一种基于安全步距的大变形隧道施工方法与流程

1.本发明涉及隧道施工方法技术领域，具体地说是一种基于安全步距的大变形隧道施工方法。


背景技术：

2.近年来，随着我国铁路网规划的完善，我国隧道施工技术快速发展，长大隧道数量急剧增加，国内目前已建成的和在建的特长隧道中双洞单线隧道占有很大一部分比例，且西部地区的长大铁路隧道建设得到加强，这也就意味着这些长大隧道在修建过程中，一定会面临到隧址区地质条件复杂、围岩软弱破碎、围岩变形量大等诸多问题。
3.单线铁路隧道断面小，洞内施工场地狭窄，如何在保证安全质量的前提下进行持续的快速施工，实现经济效益及工期目标，是单线铁路隧道施工急需解决的问题。
4.因此，需要设计一种基于安全步距的大变形隧道施工方法，根据现场实际合理控制开挖步距，实现空间利用率的最大化，在保证单洞单线铁路隧道施工安全的前提下最大程度的提高施工效率。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种基于安全步距的大变形隧道施工方法，根据现场实际合理控制开挖步距，实现空间利用率的最大化，在保证单洞单线铁路隧道施工安全的前提下最大程度的提高施工效率。
6.为了达到上述目的，本发明提供一种基于安全步距的大变形隧道施工方法，包括以下步骤：
7.s1：配备两台装载车同时进行出渣作业；
8.s2：上台阶和中台阶长度设置为4-6m，下台阶设置为2m；
9.s3：设置铲车和装载车所占空间的长度；
10.s4：设置装载车之间的安全步距；
11.s5：设置混凝土湿喷台车和混凝土搅拌车所占空间的长度；
12.s6：设置混凝土搅拌车和混凝土湿喷台车之间的安全步距；
13.s7：出渣作业时，上台阶掌子面到仰拱距离为50m，喷砼作业时上台阶掌子面到仰拱距离为42m；
14.s8：后续施工应按照两台阶法或三台阶法施工，每循环开挖进尺严格控制在1～2榀钢架间距以内，仰拱开挖进尺控制在3m/循环，隧道开挖后应采取初喷措施，封闭掌子面及初支面，喷射混凝土厚度为10cm。
15.s8中的两台阶法施工时，台阶长度控制在4～6m范围内，上台阶高度约4.5～4.8m，下台阶高度约5m。
16.s8中的三台阶法施工时，台阶长度控制在4～6m范围内，上台阶高度2.8m，中台阶高度3.5m，下台阶高度3.5m。
17.s8中的开挖采用弱爆破法或者机械开挖。
18.s3中铲车所占空间的长度为10m，装载车所占空间的长度为8m，s4中装载车的安全步距为1.5m；
19.s5中混凝土湿喷台车所占空间的长度为11.5m，混凝土搅拌车所占空间的长度为11m，s6中混凝土搅拌车和混凝土湿喷台车之间的安全步距为1m。
20.本发明同现有技术相比，通过2台装载车同时进行出渣，可以在考虑隧道内部保持足够的错车空间同时保证出渣效率，通过对混凝土湿喷台车和混凝土搅拌车的使用范围设置操作距离以及安全步距，保证车辆的正常使用和空间利用率最大化，明确了施工过程中台阶到掌子面和仰拱距离，使支护尽快封闭以及避免围岩坍塌和对围岩的扰动，保证隧道安全施工的同时提高施工效率。
附图说明
21.图1为本发明的出渣作业机械设备布置及空间需求示意图。
22.图2为本发明的喷砼作业机械设备布置及空间需求示意图。
具体实施方式
23.现结合附图对本发明做进一步描述。
24.参见图1-2，本发明提供一种基于安全步距的大变形隧道施工方法，包括以下步骤：
25.s1：配备两台装载车同时进行出渣作业，这样有足够的装载车错车空间，同时考虑到出渣效率因素；
26.s2：上台阶和中台阶长度设置为4-6m，下台阶设置为2m，可以保证初支立架台车有足够的空间放置，工人安全有效的进行作业；
27.s3：设置铲车和装载车所占空间的长度；
28.s4：设置装载车之间的安全步距；
29.s5：设置混凝土湿喷台车和混凝土搅拌车所占空间的长度；
30.s6：设置混凝土搅拌车和混凝土湿喷台车之间的安全步距；
31.s7：出渣作业时，上台阶掌子面到仰拱距离为50m，喷砼作业时上台阶掌子面到仰拱距离为42m，即在出渣之后喷砼作业期间，仰拱可继续跟进，使初支尽快封闭成环；
32.s8：后续施工应按照两台阶法或三台阶法施工，每循环开挖进尺严格控制在1～2榀钢架间距以内，仰拱开挖进尺控制在3m/循环，隧道开挖后应采取初喷措施，封闭掌子面及初支面，喷射混凝土厚度为10cm，考虑到围岩较为破碎、层间结合较差，开挖后风化速度较快，防止因围岩遇空气风化而坍塌；
33.s8中的两台阶法施工时，台阶长度控制在4～6m范围内，上台阶高度约4.5～4.8m，下台阶高度约5m。
34.s8中的三台阶法施工时，台阶长度控制在4～6m范围内，上台阶高度2.8m，中台阶高度3.5m，下台阶高度3.5m。
35.s8中的开挖采用弱爆破法或者机械开挖，条件适宜时，采取机械开挖，减少爆破对围岩的扰动；
36.s3中铲车所占空间的长度为10m，所述装载车所占空间的长度为8m，所述s4中装载车的安全步距为1.5m，考虑到铲车机械臂和装载车位移的长度及作业空间，方便车辆正常工作；
37.s5中混凝土湿喷台车所占空间的长度为11.5m，所述混凝土搅拌车所占空间的长度为11m，所述s6中混凝土搅拌车和混凝土湿喷台车之间的安全步距为1m。
38.工作原理：
39.如图1所示，由于在修建隧道为单洞单线隧道，隧道内部没有足够的装载车错车空间，同时考虑到出渣效率因素，最终配备两台装载车同时进行出渣作业，进一步地，由于围岩条件差，围岩变形大，为使得初支尽快封闭成环，需要控制合理的安全步距，实现空间利用率的最大化，进一步地，上台阶和中台阶长度设置为4～6m，可以保证初支立架台车有足够的空间放置，工人安全有效的进行作业；下台阶设置为2m，进一步地，考虑到铲车机械臂的长度及作业空间，所占空间长度设置为10m，进一步地，装载车的长度为8m，安全间距为1.5m。
40.如图2所示，现场混凝土湿喷台车长度为11.5m，混凝土搅拌车长度为11m，安全距离设置为1m，，在出渣作业时上台阶掌子面到仰拱距离为50m，喷砼作业时上台阶掌子面到仰拱距离为42m，也即在出渣之后喷砼作业期间，仰拱可继续跟进，使初支尽快封闭成环，考虑到围岩较为破碎、层间结合较差，开挖后风化速度较快，因此后续施工应按照两台阶法或三台阶法施工，每循环开挖进尺严格控制在1～2榀钢架间距以内，仰拱开挖进尺控制在3m/循环，隧道开挖后应优先采取初喷措施，封闭掌子面及初支面，喷射混凝土厚度为10cm，防止因围岩遇空气风化而坍塌，进一步地，采用两台阶法施工时，台阶长度控制在4～6m范围内，上台阶高度约4.5～4.8m，下台阶高度约5m；三台阶法施工时，台阶长度控制在4～6m范围内，上台阶高度2.8m、中台阶高度3.5m，下台阶高度3.5m。开挖时采用弱爆破法，条件适宜时，采取机械开挖，减少爆破对围岩的扰动。
41.以上仅是本发明的优选实施方式，只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
42.本发明从整体上解决了单线铁路隧道断面小，洞内施工场地狭窄情况下快速施工的技术问题，通过安全步距使施工车辆可以有效施工，且保证工人足够的操作空间，实现了在地质条件复杂、围岩软弱破碎、围岩变形量大隧道情况下安全施工，同时提高施工效率。