软弱围岩大断面隧道开挖施工方法与流程

1.本技术涉及隧道开挖施工技术领域，具体而言，涉及一种软弱围岩大断面隧道开挖施工方法。


背景技术：

2.我国是一个幅员辽阔、地形复杂、地质多变的国家。随着经济的进一步发展，我国对于隧道建设的需求也大大增加。相应的，在软弱围岩条件下，如何安全而高效的实现大断面隧道开挖过程就成了工程界直观面对的问题。
3.隧道在通过软弱围岩地段时，由于其整体强度低，自稳能力差的特点，给工程建设的开挖支护以及工作人员的安全问题造成了很大困扰。隧道在软弱围岩段施工过程中，开挖和支护措施不当可能导致掌子面周围围岩变形过大，侵入衬砌净空，甚至造成掌子面局部掉块甚至坍方从而影响施工的安全、延长工期、加大工程投入。目前的软弱围岩隧道施工方法存在开挖支护技术步骤繁琐，施工效率较低，安全性差，不能及时封闭成环的问题。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种软弱围岩大断面隧道开挖施工方法，以解决相关技术中的软弱围岩隧道施工方法存在开挖支护技术步骤繁琐，施工效率较低，安全性差，不能及时封闭成环的问题。
5.为了实现上述目的，本技术提供了一种软弱围岩大断面隧道开挖施工方法，该软弱围岩大断面隧道开挖施工方法包括如下步骤：拱部超前支护；上台阶环形开挖，并留置上台阶核心土；上拱部初期支护；上台阶核心土开挖；下台阶中部倒梯形开挖；下台阶两侧开挖；下台阶初期支护，并与上拱部初期支护封闭成环。
6.进一步的，拱部超前支护具体为：在洞口采用超前大管棚进行支护，在洞内采用超前小导管或超前锚杆进行支护。
7.进一步的，拱部超前支护施工过程中，按照技术要求布眼，掌握好超前外插角度，根据现场实际情况，调整外插角度；
8.相邻段的搭接长度应符合设计及规范要求，支护尾部必须与钢支撑焊接牢固，注浆施工应严格按照设计配合比施工，并控制好注浆压力。
9.进一步的，上台阶核心土断面面积占据上台阶断面面积的50％。
10.进一步的，上台阶核心土上端面与隧道拱顶间距为1.3
‑
1.7m。
11.进一步的，上拱部初期支护具体为：初喷混凝土；打设系统锚杆；挂网；架立钢拱架；打设锁脚锚杆或锚管；复喷混凝土至设计厚度。
12.进一步的，架立钢拱架中的钢拱架架立应按照设计尺寸架立，接头用螺栓连接固定，必要时候进行焊接连接；
13.纵向连接钢筋的间距、焊接严格按照设计及规范要求进行，以保证初支的整体性，在特别松软地层，拱墙脚可设置型钢托梁，以增强整体性及避免不均匀沉降引起初期支护
开裂或变形过大。
14.进一步的，上台阶核心土的断面呈正梯形，上台阶核心土的底边为下台阶中部倒梯形断面的顶边。
15.进一步的，下台阶中部倒梯形的开挖下部宽度2.5～3.0m，上部宽度4.0～5.0m，距离上台阶核心土5.0～6.0m。
16.进一步的，下台阶两侧开挖时与下台阶中部倒梯形开挖部分错开，错开距离为3.0
‑
5.0m。
17.在本技术实施例中，通过设置拱部超前支护；上台阶环形开挖，并留置上台阶核心土；上拱部初期支护上台阶核心土开挖；下台阶中部倒梯形开挖；下台阶两侧开挖；下台阶初期支护，并与上拱部初期支护封闭成环，从而实现了提升施工过程中的安全性的同时，加快施工效率，缩短工期从而降低工程投入的技术效果，进而解决了相关技术中的软弱围岩隧道施工方法存在开挖支护技术步骤繁琐，施工效率较低，安全性差，不能及时封闭成环的问题。
附图说明
18.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，使得本技术的其它特征、目的和优点变得更明显。本技术的示意性实施例附图及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
19.图1是根据本技术实施例的结构示意图；
20.图2是图1中a
‑
a的剖视结构示意图；
21.其中，1拱部超前支护，2上台阶环形开挖，3上台阶核心土开挖，4下台阶两侧开挖，5下台阶初期支护，6下台阶中部倒梯形开挖，7上拱部初期支护。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
23.需要说明的是，本技术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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。
24.在本技术中，术语“上”、“下”、“内”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
25.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
26.此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是
固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
27.另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
29.如图1至图2所示，本技术实施例提供了一种软弱围岩大断面隧道开挖施工方法，该软弱围岩大断面隧道开挖施工方法包括如下步骤：拱部超前支护；上台阶环形开挖，并留置上台阶核心土；上拱部初期支护；上台阶核心土开挖；下台阶中部倒梯形开挖；下台阶两侧开挖；下台阶初期支护，并与上拱部初期支护封闭成环。
30.本实施例中，将隧道掌子面分为五部分分别进行开挖，隧道掌子面整体分为上部和下部，其中，上部包括上台阶环形部分和上台阶核心土部分，下部包括位于中交的下台阶中部倒梯形部分和位于两侧的两个下台阶部分。由于该施工方法针对软弱围岩，因此在开挖之间需要进行超前支护，即在隧道掌子面的上方设置拱部支护结构。拱部超前支护具体为：在洞口采用超前大管棚进行支护，在洞内采用超前小导管或超前锚杆进行支护，拱部超前支护施工过程中，按照技术要求布眼，掌握好超前外插角度，根据现场实际情况，调整外插角度；相邻段的搭接长度应符合设计及规范要求，支护尾部必须与钢支撑焊接牢固，注浆施工应严格按照设计配合比施工，并控制好注浆压力。
31.拱部超前支护施工完毕后，首先上台阶环形开挖形成环形的开挖区域，由于采用上台阶环形开挖，因此对上台阶核心土进行了留置，可以维持掌子面的稳定。上台阶核心土的断面呈正梯形，上台阶核心土断面面积占据上台阶断面面积的50％，便于施工人员操作。上台阶环形开挖高度根据实际围岩情况，结合钢拱架加工尺寸确定，应方便人员操作，宜控制在3.5～4.0m；开挖循环进尺宜按照2榀钢拱架间距进行控制，一般0.5～1.0m。
32.如图1至图2所示，上台阶核心土上端面与隧道拱顶间距为1.3
‑
1.7m，优选为1.5m，便于施工人员进行操作。
33.如图1至图2所示，每次开挖后都应及时进行初期支护，做到“早喷锚”，其中上拱部初期支护具体为：初喷混凝土；打设系统锚杆；挂网；架立钢拱架；打设锁脚锚杆或锚管；复喷混凝土至设计厚度。架立钢拱架中的钢拱架架立应按照设计尺寸架立，接头用螺栓连接固定，必要时候进行焊接连接；
34.纵向连接钢筋的间距、焊接严格按照设计及规范要求进行，以保证初支的整体性，在特别松软地层，拱墙脚可设置型钢托梁，以增强整体性及避免不均匀沉降引起初期支护开裂或变形过大。
35.如图1至图2所示，上台阶核心土的断面呈正梯形，上台阶核心土的底边为下台阶中部倒梯形断面的顶边，下台阶中部倒梯形的开挖下部宽度2.5～3.0m，上部宽度4.0～5.0m，距离上台阶核心土5.0～6.0m。
36.具体的，需要说明的是，双侧壁导坑、crd工法采用的开挖方式为先对两侧进行开挖，然后再开挖中部结构，开挖掉两侧的土体后留置的中部土体为正梯形、方形或其他结构，这些结构的特性是上部宽度小于或等于下部宽度，因此导致底部宽度较宽，在开挖后容易产生底部隆起。而本技术的施工方法中采用先开挖下台阶中部倒梯形，在开挖下台阶两
侧的方式，由于中部倒梯形的结构，不但便于向下进行开挖，且底部宽度也较小，而下台阶两侧的土体也可对底部形成土压，可有效防止底部隆起。
37.进一步的，下台阶两侧开挖时与下台阶中部倒梯形开挖部分错开，错开距离为3.0
‑
5.0m，单侧一次开挖进尺不大于1.2m，宜按照2榀钢拱架间距控制。
38.该施工方法有效减小施工难度，由于“化面到点”，工序简单，各部位开挖及初支较容易控制，施工难度降低。”，工序简单，各部位开挖及初支较容易控制，施工难度降低。
39.与双侧壁导坑、crd工法相比，本施工方法大大节省了临时钢架和临时喷射混凝土，省工省料；同时使用该开挖方法，无临时支护，节省了拆除临时支护的时间，所以当围岩变化时候，容易转换工序，从而加快施工进度。并且，核心土支顶工作面，稳定性好；开挖均在支护的保护下进行；短进尺及设备的利用缩短了围岩的暴露时间；工序少、工序之间距离短，能尽早使初期支护封闭成环，发挥支护效应。本施工方法可灵活应用，单独使用时，错台的高度可根据实际围岩情况，进行灵活调整。
40.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。