[發(fā)明專利]穿越斷層破碎帶大斷面隧道開挖及支護(hù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810773740.7
• 申請(qǐng)日: 2018-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN108843332B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭朋超;譚振武;郭建才;張建升;陳耀華;李志勇;張志潼;張佳佳;郭瑞;李校珂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵二十局集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E21D9/00
• 分類號(hào): E21D9/00;E21D11/10;E21D11/15;E21D11/18;E21D20/00;E21D11/14
• 代理公司: 61213 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所
• 代理人: 譚文琰<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入

1.一種穿越斷層破碎帶大斷面隧道開挖及支護(hù)方法，其特征在于：所施工大斷面隧道的隧道洞包括隧道上部洞體(1)和位于隧道上部洞體(1)下方的隧道下部洞體，所述隧道上部洞體(1)包括左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)和位于左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)右側(cè)的右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)；

所述隧道洞的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)包括對(duì)所述隧道洞進(jìn)行全斷面支護(hù)的全斷面支護(hù)體系和對(duì)所述隧道洞的拱墻進(jìn)行初期支護(hù)的隧道錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)，所述左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)與右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)之間設(shè)置有中隔墻臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，所述中隔墻臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)位于隧道上部洞體(1)內(nèi)且其位于所述全斷面支護(hù)體系內(nèi)側(cè)，所述全斷面支護(hù)體系和所述中隔墻臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)均沿隧道縱向延伸方向進(jìn)行布設(shè)；

所述全斷面支護(hù)體系包括多榀沿隧道縱向延伸方向由后向前布設(shè)且對(duì)所述隧道洞進(jìn)行全斷面支護(hù)的全斷面支撐結(jié)構(gòu)和將多榀所述全斷面支撐結(jié)構(gòu)緊固連接為一體的全斷面支撐連接結(jié)構(gòu)，多榀所述全斷面支撐結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)均相同且其形狀與所述隧道洞的橫斷面形狀相同；每榀所述全斷面支撐結(jié)構(gòu)均包括一榀對(duì)所述隧道洞的拱墻進(jìn)行支護(hù)的拱墻鋼拱架和一個(gè)布設(shè)于所述隧道洞內(nèi)側(cè)底部的隧道仰拱支架(2)，所述隧道仰拱支架(2)位于所述拱墻鋼拱架的正下方且二者均位于同一隧道橫斷面上，所述隧道仰拱支架(2)的左端與所述拱墻鋼拱架的左側(cè)底部緊固連接，所述隧道仰拱支架(2)的右端與所述拱墻鋼拱架的右側(cè)底部緊固連接，所述隧道仰拱支架(2)與所述拱墻鋼拱架形成一個(gè)封閉式全斷面支架；所述拱墻鋼拱架包括一榀位于隧道上部洞體(1)內(nèi)的上部鋼拱架(4)和兩個(gè)對(duì)稱布設(shè)于上部鋼拱架(4)左右兩側(cè)底部下方的側(cè)部支架(5)，兩個(gè)所述側(cè)部支架(5)均位于所述隧道下部洞體內(nèi)；

所述隧道上部洞體(1)的左右兩側(cè)底部分別設(shè)置有一道側(cè)部下墊梁(6)，兩道所述側(cè)部下墊梁(6)呈對(duì)稱布設(shè)且二者均沿隧道縱向延伸方向布設(shè)；每榀所述全斷面支撐結(jié)構(gòu)中所述上部鋼拱架(4)的左右兩側(cè)底部分別支撐于兩道所述側(cè)部下墊梁(6)上，兩個(gè)所述側(cè)部支架(5)分別固定于兩道所述側(cè)部下墊梁(6)底部；每榀所述全斷面支撐結(jié)構(gòu)中所述上部鋼拱架(4)與兩個(gè)所述側(cè)部支架(5)之間均通過一道側(cè)部下墊梁(6)進(jìn)行緊固連接；

所述全斷面支撐連接結(jié)構(gòu)包括多道第一縱向連接件(7)，多道所述第一縱向連接件(7)均沿隧道縱向延伸方向布設(shè)且其均布設(shè)于隧道上部洞體(1)內(nèi)，多道所述第一縱向連接件(7)沿隧道上部洞體(1)的開挖輪廓線由左至右進(jìn)行布設(shè)；每榀所述全斷面支撐結(jié)構(gòu)的上部鋼拱架(4)均與多道所述第一縱向連接件(7)緊固連接；

所述中隔墻臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)包括一道中部下墊梁(10)、多個(gè)沿隧道縱向延伸方向由后向前布設(shè)的中隔墻(8)和將多個(gè)所述中隔墻(8)連接為一體的中隔墻縱向連接結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述中隔墻(8)均位于左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)與右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)之間，所述中隔墻(8)的形狀與左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)的右側(cè)開挖輪廓線形狀相同；所述中隔墻縱向連接結(jié)構(gòu)包括多道由上至下布設(shè)的第二縱向連接件(9)，多道所述第二縱向連接件(9)均沿隧道縱向延伸方向布設(shè)且其均布設(shè)于隧道上部洞體(1)內(nèi)，每個(gè)所述中隔墻(8)均與多道所述第二縱向連接件(9)緊固連接；所述中隔墻(8)的數(shù)量與所述全斷面支撐連接結(jié)構(gòu)的數(shù)量相同，每榀所述全斷面支撐連接結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)均設(shè)置有一個(gè)所述中隔墻(8)，每榀所述全斷面支撐連接結(jié)構(gòu)均與其內(nèi)側(cè)所設(shè)置的中隔墻(8)布設(shè)于同一隧道橫斷面上；所述中隔墻(8)為頂部與上部鋼拱架(4)緊固連接的拱形支架，所述中部下墊梁(10)沿隧道縱向延伸方向進(jìn)行布設(shè)，多個(gè)所述中隔墻(8)底部均支撐于中部下墊梁(10)上，所述中部下墊梁(10)位于隧道上部洞體(1)底部；

兩道所述側(cè)部下墊梁(6)分別為位于左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)左側(cè)底部的左側(cè)下墊梁和位于右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)右側(cè)底部的右側(cè)下墊梁，所述上部鋼拱架(4)由位于左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)內(nèi)的左側(cè)拱架和位于右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)內(nèi)的右側(cè)拱架連接而成，所述左側(cè)拱架的外端支撐于所述左側(cè)下墊梁上且其內(nèi)端支撐于中隔墻(8)上，所述右側(cè)拱架的外端支撐于所述右側(cè)下墊梁上且其內(nèi)端與所述左側(cè)拱架的內(nèi)端連接；所述左側(cè)拱架和位于左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)內(nèi)的第一縱向連接件(7)組成左側(cè)剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)，所述右側(cè)拱架和位于右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)內(nèi)的第一縱向連接件(7)組成右側(cè)剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)；

所述隧道錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)包括對(duì)隧道上部洞體(1)的拱墻進(jìn)行初期支護(hù)的拱墻錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)和兩個(gè)分別對(duì)所述隧道下部洞體的左右兩側(cè)邊墻進(jìn)行初期支護(hù)的邊墻錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)所述邊墻錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)稱布設(shè)于所述拱墻錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)下方，兩個(gè)所述邊墻錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)均與所述拱墻錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)連接為一體；

所述拱墻錨網(wǎng)噴支護(hù)結(jié)構(gòu)與所述左側(cè)剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)和所述右側(cè)剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)組成隧道上部洞體(1)的隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)；

對(duì)所施工大斷面隧道進(jìn)行施工時(shí)，包括以下步驟：

步驟一、隧道上部洞體開挖：對(duì)隧道上部洞體(1)進(jìn)行開挖，過程如下：

步驟101、左側(cè)導(dǎo)洞開挖：沿隧道縱向延伸方向由后向前對(duì)左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)進(jìn)行開挖；

所述左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)開挖過程中，采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)方法由后向前對(duì)開挖成型的左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)進(jìn)行初期支護(hù)，同時(shí)由后向前在開挖成型的左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)內(nèi)對(duì)所述左側(cè)下墊梁、所述中隔墻臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)和所述左側(cè)剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行施工，并使所述左側(cè)下墊梁、所述中隔墻臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)和所述左側(cè)剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)緊固連接為一體；

步驟102、右側(cè)導(dǎo)洞開挖：步驟101中所述左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)開挖過程中，沿隧道縱向延伸方向同步由后向前對(duì)右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)進(jìn)行開挖，獲得開挖成型的隧道上部洞體(1)；

所述右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)開挖過程中，采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)方法由后向前對(duì)開挖成型的右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)進(jìn)行初期支護(hù)，由后向前在開挖成型的右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)內(nèi)對(duì)所述右側(cè)下墊梁和所述右側(cè)剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行施工，并使所述右側(cè)剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)與所述右側(cè)下墊梁和步驟101中所述左側(cè)剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)均緊固連接為一體，所述右側(cè)剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)中的所述右側(cè)拱架與步驟101中所述左側(cè)剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)中的所述左側(cè)拱架連接組成上部鋼拱架(4)，獲得施工成型的所述隧道上部洞體(1)內(nèi)的隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)；

對(duì)右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)進(jìn)行開挖時(shí)，所述右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)的掌子面位于左側(cè)導(dǎo)洞(1-1)的掌子面后側(cè)；

步驟二、隧道拱墻初期支護(hù)變形侵限判斷及換拱施工：步驟102中所述右側(cè)導(dǎo)洞(1-2)開挖過程中，同步對(duì)所述隧道上部洞體(1)內(nèi)的所述隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形監(jiān)測，并根據(jù)變形監(jiān)測結(jié)果對(duì)所述隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變形侵限進(jìn)行判斷：當(dāng)判斷得出所述隧道上部洞體(1)內(nèi)的所述隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)存在變形侵限時(shí)，還需對(duì)隧道上部洞體(1)中所述隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形侵限的隧道段進(jìn)行換拱施工，換拱施工完成后進(jìn)入步驟三；否則，進(jìn)入步驟三；

步驟三、隧道下部洞體開挖：沿隧道縱向延伸方向由后向前對(duì)所述隧道下部洞體進(jìn)行開挖，開挖過程中由后向前對(duì)步驟101中所述中隔墻臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除，并采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)方法同步由后向前對(duì)開挖成型的所述隧道下部洞體進(jìn)行初期支護(hù)，同時(shí)由后向前在所述左側(cè)下墊梁和所述右側(cè)下墊梁底部分別安裝側(cè)部支架(5)。