一种不利地质暗挖隧道施工方法及支护结构与流程

本发明属于隧道施工，具体涉及一种不利地质暗挖隧道施工方法及支护结构。

背景技术：

1、在暗挖隧道施工过程中，特别是对于ⅴ级围岩洞口浅埋段，ⅴ级围岩深埋软岩段，地质软弱破碎，自稳及成洞性差，一般采用双侧壁导坑法进行开挖，以保证施工安全，双侧壁导坑法通常采用分块开挖，机械直接开挖加上人工配合，开挖不动的采用微振光面爆破，以减少爆破对围岩的扰动，同时锚网喷混凝土支护及时跟进。

2、现有的暗挖隧道双侧壁导坑法常规施工具有以下的缺点， 断面分块数量多，多次分步开挖会反复扰动周边软弱围岩，进一步加剧岩体破碎，增大塌方、变形失控风险，支护成环周期长、结构受力不利，各分区支护依次施工，初期支护整体闭合耗时久，支护体系无法快速形成整体受力结构，围岩长时间处于无完整约束状态，变形持续发展。

技术实现思路

1、本发明提供一种不利地质暗挖隧道施工方法及支护结构，解决相关技术中断面分块数量多，多次分步开挖会反复扰动周边软弱围岩和支护成环周期长的技术问题。

2、本发明提供了一种不利地质暗挖隧道施工方法，包括以下步骤：

3、步骤一：上台阶开挖与拱部初期支护，沿开挖轮廓线环向开挖上部弧形导坑，预留上台阶处的核心土，开挖后在拱部部署支护结构进行超前支护，完成后立即喷射初期支护混凝土形成上台阶处的初期支护；

4、步骤二：左右侧中台阶开挖与拱墙初期支护，采用左右两侧交错开挖的方式，预留中台阶处的核心土，每侧开挖后部署支护结构并喷混凝土形成中台阶处的初期支护；

5、步骤三：左右侧下台阶开挖与初期支护，采用左右两侧交错开挖的方式，预留下台阶处的核心土，每侧开挖后部署支护结构并喷混凝土形成下台阶处的初期支护；

6、步骤四：开挖核心土，开挖上台阶处、中台阶处和下台阶处的核心土，开挖进度与上台阶、左右中台阶和左右侧下台阶的进度一致；

7、步骤五：隧底开挖，循环依次进行步骤二和步骤三，直到上台阶、左右侧中台阶和左右侧下台阶平齐，隧底开挖完成后施作仰拱初期支护，与下台阶处的初期支护、中台阶处的初期支护和上台阶处的初期支护闭合成环，构成完整的支护体系。

8、一种不利地质暗挖隧道的支护结构，包括下段钢结构和上段钢结构，上段钢结构的顶部转动安装有伸缩机构，伸缩机构的顶部与上段钢结构的底部卡接，伸缩机构包括螺旋套筒和撑顶杆，螺旋套筒螺纹连接在撑顶杆的外壁上，螺旋套筒搭接在下段钢结构的顶端，撑顶杆的顶部一体成型有支撑板，支撑板内部开设有形状与上段钢结构端面相适配的卡槽。

9、在一个优选的实施方式中，撑顶杆的底部与下段钢结构滑动连接，撑顶杆与下段钢结构的交接处开设有对接槽，对接槽的侧壁上对称设置有滑动键。

10、在一个优选的实施方式中，下段钢结构的外壁上对称开设有导向槽，导向槽的形状与滑动键相适配，滑动键滑动设置在导向槽的内侧。

11、在一个优选的实施方式中，下段钢结构的侧壁上设置有角度调整机构，角度调整机构包括锁脚锚杆，锁脚锚杆的端部一体成型有锚固体，锚固体连接在隧道中，锁脚锚杆位于下段钢结构的两侧，两个锁脚锚杆之间滑动连接有接触板。

12、在一个优选的实施方式中，下段钢结构的外壁上固定安装有凸块，凸块的内部转动连接有楔形块，楔形块的斜面与接触板的一侧贴合。

13、在一个优选的实施方式中，锁脚锚杆的外壁上螺纹连接有限位螺母，限位螺母的一侧与接触板的另一侧相贴合，限位螺母用于将接触板压紧与楔形块贴合。

14、在一个优选的实施方式中，楔形块与凸块连接的转杆外壁上固定安装有蜗轮，下段钢结构的外壁上转动安装有蜗杆，蜗杆与蜗轮相啮合。

15、在一个优选的实施方式中，上段钢结构的外壁上固定连接有定位机构，定位机构包括复合连接板，复合连接板具体为弯折结构，复合连接板与上段钢结构腹板贴合的板体上开设有十字槽，十字槽的中心处开设有第一定位孔。

16、在一个优选的实施方式中，复合连接板与上段钢结构翼缘贴合的板体上开设有第二定位孔，下段钢结构翼缘通过复合连接板活动连接有注浆锚杆，注浆锚杆沿上段钢结构的径向设置，且注浆锚杆位于第二定位孔的内部。

17、本发明的有益效果在于：

18、1、本发明采用上、中、下台阶分层开挖，搭配左右交错掘进和预留核心土的施工逻辑，有效解决了现有技术围岩扰动大、支护成环慢、工序繁琐、施工效率低的问题，通过分层分台阶开挖、单侧交错掘进，并全程预留核心土，利用核心土的支撑作用约束围岩变形，大幅降低开挖对软弱破碎围岩的扰动，从源头减少溜塌、下沉等病害，各台阶开挖后立即施作初期支护，最后统一开挖核心土、完成隧底仰拱支护并实现全断面支护闭合成环，大幅缩短初期支护整体成环时间，让支护体系快速形成整体承载结构，有效控制围岩持续变形，提升施工安全性。

19、2、本发明伸缩机构可根据围岩变形数据灵活调节支撑高度并施加初始预应力，能够自适应围岩微量变形，避免支护结构脱空、局部超载问题，支撑稳定性更强；滑动导向结构保证伸缩动作平顺，防止支护构件偏斜失稳。

20、3、角度调整机构依托蜗轮蜗杆自锁结构、楔形块与锁脚锚杆配合，可精准调节锁脚锚杆的布设角度与锚固力，实现隧道拱脚下沉主动纠偏与控制，大幅提升支护结构底部锚固能力与抗滑移性能，杜绝拱架移位、下沉问题。

1.一种不利地质暗挖隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.一种不利地质暗挖隧道的支护结构，其特征在于，包括下段钢结构（1）和上段钢结构（2），上段钢结构（2）的顶部转动安装有伸缩机构（4），伸缩机构（4）的顶部与上段钢结构（2）的底部卡接，伸缩机构（4）包括螺旋套筒（41）和撑顶杆（42），螺旋套筒（41）螺纹连接在撑顶杆（42）的外壁上，螺旋套筒（41）搭接在下段钢结构（1）的顶端，撑顶杆（42）的顶部一体成型有支撑板（43），支撑板（43）内部开设有形状与上段钢结构（2）端面相适配的卡槽（44）。

3.根据权利要求2所述的一种不利地质暗挖隧道的支护结构，其特征在于，所述撑顶杆（42）的底部与下段钢结构（1）滑动连接，撑顶杆（42）与下段钢结构（1）的交接处开设有对接槽（46），对接槽（46）的侧壁上对称设置有滑动键（47）。

4.根据权利要求3所述的一种不利地质暗挖隧道的支护结构，其特征在于，所述下段钢结构（1）的外壁上对称开设有导向槽（45），导向槽（45）的形状与滑动键（47）相适配，滑动键（47）滑动设置在导向槽（45）的内侧。

5.根据权利要求2所述的一种不利地质暗挖隧道的支护结构，其特征在于，所述下段钢结构（1）的侧壁上设置有角度调整机构（3），角度调整机构（3）包括锁脚锚杆（31），锁脚锚杆（31）的端部一体成型有锚固体（32），锚固体（32）连接在隧道中，锁脚锚杆（31）位于下段钢结构（1）的两侧，两个锁脚锚杆（31）之间滑动连接有接触板（34）。

6.根据权利要求5所述的一种不利地质暗挖隧道的支护结构，其特征在于，所述下段钢结构（1）的外壁上固定安装有凸块（36），凸块（36）的内部转动连接有楔形块（35），楔形块（35）的斜面与接触板（34）的一侧贴合。

7.根据权利要求6所述的一种不利地质暗挖隧道的支护结构，其特征在于，所述锁脚锚杆（31）的外壁上螺纹连接有限位螺母（33），限位螺母（33）的一侧与接触板（34）的另一侧相贴合，限位螺母（33）用于将接触板（34）压紧与楔形块（35）贴合。

8.根据权利要求7所述的一种不利地质暗挖隧道的支护结构，其特征在于，所述楔形块（35）与凸块（36）连接的转杆外壁上固定安装有蜗轮（37），下段钢结构（1）的外壁上转动安装有蜗杆（38），蜗杆（38）与蜗轮（37）相啮合。

9.根据权利要求1所述的一种不利地质暗挖隧道的支护结构，其特征在于，所述上段钢结构（2）的外壁上固定连接有定位机构（6），定位机构（6）包括复合连接板（61），复合连接板（61）具体为弯折结构，复合连接板（61）与上段钢结构（2）腹板贴合的板体上开设有十字槽（62），十字槽（62）的中心处开设有第一定位孔（63）。

10.根据权利要求9所述的一种不利地质暗挖隧道的支护结构，其特征在于，所述复合连接板（61）与上段钢结构（2）翼缘贴合的板体上开设有第二定位孔（64），下段钢结构（1）翼缘通过复合连接板（61）活动连接有注浆锚杆（5），注浆锚杆（5）沿上段钢结构（2）的径向设置，且注浆锚杆（5）位于第二定位孔（64）的内部。