超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法
【专利摘要】本发明提供一种超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，特别是一种应用于隧道工程领域的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法；本发明提供一种施工方便、可以有效增加作业面、节约工程投资、能确保隧道开挖施工安全的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法。其主要的实施步骤包括：a、划分隧道开挖断面成五个部分；b、开挖顶部，并进行支护；c、开挖上台阶，并进行支护；d、开挖中台阶，并进行支护；e、开挖下台阶，并进行支护；f、开挖仰拱部分，并进行支护。本方法在开挖过程充分利用了塌渣体的自稳能力，减少了临时支护措施，解决了塌渣体临时坡面的稳定性问题及隧道的施工安全问题，节约了工程投资，确保了施工安全。
【专利说明】超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，特别是一种应用于土木工程的隧道塌方处理施工及设计【技术领域】的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法。
【背景技术】
[0002]在不良地质地段施工交通隧道工程及其它地下洞室工程的过程中，当遇到较差围岩时，由于设计支护参数偏弱或施工方法不当或自然灾害等原因很容易出现隧道塌方及塌方冒顶，如何处理隧道塌方需要根据现场实际情况综合研宄确定。当确定了隧道塌方处理支护参数后，如何选择对应支护参数的开挖方式对确保安全施工和有效的完成隧道塌方处理是特别关键的。现有技术中的处理方案为:一、先对隧道开挖轮廓线内外的松散渣体注浆后再开挖成洞。这种施工方法注浆量太大，不经济。二、分步开挖，开挖后对临时坡面锚喷支护，下次开挖废弃上次的临时支护，这种施工方法工艺繁琐，施工周期长，不经济。现有技术中还没有一种施工方便，可以有效增加作业面，节约工程投资，确保了隧道开挖施工安全的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种施工方便，可以有效增加作业面，节约工程投资，确保了隧道开挖施工安全的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，包括以下几个步骤:
[0005]a、以钢架接头为界，将待挖的隧道划分成顶部、上台阶、中台阶、下台阶和仰拱五个部分；
[0006]b、开挖顶部，并在开挖过程中对开挖部分进行支护；
[0007]C、开挖上台阶，并在开挖过程中对开挖部分进行支护；
[0008]d、开挖中台阶，并在开挖过程中对开挖部分进行支护；
[0009]e、开挖下台阶，并在开挖过程中对开挖部分进行支护；
[0010]f、开挖仰拱部分，并在开挖过程中对开挖部分进行支护。
[0011]进一步的是，在b步骤中采用放坡开挖的方法。
[0012]进一步的是，在b步骤中，开挖后对靠近掌子面的临时碎石土坡面喷砼后封闭.
[0013]进一步的是，在c步骤中，先开挖上台阶左侧部分，再开挖上台阶右侧部分，然后开挖上台阶核心土部分。
[0014]进一步的是，在d步骤中，先开挖中台阶左侧部分，再开挖中台阶右侧部分，然后开挖中台阶核心土部分。
[0015]进一步的是，在e步骤中，先开挖下台阶左侧部分，再开挖下台阶右侧部分，然后开挖下台阶核心土部分。
[0016]进一步的是，在开挖过程中采用放坡开挖的方法，在靠近掌子面侧及上台阶右侧部分设置斜坡，开挖后对靠近掌子面临时碎石土坡面喷砼封闭。
[0017]进一步的是，在开挖过程中采用放坡开挖的方法，在靠近掌子面侧及中台阶右侧部分设置斜坡，开挖后对靠近掌子面临时碎石土坡面喷砼封闭。
[0018]进一步的是，在开挖过程中采用放坡开挖的方法，在靠近掌子面侧及下台阶右侧部分设置斜坡，开挖后对靠近掌子面临时碎石土坡面喷砼封闭。
[0019]进一步的是，在f步骤中，仰拱部分采用全幅开挖，开挖后及时进行仰拱砼浇筑施工。
[0020]本发明的有益效果是:本发明将隧道分成顶部、上、中、下三个台阶以及仰拱五个部分分层开挖，这样在开挖过程中可以充分利用尚未挖除部分围岩的自稳能力，在保证结构安全稳定的前提下减少了临时支护。本发明利用松散碎石土及碎块石夹巨块石的力学性能，预留核心土反压稳定掌子面碎石土，并开挖形成核心土临时稳定坡比，根据隧道开挖断面大小及塌渣体自稳能力，选择合理的开挖方式，充分利用了塌渣体自稳能力，局部少量喷砼支护，大面积不支护，很好的解决了隧道开挖后掌子面的稳定性问题，增加了作业面，节约了工程投资，确保了隧道开挖施工安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明的隧道开挖横向剖面图；
[0022]图2是本发明的隧道开挖纵向剖面图；
[0023]图3是本发明的隧道开挖俯视图；
[0024]图中零部件、部位及编号:顶部1、上台阶左侧部分2、上台阶右侧部分3、上台阶核心土部分4、中台阶左侧部分、中台阶右侧部分5、中台阶核心土部分6下台阶左侧部分7、下台阶右侧部分8、下台阶核心土部分9。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0026]如图1图2及图3所示，为解决上述技术问题，本发明采用的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，包括以下几个步骤:
[0027]a、以钢架接头为界，将待挖的隧道划分成顶部1、上台阶、中台阶、下台阶和仰拱五个部分；
[0028]b、开挖顶部I，并在开挖过程中对开挖部分进行支护；
[0029]C、开挖上台阶，并在开挖过程中对开挖部分进行支护；
[0030]d、开挖中台阶，并在开挖过程中对开挖部分进行支护；
[0031]e、开挖下台阶，并在开挖过程中对开挖部分进行支护；
[0032]f、开挖仰拱部分11，并在开挖过程中对开挖部分进行支护。
[0033]在b步骤中采用放坡开挖的方法。
[0034]在b步骤中，开挖后对靠近掌子面的临时碎石土坡面喷砼后封闭.
[0035]在c步骤中，先开挖上台阶左侧部分2，再开挖上台阶右侧部分3，然后开挖上台阶核心土部分4。
[0036]在d步骤中，先开挖中台阶左侧部分5，再开挖中台阶右侧部分6，然后开挖中台阶核心土部分7。
[0037]在e步骤中，先开挖下台阶左侧部分8，再开挖下台阶右侧部分9，然后开挖下台阶核心土部分10。
[0038]在开挖过程中采用放坡开挖的方法，在靠近掌子面侧及上台阶右侧部分3设置斜坡，开挖后对靠近掌子面临时碎石土坡面喷砼封闭。
[0039]在开挖过程中采用放坡开挖的方法，在靠近掌子面侧及中台阶右侧部分6设置斜坡，开挖后对靠近掌子面临时碎石土坡面喷砼封闭。
[0040]在开挖过程中采用放坡开挖的方法，在靠近掌子面侧及下台阶右侧部分9设置斜坡，开挖后对靠近掌子面临时碎石土坡面喷砼封闭。
[0041]在f步骤中，仰拱部分11采用全幅开挖，开挖后及时进行仰拱砼浇筑施工。
[0042]本发明利用松散碎石土及碎块石夹巨块石的力学性能，预留核心土反压稳定掌子面碎石土，并开挖形成核心土临时稳定坡比，根据隧道开挖断面大小及塌渣体自稳能力，选择合理的开挖方式，充分利用了塌渣体的自稳能力，局部少量喷砼支护，大面积不支护，很好的解决了隧道开挖后掌子面的稳定性问题，增加了作业面，节约了工程投资，确保了隧道开挖施工安全。
[0043]实施例:
[0044]地质条件，隧道全断面为松散碎块石及碎石土夹巨块石塌渣散体结构，块石大小不均一，块石之间无胶结，局部夹泥，局部潮湿状裂隙水，块石岩性为薄?中厚层、强?中风化变质砂板岩及花岗岩。
[0045]隧道开挖断面大小，隧道断面在150m2左右。
[0046]隧道衬砌类型，隧道塌方处理衬砌结构。
[0047]如图1、图2及图3所示，施工步骤为:
[0048]一、开挖顶部I。每循环开挖进尺60cm，开挖坡比1:1。开挖后对掌子面临时碎石土坡面喷C20砼厚1cm封闭；顶部I开挖及支护25m后暂停开挖，进入图中上台阶左侧部分2开挖。
[0049]二、开挖上台阶左侧部分2。每循环开挖进尺60cm，靠近掌子面侧部分及右侧部分临时开挖坡比1:1，开挖后对靠近掌子面临时碎石土坡面喷C20砼厚1cm封闭；右侧部分临时开挖坡面不支护。上台阶左侧部分2开挖及支护至顶部I底部10cm距离后暂停施工，进入图中上台阶右侧部分3开挖。
[0050]三、开挖上台阶右侧部分3。每循环开挖进尺60cm，靠近掌子面侧及左侧部分临时开挖坡比1:1，开挖后对靠近掌子面侧临时碎石土坡面喷C20砼厚1cm封闭；左侧部分临时开挖坡面不支护。上台阶右侧部分3开挖及支护滞后上台阶左侧部分250cm后暂停施工。进入图中上台阶核心土部分4 土开挖。
[0051]四、开挖上台阶核心土部分4。
[0052]上台阶核心土部分4开挖尺、开挖临时坡比同上台阶右侧部分3保持一致。开挖临时坡面不支护。
[0053]五、开挖中台阶左侧部分5。
[0054]每循环开挖进尺60cm，靠近掌子面侧及右侧部分临时开挖坡比1:1，开挖后对靠近掌子面临时碎石土坡面喷C20砼厚1cm封闭；右侧部分临时开挖坡面不支护。中台阶左侧部分5开挖及支护500cm距离后暂停施工，进入图中中台阶右侧部分6开挖。
[0055]六、开挖中台阶右侧部分6。
[0056]每循环开挖进尺60cm，靠近掌子面侧及左侧部分临时开挖坡比1:1，开挖后对靠近掌子面侧临时碎石土坡面喷C20砼厚1cm封闭；左侧部分临时开挖坡面不支护。中台阶右侧部分6开挖及支护滞后中台阶左侧部分250cm后暂停施工。进入图中中台阶核心土部分7核心土开挖。
[0057]七、开挖中台阶核心土部分7。
[0058]中台阶核心土部分7开挖尺寸、开挖临时坡比同中台阶右侧部分6保持一致。开挖临时坡面不支护。
[0059]八、开挖下台阶左侧部分8。
[0060]每循环开挖进尺60cm，靠近掌子面侧及右侧部分临时开挖坡比1:1，开挖后对靠近掌子面临时碎石土坡面喷C20砼厚1cm封闭；右侧部分临时开挖坡面不支护。下台阶左侧部分8开挖及支护500cm距离后暂停施工，进入图中下台阶右侧部分9开挖。
[0061]九、开挖下台阶右侧部分9。
[0062]每循环开挖进尺60cm，靠近掌子面侧部分及左侧部分临时开挖坡比1:1，开挖后对靠近掌子面侧临时碎石土坡面喷C20砼厚1cm封闭；左侧部分临时开挖坡面不支护。下台阶右侧部分9开挖及支护滞后下台阶左侧部分250cm后暂停施工。进入图中⑩部核心土开挖。
[0063]十、开挖下台阶核心土部分10
[0064]下台阶核心土部分10部开挖进尺、开挖临时坡比同下台阶右侧部分9保持一致。开挖临时坡面不支护。
[0065]^^一、开挖仰拱部分11
[0066]等隧道开挖贯通后再开挖隧道仰拱部分11。仰拱部分11采用全幅开挖，每循环开挖长度10m，开挖后及时完成仰拱砼浇筑施工。
[0067]按照以上顺序及要求循环作业，即可完成全部隧道的开挖及支护工作。
【权利要求】
1.超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，其特征在于:包括以下几个步骤: a、以钢架接头为界，将待挖的隧道划分成顶部(I)、上台阶、中台阶、下台阶和仰拱五个部分； b、开挖顶部(I)，并在开挖过程中对开挖部分进行支护； C、开挖上台阶，并在开挖过程中对开挖部分进行支护； d、开挖中台阶，并在开挖过程中对开挖部分进行支护； e、开挖下台阶，并在开挖过程中对开挖部分进行支护； f、开挖仰拱部分(11)，并在开挖过程中对开挖部分进行支护。
2.如权利要求1所述的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，其特征在于:在b步骤中采用放坡开挖的方法。
3.如权利要求1所述的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，其特征在于:在b步骤中，开挖后对靠近掌子面的临时碎石土坡面喷砼后封闭。
4.如权利要求1所述的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，其特征在于:在c步骤中，先开挖上台阶左侧部分(2)，再开挖上台阶右侧部分(3)，然后开挖上台阶核心土部分⑷。
5.如权利要求1所述的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，其特征在于:在d步骤中，先开挖中台阶左侧部分(5)，再开挖中台阶右侧部分(6)，然后开挖中台阶核心土部分(7)。
6.如权利要求1所述的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，其特征在于:在e步骤中，先开挖下台阶左侧部分(8)，再开挖下台阶右侧部分(9)，然后开挖下台阶核心土部分(10) ο
7.如权利要求4所述的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，其特征在于:在开挖过程中采用放坡开挖的方法，在靠近掌子面侧及上台阶右侧部分(3)设置斜坡，开挖后对靠近掌子面临时碎石土坡面喷砼封闭。
8.如权利要求5所述的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，其特征在于:在开挖过程中采用放坡开挖的方法，在靠近掌子面侧及中台阶右侧部分(6)设置斜坡，开挖后对靠近掌子面临时碎石土坡面喷砼封闭。
9.如权利要求6所述的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，其特征在于:在开挖过程中采用放坡开挖的方法，在靠近掌子面侧及下台阶右侧部分(9)设置斜坡，开挖后对靠近掌子面临时碎石土坡面喷砼封闭。
10.如权利要求1所述的超大断面、大跨径塌方冒顶散体隧道开挖法，其特征在于:在f步骤中，仰拱部分(11)采用全幅开挖，开挖后及时进行仰拱砼浇筑施工。
【文档编号】E21D9/00GK104500076SQ201410699387
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】吴学智 申请人:中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司