一种高地应力条件下岩质软硬不均隧道的施工方法与流程

本发明涉及隧道工程施工技术领域，具体来说，涉及一种高地应力条件下岩质软硬不均隧道的施工方法。

背景技术：

高地应力条件下的隧道工程，受力复杂、地质构造复杂、围岩稳定性差，施工风险高，特别是在岩质软硬不均且富水围岩，按常用的施工方法台阶法、台阶法+临时仰拱、cd法等工法施工是难以克服的，并存在一定的局限性。目前长大隧道越来越多且地质复杂多变，由于地质及水文复杂的特点，穿越富水及各种断层带时有产生。因此，在保证安全质量的前提下，根据围岩地质状况设计一种既保证安全又能加快施工进度的方法是最有效的应对措施。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本发明的目的是提供一种高地应力条件下岩质软硬不均隧道的施工方法，克服现有产品中上述方面的不足，能够可有效的控制拱顶沉降、水平侧向收敛等变形，提高作业工效，降低施工及管理成本，解决了隧道中岩质软硬不均且富水围岩，增加施工安全性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种高地应力条件下岩质软硬不均隧道的施工方法，包括如下步骤：

1）开挖前进行超前导管的超前支护，开挖断面上台阶右侧：开挖后及时进行锚固系统支护，并喷射混凝土，上台阶预核心土顶面至拱顶中心开挖高度为1.8m；上台阶预核心土拱脚至拱顶中心开挖高度为3.4m；

2）开挖断面上台阶左侧：采用爆破开挖，纵向开挖进尺1榀/循环，保持错开第一步1.8m的距离，开挖后立即初喷混凝土，顺接钢架，及时进行锚固系统支护，喷射混凝土至设计厚度；

3）开挖断面中台阶右侧：采用爆破开挖，纵向开挖进尺2榀/循环，先掘进3榀，开挖后立即初喷混凝土，顺接钢架，及时进行锚固系统支护，喷射混凝土至设计厚度，开挖高度为3.3m；

4）开挖断面中台阶左侧：采用爆破开挖，开挖应错开中台阶右侧2～3m，开挖后立即初喷混凝土，顺接钢架，及时进行锚固系统支护，喷射混凝土至设计厚度；

5）开挖断面下台阶右侧：采用爆破开挖，纵向开挖进尺2榀/循环，开挖后立即初喷混凝土，顺接钢架，及时进行锚固系统支护，喷射混凝土至设计厚度，开挖高度为3.1m，开挖宽度为5～7m；

6）开挖断面下台阶左侧：采用爆破开挖，开挖错开下台阶右侧2～3m，开挖后立即初喷混凝土，顺接钢架，及时进行锚固系统支护，喷射混凝土至设计厚度；

7）开挖断面上、中、下台阶预留核心土：宽度为4.2m～6.3m；开挖进尺与各台阶循环进尺相一致；

8）仰拱开挖：仰拱每循环开挖长度在3m以内，仰拱初支成环距上台阶的距离要在20m以内。

进一步的，所述在步骤1中开挖前采用采用φ42超前小导管或φ108大管棚进行超前支护。

进一步的，所述在步骤1中上台阶右侧采用人工或机械开挖。

进一步的，所述在步骤1中开挖范围为右侧60°-左侧20°。

进一步的，所述步骤1、步骤2、步骤3和步骤4中锚固系统包括锚杆、立架、网片和喷锚。

进一步的，所述步骤1系统支护为紧贴钢架两侧设6m长锁脚锚管，锁脚锚管设在岩质部位，锁脚锚管与钢架焊接采用u形筋焊接牢固。

进一步的，所述步骤2中开挖范围为左侧40°。

进一步的，所述步骤2、步骤3和步骤4中系统支护为紧贴钢架两侧水平方向斜向下30-40°设置锁脚锚管，锁脚锚管与钢架焊接采用u形筋焊接牢固。

进一步的，所述步骤5和步骤6中系统支护包括铺设钢筋网、钻设砂浆锚杆及锁脚锚管。

进一步的，初喷混凝土厚度为4-8cm。

本发明的有益效果为：可有效的控制拱顶沉降、水平侧向收敛等变形，提高作业工效，降低施工及管理成本，解决了隧道中岩质软硬不均且富水围岩，增加施工安全性。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的一种高地应力条件下岩质软硬不均隧道的施工方法的横断面图；

图2是本发明实施例所述的一种高地应力条件下岩质软硬不均隧道的施工方法的纵断面图；

图3是是本发明实施例所述的一种高地应力条件下岩质软硬不均隧道的施工方法的平面图。

图中：1、上台阶右侧；2、上台阶左侧；3、中台阶右侧；4、中台阶左侧；5、下台阶右侧；6、下台阶左侧；71、上台阶预留核心土；72、中台阶预留核心土；73、下台阶预留核心土；8、仰拱。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明实施例所述的一种高地应力条件下岩质软硬不均隧道的施工方法，上台阶分步开挖，先采用人工开挖软弱松散部位，滞后一段距离弱爆破开挖岩质较硬部位；上台阶开挖完成后，滞后一段距离开始第二台阶左、右部开挖及支护，形成左、右两侧开挖及支护相互交叉的情形；同样方法开挖第三台阶；下台阶完成后，仰拱及时跟进，缩短初支成环时间。

在具体使用时，根据本发明所述的一种高地应力条件下岩质软硬不均隧道的施工方法，步骤为：1）拱部软弱围岩且富水的部位，采用φ108大管棚，拱部超前支护完毕后开挖断面图中1部，拱部范围右侧60°-左侧20°，采用人工开挖，纵向开挖进尺1榀/循环，开挖后立即初喷4cm厚混凝土，及时进行锚杆、立架、网片、喷锚等系统支护，紧贴钢架两侧设6m长锁脚锚管并打设在岩质较硬部位，锁脚锚管与钢架焊接采用u形筋焊接牢固，喷射混凝土至设计厚度。开挖高度控制点，核心土顶面至拱顶中心开挖高度为1.8m；从拱脚至拱顶中心开挖高度为3.4m；2）开挖断面图中2部，拱部范围左侧40°，采用弱爆破开挖，纵向开挖进尺1榀/循环，应保持错开第一步1.8m的距离，及时进行锚杆、立架、网片、喷锚等系统支护，紧贴钢架两侧水平方向斜向下30-40°设置锁脚锚管，锁脚锚管与钢架焊接采用u形筋焊接牢固，喷射混凝土至设计厚度；3）中台阶右侧开挖：即开挖断面图中3部，采用弱爆破开挖，纵向开挖进尺2榀/循环，先掘进3榀，开挖后立即初喷4cm厚混凝土，及时顺接上台阶右侧钢架，及时进行锚杆、网片、喷锚等系统支护，紧贴钢架两侧水平方向斜向下30-40°设置锁脚锚管，锁脚锚管与钢架焊接采用u形筋焊接牢固，喷射混凝土至设计厚度，开挖高度为3.3m；4）中台阶左侧开挖：即开挖断面图中4部，采用弱爆破开挖，开挖应错开第三步2～3m，开挖后立即初喷4cm厚混凝土顺接上台阶左侧钢架，及时进行锚杆、网片、喷锚等系统支护，紧贴钢架两侧水平方向斜向下30-40°设置锁脚锚管，锁脚锚管与钢架焊接采用u形筋焊接牢固，喷射混凝土至设计厚度，开挖高度为3.3m；5）下台阶右侧开挖：即开挖断面图中5部，采用弱爆破开挖，纵向开挖进尺2榀/循环，开挖高度为3.1m，开挖宽度为5～7m，开挖后立即初喷4cm混凝土，及时顺接中台阶右侧钢架，铺设钢筋网、钻设砂浆锚杆及锁脚锚管，喷射混凝土至设计厚度；6）下台阶左侧开挖：即开挖断面图中6部，采用弱爆破开挖，开挖应错开第五步2～3m，立即初喷4cm厚混凝土，顺接左侧钢架，铺设钢筋网、钻设砂浆锚杆及锁脚锚管，喷射混凝土至设计厚度并及时初期支护；7）上、中、下台阶预留核心土：即图中71、72、73部,各台阶分别开挖预留的核心土，宽度为4.2m～6.3m，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致；8）仰拱开挖：即开挖断面图中8部,仰拱每循环开挖长度在3m以内，仰拱初支成环距上台阶的距离要在20m以内。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，可以有效的控制拱顶沉降、水平侧向收敛等变形，多作业面平行推进，提高工效，降低施工及管理成本，解决了隧道中岩质软硬不均且富水围岩，增加了施工安全性，对类似围岩施工具有一定的借鉴和指导作用。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。