一种高效环保山体开挖进洞施工方法与流程

本发明涉及一种施工方法，尤其是一种高效环保山体开挖进洞施工方法。

背景技术：

现有水电站灌区开发任务以灌溉为主，兼顾城乡生活、工业供水。有的工程大地构造单元位于扬子准地台的二级构造单元四川台坳内，属四川内陆盆地盖层褶皱滑脱构造区内。出露地层主要为侏罗系至白垩系碎屑沉积岩类及第四系松散堆积层。沿线总体为构造侵蚀、剥蚀为主的低山丘陵地貌，地表覆盖层厚，植被繁茂。

现阶段常规传统的隧洞进洞方式通常为拉槽方式，开挖边仰坡，采用锁口锚杆/管棚/钢拱架等进行预支护的方式进洞；这种施工方式施工面积大，破坏山体生态坏境及山体应力平衡，容易造成洞口边坡失稳、塌方、表土流失造成小型泥石流倒灌入洞。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出一种高效环保山体开挖进洞施工方法，在洞口上方合适位置施工截排水沟和被动防护网，以解除上部山坡滚石、落木伤害，视原山体坡势陡缓程度在进洞洞口位置及周边适当范围内清理植被，施工洞口周边主动防护网，然后利用混凝土导墙，预灌浆固结岩体，超前大管棚的方式方法对洞口软弱岩体、土层进行加固，再利用预留核心土法进洞。

本发明的技术方案具体如下：

一种高效环保山体开挖进洞施工方法，其特征在于：包括如下步骤：坡顶截水沟施工、被动防护网施工、植被清理、主动防护网施工、预灌浆固结岩体、混凝土导墙施工、大管棚施工以及预留核心土法进洞。

进一步地，坡顶截水沟采用人工开挖和/或机械开挖；遇岩基或较大的孤石采用手风钻进行钻孔光面爆破；开挖完成后按设计要求进行混凝土浇筑或砂浆抹面施工。

进一步地，被动防护网施工具体如下：

测量放点→人工清面→打锚杆孔→锚杆安装、基座混凝土浇筑及埋件埋设→钢柱及拉锚绳的安装调试→支撑绳安装→环形网的铺挂和缝合→铺挂双绞六边形网→检查验收。

进一步地，植被清理过程具体如下：

由测量放出设计开挖边线，对开挖范围内的原始地形、地貌进行复测，核实开挖原始断面，确定开挖及清理范围，人工配合清理开挖区内的植被、杂物，按指定位置堆放。

进一步地，主动防护网施工工序：防护区清理→放线定位锚杆孔位→按设计深度钻锚杆孔→清孔→锚杆安装→安装纵横支撑绳→从上向下挂双绞六边形网，双绞六边形网铺设的同时，从上向下铺挂钢丝绳网并缝合。

进一步地，预灌浆固结岩体过程具体如下：采用垂直洞脸深孔固灌和在洞顶沿洞轴线方向一定距离，横向2倍洞泾范围类进行固结灌浆，固结灌浆施工方法与常规固灌一致。

进一步地，混凝土导墙施工过程具体如下：

洞门拱部设导向墙，导向墙按拱部和侧墙设置，侧墙散模对拉对顶备仓浇筑，顶拱采用散模吊装在钢拱架下面备仓浇筑方式，导向墙内设多榀轻型工字钢架，钢架外设直径大于管棚造孔直径20mm以上的导向钢管，钢管与钢架固接，导向钢管安装时预留上抬量及控制钢管外仰角，确保孔口孔向正确。

进一步地，大管棚施工过程具体如下：

按设计位置、角度、方位、孔径进行钻孔，钢管规格和尺寸按设计图纸进行加工，用3m和6m长的热轧无缝钢管以丝扣交替连接，管口段1m钢管不开孔，管身段按照15cm间距梅花形布置注浆孔，孔径15mm，其余部分为便于管棚插入围岩内，钢管前段做成尖锥端，尾部焊上箍筋。

进一步地，预留核心土法进洞过程如下：

第一步、上部弧形导坑环向开挖，进行一期支护；

第二步、进行断面验收，若不合格，返回第一步；

第三步、中部台阶左右错开开挖，进行一期支护；

第四步、上、中部预留核心土开挖；

第五步、下部左右错开开挖，进行一期支护，完成钢衬环向封闭；

第六步、进行围岩评价，若不合格，返回第一步调整支护参数；若合格，进行第七步；

第七步、仰拱混凝土施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：

本发明将“零”开挖进洞这一施工理念具体应用到山体开挖进洞过程中，能够大大降低洞口部位的土石方明挖工程规模及工程量；降低或避免了土石方明挖的人力物力方面投入；同时最大限度减少洞口区域开挖，和对山体植被及生态环境的破坏，保持洞口部位生态平衡和山体受力平衡，避免或降低因施工诱发的自然灾害。同时能加快洞口明挖及洞挖的工序转换，有效缩短降低时间，尽快形成洞挖施工能力。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明的大管棚施工的工艺流程图；

图3是本发明的预留核心土进洞的施工分块图；

图4是本发明的预留核心土进洞的施工工艺流程图。

图5是本发明的山体开挖进洞的结构图；

1-上部弧形导坑；2-左台阶；3-右台阶；4-上部预留核心土；5-中部梯形预留核心土；6-下部左端；7-下部右端；8-被动防护网；9-主动防护网；10-φ108大管棚；11-固灌孔；12-砼导墙；13-截水沟。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本申请实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“上”、“下”、“左”、“右”、“横”以及“竖”等仅用于相对于附图中的部件的方位而言的，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中的部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

如图1所示，本实施例的高效环保山体开挖进洞施工方法，包括如下步骤：

坡顶截水沟施工、被动防护网施工、植被清理、主动防护网施工、预灌浆固结岩体、混凝土导墙施工、大管棚施工以及预留核心土法进洞。

其中，坡顶截水沟施工：

土质边坡截、排水沟开挖根据施工工作面的施工条件，主要考虑人工开挖和机械开挖。在施工工作面宽度满足机械设备通行的条件下主要采用机械进行开挖，人工进行修坡。在施工工作面宽度狭窄，无法满足设备通行时，主要采用人工进行开挖。若遇岩基或较大的孤石石可采用手风钻进行钻孔光面爆破的方式进行开挖。开挖完成后按设计要求进行混凝土浇筑或砂浆抹面施工。

主被动防护网施工：

主、被动防护网为现有结构。

主动防护网采用钢丝绳网+钢丝格栅，结构配置为系统钢丝绳锚杆+支撑绳+缝合绳，孔口凹坑+张拉，主要防护功能为坡面加固，抑制崩塌和风化剥落的发生，限制局部或少量落石运动范围。被动防护网采用环形网，结构配置为钢柱+支撑绳+拉锚系统+缝合绳+减压环。

主动防护网施工工序：防护区清理→放线定位锚杆孔位→按设计深度钻锚杆孔→清孔→锚杆安装→安装纵横支撑绳→从上向下挂双绞六边形网（双绞六边形网铺设的同时，从上向下铺挂钢丝绳网并缝合）

被动防护网施工程序：施工准备→测量放点→人工清面→打锚杆孔→锚杆安装、基座混凝土浇筑及埋件埋设→钢柱及拉锚绳的安装调试→支撑绳安装→环形网的铺挂和缝合→铺挂双绞六边形网→检查验收。

植被清理：

由测量放出设计开挖边线，对开挖范围内的原始地形、地貌进行复测，核实开挖原始断面，确定开挖及清理范围，人工配合液压反铲清理开挖区内的植被、杂物。清理的植被、杂物，表土等，按指定位置堆放。

洞口预灌浆固结岩体：

预灌浆为在洞口顶拱、侧墙岩体中进行岩体固结灌浆，相较大管棚施工扩大了岩体固结范围，是洞口周边岩体形成整体，减少大管棚支撑压力，进一步保障洞口施工安全。时施工环境可采用垂直洞脸深孔固灌和在洞顶沿洞轴线方向一定距离（能与较完整岩体相连最加），横向2倍洞泾范围类进行固结灌浆。固结灌浆施工方法与常规固灌一致。

混凝土导墙施工：

洞门拱部设导向墙，导向墙按拱部和侧墙设置，侧墙散模对拉对顶备仓浇筑，顶拱采用散模吊装在钢拱架下面备仓浇筑方式，为保证长管棚施工精度，导向墙内设多榀轻型工字钢架，钢架外设直径大于管棚造孔直径20mm以上的导向钢管，钢管与钢架应焊接牢固，防止浇筑混凝土时产生位移，导向钢管安装时应预留上抬量及控制钢管外仰角，确保孔口孔向正确。

大管棚施工：

管棚是利用钢管作为纵向支撑、钢支撑拱架作为横向环形支撑，构成纵、横向整体刚度较大，能阻止和限制围岩变形，并能提前承受早期围岩压力的一种超前支护形式。

施工程序如图2所示：

采用潜孔钻机按设计位置、角度、方位、孔径进行造孔。钢管规格和尺寸按设计图纸进行加工。用3m和6m长的热轧无缝钢管以丝扣交替连接。管口段1m钢管不开孔，管身段按照15cm间距梅花形布置注浆孔，孔径15mm。其余部分为便于管棚插入围岩内，钢管前段做成尖锥端，尾部焊上箍筋。

预留核心土法进洞：

如图3所示，本实施例的预留核心土进洞的施工分块情况，包括上部弧形导坑1，上部弧形导坑1位于中央的呈梯形的上部预留核心土4，中部梯形预留核心土5位于上部预留核心土4下端，左台阶2、右台阶3位于中部梯形预留核心土5左右两侧的上部弧形导坑1两端下方，下部左端6和右端7位于左台阶2、右台阶3和中部梯形预留核心土5下方。

如图4、5所示，本实施例的预留核心土法进洞过程如下：

第一步、上部弧形导坑1环向开挖，进行一期支护；

第二步、进行断面验收，若不合格，返回第一步；

第三步、中部台阶左右错开开挖，进行一期支护；

第四步、上、中部预留核心土开挖；

第五步、下部左右错开开挖，进行一期支护，完成钢衬环向封闭；

第六步、进行围岩评价，若不合格，返回第一步调整支护参数；若合格，进行第七步；

第七步、仰拱混凝土施工。开挖方法主要为机械配合人工开挖，遇硬岩可采用弱爆破进行施工掘进。施工完成的结构如图5所示，截水沟13位于坡顶，被动防护网8设于主动防护网9上方，φ108大管棚10呈150°分布，隧道洞上方还设有固灌孔11；砼导墙12位于洞口两侧。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。