和位于第一台阶下方的第二台阶及位于所述第二台阶下方的第三台阶，按照顺序依次对所述第一台阶、第二台阶和第三台阶进行开挖，并对其进行超前支护。

进一步地，所述“按照顺序依次对所述第一台阶、第二台阶和第三台阶进行开挖，并对其进行超前支护”包括：

对所述第一台阶进行开挖后，对开挖后的所述第一台阶进行超前支护和施加中央格构柱，再对所述第二台阶开挖；

对所述第二台阶进行开挖后，对开挖后的所述第二台阶进行超前支护，并拆除所述中央格构柱；

所述第二台阶开挖完成后，对所述第三台阶进行开挖，并对所述第三台阶紧跟超前支护。

进一步地，所述超前支护包括：架设工字钢、搭设锚杆、挂设钢筋网片、注浆、喷射砼中的一种或多种。

进一步地，所述“按照开挖示意图对隧道的不同版块进行依次开挖”的方法为：

所述第一台阶包括第一部分和第二部分，依次对所述第一部分和第二部分进行开挖，所第一部分与所述第二部分之间的掌子面距离为5-10m。

进一步地，每循环开挖进尺控制在1m。

进一步地，所述第二台阶包括第三部分和第四部分；

在对所述第三部分和第四部分进行开挖时，为所述中央格构柱预留有临时核心土。

进一步地，所述第二台阶还包括第五部分，所述第五部分位于所述第三部分与所述第四部分之间，所述第五部分作为所述临时核心土。

进一步地，所述第二台阶的开挖步骤为：依次对所述第三部分、第四部分以及第五部分进行开挖；

开挖所述第五部分前，先拆除所述中央格构柱，每次拆除所述中央格构柱的长度小于等于5m。

本发明的有益效果在于：本申请根据不同围岩将隧道划分为不同版块，按照开挖示意图对隧道的不同版块进行依次开挖。具体的，不同版块包括位于隧道顶部的第一台阶和位于第一台阶下方的第二台阶以及第二台阶下方的第三台阶，按照顺序依次对所述第一台阶、第二台阶和第三台阶进行开挖，并对其进行超前支护。该施工方法不仅工序简单，能够及时进行初期支护，并且将隧道划分为多个台阶分部开挖，使得断面较小，从而可以减少围岩变形，极大降低拱顶沉降、周边位移，避免坍塌、冒顶等风险。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明中高速超大断面隧道开挖施工方法的流程示意图；

图2为本发明中其中一个实施例中的隧道开挖顺序的示意图；

图3为本发明中另外一个实施例中的隧道开挖顺序的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本申请。

请参见图1，本发明一较佳实施例所示的一种高速超大断面隧道开挖施工方法，其适于针对某一特殊环境或较复杂环境下的隧道进行开挖施工，例如针对大罗山隧道这种全隧浅埋大断面或超大断面隧道，其施工工序简单，且可以减少围岩变形，极大降低拱顶沉降、周边位移，避免坍塌、冒顶等风险。

具体的，本实施例中对隧道施工的步骤为：

根据不同围岩将隧道划分为不同版块；

本实施例中，根据隧道中的围岩的不同，将隧道划分为位于隧道顶部的第一台阶和位于第一台阶下方的第二台阶以及位于第二台阶下方的第三台阶。

按照开挖示意图对隧道的不同版块进行依次开挖；

按照顺序依次对第一台阶、第二台阶和第三台阶进行开挖，并对其进行超前支护。需要说明的是，本实施例中超前支护包括架设工字钢、搭设锚杆、挂设钢筋网片、注浆、喷射砼中的一种或多种。

所述“按照顺序依次对所述第一台阶、第二台阶和第三台阶进行开挖，并对其进行超前支护”包括：

对第一台阶进行开挖后，对开挖后的第一台阶进行超前支护和施加中央格构柱，再对第二台阶开挖；

对第二台阶进行开挖后，对开挖后的第二台阶进行超前支护，并拆除中央格构柱；

第二台阶开挖完成后，对第三台阶进行开挖，并对第三台阶紧跟超前支护。

所述“按照开挖示意图对隧道的不同版块进行依次开挖”的方法为：

第一台阶包括第一部分1和第二部分2，依次对第一部分1和第二部分2进行开挖，第一部分1与所述第二部分2之间的掌子面距离为5-10m。

请参见图1和图2，在其中一个实施例中，该隧道为IV级围岩隧道，第一台阶包括第一部分1和第二部分2，对第一部分1采用机械开挖或弱(微)爆破开挖，并对其进行超前支护，此处的超前支护采用超前小导管注浆、注浆锚杆、钢拱架、喷射砼进行支护，并在中间位置及时施作中央格构柱，与初期支护形成支撑体系，以使得在开挖至第二台阶时，该第一台阶的初期支护及隧道超前支护已达到设计强度，上部载荷由初期支护和超前支护支撑。第一部分1的超前支护完成后，对第二部分2及第三部分3进行开挖时无需再设置其余临时支撑，不仅使得整个施工方法简单，还降低了施工成本。需要说明的是，本实施例中，中央格构柱为采用喷砼+25a号工字钢双拼，工字钢纵向采用直径Φ22钢筋连接，纵向间距与主洞相同。

随后对第二部分2进行开挖，同样的，在对第二部分2开挖后，及时对第二部分2进行超前支护和初期支护。该处的超前支护为主洞小导管注浆，初期支护为注浆锚杆、钢拱架(应设置锁脚锚杆)、喷射混凝土等。需要说明的是，第一部分1与第二部分2开挖掌子面前后间距控制在5-10m，以满足现场施工机械进出便道修筑，紧密连接相邻工序，减少开挖台车、支护台车、湿喷机等机械的洞内转运，同时符合安全步距要求，对开挖部位能够做到及时支护，降低施工风险。

第二台阶包括第三部分3和第四部分4；

在对第三部分3和第四部分4进行开挖时，为中央格构柱预留有临时核心土。

第二台阶还包括第五部分5，第五部分5位于第三部分3与第四部分4之间，第五部分5作为临时核心土。

第二台阶的开挖步骤为：依次对第三部分3、第四部分4以及第五部分5进行开挖；

开挖第五部分5前，先拆除中央格构柱，每次拆除中央格构柱的长度小于等于5m。

具体的，对第三部分3和第四部分4进行开挖，且那个开挖时及时做初期支护措施，此处的初期支护为及时对其施作主动锚杆、喷射混凝土、架立钢拱架。需要说明的是，在进行开挖时，第三部分3与第四部分4之间的掌子面前后距离控制在5-10m，且第三部分3与第二部分2之间的掌子面的距离也控制在5-10m。

随后对第五部分5进行开挖，在对第五部分5进行开挖时，且开挖至中央格构柱前，工作人员先根据监控量测结果确定中央格构柱的拆除工作。本步骤中，需要注意的是，第五部分5与第四部分4之间的掌子面前后间距应控制在5-10m。对中央格构柱进行拆除时，一次性拆除长度小于等于5m，以防止一次性拆除较长时，由于新支护的部位强度未达到设计要求，增加安全风险，还会导致爆破施工时砸坏台车的可能性。

本实施例中，第三台阶还包括第六部分6和第七部分7。同样的，在对第六部分6和第七部分7进行开挖时，需要紧跟开挖情况对其进行初期支护。该处出气支护也为对其施作主洞锚杆、喷射混凝土、架立钢拱架(应设置锁脚锚杆)。第六部分6与第七部分7之间的掌子面之间的前后间距控制在5-10m。

请参见图1和图3，在另一个实施例中，该隧道为V级围岩隧道，与前一实施例大致相同，其区别点在于：

在该隧道开挖前，提前对其作超前支护，以提高开挖断面前方土体围岩的强度及整体性，降低施工风险。本实施例中此处的超前支护为：对于隧道进、出口V级围岩浅埋段采用超前大管棚注浆作为辅助施工措施，对于V级围岩深埋段采用超前小导管注浆作为辅助施工。

第二台阶包括第三部分3和第四部分4，依次对第三部分3和第四部分4进行开挖，并对其及时进行初期支护。需要注意的是，第三部分3与第二部分2掌子面前后间距控制在5-10m。在对第三部分3进行开挖时预留有一块临时核心土，该临时核心土适于安装中央格构柱。在对第四部分4进行开挖至中央格构柱前，应先根据监控量测结果确定中央格构柱的拆除工作，且一次性拆除长度小于等于5m。

第三台阶包括第五部分5和第六部分6，依次对第五部分5和第六部分6进行开挖，并对其及时进行初期支护。需要注意的是，第五部分5与第六部分6掌子面前后间距控制在5-10m，且第五部分5与第四部分4掌子面前后间距控制在5-10m。

隧道还被划分为位于第三台阶下方的第四台阶，第四台阶包括第七部分7和第八部分8。依次对第七部分7和第八部分8进行开挖，并对其及时进行初期支护。需要注意的是，第七部分7与第八部分8掌子面前后间距控制在5-10m，且第七部分7与第六部分6掌子面前后间距控制在5-10m。

需要说明的是，本申请中在对隧道进行开挖时，每次循环开挖进尺控制在1m，以减少坍塌等风险。

本申请中，为了能够更顺利对隧道开挖，本实施例中，在对各个部分进行开挖时，还需对及时开挖隧道进行超前地质预报与监控量测、临近隧道爆破振速监测，以为施工开挖该隧道提供有力地质信息，及时了解掌子面前方地质情况，拱顶沉降、周边位移等情况，加强洞内工字钢支撑内外力、围岩压力、支护应力、锚杆轴力等监测，以及临近隧道爆破振速监测。

综上所述：本申请根据不同围岩将隧道划分为不同版块，按照开挖示意图对隧道的不同版块进行依次开挖。具体的，不同版块包括位于隧道顶部的第一台阶和位于第一台阶下方的第二台阶以及第二台阶下方的第三台阶，按照顺序依次对所述第一台阶、第二台阶和第三台阶进行开挖，并对其进行超前支护。该施工方法将隧道划分为多个部分后，依次对每个部分进行开挖，以减小开挖断面面积使得断面较小，极大降低沉降、冒顶、坍塌等风险。另外，通过该施工方法，使得施工过程中不仅工序简单，能够及时进行初期支护，从而可以减少围岩变形，且经济低耗。在施工过程中，除中央格构柱外无其余临时支撑，且中央格构柱拆除后可回收利用；具有对临近既有高速公路有效保护，分部开挖断面较小，采取短进尺、弱爆破，减少爆破施工对临近既有高速的扰动等优点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种高速超大断面隧道开挖施工方法，其特征在于，包括：

根据不同围岩将隧道划分为不同版块；

按照开挖示意图对隧道的不同版块进行依次开挖；

其中，所述不同版块包括位于隧道顶部的第一台阶和位于第一台阶下方的第二台阶及位于所述第二台阶下方的第三台阶，按照顺序依次对所述第一台阶、第二台阶和第三台阶进行开挖，并对其进行超前支护。

2.如权利要求1所述的高速超大断面隧道开挖施工方法，其特征在于，所述“按照顺序依次对所述第一台阶、第二台阶和第三台阶进行开挖，并对其进行超前支护”包括：

对所述第一台阶进行开挖后，对开挖后的所述第一台阶进行超前支护和施加中央格构柱，再对所述第二台阶开挖；

对所述第二台阶进行开挖后，对开挖后的所述第二台阶进行超前支护，并拆除所述中央格构柱；

所述第二台阶开挖完成后，对所述第三台阶进行开挖，并对所述第三台阶紧跟超前支护。

3.如权利要求2所述的高速超大断面隧道开挖施工方法，其特征在于，所述超前支护包括：架设工字钢、搭设锚杆、挂设钢筋网片、注浆、喷射砼中的一种或多种。

4.如权利要求3所述的高速超大断面隧道开挖施工方法，其特征在于，所述“按照开挖示意图对隧道的不同版块进行依次开挖”的方法为：

所述第一台阶包括第一部分和第二部分，依次对所述第一部分和第二部分进行开挖，所第一部分与所述第二部分之间的掌子面距离为5-10m。

5.如权利要求4所述的高速超大断面隧道开挖施工方法，其特征在于，每循环开挖进尺控制在1m。

6.如权利要求2-5中任一项所述的高速超大断面隧道开挖施工方法，其特征在于，所述第二台阶包括第三部分和第四部分；

在对所述第三部分和第四部分进行开挖时，为所述中央格构柱预留有临时核心土。

7.如权利要求6所述的高速超大断面隧道开挖施工方法，其特征在于，所述第二台阶还包括第五部分，所述第五部分位于所述第三部分与所述第四部分之间，所述第五部分作为所述临时核心土。

8.如权利要求7所述的高速超大断面隧道开挖施工方法，其特征在于，所述第二台阶的开挖步骤为：依次对所述第三部分、第四部分以及第五部分进行开挖；

开挖所述第五部分前，先拆除所述中央格构柱，每次拆除所述中央格构柱的长度小于等于5m。

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