[發明專利]一種大斷面軟弱圍巖隧道三臺階六部短距施工方法

有效

• 申請號: 201210061082.1
• 申請日: 2012-03-09
• 公開（公告）號: CN102562075A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 夏潤禾;何建宏;許前順;邊玉良;豐小平;李軍;周云;徐向葉
• 申請（專利權）人: 中交第二公路工程局有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/10
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 張培勛

技術領域

本發明涉及一種隧道的開挖施工方法，尤其涉及一種高速鐵路大斷面軟弱地質圍巖隧道三臺階六部短距施工方法。

背景技術

?近年來，國家加大西部地區鐵路客運專線建設步伐，西部地區群山連綿，地質復雜。許多長大隧道數量增多，平均線路隧道長度占有量是全線的30%-70%。隧道洞身地質中Ⅳ、Ⅴ級圍巖等級所占比重大，施工安全風險高。針對開挖斷面為138m²-146m²的大開挖斷面的軟弱地質圍巖鐵路隧道，必須采取可靠的施工方法，才能確保隧道施工安全。

為了控制和降低鐵路隧道施工安全事故，鐵道部對仰拱與掌子面的距離要求越來越嚴格，《鐵路隧道工程施工安全技術規程》（TB10304-2009）規定：IV級圍巖不得超過50m，V級及以上圍巖不得超過40m；《高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準》（TB10753-2010）主控項目規定初期支護應緊跟開挖及時施作，并應及早封閉成環，軟弱圍巖隧道IV、V、Ⅵ級圍巖初期支護封閉位置距離掌子面不得大于35m。

針對大斷面Ⅳ、Ⅴ級軟弱圍巖地質鐵路雙線單洞隧道，在工期緊張和安全要求標準高的前提下，工法的安全性和可靠性需要進一步提高，因此有必要對臺階法施工進行進一步的研究和優化。

發明內容

本發明的目的是為了解決當前修建高速鐵路大斷面軟弱圍巖隧道時遇到的施工難題，提供一種新的施工方法，優化了傳統三臺階分部流水作業技術，以解決現有技術工序復雜，工期進度緩慢的缺點，克服了軟弱圍巖自穩能力差、初期支護變形大等施工難題，有效的利用了資源，節約了成本，實現安全、快速、經濟修建大斷面隧道。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：一種大斷面軟弱圍巖隧道三臺階六部短距施工方法，它主要包括以下步驟：

（1）環向開挖上部弧形導坑的上臺階，將上臺階開挖的土方轉至下臺階；

（2）在上臺階滯后4.5～5m后，開挖中臺階左部，將開挖土方轉至下臺階；

（3）在中臺階左部滯后3～4m后，開挖中臺階右部，將開挖的土方轉至下臺階；

（4）在中臺階左部滯后6～8m或中臺階右部滯后3～4m后，開挖下臺階左部，將下臺階左部開挖的土方運輸出洞外；

（5）在下臺階左部滯后3～4m后，開挖下臺階右部，將下臺階開挖的土方運輸出洞外；

（6）在下臺階右部滯后20～25m后，開挖隧底剩余部分，最后按照上述步驟不斷循環交錯開挖，最終實現隧道開挖施工。

所述的步驟1中環向開挖上部弧形導坑的上臺階是利用上一循環架立的鋼架施作隧道拱部Φ42超前小導管，在拱部超前支護后進行的。

所述的超前小導管采用Φ42mm、壁厚3.5mm的熱軋無縫鋼管，長3.5m，環向間距30-50cm，其縱向搭接長度不小于1m；超前小導管的鉆孔外插角為10°～12°，鉆孔方向順直，鉆孔直徑為不小于45毫米；超前小導管安裝于隧道拱部圓弧120°范圍內，共38根，環向間距為40厘米，其縱向搭接長度不小于1米。

所述的上臺階開挖高度控制在3.5～3.7m，開挖后應及時施作部初期支護，即進行初噴4cm厚混凝土，掛鋼筋網，鉆設系統徑向錨桿后復噴混凝土至設計厚度。

所述的步驟2的中臺階左部開挖高度控制在3.3～4m，開挖后進行施作部初期支護，即進行初噴4cm厚混凝土，掛鋼筋網，接長鋼架，并設鎖腳錨桿系統支護，鉆設系統徑向錨桿后復噴混凝土至設計厚度。

所述的步驟3中的中臺階右部的開挖高度控制在3.3～3.5m，開挖后進行施作部初期支護，即進行初噴4cm厚混凝土，掛鋼筋網，接長鋼架，并設鎖腳錨桿系統支護，鉆設系統徑向錨桿后復噴混凝土至設計厚度。?

所述的鎖腳錨桿系統支護是在鋼架拱腳低部緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角45°和60°打設兩組鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架焊接牢固。

?所述的步驟4中的下臺階左部的開挖高度控制在3.0～3.3m。

所述的步驟5中的下臺階右部的開挖高度控制在3.0～3.3m。

所述的步驟6中隧底開挖后初噴4cm厚混凝土，安設仰拱鋼架并與左右側落地鋼架焊接牢固，復噴混凝土至設計厚度，上面鋪設仰拱棧橋，棧橋放在隧道中部。