穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构的制作方法

本实用新型属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构。

背景技术：

近年来，正在修建及规划的铁路隧道、公路隧道、城市地铁等地下工程中，软岩隧道(也称软弱围岩隧道)占有很高的比例，而且隧道的长度和跨度也越来越大，大量隧道还处于特殊地质中，如具有大孔隙结构的黄土、富水的全强风化花岗岩、富水断层破碎带、碎屑流地层、砂卵石地层及松散的堆积体等。在这些地层中修建大断面、大跨隧道极为困难，施工中常常出现塌方现象。其中，断层破碎带是指断层两盘相对运动，相互挤压，使附近的岩石破碎，形成与断层面大致平行的破碎带，简称断裂带。穿越断层破碎带的软弱围岩隧道施工难度非常大，尤其是当所处地层为富水地层时，所穿越的断层破碎带为富水断层带，岩体破碎为地下水的赋存与富集提供了更有利条件，极易出现隧道泥石流、碎屑流、滑坡等突涌现象，给隧道工程带来了极强的破坏，施工难度非常大。因而，当隧道穿越断层内富含地下水时，岩体多为碎屑岩，在高水压作用下，掌子面极易突发涌水、涌泥等地质灾害，施工风险高，施工难度大且施工进度慢。

实际对穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道进行开挖时，需采用台阶法进行开挖。台阶法是指先开挖隧道上部断面(上台阶)，上台阶超前一定距离后开始开挖下部断面(下台阶，也称隧道上部洞体)，上下台阶同时并进的施工方法。采用台阶法对富水软弱围岩隧道进行开挖时，由于开挖断面分块较多，施工难度大且施工风险高，必须及时设置合理的支撑结构，一方面防止后续开挖区域坍塌，另一方面对已开挖成型洞体进行有效支护，以确保施工安全。另外，为确保施工安全，采用三台阶法对穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道进行开挖时，虽然能减小围岩、初支变形，但实际施工时初支往往闭合时间较长，并不能达到理想的施工效果。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构，其结构设计合理、施工简便且使用效果好，将隧道洞分为预留核心土区域洞体、上部周侧洞体和左右两个下部洞体分别进行开挖，能简便、快速完成隧道开挖过程；对隧道上台阶进行全断面开挖之前，能完成隧道上部洞体的型钢拱架支撑过程，确保上部洞体结构稳定；同时，能有效加快隧道初期支护结构的闭合时间，并采用结构稳固的全断面支撑结构，能确保施工成型隧道洞的结构稳固性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构，其特征在于：包括对所施工隧道进行上台阶开挖后形成的上洞体、对所施工隧道进行下台阶开挖后形成的下洞体和对所施工隧道的隧道洞进行支撑的全断面支撑结构，所述全断面支撑结构沿隧道纵向延伸方向布设，所述下洞体位于所述上洞体正下方且二者组成所述隧道洞；所述上洞体分为预留核心土区域洞体和位于预留核心土区域洞体外侧的上部周侧洞体；所述下洞体分为左右两个下部洞体，所述下洞体中的一个所述下部洞体为先开挖洞体，另一个所述下部洞体为后开挖洞体；所述隧道洞的围岩级别为ⅴ级；

所述预留核心土区域洞体的开挖面位于上部周侧洞体的开挖面后方，所述先开挖洞体的开挖面位于预留核心土区域洞体的开挖面后方，所述后开挖洞体的开挖面位于所述先开挖洞体的开挖面后方；所述先开挖洞体的开挖面和上部周侧洞体的开挖面均为竖直面，所述后开挖洞体的开挖面和预留核心土区域洞体的开挖面均为由前向后逐渐向下倾斜的倾斜面；

所述全断面支撑结构包括多榀对所施工隧道进行全断面支护的型钢拱架，多榀所述型钢拱架的结构均相同且其沿隧道纵向延伸方向由后向前布设，多榀所述型钢拱架呈均匀布设，每榀所述型钢拱架均位于所施工隧道的一个隧道横断面上；前后相邻两榀所述型钢拱架之间的间距为l，其中l的取值范围为0.6m～1.2m；

每榀所述型钢拱架的形状均与所述隧道洞的横断面形状相同；每榀所述型钢拱架均包括一榀对所述隧道洞的拱墙进行支护的拱墙钢拱架和一个布设于所述隧道洞内侧底部的隧道仰拱支架，所述隧道仰拱支架位于所述拱墙钢拱架的正下方且二者均位于同一隧道横断面上，所述隧道仰拱支架的左端与所述拱墙钢拱架的左侧底部紧固连接，所述隧道仰拱支架的右端与所述拱墙钢拱架的右侧底部紧固连接，所述隧道仰拱支架与所述拱墙钢拱架形成一个封闭式全断面支架；所述拱墙钢拱架包括一榀位于上部周侧洞体内的上部钢拱架和两个对称布设于上部钢拱架左右两侧底部下方的侧部支架，两个所述侧部支架均位于下部洞体内，所述上部钢拱架的中部底面上设置有一个用于连接竖向临时支撑柱的水平连接板；每榀所述型钢拱架中所述上部钢拱架、侧部支架和隧道仰拱支架均位于同一隧道横断面上；

所述预留核心土区域洞体的开挖面顶部与上部周侧洞体的开挖面之间的水平间距为2l～4l；所述上部周侧洞体中位于所述预留核心土区域洞体开挖面前方的洞体为前端洞体，所述前端洞体中布设的上部钢拱架为前端上部钢拱架；每榀所述前端上部钢拱架的中部正下方均设置有一个所述竖向临时支撑柱，所述竖向临时支撑柱位于所述前端洞体内；所述竖向临时支撑柱支撑于一榀所述前端上部钢拱架的中部正下方，所述竖向临时支撑柱顶部与一榀所述前端上部钢拱架的中部紧固连接，所述竖向临时支撑柱底部支撑于所述前端洞体的内侧底部。

上述穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构，其特征是：所述先开挖洞体的开挖面与预留核心土区域洞体的开挖面底部位于同一竖直面上。

上述穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构，其特征是：所述后开挖洞体的开挖面顶部与所述先开挖洞体的开挖面之间的水平间距为2l～4l。

上述穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构，其特征是：所述后开挖洞体的开挖面与水平面之间的夹角为50°～75°，所述预留核心土区域洞体的开挖面与水平面之间的夹角为50°～75°。

上述穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构，其特征是：所述后开挖洞体与所述先开挖洞体呈对称布设。

上述穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构，其特征是：所施工隧道内设置有隧道初期支护结构，所述隧道初期支护结构包括对所述隧道洞的拱墙进行初期支护的拱墙初期支护结构和对所述隧道洞底部进行初期支护的仰拱初期支护结构，所述仰拱初期支护结构位于所述拱墙初期支护结构的正下方；所述仰拱初期支护结构为一层喷射于所述隧道洞底部的仰拱混凝土喷射层，所述隧道仰拱支架固定于仰拱混凝土喷射层内。

上述穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构，其特征是：所述仰拱混凝土喷射层的前端面位于所述后开挖洞体的开挖面后方，所述仰拱混凝土喷射层的前端面与所述后开挖洞体的开挖面底部之间的间距不大于10m。

上述穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构，其特征是：所述拱墙初期支护结构包括挂装在所述隧道洞拱墙上的拱墙钢筋网片和一层喷射于所述隧道洞拱墙上的拱墙混凝土喷射层，所述拱墙钢筋网片固定在所述拱墙钢拱架上，所述拱墙钢筋网片与所述拱墙钢拱架均固定于拱墙混凝土喷射层内，所述拱墙钢拱架固定于拱墙混凝土喷射层内；所述拱墙混凝土喷射层和仰拱混凝土喷射层连接为一体。

上述穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构，其特征是：所述拱墙混凝土喷射层的前端面位于仰拱混凝土喷射层的前端面后方。

上述穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构，其特征是：所述全断面支撑结构还包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的拱架连接结构；

多个所述拱架连接结构的结构均相同，前后相邻两榀所述型钢拱架之间均通过一个所述拱架连接结构进行紧固连接；每个所述拱架连接结构均包括多道连接于前后相邻两榀所述拱墙钢拱架之间的纵向连接件，多道所述纵向连接件沿所施工隧道的拱墙开挖轮廓线布设于同一隧道断面上；每道所述纵向连接件均为一道呈水平布设的型钢，每道所述纵向连接件均沿隧道纵向延伸方向进行布设；相邻两个所述拱架连接结构中的纵向连接件呈交错布设。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构设计合理、施工简便且投入施工成本较低。

2、采用两台阶开挖法对所施工隧道进行开挖，将隧道洞分为预留核心土区域洞体、上部周侧洞体和左右两个下部洞体分别进行开挖，能简便、快速完成隧道开挖过程。

3、对预留核心土区域洞体、上部周侧洞体和左右两个下部洞体的开挖面形状与位置关系进行准确限定，确保隧道开挖过程中隧道洞的结构稳固性，防止因隧道洞分区过多、分区不合理、前后开挖面间距设计不合理等原因导致的隧道变形、坍塌等安全事故，从而确保穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖过程简便、快速且顺利进行。

4、对预留核心土区域洞体、上部周侧洞体和左右两个下部洞体的开挖面位置关系进行准确限定的同时，采用全断面支撑结构对隧道洞进行稳固支撑，并且为适应分区及时支撑需求，对全断面支撑结构中各榀型钢拱架的结构进行限定，并在前端洞体中的上部钢拱架中部正下方均设置一个竖向临时支撑柱，进一步提高前端洞体的结构稳固性，实际施工简便，并且施工质量易于控制。

5、所采用的全断面支撑结构设计合理且施工简便，投入施工成本较低，所采用的型钢拱架结构设计合理、加工及支设简便且使用效果好，每榀拱墙钢拱架的中部正下方均设置有一个竖向临时支撑柱，在隧道拱墙初期支护结构施工完成前对隧道拱顶进行稳固支撑，有效增强隧道拱顶的支护强度和支护效果，能有效防止隧道拱墙初期支护结构施工完成前隧道拱顶发生变形、下沉等问题，进一步确保隧道结构稳定性，尤其是对大断面隧道而言，使用效果更佳。

6、所采用的拱架连接结构设计合理、加工及连接方便且使用效果好，拱架连接结构采用多道型钢对前后相邻两榀型钢拱架进行连接，能有效增强相邻两榀型钢拱架之间的纵向连接强度，使多榀型钢拱架连接形成结构稳固的纵向支撑结构，能有效抵抗隧道轴向外力，并能有效增强隧道初支的支护强度，防止隧道初支因纵向变形过大发生变形、倾倒等问题，有效增强所施工成型隧道初支的三维约束能力。并且，在架设初期，由多榀型钢拱架连接形成的纵向支撑结构均能承受隧道轴向外力和爆破引起的振动，使纵向支撑结构整体的强度均得到有效提高，进一步确保穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖过程安全、可靠。

7、所采用的全断面支撑结构施工简便且使用效果好，多榀型钢拱架通过拱架连接结构紧固连接为一体，每榀型钢拱架的拱墙钢拱架均包括一榀位于上部周侧洞体内的上部钢拱架和两个对称布设于上部钢拱架左右两侧底部下方的侧部支架，使上部洞体的初期支护不受下部洞体内初期支护施工的影响，并且隧道上部洞体的初期支护过程在下部洞体开挖之前进行，此时隧道洞尚未全面开挖，因而隧道上部洞体内初期支护结构的支撑稳固性能进一步得到保证，并且上部洞体的初期支护过程更易于进行，同时支护更有力，更有利于隧道施工安全，能有效避免断层破碎带围岩松散堆积压力所造成的初期支护开裂下沉并侵入二次衬砌净空、钢架扭曲变形、喷射混凝土掉块等严重安全质量隐患，保障了施工安全。

8、施工简便且使用效果好，将隧道洞分为预留核心土区域洞体、上部周侧洞体和左右两个下部洞体分别进行开挖，能简便、快速完成隧道开挖过程；对隧道上台阶进行全断面开挖之前，能完成隧道上部洞体的型钢拱架支撑过程，确保上部洞体结构稳定；同时，能有效加快隧道初期支护结构的闭合时间，并采用结构稳固的全断面支撑结构，能确保施工成型隧道洞的结构稳固性。两台阶开挖方法虽然开挖面积较大，但采用结构设计合理的全断面支撑结构在开挖过程中能对隧道洞进行稳固支撑，并且通过对预留核心土区域洞体、上部周侧洞体和左右两个下部洞体的开挖面形状与位置关系进行准确限定，使隧道开挖施工的安全性、围岩与支护的稳定性均能完全得到保证，同时初支闭合的时间较早，有利于控制围岩变形。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的纵向施工状态示意图。

图2为本实用新型的横断面结构示意图。

图3为图1中a处的局部放大图。

附图标记说明:

1—所施工隧道；1-1—预留核心土区域洞体；

1-2—上部周侧洞体；1-3—下部洞体；2—隧道仰拱支架；

3—纵向连接件；4—上部钢拱架；5—侧部支架；

6—竖向临时支撑柱；7—水平连接板；8—水平垫板；

9—拱墙混凝土喷射层；10—仰拱混凝土喷射层；

11-1—第一开挖面；11-2—第二开挖面；

11-3—第三开挖面；11-4—第四开挖面。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括对所施工隧道1进行上台阶开挖后形成的上洞体、对所施工隧道1进行下台阶开挖后形成的下洞体和对所施工隧道1的隧道洞进行支撑的全断面支撑结构，所述全断面支撑结构沿隧道纵向延伸方向布设，所述下洞体位于所述上洞体正下方且二者组成所述隧道洞；所述上洞体分为预留核心土区域洞体1-1和位于预留核心土区域洞体1-1外侧的上部周侧洞体1-2；所述下洞体分为左右两个下部洞体1-3，所述下洞体中的一个所述下部洞体1-3为先开挖洞体，另一个所述下部洞体1-3为后开挖洞体；所述隧道洞的围岩级别为ⅴ级；其中，所述预留核心土区域洞体1-1位于上部周侧洞体1-2的中部下方；

所述预留核心土区域洞体1-1的开挖面位于上部周侧洞体1-2的开挖面后方，所述先开挖洞体的开挖面位于预留核心土区域洞体1-1的开挖面后方，所述后开挖洞体的开挖面位于所述先开挖洞体的开挖面后方；所述先开挖洞体的开挖面和上部周侧洞体1-2的开挖面均为竖直面，所述后开挖洞体的开挖面和预留核心土区域洞体1-1的开挖面均为由前向后逐渐向下倾斜的倾斜面；

所述全断面支撑结构包括多榀对所施工隧道1进行全断面支护的型钢拱架，多榀所述型钢拱架的结构均相同且其沿隧道纵向延伸方向由后向前布设，多榀所述型钢拱架呈均匀布设，每榀所述型钢拱架均位于所施工隧道1的一个隧道横断面上；前后相邻两榀所述型钢拱架之间的间距为l，其中l的取值范围为0.6m～1.2m；

结合图3，每榀所述型钢拱架的形状均与所述隧道洞的横断面形状相同；每榀所述型钢拱架均包括一榀对所述隧道洞的拱墙进行支护的拱墙钢拱架和一个布设于所述隧道洞内侧底部的隧道仰拱支架2，所述隧道仰拱支架2位于所述拱墙钢拱架的正下方且二者均位于同一隧道横断面上，所述隧道仰拱支架2的左端与所述拱墙钢拱架的左侧底部紧固连接，所述隧道仰拱支架2的右端与所述拱墙钢拱架的右侧底部紧固连接，所述隧道仰拱支架2与所述拱墙钢拱架形成一个封闭式全断面支架；所述拱墙钢拱架包括一榀位于上部周侧洞体1-2内的上部钢拱架4和两个对称布设于上部钢拱架4左右两侧底部下方的侧部支架5，两个所述侧部支架5均位于下部洞体1-3内，所述上部钢拱架4的中部底面上设置有一个用于连接竖向临时支撑柱6的水平连接板7；每榀所述型钢拱架中所述上部钢拱架4、侧部支架5和隧道仰拱支架2均位于同一隧道横断面上；

所述预留核心土区域洞体1-1的开挖面顶部与上部周侧洞体1-2的开挖面之间的水平间距为2l～4l；所述上部周侧洞体1-2中位于所述预留核心土区域洞体1-1开挖面前方的洞体为前端洞体，所述前端洞体中布设的上部钢拱架4为前端上部钢拱架；每榀所述前端上部钢拱架的中部正下方均设置有一个所述竖向临时支撑柱6，所述竖向临时支撑柱6位于所述前端洞体内；所述竖向临时支撑柱6支撑于一榀所述前端上部钢拱架的中部正下方，所述竖向临时支撑柱6顶部与一榀所述前端上部钢拱架的中部紧固连接，所述竖向临时支撑柱6底部支撑于所述前端洞体的内侧底部。

本实施例中，所施工隧道1内设置有隧道初期支护结构，所述隧道初期支护结构包括对所述隧道洞的拱墙进行初期支护的拱墙初期支护结构和对所述隧道洞底部进行初期支护的仰拱初期支护结构，所述仰拱初期支护结构位于所述拱墙初期支护结构的正下方；所述仰拱初期支护结构为一层喷射于所述隧道洞底部的仰拱混凝土喷射层10，所述隧道仰拱支架2固定于仰拱混凝土喷射层10内。

如图1所示，所述上部周侧洞体1-2的开挖面为第一开挖面11-1，预留核心土区域洞体1-1的开挖面为第二开挖面11-2，所述先开挖洞体的开挖面为第三开挖面11-3，所述后开挖洞体的开挖面为第四开挖面11-4。

所述仰拱混凝土喷射层10的前端面位于所述后开挖洞体的开挖面后方，所述仰拱混凝土喷射层10的前端面与所述后开挖洞体的开挖面底部之间的间距不大于10m。并且，所述仰拱混凝土喷射层10的前端面与所述后开挖洞体的开挖面底部之间的间距不大于5l。

本实施例中，所述仰拱混凝土喷射层10的前端面与所述后开挖洞体的开挖面底部之间的间距为3l。实际施工时，可根据具体需要，对仰拱混凝土喷射层10的前端面与所述后开挖洞体的开挖面底部之间的间距进相应调整。

由于所述仰拱混凝土喷射层10的前端面与所述后开挖洞体的开挖面底部之间的间距较小，因而所述仰拱初期支护结构的施工进度与所述后开挖洞体的开挖进度基本保持一致，能简便、快速对所述仰拱初期支护结构进行施工，确保所述下洞体的结构稳固性。

同时，所述拱墙初期支护结构包括挂装在所述隧道洞拱墙上的拱墙钢筋网片和一层喷射于所述隧道洞拱墙上的拱墙混凝土喷射层9，所述拱墙钢筋网片固定在所述拱墙钢拱架上，所述拱墙钢筋网片与所述拱墙钢拱架均固定于拱墙混凝土喷射层9内，所述拱墙钢拱架固定于拱墙混凝土喷射层9内；所述拱墙混凝土喷射层9和仰拱混凝土喷射层10连接为一体。

本实施例中，所述拱墙混凝土喷射层9的前端面位于仰拱混凝土喷射层10的前端面后方。并且，所述拱墙混凝土喷射层9的前端面位于仰拱混凝土喷射层10的前端面之间的间距不大于10m，因而使所施工隧道1的隧道初期支护结构能快速封闭。

本实施例中，所述先开挖洞体的开挖面与预留核心土区域洞体1-1的开挖面底部位于同一竖直面上。

并且，所述后开挖洞体的开挖面顶部与所述先开挖洞体的开挖面之间的水平间距为2l～4l。因而，能进一步确保开挖过程安全可靠。

本实施例中，所述后开挖洞体的开挖面与水平面之间的夹角为50^°～75^°，所述预留核心土区域洞体1-1的开挖面与水平面之间的夹角为50^°～75^°。并且，所述后开挖洞体的开挖面与预留核心土区域洞体1-1的开挖面呈平齐布设。

本实施例中，所述后开挖洞体与所述先开挖洞体呈对称布设。因而，所述后开挖洞体与所述先开挖洞体均具有较大的施工空间，使侧部支架5支撑简便、及时，并能确保隧道结构稳定。

如图3所示，所述全断面支撑结构还包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的拱架连接结构；

多个所述拱架连接结构的结构均相同，前后相邻两榀所述型钢拱架之间均通过一个所述拱架连接结构进行紧固连接；每个所述拱架连接结构均包括多道连接于前后相邻两榀所述拱墙钢拱架之间的纵向连接件3，多道所述纵向连接件3沿所施工隧道1的拱墙开挖轮廓线布设于同一隧道断面上；每道所述纵向连接件3均为一道呈水平布设的型钢，每道所述纵向连接件3均沿隧道纵向延伸方向进行布设；相邻两个所述拱架连接结构中的纵向连接件3呈交错布设。

实际施工时，所述纵向连接件3为槽钢或工字钢。

本实施例中，所述纵向连接件3为工字钢，并且纵向连接件3的腹板呈竖直向布设且其沿隧道纵向延伸方向布设。

为加工简便，所述上部钢拱架4、侧部支架5和隧道仰拱支架2均由一根工字钢弯曲而成。并且，所述上部钢拱架4、侧部支架5和隧道仰拱支架2的腹板均呈竖直向布设。

对前后相邻两榀所述型钢拱架进行连接时，将各纵向连接件3分别连接于前后相邻两榀所述型钢拱架的腹板之间，实际连接简便且牢靠。本实施例小，所述纵向连接件3与所述型钢拱架之间以焊接方式进行固定连接。

多榀所述型钢拱架紧固连接形成一个结构稳固、可靠的纵向支撑结构，避免了在破碎围岩中由于纵向支撑结构不稳固引起的拱架下沉，能有效保证所述型钢拱架支撑的纵向稳定性，进一步增强了初期支护的整体稳固性。

为确保支撑稳固，前后相邻两榀所述型钢拱架之间的间距为l，其中l的取值范围为0.6m～1.2m。本实施例中，l＝0.8m。实际施工时，可根据具体需要，对l的取值大小进行相应调整。

本实施例中，每个所述拱架连接结构中的多道所述纵向连接件3呈均匀布设。

每个所述拱架连接结构中相邻两道所述纵向连接件3之间的环向间距为0.8m～1.2m。本实施例中，每个所述拱架连接结构中相邻两道所述纵向连接件3之间的环向间距为1m。实际施工时，可根据具体需要，对每个所述拱架连接结构中相邻两道所述纵向连接件3之间的环向间距进行相应调整。

为确保支撑强度，所述水平连接板7为钢板且其焊接固定在上部钢拱架4的中部底面上。本实施例中，所述水平连接板7焊接固定在上部钢拱架4的中部底面上。待竖向临时支撑柱6拆除后，所述水平连接板7无需拆除，省工省时，并且水平连接板7能有效增强上部钢拱架4中部的支撑强度。同时，采用水平连接板7使竖向临时支撑柱6连接稳固且支撑牢靠。

为连接简便，所述竖向临时支撑柱6与水平连接板7之间通过连接螺栓进行连接或以焊接方式进行固定连接。本实施例中，所述竖向临时支撑柱6与水平连接板7之间以焊接方式进行固定连接。对竖向临时支撑柱6进行拆除时，只需采用切割设备对竖向临时支撑柱6与水平连接板7之间的连接焊缝进行切割即可。

同时，所述竖向临时支撑柱6底部设置有水平垫板8。并且，所述竖向临时支撑柱6为型钢。本实施例中，所述水平垫板8为平直钢板，能确保竖向临时支撑柱6平稳支撑，并能避免破碎围岩中由于基底软弱引起的竖向临时支撑柱6支撑不稳固、造成拱架下沉等问题，保证了支护初期隧道初期支护结构的稳定性。

本实施例中，所述竖向临时支撑柱6为方形钢管。所述竖向临时支撑柱6与水平垫板8之间以焊接方式进行固定连接。

实际施工时，所述下洞体为对所施工隧道1进行下台阶开挖后形成的洞体，所述上洞体为对所施工隧道1进行上台阶开挖后形成的洞体。

对所施工隧道1进行上台阶开挖时，采用预留核心土开挖法(具体是中部预留核心土的方式)进行开挖，先由后向前对上部周侧洞体1-2进行开挖，再由后向前对预留核心土区域洞体1-1进行开挖，所述预留核心土区域洞体1-1的开挖面位于上部周侧洞体1-2后方；对所施工隧道1进行下台阶开挖时，先由后向前对所述先开挖洞体进行开挖，再由后向前对所述后开挖洞体进行开挖，因而上部周侧洞体1-2、预留核心土区域洞体1-1、所述先开挖洞体和所述后开挖洞体的开挖过程同步进行，能确保开挖进度。

并且，待上部周侧洞体1-2开挖完成后，便能直接对上部钢拱架4进行支撑并将所支撑的上部钢拱架4与位于其后侧的上部钢拱架4之间通过多道纵向连接件3进行稳固连接，从而确保上部周侧洞体1-2的支护强度和支护效果；而预留核心土区域洞体1-1的开挖进度不会对所述上部洞体的上部钢拱架4支撑以及连接过程造成任何影响，使所上部洞体的初期支护不受预留核心土区域洞体1-1和下部洞体1-3内开挖施工的影响，并且所述上部洞体的初期支护过程更易于进行，同时支护更有力，更有利于隧道施工安全。另外，为进一步确保支撑强度，还需在所述前端洞体内所述上部钢拱架4的中部正下方设置竖向临时支撑柱6，进一步提高所述上部洞体的结构稳固性；同时，为后续开挖提供更多的安全保障。

实际对所述下洞体进行开挖过程中，对两个所述下部洞体1-3内的侧部支架5同步进行安装，并将所安装的侧部支架5与位于其后侧的侧部支架5之间通过多道纵向连接件3进行稳固连接，从而确保下部洞体1-3的支护强度和支护效果；并且，对所述后开挖洞体进行开挖过程中，由后向前在开挖成型的所述下洞体底部对隧道仰拱支架2进行安装；所述隧道仰拱支架2安装过程中，同步由后向前对仰拱混凝土喷射层10进行施工，能进一步确保所述下洞体的结构稳固性。并且，对后向前对仰拱混凝土喷射层10进行施工过程，同步对拱墙混凝土喷射层9进行施工，进一步加快隧道初期支护结构的封闭时间，确保隧道结构稳固。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。