平行三台阶隧道全断面整体掘进方法与流程

本发明涉及隧道施工领域，具体是一种平行三台阶隧道全断面整体掘进方法。

背景技术：

随着城市基础设施的建设，大批隧道工程开始兴建，现阶段，隧道工程施工多采用钻爆法、tbm掘进法及盾构法等施工方法。但因成本因素，采用施工技术习惯性，钻爆法多被采用。目前，钻爆法可采用全断面、台阶法、分部开挖法等多种方法，全断面及台阶法适合于围岩较硬的隧道开挖施工，分部开挖法多适用于软弱围岩隧道工程开挖施工，一般全断面施工速度较快，分部开挖法施工掘进速度较慢，影响隧道施工进度，因此，需针对软弱围岩研制开发一种快速掘进开挖施工方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种平行三台阶隧道全断面整体掘进方法，三台阶平行同步推进，并采用隧道快速支护方法，既保证了安全，又确保了施工进度，实现了隧道快速安全施工。

本发明一种平行三台阶隧道全断面整体掘进方法,包括以下步骤：

步骤一、上台阶、中台阶、下台阶同步钻进，同步爆破，中台阶及下台阶左右两侧同步施工，台阶中间车行通道通过钻爆台架同步钻孔爆破，每循环出渣后，修整预留出车行通道，隧道仰拱填充部分分段掘进开挖施工，逐段开挖支护钢拱架；

步骤二、上、中、下台阶爆破后，出渣车快速出渣，并修整上下台阶连接车行通道，以方便车辆通行；

步骤三、上、中、下台阶同步施工支护钢拱架，采用支护钢拱架安装装置及拱架支撑装置快速安装支护拱架，中台阶及下台阶支护拱架时先将上中台阶拱架支撑装置取下，后安装拱架与先期安装段对齐，固定牢固；

步骤四、上、中、下台阶施作初期支护锚喷混凝土；

步骤五、重复上述步骤，向前推进隧道掘进施工，达到仰拱施作段长度时，开挖仰拱，施作仰拱填充混凝土，直至隧道完成。

进一步，隧道支护拱架分为多节预制拼装式结构，按三台阶高度设计拱架的分节长度，并随施工分台阶安装。

进一步，上台阶拱架分为上部拱段及两侧拱段，共三段，中、下台阶拱架两侧边墙各一段，仰拱为一段，隧道全环支护钢架，共分成九段。

进一步，所述拱架安装装置包括走行车及设置在所述走行车上的机械抓手。

进一步，所述拱架支撑装置包括底座、外壳支撑架、钢架支撑垫板、伸缩支撑杆及底座固定脚，所述钢架支撑垫板通过外壳支撑架设置在底座的上方，且通过伸缩支撑杆与底座连接，所述底座固定脚设置在底座的底部。

进一步，所述伸缩支撑杆为液压伸缩杆或螺栓伸缩杆。

进一步，所述钻爆台架包括承重支撑杆、支撑连接杆、纵向支撑梁、防护作业平台、伸缩折叠装置及台架走行装置，所述防护作业平台水平设置且通过承重支撑杆支撑，所述支撑连接杆为可折叠连接杆，两根承重支撑杆横向之间通过支撑连接杆连接且通过伸缩折叠装置可横向折叠，所述纵向支撑梁沿纵向设置于两根承重支撑杆之间，所述台架走行装置设置在承重支撑杆的下端。

进一步，所述防护作业平台的前端和两侧均设置有防护板，所述防护板与防护作业平台铰接，可向下折叠形成防护罩。

进一步，所述防护作业平台从下层至上层依次由承重型钢支撑架、钢筋网、橡胶板、防火耐热板及作业平台板组成。

进一步，隧道仰拱填充混凝土顶面及开挖拱段上方架设有栈桥，所述栈桥为可移动型钢桁架。

本发明的有益效果：本装置构造简单，在隧道开挖掘进时，为确保安全，隧道开挖掌子面距衬砌距离满足规范要求，尤其是地质条件较差情况，也严格满足标准要求采用本方法，三台阶平行同步推进，并采用隧道快速支护方法，既保证了安全，又确保了施工进度，实现了隧道快速安全施工。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明隧道三台阶开挖分部示意图；

图2为本发明隧道三台阶支护钢拱架分段示意图；

图3为本发明隧道三台阶拱架安装装置的结构示意图；

图4为本发明隧道三台阶拱架支撑装置的结构示意图；

图5为本发明隧道三台阶开挖钻爆台架的结构示意图；

图6为本发明隧道三台阶防护用业平台的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明隧道三台阶开挖分部示意图，图2为本发明隧道三台阶支护钢拱架分段示意图，图3为本发明隧道三台阶拱架安装装置的结构示意图，图4为本发明隧道三台阶拱架支撑装置的结构示意图，图5为本发明隧道三台阶开挖钻爆台架的结构示意图，图6为本发明隧道三台阶防护用业平台的结构示意图。本发明一种平行三台阶隧道全断面整体掘进方法,包括以下步骤：

步骤一、上台阶1、中台阶2、下台阶3同步钻进，同步爆破，中台阶2及下台阶3左右两侧同步施工，台阶中间车行通道4通过钻爆台架同步钻孔爆破，每循环出渣后，修整预留出车行通道4，隧道仰拱填充部分分段掘进开挖施工，逐段开挖支护钢拱架；

步骤二、上、中、下台阶爆破后，出渣车快速出渣，并修整上下台阶连接车行通道，以方便车辆通行；

步骤三、上、中、下台阶同步施工支护钢拱架，采用支护钢拱架安装装置及拱架支撑装置快速安装支护拱架，中台阶2及下台阶3支护拱架时先将上中台阶拱架支撑装置取下，后安装拱架与先期安装段对齐，固定牢固；

步骤四、上、中、下台阶施作初期支护锚喷混凝土；

步骤五、重复上述步骤，向前推进隧道掘进施工，达到仰拱施作段长度时，开挖仰拱，施作仰拱填充混凝土，直至隧道完成。

本实施例中，隧道支护拱架分为多节预制拼装式结构，按三台阶高度设计拱架的分节长度，并随施工分台阶安装。

本实施例中，上台阶拱架分为上部拱段及两侧拱段，共三段，中、下台阶拱架两侧边墙各一段，即中侧段21和下侧段31，包括上部拱段11及两侧拱段12，仰拱为一段，即仰拱段5，隧道全环支护钢架，共分成九段。

本实施例中，所述拱架安装装置包括走行车6及设置在所述走行车6上的机械抓手7。机械抓手7通过若干可折叠臂设置在走行车6上，机械抓手7为现有技术，如申请号为201621400407.4公开的一种机械抓手，可用于抓取钢架。

本实施例中，所述拱架支撑装置包括底座9、外壳支撑架10、钢架支撑垫板11、伸缩支撑杆12及底座固定脚13，所述钢架支撑垫板11通过外壳支撑架10设置在底座9的上方，且通过伸缩支撑杆12与底座9连接，所述底座固定脚13设置在底座9的底部。伸缩支撑杆12用于驱动钢架支撑垫板11上下移动，钢架支撑垫板11上设置有固定钢拱架的安装槽，用于顶紧支撑钢拱架，外壳支撑架10采用外管和内管的伸缩结构，外管与底座9连接，内管可伸缩地设置在外管内，且可随着钢架支撑垫板11上下移动。拱架支撑装置的底座9为椭圆板，以方便支撑拱架，其下部设有底座固定脚13，共三个，下端呈三角形，底座固定脚13可固定在开挖岩面上。

本实施例中，所述伸缩支撑杆12为液压伸缩杆或螺栓伸缩杆。

本实施例中，所述钻爆台架包括承重支撑杆14、支撑连接杆15、纵向支撑梁、防护作业平台16、伸缩折叠装置17及台架走行装置18，所述防护作业平台16水平设置且通过承重支撑杆14支撑，所述支撑连接杆15为可折叠连接杆，两根承重支撑杆14横向之间通过支撑连接杆15连接且通过伸缩折叠装置17可横向折叠，可以理解，在纵向方向上，纵向支撑梁沿纵向设置于两根承重支撑杆14之间，所述台架走行装置18采用滚轮，设置在承重支撑杆14的下端，以方便架体移动。。采用可折叠连接杆，使架体横向可收缩体积，以方便隧道内通行，架体伸展时，横向支撑杆42呈平直状，架体形成空间稳定受力支撑架。

本实施例中，所述防护作业平台16的前端和两侧均设置有防护板，两侧为防护板19，所述防护板与防护作业平台16铰接，可向下折叠形成防护罩，对防护作业平台16的前、上、左右四个侧面进行保护，以预防隧道掌子面爆破时，钻渣飞石对钻爆台架的损坏。

本实施例中，所述防护作业平台16从下层至上层依次由承重型钢支撑架161、钢筋网162、橡胶板163、防火耐热板164及作业平台板165组成。

本实施例中，隧道仰拱填充混凝土顶面及开挖拱段上方架设有栈桥20，所述栈桥20为可移动型钢桁架。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。