一种隧道施工方法与流程

本发明涉及一种隧道施工方法。

背景技术：

在坑道或隧道的掘进工程中，常用的措施为爆破掘进或盾构机掘进。其中爆破掘进存在严重的安全隐患且施工质量难以保证，超挖欠挖现象十分突出，穿越地质条件复杂的地段时，安全风险成倍增加。盾构机掘进是使用盾构机设备进行掘进开挖，盾构机设备集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠编等功能，但由于其成本高昂，进而决定了施工成本居高不下，一般仅用于城市地下交通建设中。此外，盾构机设备的掘进是将土体(包括岩石等)绞碎实现的，从而使开挖出的土体可利用性降低。

发明专利CN103670421A中公开了一种中央斜孔法平行隧道挖掘法，这种挖掘方法主要包括以下步骤：将隧道横截面分为n块，在隧道横截面边缘各点钻平行于隧道的平行孔，在隧道横截面中央区域各点钻斜孔；采用反切法切割隧道两侧面、顶面和底面；采用套切法切割隧道背面；采用反切法切割各块之间的面；先取出第1块岩石，再取出第2块岩石和第3块岩石，最后取出第4块岩石，完成隧道内第一段的挖掘；依此方法从前向后顺序依次完成后面各段岩石的挖掘，完成整条隧道的挖掘。这种挖掘方法采用绳锯机进行分块掘进，减小了对周围岩体的扰动，但这种方法通常适用于对岩土工程的挖掘，并且施工工作量较大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种隧道施工方法，充分利用绳锯式掘进机的施工特点，施工工作量小，施工效率高。

本发明采用了一种隧道施工方法，包括以下步骤：

一)将隧道截面的中间部分分为多个小块矩形，各小块矩形组成一层或多层结构，每一层中各小块矩形并排设置，各层之间上下层叠设置；

二)采用隧道掘进机对隧道中间部分的各小块矩形分别进行施工，按照不同层之间先上后下的掘进顺序，依次完成对隧道中间部分的施工；

三)隧道中间部分施工完成后，对隧道中间部分以外的部分施工，完成一段隧道的施工；

四)按照步骤二)和三)的施工方法，依次向前完成对隧道其他各段的施工。

上述技术方案中，进一步地，步骤一)中，位于最上层的小块矩形，其左右两侧的上端顶点位于隧道截面的轮廓线上。

上述技术方案中，进一步地，步骤二)中，对隧道中间部分的各小块矩形进行施工时，不同层之间先上后下的施工操作顺序为：对最上层的小块矩形进行施工，在向前施工一定的距离S1后，再对位于其下方的小块矩形进行施工，向前施工一定的距离S2，依次向下，最后对位于最下层的小块矩形进行施工，向前施工一定的距离Sn，按照上述顺序依次施工；其中在对第一段进行施工时，各层的施工距离S1＞S2＞…＞Sn，且相邻两施工距离之间的差值大于隧道掘进机的长度。

上述技术方案中，进一步地，步骤二)中，对位于同一层的多个小块矩形，按照从左至右顺序或任意顺序进行掘进施工。

上述技术方案中，进一步地，步骤二)中，对位于同一层的多个小块矩形，当施工地段岩石完整性较差时，先对完整性较好的小块矩形进行施工，再对完整性较差的小块矩形进行施工。

上述技术方案中，进一步地，步骤二)中，对位于同一层的各小块矩形进行施工时，分别向前掘进相同的距离。

上述技术方案中，进一步地，步骤二)中，步骤二)中，对位于同一层的各小块矩形进行施工时，位于各层从左至右依次设置的隧道掘进机之间设置有一定的间距，以保证左右相邻的隧道掘进机在施工时相互之间不发生干涉。

上述技术方案中，进一步地，步骤三)中，在对隧道中间部分以外的部分进行施工所采用的方法包括钻爆法、膨胀剂静态爆破、二氧化碳爆破、劈裂棒劈裂。

上述技术方案中，进一步地，在采用钻爆法对隧道中间部分以外的部分进行施工时，所使用的炸药量应小于隧道全断面爆破时的使用量。

上述技术方案中，进一步地，施工所采用的隧道掘进机为绳锯式掘进机。

本发明先采用隧道掘进机对隧道的中间部分进行施工，然后采用钻爆法等方法对其余部分进行施工；采用该方法进行施工既充分利用了绳锯式掘进机的施工特点，同时为钻爆法等对其余部分的施工提供了有利的施工条件，从而减少了施工工作量，大大提高了施工效率。

附图说明

图1为本发明实施例中隧道截面划分示意图；其中中间的矩形为划分的各小块矩形，阴影部分为隧道中间部分以外的部分。

图2为本发明实施例中按先上后下顺序进行施工的示意图。

图3为本发明对同一层中的小块矩形进行施工的示意图。

图4为采用本发明对大型隧道进行施工的立体剖视图。

图5为采用本发明对小型隧道进行施工的立体剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

本发明所采用的施工方法为先利用隧道掘进机对隧道的中间部分进行施工，然后采用钻爆法等方法对其余部分进行施工；采用该方法进行施工既充分利用了绳锯式掘进机的施工特点，同时为钻爆法等对其余部分的施工提供了有利的施工条件。

如图1，本实施例中以将隧道截面的中间部分分为六个相同面积的小块矩形为例，进行说明；其中六个小块矩形分为两层，每层包括三个小块矩形，每层的三个小块矩形并排设置，上下两层之间层叠设置。

采用绳锯式掘进机对隧道中间部分的各小块矩形分别进行施工，按照先上后下及从左至右的掘进顺序，依次完成对隧道中间部分的施工；参照图1，先对图中位于最左侧的第1小块矩形进行施工，向前施工一定的距离S1后；对位于第1小块矩形下方的第2小块矩形进行施工，先前施工一定的距离S2，其中S1＞S2，S1与S2之间的差值大于掘进机的长度，以留出用于上一层隧道掘进机的设置位置，具体如图2所示，从上至下各层掘进机之间留有一定的距离；然后对图1中的第3小块矩形进行施工，向前施工一定的距离S1；在对第3小块矩形进行施工时，其掘进机的设置位置应与与之并排的对第1小块矩形进行施工的掘进机之间设置一定的间距，以保证左右相邻的隧道掘进机在施工时相互之间不发生干涉；按照顺序依次对第4小块矩形、第5小块矩形、第6小块矩形进行施工，完成对隧道中间部分的施工。

对该段隧道中间部分施工完成后，由于此时隧道中间部分已经被挖空，利用岩石抗拉能力远低于抗压能力的特性，采用钻爆法、膨胀剂静态爆破、二氧化碳爆破、劈裂棒劈裂等施工方法，可轻松的将图1中阴影部分的岩石与基岩进行分离，完成对该段隧道除中间部分之外其他部分的施工，从而完成对该段隧道的施工。

按照上述的施工顺序和方法，依次向前完成对隧道其余各段的施工。

在采用钻爆法对图1中的阴影部分进行施工时，所使用的炸药量应小于隧道全断面爆破时的使用量。由于此时隧道中间部分已经被挖空，因此炸药的使用量会远小于隧道全断面爆破时的使用量，具体的使用量根据隧道的地质特征即阴影部分的面积而定。

本发明施工方法，对位于同一层的小块矩形进行施工时，可采用如上述实施例中的从左至右的施工顺序，也可以采用任意的顺序进行施工，具体采用哪种施工顺序主要由施工地段岩石的工程地质特征所决定。当该施工地段岩石完整性较好时，可不考虑左右的施工顺序；当施工地段岩石完整性较差时，为防止施工过程中岩石脱落的情况发生，可先对完整性较好的小块矩形进行施工，然后对完整性较差的小块矩形进行施工，同时在对完整性较差的小块矩形进行施工前应采取相应的安全措施，如超前支护、注浆堵水等，以保障施工的顺利进行。图3为本发明施工方法对同一层中的小块矩形进行施工的示意图。

采用本发明中的施工方法可对不同隧道截面大小的隧道进行施工，如图4和5，分别为采用本施工方法对大型隧道和小型隧道进行施工的示意图，从图中可以看出，根据隧道截面大小的不同，可将隧道中间部分分为一层或多层由小块矩形组成的施工结构；因此采用本发明施工方法能最大限度地利用绳锯式掘进机的施工特点实现对不同大小的隧道进行施工，使本发明施工方法具有很好的通用性和广泛的适用性。

本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本发明基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征作出一些替换和变形，均在本发明的保护范围内。