一种多层地下空间开挖支护的施工方法与流程

1.本发明属于多层地下空间开挖支护技术领域，尤其涉及一种多层地下空间开挖支护的施工方法。


背景技术：

2.近年来，地下空间的开发和利用越来越受到人们的重视，伴随施工环境越来越复杂，施工难度也越来越大。目前，进行多层地下空间开挖时，通常在地面上进行第一层开挖，开挖完成后进行加固处理。在第一层加固完成后，依次进行第二层、第三层、第四层等逐层开挖和加固。然而，对于实验厅开挖要求高，传统的通过逐层开挖和加固处理，存在施工空间狭小、施工不便、出土困难且施工效率低、安全性差等缺点。


技术实现要素：

3.本发明提供一种多层地下空间开挖支护的施工方法，旨在解决上述的技术问题。
4.本发明是这样实现的，一种多层地下空间开挖支护的施工方法，所述方法包括步骤：
5.s1、对实验厅一层支护施工由上至下进行，随分层分块开挖顺序逐层施工；
6.s2、通过对实验厅二层ⅱ1区开挖，同时进行二层中间ⅱ3区开挖；
7.s3、通过对所述实验厅二层ⅱ1区进行支护；
8.s4、通过对所述实验厅二层的中间斜坡道开挖；
9.s5、通过对所述实验厅二层两侧的ⅱ2区进支护；
10.s6、对所述实验厅一层排水廊道，经过液闪灌装间后，对实验厅四层导洞开挖及支护ⅳ1区；
11.s7、将实验厅三层ⅲ1区进行贯通；
12.s8、对所述贯通的ⅲ1进行支护；
13.s9、通过分层分段开挖斜坡道，ⅲ2区、ⅳ2区开挖。
14.更进一步地，所述步骤s1具体包括：
15.通过向所述实验厅一层中导洞超前注浆；
16.待所述导洞超前注浆完成后，通过对所述实验厅一层中导洞进行开挖支护；
17.通过对所述实验厅一层左侧扩挖，扩挖完成后并对左侧进行支护处理；
18.通过对所述实验厅一层右侧扩挖，扩挖完成后并对右侧进行支护处理；
19.对所述实验厅一层进行锚索处理；
20.对所述实验厅一层进行拉槽处理。
21.更进一步地，所述步骤s2具体包括：
22.通过对所述ⅱ1去采用光面爆破，手风钻钻孔，钻爆平台施工，使用3m3装载机装渣，10t自卸车运至竖井底部，0.8m3反铲清底，将斜坡道作为交通通道；
23.通过对所述ⅱ3区开挖采用手风钻钻孔，水平孔爆破，使用3m3装载机装渣，10t自
卸车运至竖井底部，0.8m3反铲清底，将斜坡道作为交通通道，预留部分石渣，暂不出渣，通过石渣平台进行所述ⅱ1区支护施工，开挖过程中逐步将预留部分石渣运出洞外。
24.更进一步地，所述步骤s5具体包括：
25.在所述ⅱ1区支护完成后，继续开挖斜坡道至高程
‑
420.5，然后开挖支护所述ⅱ2区，通过对所述ⅱ2去采用光面爆破，手风钻钻孔，钻爆平台施工，使用3m3装载机装渣，10t自卸车运至竖井底部，0.8m3反铲清底，将斜坡道作为交通通道。
26.更进一步地，所述步骤s7具体包括：
27.当所述二层区全部开挖且四层底部导洞开挖支护完成后，开挖所述ⅲ1区，将所述ⅲ1区与所述ⅳ1区贯通，暂不出渣。
28.更进一步地，所述步骤s8具体包括：
29.通过石渣和脚手架平台支护所述ⅲ1区边墙，并将所述ⅲ2区直边墙修成1:1斜坡。
30.更进一步地，在所述步骤s8之后，还包括步骤：
31.通过同时进行剩余部分开挖，所述剩余部分包括斜坡道，ⅳ1区，ⅳ2区；开挖分块图，通过四层导洞出渣；
32.采用351钻钻机钻孔，梯段爆破，利用爆破石渣使用反铲从所述四层导洞至爆破工作面修临时便道，反铲进入爆破工作面后向下翻渣、扒底，在所述四层导洞内使用装载机和自卸车出渣至竖井底部和斜井底部，所述斜井和所述竖井同时进行出渣处理。
33.更进一步地，所述步骤s9具体包括：
34.通过在所述四层导洞在1层开挖支护过程中，同时进行采用光面爆破，手风钻钻孔，采用3m3装载机配合0.8m3反铲装10t自卸车出渣，将自制钻爆台车作为施工平台。
35.更进一步地，所述方法还包括步骤：
36.通过在所述实验厅四层ⅳ1区先进行中间导洞施工，实现斜井平段与竖井平段贯通；
37.然后分为两个工作面开挖，开挖期间永久边墙进行8cm初喷；
38.其他部位进行临时支护，待开挖全部完成后，进行锚杆施工，最后进行挂网和复喷混凝土施工。
39.更进一步地，所述方法还包括步骤：
40.通过将所述实验厅二层ⅱ1、ⅱ2区支护施工在空间上分为2个工作面，开挖完成后，依次进行2个工作面8cm初喷混凝土施工；
41.初喷完成后其中左侧工作面进行6m砂浆锚杆和9m张拉锚杆施工，同时右侧工作面进行锚索施工；
42.待左侧锚杆施工全部完成后，开始进行右侧锚杆施工，不管右侧锚索施工是否完成，锚索施工队伍移至左侧，开始左侧锚索施工；
43.所述左侧锚索施工完成后，将右侧剩余锚索施工完成后，挂网复喷。
44.本发明所达到的有益效果，通过对实验厅一层支护施工由上至下进行，随分层分块开挖顺序逐层施工；通过对实验厅二层ⅱ1区开挖，同时进行二层中间ⅱ3区开挖；通过对所述实验厅二层ⅱ1区进行支护；通过对所述实验厅二层的中间斜坡道开挖；通过对所述实验厅二层两侧的ⅱ2区进支护；对所述实验厅一层排水廊道，经过液闪灌装间后，对实验厅四层导洞开挖及支护ⅳ1区；将实验厅三层ⅲ1区进行贯通；对所述贯通的ⅲ1进行支护；通
过分层分段开挖斜坡道，ⅲ2区、ⅳ2区开挖。本发明能够提高多层实验厅开挖支护的效率以及安全性，节约成本，适用范围广。
附图说明
45.图1是本发明提供的一种多层地下空间开挖支护的施工方法的流程图；
46.图2是本发明提供的实验厅三层分区的结构示意图；
47.图3是本发明提供的实验厅三层分区的支护示意图；
48.图4是本发明提供的实验厅三层分区的支护示意图；
49.图5是本发明提供的实验厅斜坡道及剩余部分开挖分块图；
50.图6是本发明提供的实验厅四层分区示意图。
具体实施方式
51.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例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
52.本发明实施例通过对实验厅一层支护施工由上至下进行，随分层分块开挖顺序逐层施工；通过对实验厅二层ⅱ1区开挖，同时进行二层中间ⅱ3区开挖；通过对所述实验厅二层ⅱ1区进行支护；通过对所述实验厅二层的中间斜坡道开挖；通过对所述实验厅二层两侧的ⅱ2区进支护；对所述实验厅一层排水廊道，经过液闪灌装间后，对实验厅四层导洞开挖及支护ⅳ1区；将实验厅三层ⅲ1区进行贯通；对所述贯通的ⅲ1进行支护；通过分层分段开挖斜坡道，ⅲ2区、ⅳ2区开挖。本发明能够提高多层实验厅开挖支护的效率以及安全性，节约成本，适用范围广。
53.实施例一
54.如图1
‑
6所示，图1是本发明提供的一种多层地下空间开挖支护的施工方法的流程图；图2是本发明提供的实验厅三层分区的结构示意图；图3是本发明提供的实验厅三层分区的支护示意图；图4是本发明提供的实验厅三层分区的支护示意图；图5是本发明提供的实验厅斜坡道及剩余部分开挖分块图；图6是本发明提供的实验厅四层分区示意图。本发明提供了一种多层地下空间开挖支护的施工方法，所述方法包括步骤：
55.s1、对实验厅一层支护施工由上至下进行，随分层分块开挖顺序逐层施工。
56.具体的，一层施工先进行中导洞施工，中导洞采用先探水注浆再开挖的施工方式，中导洞开挖宽9m*高8.2m，锚喷支护施工随中导洞开挖施工及时进行。中导洞开挖采用手风钻钻孔，光面爆破，自制钻爆台车作为施工平台，出渣采用装载机装自卸车运至竖井底部，通过竖井提升系统提升至洞外。
57.中导洞开挖支护完成后，先进行两侧扩挖和支护施工，再进行一层底部拉槽施工。
58.拉槽段开挖采用cm351钻机钻孔，梯段爆破，两侧扩挖采用手风钻钻孔，光面爆破，自制钻爆台车作为施工平台，拉槽段和扩挖段出渣方式与中导洞相同。
59.先进行中导洞左侧扩挖，再进行右侧扩挖，利用右侧扩挖钻孔、出渣等非爆破时段同时进行左侧扩挖段锚网喷支护施工，随右侧扩挖及时进行右侧锚网喷支护施工。锚杆施工采用升降平台作为施工平台，锚杆孔使用潜孔钻钻孔，先插锚杆后注浆的施工方式。喷混
凝土施工采用湿喷法，采用喷浆机械手喷混凝土，小型湿喷机配合。
60.锚索施工在右侧锚喷支护期间开始施工。锚索施工采用锚索钻机钻孔，升降平台作为施工平台，机械安装锚索，人工配合。
61.s2、通过对实验厅二层ⅱ1区开挖，同时进行二层中间ⅱ3区开挖。
62.其中，在对二层ⅱ1区和ⅱ3区开挖过程中，通过在中导洞开挖两侧，利用光面爆破进行开挖。
63.s3、通过对所述实验厅二层ⅱ1区进行支护；使得二层ⅱ1区的支护效果好，同时，便于开挖下一层，避免发生泥土倒塌等，安全性高。
64.s4、通过对所述实验厅二层的中间斜坡道开挖；
65.s5、通过对所述实验厅二层两侧的ⅱ2区进支护；
66.s6、对所述实验厅一层排水廊道，经过液闪灌装间后，对实验厅四层导洞开挖及支护ⅳ1区。
67.具体的，通过对实验厅一层设置有排水廊道，便于经过液闪灌装后，方便对实验厅四层导洞进行开挖和支护ⅳ1区，开挖效率高，支护效果好。
68.s7、将实验厅三层ⅲ1区进行贯通。
69.具体的，通过对实验厅二层进行开挖完成后，通过将实验厅三层ⅲ1进行开挖贯通，使得实验厅二层和实验厅四层之间起到导通的效果。
70.s8、对所述贯通的ⅲ1进行支护；
71.s9、通过分层分段开挖斜坡道，ⅲ2区、ⅳ2区开挖。
72.具体实施时，本发明实施例通过对实验厅一层支护施工由上至下进行，随分层分块开挖顺序逐层施工；通过对实验厅二层ⅱ1区开挖，同时进行二层中间ⅱ3区开挖；通过对所述实验厅二层ⅱ1区进行支护；通过对所述实验厅二层的中间斜坡道开挖；通过对所述实验厅二层两侧的ⅱ2区进支护；对所述实验厅一层排水廊道，经过液闪灌装间后，对实验厅四层导洞开挖及支护ⅳ1区；将实验厅三层ⅲ1区进行贯通；对所述贯通的ⅲ1进行支护；通过分层分段开挖斜坡道，ⅲ2区、ⅳ2区开挖。本发明能够提高多层实验厅开挖支护的效率以及安全性，节约成本，适用范围广。
73.实施例二
74.作为本发明实施例一的进一步改进，在本实施例中，所述步骤s1具体包括：
75.通过向所述实验厅一层中导洞超前注浆；
76.待所述导洞超前注浆完成后，通过对所述实验厅一层中导洞进行开挖支护；
77.通过对所述实验厅一层左侧扩挖，扩挖完成后并对左侧进行支护处理；
78.通过对所述实验厅一层右侧扩挖，扩挖完成后并对右侧进行支护处理；
79.对所述实验厅一层进行锚索处理；
80.对所述实验厅一层进行拉槽处理。
81.其中，上述的一层施工先进行中导洞施工，中导洞采用先探水注浆再开挖的施工方式，中导洞开挖宽9m*高8.2m，锚喷支护施工随中导洞开挖施工及时进行。中导洞开挖采用手风钻钻孔，光面爆破，自制钻爆台车作为施工平台，出渣采用装载机装自卸车运至竖井底部，通过竖井提升系统提升至洞外。
82.中导洞开挖支护完成后，先进行两侧扩挖和支护施工，再进行一层底部拉槽施工。
83.拉槽段开挖采用cm351钻机钻孔，梯段爆破，两侧扩挖采用手风钻钻孔，光面爆破，自制钻爆台车作为施工平台，拉槽段和扩挖段出渣方式与中导洞相同。
84.先进行中导洞左侧扩挖，再进行右侧扩挖，利用右侧扩挖钻孔、出渣等非爆破时段同时进行左侧扩挖段锚网喷支护施工，随右侧扩挖及时进行右侧锚网喷支护施工。锚杆施工采用升降平台作为施工平台，锚杆孔使用潜孔钻钻孔，先插锚杆后注浆的施工方式。喷混凝土施工采用湿喷法，采用喷浆机械手喷混凝土，小型湿喷机配合。
85.锚索施工在右侧锚喷支护期间开始施工。锚索施工采用锚索钻机钻孔，升降平台作为施工平台，机械安装锚索，人工配合。
86.实施例三
87.作为本发明实施例一的进一步改进，在本实施例中，所述步骤s2具体包括：
88.通过对所述ⅱ1去采用光面爆破，手风钻钻孔，钻爆平台施工，使用3m3装载机装渣，10t自卸车运至竖井底部，0.8m3反铲清底，将斜坡道作为交通通道；
89.通过对所述ⅱ3区开挖采用手风钻钻孔，水平孔爆破，使用3m3装载机装渣，10t自卸车运至竖井底部，0.8m3反铲清底，将斜坡道作为交通通道，预留部分石渣，暂不出渣，通过石渣平台进行所述ⅱ1区支护施工，开挖过程中逐步将预留部分石渣运出洞外。
90.其中，上述的光面爆破具体工艺流程如下：
91.a.测量放线：在斜井竖井贯通后，对斜井、竖井控制点复测，控制测量采用全站仪做导线控制网，施工测量采用全站仪测量放线。
92.b.钻孔作业：选派熟练的钻孔操作手，按照设计图纸的规定进行钻孔作业。各钻工分区、分部定位施钻。在每循环进行炮孔钻孔前，使用手风钻，先钻5个短探孔，孔深5m。短探孔开孔1m孔径42mm，先安装42mm孔口管，采用水泥+水玻璃固定，再使用30mm钻头继续钻进。如短探孔出现涌水，则先进行注浆处理。
93.c.装药爆破：炮工按钻爆设计参数认真进行作业，炸药选用2#岩石乳化炸药。装药完成后，联结爆破网络，撤退工作设备、材料至安全区域后进行引爆。
94.d.通风散烟：爆破后启动通风机压入通风，爆破碴堆进行洒水除尘。
95.e.安全处理、清底：爆破后由安全员检查掌子面及顶拱安全，出碴后再次进行安全检查及支护，为下一循环钻孔作业做好准备。
96.f.出渣：洞内水平运输平均运距1.0km，采用1m3反铲、3m3装载机装10t自卸车运至到竖井底部渣场，2m3装载机和0.8m3反铲配合装渣入箕斗，提到竖井井口渣场；洞外运输运距2.5km，由3m3装渣机装10t自卸汽车运至渣场；
97.具体的，通过对所述ⅱ1去采用光面爆破，手风钻钻孔，钻爆平台施工，使用3m3装载机装渣，10t自卸车运至竖井底部，0.8m3反铲清底，将斜坡道作为交通通道；通过对所述ⅱ3区开挖采用手风钻钻孔，水平孔爆破，使用3m3装载机装渣，10t自卸车运至竖井底部，0.8m3反铲清底，将斜坡道作为交通通道，预留部分石渣，暂不出渣，通过石渣平台进行所述ⅱ1区支护施工，开挖过程中逐步将预留部分石渣运出洞外。从而使得实验厅二层ⅱ1区、ⅱ3区的开挖效率更高，安全性更好，使用方便。
98.在本实施例中，所述步骤s5具体包括：在所述ⅱ1区支护完成后，继续开挖斜坡道至高程
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420.5，然后开挖支护所述ⅱ2区，通过对所述ⅱ2去采用光面爆破，手风钻钻孔，钻爆平台施工，使用3m3装载机装渣，10t自卸车运至竖井底部，0.8m3反铲清底，将斜坡道作为
交通通道。
99.具体的，通过在所述ⅱ1区支护完成后，继续开挖斜坡道至高程
‑
420.5，然后开挖支护所述ⅱ2区，通过对所述ⅱ2去采用光面爆破，利用手风钻钻孔，将钻爆平台施工，使用3m3装载机装渣，10t自卸车运至竖井底部，0.8m3反铲清底，将斜坡道作为交通通道。从而使得实验厅二层ⅱ2区的开挖效率更高，安全性更好，使用方便。
100.在本实施例中，所述步骤s7具体包括：当所述二层区全部开挖且四层底部导洞开挖支护完成后，开挖所述ⅲ1区，将所述ⅲ1区与所述ⅳ1区贯通，暂不出渣。
101.在本实施例中，所述步骤s8具体包括：通过石渣和脚手架平台支护所述ⅲ1区边墙，并将所述ⅲ2区直边墙修成1:1斜坡。
102.在本实施例中，在所述步骤s8之后，还包括步骤：
103.通过同时进行剩余部分开挖，所述剩余部分包括斜坡道，ⅳ1区，ⅳ2区；开挖分块图，通过四层导洞出渣；
104.采用351钻钻机钻孔，梯段爆破，利用爆破石渣使用反铲从所述四层导洞至爆破工作面修临时便道，反铲进入爆破工作面后向下翻渣、扒底，在所述四层导洞内使用装载机和自卸车出渣至竖井底部和斜井底部，所述斜井和所述竖井同时进行出渣处理。
105.在本实施例中，所述步骤s9具体包括：通过在所述四层导洞在1层开挖支护过程中，同时进行采用光面爆破，手风钻钻孔，采用3m3装载机配合0.8m3反铲装10t自卸车出渣，将自制钻爆台车作为施工平台。
106.在本实施例中，所述方法还包括步骤：
107.通过在所述实验厅四层ⅳ1区先进行中间导洞施工，实现斜井平段与竖井平段贯通；
108.然后分为两个工作面开挖，开挖期间永久边墙进行8cm初喷；
109.其他部位进行临时支护，待开挖全部完成后，进行锚杆施工，最后进行挂网和复喷混凝土施工。
110.其中，实验厅砂浆锚杆长6m分布在实验厅顶拱、端墙及边墙；实验厅顶拱锚杆采用“先插锚后注浆”的施工工艺；水平锚杆采用“先注浆后插锚”的施工工艺。水平锚杆孔采用手风钻钻孔，利用人工配合反铲安装。采用“先插锚后注浆”的施工工艺，安装完成后在孔口用木楔和速凝锚固剂密封，排气管插至距孔底30～50mm，注浆管布置于孔口，注浆时，排气管排出浆液后停止注浆，并闭浆至浆液初凝。水平及向下锚杆安装采用“先注浆后插锚杆”的施工程序。采用hm
‑
90a型钻机和100b进行钻孔施工，先采用锚杆注浆机对锚杆孔注浆，随后使用钻机安装锚杆，人工辅助。
111.其中，上述的挂网施工可以是钢筋网在钢筋加工厂内，经过钢筋调直切断机调直切断后，按设计尺寸采用电焊机焊接，用5t载重汽车运至斜井井口，再通过6m3箕斗运至洞内，由2m3装载机运至工作面。钢筋网φ6.5
×
0.15m
×
0.15m，每片加工尺寸1.6m*1.6m，使用反铲安装钢筋网，使用10号铁丝与锚杆绑扎牢固。由于本工程的特殊情况和钢筋网洞内运输的限制，钢筋网在地面制作成1.6*1.6m/片。
112.钢筋网与锚杆连接牢固。采用湿喷射机喷射混凝土，喷射操作时喷头不正对钢筋。如发现脱落的喷层或大量回弹物被钢筋网“架住”，及时清除，不包裹在喷层内。喷射砼填满钢筋与岩面之间的空隙，并粘结良好。钢筋网的搭接长度为20cm。
113.在本实施例中，所述方法还包括步骤：
114.通过将所述实验厅二层ⅱ1、ⅱ2区支护施工在空间上分为2个工作面，开挖完成后，依次进行2个工作面8cm初喷混凝土施工；
115.初喷完成后其中左侧工作面进行6m砂浆锚杆和9m张拉锚杆施工，同时右侧工作面进行锚索施工；
116.待左侧锚杆施工全部完成后，开始进行右侧锚杆施工，不管右侧锚索施工是否完成，锚索施工队伍移至左侧，开始左侧锚索施工；
117.所述左侧锚索施工完成后，将右侧剩余锚索施工完成后，挂网复喷。
118.其中，上述的初喷混凝土施工具体工艺流程如下：
119.a.在接合部和结构的接缝处要妥善处理，不得存在漏喷部位。
120.b.检查喷射机械及施工用水、风管路等设施，试运行正常，拌和、运输、喷射系统准备完毕后，按先通风后送电，然后再投料的顺序进行作业。喂送混合料保持连续、均匀，施喷中使用开挖系统的风管供风，确保管道畅通。
121.c.先对于凸凹不平的岩面找平，然后喷射混凝土。喷射混凝土，喷嘴应与受喷面约保持0.8m～1.0m的距离，并垂直于受喷面。喷射混凝土时，喷嘴呈螺旋轨迹运行，其运行速度应保持均匀。
122.d.混凝土喷护时，喷嘴不得正对钢筋，以确保混凝土喷射质量及减少反弹。喷射混凝土的回弹率：控制在不大于15％。
123.e.完成第一层喷射后，清理回弹物料，然后进行下一层喷射施工，下一层喷射在上层终凝后进行，若终凝1小时后喷护，则需用压力风清洗喷面。
124.f.喷射作业时，连续供料，并保证工作风压稳定。完成或因故中断作业时，将喷射机及料管内的积料清理干净。喷射混凝土终凝2小时后，及时对喷射混凝土洒水养护。养护时间不少于7天。
125.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。