专利名称：一种隧道开挖施工方法
技术领域：
本发明属于隧道施工领域，特别是涉及一种偏心⑶法预留核心土环形隧道开挖施工方法。技术背景
隧道都是以新奥法基本原理指导施工。新奥法是以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工的方法。 可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”。大跨度软弱地质隧道按照新奥法原理， 总结出了 CD法、CRD法、双侧壁导坑法等有效的施工方法，以上施工方法能够确保隧道施工安全，但通过大量的实践证明，以上方法施工效率较低，成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种施工进度快、质量好，且能够适应大跨度软弱地质条件的隧道开挖施工方法。为达到上述目的，本发明的技术方案是一种隧道开挖施工方法，其特征在于包括以下步骤
1)开挖时，将隧道断面分成五个部分进行开挖，包括隧道路面标高位置上方的左侧的1 号坑、右侧的2号坑和位于所述1号坑和2号坑之间的预留核心土，隧道路面标高位置下方的左侧仰拱部分和右侧仰拱部分；
2)安装1号坑的掌子面前方的1号超前支护，然后开挖1号坑，再安装1坑的1号初期支护及侧壁墙的1号临时支护；
3)安装2号坑的掌子面前方的2号超前支护，然后开挖2号坑，再安装2导坑的2号初期支护；
4)开挖预留核心土；
5)拆除1号临时支护，开挖左侧仰拱部分，安装左侧仰拱部分初期支护，灌注左侧仰拱钢筋混凝土和左侧仰拱回填混凝土；
6)开挖右侧仰拱部分，安装右侧仰拱部分初期支护，灌注右侧仰拱钢筋混凝土和右侧仰拱回填混凝土；
7)在隧道壁铺设防水材料，然后在隧道的拱和墙上一次性整体灌注二衬混凝土。本发明采用以上步骤进行，隧道上部也就是隧道路面标高位置上方采用侧壁临时支护和预留核心土，从而改变了 CD法只有侧壁临时支护，两侧开挖断面大，沉降量会更大等不足，将隧道路面标高位置上方的隧道断面分成左中右三部分开挖，预留核心土能够确保掌子面的稳定不坍塌，相比CD法开挖更能确保掌子面的稳定。隧道的开挖步距是所述1号坑与2号坑错开3 5米开挖，所述2号坑与预留核心土错开3 5米开挖，所述左侧仰拱部分与2号坑错开10 15米开挖，所述右侧仰拱部分与左侧仰拱部分错开3米开挖，二衬混凝土与右侧仰拱部分保持在15米距离以内。以上设计各错开开挖的步距基于两个方面的考虑一是为了尽快让各支护封闭成环，故而步距不能拉开太远；二是为了减少沉降量，增强稳定性，1号坑和2号坑及中间的预留核心土不能同时开挖，必须错开一定距离，如此可保证大跨度软弱地质隧道的不塌方。因此，控制好每个开挖部分的步距可以有效的保持围岩稳定性，较少沉降和变形。为了增加开挖隧道中围岩的稳定性，所述1号坑、2号坑和预留核心土的开挖宽度各占隧道开挖宽度的三分之一，所述左侧仰拱部分和右侧仰拱部分开挖宽度各占隧道宽度的二分之一。所述预留核心土截面呈方形结构，该预留核心土的左侧为所述1号坑，右侧和上方均为所述2号坑，如此，能够在较短的时间内使各支护封闭成环，达到可靠的支护作用。有益效果本发明采用侧壁临时支护和预留核心土，相比CD法开挖更能确保掌子面的稳定；相比双侧壁导坑法开挖少了一半的侧壁支护，但有预留核心土的存在，隧道围岩的稳定性较少甚微，节省了大量成本，提高了工效；隧道开挖遵循“少扰动、早喷锚、快封闭、 勤测量”新奥法施工原理，严格控制开挖步距和仰拱、二衬的安全距离，能够有效保障隧道施工安全。
图1是本发明开挖部分示意图2为本发明隧道开挖支护结构示意图； 图3为本发明隧道开挖步距示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明。请参见图1 图3 —种隧道开挖施工方法，其特征在于包括以下步骤
1)开挖时，将隧道断面分成五个部分进行开挖，包括隧道路面标高位置上方的左侧的1 号坑1、右侧的2号坑2和位于所述1号坑1和2号坑2之间的预留核心土 3，隧道路面标高位置下方的左侧仰拱部分4和右侧仰拱部分5，上述隧道上部的1号坑1、右侧的2号坑 2和预留核心土 3以及隧道下部的左侧仰拱部分4和右侧仰拱部分5的开挖分界线为隧道路面标高位置；
2)安装1号坑1的掌子面前方的1号超前支护6，然后开挖1号坑1，再安装1坑1的 1号初期支护7及侧壁墙的1号临时支护8，1号初期支护7和1号临时支护8都是采用架立钢支撑然后进行锚喷，并所述1号临时支护8是安置在靠近1号坑1 一侧的预留核心土 3的侧壁墙上；
3)安装2号坑2的掌子面前方的2号超前支护9，然后开挖2号坑2，再安装2导坑2 的2号初期支护10，该2号初期支护10采用架立钢支撑然后进行锚喷；
4)开挖预留核心土3;
5)拆除1号临时支护8，开挖左侧仰拱部分4，安装左侧仰拱部分初期支护11a，该左侧仰拱部分初期支护Ila采用架立钢支撑然后进行锚喷，灌注左侧仰拱钢筋混凝土 1 和左侧仰拱回填混凝土 13a ；
6)开挖右侧仰拱部分5，安装右侧仰拱部分初期支护11b，该右侧仰拱部分初期支护 lib采用架立钢支撑然后进行锚喷，灌注右侧仰拱钢筋混凝土 12b和右侧仰拱回填混凝土13b ；
7)在隧道壁铺设防水材料，然后在隧道的拱和墙上一次性整体灌注二衬混凝土 14。请参见图3 隧道的开挖步距是所述1号坑1与2号坑2错开3 5米开挖，所述2号坑2与预留核心土 3错开3 5米开挖，所述左侧仰拱部分4与2号坑2错开10 15米开挖，所述右侧仰拱部分5与左侧仰拱部分4错开3米开挖，二衬混凝土 14与右侧仰拱部分5保持在15米距离以内。请参见图1和图2 所述1号坑1、2号坑2和预留核心土 3的开挖宽度各占隧道开挖宽度的三分之一，所述左侧仰拱部分4和右侧仰拱部分5开挖宽度各占隧道宽度的二分之一；所述预留核心土 3截面呈方形结构，该预留核心土 3的左侧为所述1号坑1，右侧和上方均为所述2号坑2。具体案例阳曲1号隧道位于山西省太原市阳曲县，隧道为分离式双洞单向三车道高速公路特长隧道，隧道建筑限界净宽14. 5米，净高5. 0米，为平定至阳曲高速公路的重点控制性工程。隧道进口端黄土地质段全长1213米，区段内隧道普遍埋深为14 23m，覆盖层较薄，隧道断面大，主洞开挖跨度17. 23m，开挖断面面积160 Hl2。该隧道所处地理位置特殊，地质条件复杂，施工难度和安全风险极大。该隧道采用本发明的方法进行开挖，确保了隧道施工安全，隧道变形控制在允许范围内，施工效率得到明显提高。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种隧道开挖施工方法，其特征在于包括以下步骤1)开挖时，将隧道断面分成五个部分进行开挖，包括隧道路面标高位置上方的左侧的1 号坑(1)、右侧的2号坑(2)和位于所述1号坑(1)和2号坑(2)之间的预留核心土(3)，隧道路面标高位置下方的左侧仰拱部分(4)和右侧仰拱部分(5)；2)安装1号坑(1)的掌子面前方的1号超前支护(6)，然后开挖1号坑(1)，再安装1 坑(1)的1号初期支护(7)及侧壁墙的1号临时支护(8)；3)安装2号坑(2)的掌子面前方的2号超前支护(9)，然后开挖2号坑(2)，再安装2导坑(2)的2号初期支护(10);4)开挖预留核心土(3);5)拆除1号临时支护(8)，开挖左侧仰拱部分(4)，安装左侧仰拱部分初期支护(11a)， 灌注左侧仰拱钢筋混凝土(12a)和左侧仰拱回填混凝土(13a)；6)开挖右侧仰拱部分(5)，安装右侧仰拱部分初期支护(11b)，灌注右侧仰拱钢筋混凝土( 12b)和右侧仰拱回填混凝土( 13b)；7)在隧道壁铺设防水材料，然后在隧道的拱和墙上一次性整体灌注二衬混凝土(14)。
2.根据权利要求1所述的一种隧道开挖施工方法，其特征在于隧道的开挖步距是所述1号坑(1)与2号坑(2)错开3 5米开挖，所述2号坑(2)与预留核心土(3)错开3 5米开挖，所述左侧仰拱部分(4)与2号坑(2)错开10 15米开挖，所述右侧仰拱部分(5) 与左侧仰拱部分(4)错开3米开挖，二衬混凝土(14)与右侧仰拱部分(5)保持在15米距离以内。
3.根据权利要求1所述的一种隧道开挖施工方法，其特征在于所述1号坑(1)、2号坑(2)和预留核心土(3)的开挖宽度各占隧道开挖宽度的三分之一，所述左侧仰拱部分(4)和右侧仰拱部分(5)开挖宽度各占隧道宽度的二分之一。
4.根据权利要求1或3所述的一种隧道开挖施工方法，其特征在于所述预留核心土(3)截面呈方形结构，该预留核心土(3)的左侧为所述1号坑(1)，右侧和上方均为所述2号坑(2)。
全文摘要
本发明公开了一种隧道开挖施工方法，该方法开挖时，将隧道断面分成五个部分开挖，包括包括隧道路面标高位置上方的左侧的1号坑、右侧的2号坑和位于所述1号坑和2号坑之间的预留核心土，隧道路面标高位置下方的左侧仰拱部分和右侧仰拱部分，然后对以上五个部分分别进行开挖。本发明采用侧壁临时支护和预留核心土，相比CD法开挖更能确保掌子面的稳定；相比双侧壁导坑法开挖少了一半的侧壁支护，但有预留核心土的存在，隧道围岩的稳定性较少甚微，节省了大量成本，提高了工效。
文档编号E21D9/01GK102322266SQ20111016344
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者乔红彦, 张开顺, 李勇, 杜松, 申家喜 申请人:中铁十一局集团第五工程有限公司