一种深挖方大倾角小口径隧道锚快速开挖方法与流程

本发明属于桥梁工程建设技术领域，具体涉及一种深挖方大倾角小口径隧道锚快速开挖方法。

背景技术：

常规隧道锚施工一般采用隧道施工工艺开挖爆破施工，围岩开挖扰动大、小型料斗出渣系统，根据现场围岩地质条件和设计要求降低对锚塞体周边围岩扰动情况，经过专业爆破专家设计和监测，严格按照“弱爆破、短进尺、强支护、严注浆、早封闭、勤监测”的施工原则，借鉴传统成型工法。首先利用暗洞开挖试验对炮孔进行专业跟踪及监测爆破开挖参数，确定采用经对试验段施工进行爆破参数研究总结不断优化设计；为减少开挖暴露时间过长，出渣系统采用超常规设计快速出渣系统；开挖完成快速封闭成环并进行锚杆注浆，保障初支拱架和围岩密贴受力稳固及周边岩体渗水影响；对爆破开挖采用严格跟踪监测系统，快速出渣后建立初支系统保证整体稳定结构，确保工程质量和施工安全。

而在大倾角小口径隧道，需要一种更加先进的快速开挖方法。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种深挖方大倾角小口径隧道锚快速开挖方法，包括以下步骤：

步骤1，开挖隧道前进行超前支护；

步骤2，将出渣系统施做至待开挖位置；

步骤3，挖掘机械对隧道的上台阶位置进行挖掘，形成上台阶，并及时在开挖位置施做初期支护；挖掘机械将渣土投入出渣系统，并通过其出渣作业排出隧道；

步骤4，挖掘机械对隧道的中台阶位置进行挖掘，形成中台阶，并及时在开挖位置施做初期支护；挖掘机械将渣土投入出渣系统，并通过其出渣作业排出隧道；

所述中台阶为连接上台阶和下台阶的斜面；

步骤5，挖掘机械继续对隧道的上台阶进行挖掘，实现上台阶的进尺，并及时在新开挖位置施做初期支护；将渣土投入出渣系统，并通过其出渣作业排出隧道；

步骤6，挖掘机械对隧道的中台阶位置进行挖掘，实现中台阶的进尺，并及时在开挖位置施做初期支护；将渣土投入出渣系统，并通过其出渣作业排出隧道；

步骤7，挖掘机械对隧道的下台阶位置进行挖掘，实现下台阶的进尺，并及时在开挖位置施做初期支护，完成初期支护的结构封闭，建立初支拱架整体结构；将渣土投入出渣系统，并通过其出渣作业排出隧道；

步骤8，在下台阶撑子面上浇筑底部仰拱及填充混凝土延伸出渣系统，完成出渣系统的跟进；

步骤9，重复步骤5至步骤8，完成隧道开挖工作。

所述步骤1还包括：用φ42mm、长度3.5m超前小导管注浆，进行超前填充裂隙加固周围岩体。

所述出渣系统包括出渣轨道、排渣斗车和卷扬机；所述出渣轨道的卸渣端位于隧道外，其收渣端位置与下台阶待开挖位置相邻；所述出渣轨道上设有所述排渣斗车，出渣轨道的卸渣端设有牵引排渣斗车的所述卷扬机。

所述出渣系统进行出渣作业时，挖掘机械将渣土投入停留在收渣端的排渣斗车，然后由卷扬机牵引排渣斗车将渣土运输至卸渣端并卸出渣土。

所述上台阶的高度不超过隧道高度的2/3。

在步骤3所述的上台阶挖掘过程和步骤4所述的中台阶挖掘过程，挖掘机械站位于隧道外地平面上进行挖掘作业；

在步骤5至步骤7所述的上台阶挖掘过程中，挖掘机械站位于中台阶上进行挖掘作业。

步骤5所述将渣土投入出渣系统的过程为：挖掘机械将渣土向后方传递，最终将渣土投入位于下台阶的出渣系统。

步骤6所述将渣土投入出渣系统的过程为：挖掘机械将渣土投放至中台阶上；完成步骤5的全部挖掘作业后，挖掘机械将堆积在中台阶上的渣土向后方传递，最终将渣土投入位于下台阶的出渣系统。

步骤5至步骤7中所述上台阶、中台阶和下台阶的进尺距离是相同的，且不超过中台阶上挖掘机械的作业范围。

在步骤3至步骤7中，所述完成初期支护时，还要打设钢架锁脚锚管，并进行压浆填充岩层裂隙。

本发明的有益效果：

本发明提出一种深挖方大倾角小口径隧道锚快速开挖方法，采用快速组合工法施工，利用小导管进行有效的超前加固，很好的解决了岩层裂隙、破碎加固的技术难题，采用分台阶超前开挖，快速出渣，初期支护钢拱架一次拼接完成并压浆填充岩层裂隙，提高了施工质量，保障了施工安全。

本发明采用分台阶开挖、出碴、支护，在三级台阶分别形成临时出渣施工顺接平台，分部封闭成环，采用“分部紧跟+及时封闭”的方法，利用中台阶的斜面为挖掘机械提供平缓的作业区域，较传统开挖方法的施工安全性高，施工进度快，工期短，分部少机械及劳动力资源配置低，施工偏差小，初期支护施工质量高，建立初支支护拱架整体结构速度快，具有极大推广价值，社会效益良好。

本发明设计合理，易于实现，具有很好的实用价值。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中所述深挖方大倾角小口径隧道锚快速开挖方法的施工示意图；

图2为图1的1-1剖面图；

图3为本发明具体实施方式中所述深挖方大倾角小口径隧道锚快速开挖方法的流程图。

图中：1、隧道；2、出渣轨道；3、排渣斗车；4、卷扬机；5、上台阶；6、中台阶；7、下台阶。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明做出进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明是根据现场围岩地质条件，借鉴隧道分台阶开挖法成型工法，根据断面变化经研究，总结形成的一种深挖方大倾角小口径隧道锚快速开挖方法，本实施例以高度10.4m，倾角45°的隧道为例，如图1-图3所示，包括以下步骤：

步骤1，开挖隧道1前进行超前支护；用φ42mm、长度3.5m超前小导管注浆，进行超前填充裂隙加固周围岩体；

步骤2，将出渣系统施做至待开挖位置；

所述出渣系统包括出渣轨道2、排渣斗车3和卷扬机4；所述出渣轨道2铺设在间距40cm的i18工字钢枕梁上，其卸渣端位于隧道1外，其收渣端位置与下台阶7待开挖位置相邻；所述出渣轨道2上设有所述排渣斗车3，出渣轨道2的卸渣端设有牵引排渣斗车3的所述卷扬机4；在出渣系统进行出渣作业时，挖掘机械将渣土投入停留在收渣端的排渣斗车3，然后由卷扬机4牵引排渣斗车3将渣土运输至卸渣端并卸出渣土；

步骤3，挖掘机械对隧道1的上台阶5位置进行挖掘，形成上台阶5，并及时在开挖位置施做初期支护；所述上台阶5的高度不超过隧道1高度的2/3；本实施例中所述上台阶5的高度选定为5.2m；

步骤4，挖掘机械对隧道1的中台阶6位置进行挖掘，形成中台阶6，并及时在开挖位置施做初期支护；

所述中台阶6为连接上台阶5和下台阶76的斜面，以满足挖掘机械站位及作业角度要求；本实施例中所述中台阶6的高度选定为3.2m；

在步骤3所述的上台阶5挖掘过程和步骤4所述的中台阶6挖掘过程，挖掘机械站位于隧道1外地平面上进行挖掘作业；挖掘机械将渣土投入出渣系统，并通过其出渣作业排出隧道1；

步骤5，挖掘机械继续对隧道1的上台阶5进行挖掘，实现上台阶5的进尺，并及时在新开挖位置施做初期支护；

在步骤5所述的上台阶5挖掘过程中，挖掘机械站位于中台阶6上进行挖掘作业，将渣土投入出渣系统，并通过其出渣作业排出隧道1；

所述将渣土投入出渣系统的过程为：挖掘机械将渣土投放至中台阶6上；完成步骤5的全部挖掘作业后，挖掘机械将堆积在中台阶6上的渣土向后方传递，最终将渣土投入位于下台阶7的出渣系统；

步骤6，挖掘机械对隧道1的中台阶6位置进行挖掘，实现中台阶6的进尺，并及时在开挖位置施做初期支护；

在步骤6所述的中台阶6挖掘过程中，挖掘机械站位于中台阶6上进行挖掘作业，将渣土投入出渣系统，并通过其出渣作业排出隧道1；

所述将渣土投入出渣系统的过程为：挖掘机械将渣土向后方传递，最终将渣土投入位于下台阶7的出渣系统；

步骤7，挖掘机械对隧道1的下台阶7位置进行挖掘，实现下台阶7的进尺，并及时在开挖位置施做初期支护，完成初期支护的结构封闭，建立初支拱架整体结构；本实施例中所述下台阶7的高度选定为2m；

在步骤7所述的下台阶7挖掘过程中，挖掘机械站位于中台阶6上进行挖掘作业，将渣土投入出渣系统，并通过其出渣作业排出隧道1；

步骤5至步骤7中所述上台阶5、中台阶6和下台阶7的进尺距离是相同的，且不超过中台阶6上挖掘机械的作业范围；

步骤8，在下台阶7撑子面上浇筑底部仰拱及填充混凝土延伸出渣系统，完成出渣系统的跟进；

步骤9，重复步骤5至步骤8，完成隧道1开挖工作。

所述挖掘采用掏槽弱药光爆法开挖，利用优化爆破结构减少围岩扰动，挖掘一次到位；根据监控量测数据分析结果，及时调整爆破参数、预留变形量、初支分段等，保证正常安全有序开挖。

在步骤3至步骤7中，所述完成初期支护时，还要打设钢架锁脚锚管，并进行压浆填充岩层裂隙。

本发明利用分部开挖工序轮转，通过大型卷扬机4将排渣斗车3下放至下台阶7掌子面，中台阶6预留机械作业范围，将上台阶5石渣通过机械“传递”至下台阶7后完成排渣。

本发明针对一种深挖方大倾角小口径隧道锚，对常规分部开挖方式进行优化，即在开挖上台阶5时，中台阶6也同时进尺，使之形成渐变倾斜掌子面，满足机械站位及作业角度要求，完成上、中台阶6初步排渣后，快速建立初期支护拱架整体结构，确保工程质量和施工安全，最后进行下台阶7和剩余中台阶6施工，完成整个工序的封闭成环。

此方法改变了隧道锚施工的传统方式，在结构受力上不仅可以避免爆破开挖对围岩产生的多次扰动，更能减少围岩的累计损伤，使锚体具有良好的力学参数性质；在施工周期上极大地提高开挖效率，缩短各分部的工序转换时间，间接的节省了人力资源和机械损耗，直接加快整个隧道锚开挖的施工进度。