一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法与流程

1.本发明属于地下工程围岩稳定领域，尤其涉及一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法。


背景技术：

2.在大型地下工程如水电工程、矿山工程中，主体工程通常规模较大，其埋深、跨度可达几百米，同时也面临着复杂的地质条件，这大大地增加了工程的技术难度和危险性。顶拱如采用常规的先中导洞开挖，后上下游导洞开挖，在开挖过程中临时断面跨度较大，增加了开挖过程中围岩稳失稳的风险。
3.如采用常规的先中导洞开挖，后上下游导洞开挖，当上下游导洞开挖后遇到地质缺陷须进行扩挖处理时，跨度进一步增大，增加了开挖过程中围岩失稳的风险。
4.常规的先中导洞开挖，后上下游导洞开挖，因跨度较大，围岩变形较大，增加了锚杆锚索的应力及形变，降低了安全余度。


技术实现要素：

5.本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法，能够将大跨度开挖变为小跨度开挖，且为洞中遇到地质问题须扩挖处理时预留了安全余度，解决了地质条件较差的大型地下洞室施工期围岩稳定问题，加快了施工进度，从而为地下工程的安全施工及稳定运营提供重要保证措施。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法，其特征在于包括如下步骤：
8.a、通风兼安全洞挖掘：
9.在地表确定地下厂房的位置，之后在靠近地下厂房的位置向下开挖，形成通风兼安全洞，安全洞的轴线与地下厂房的中轴线对齐。通风兼安全洞先挖掘，能够便于后续地下厂房洞室的的挖掘，同时安全洞轴线与地下厂房洞室中轴线对齐，方便中导洞和上下游槽挖的挖掘。
10.b、地下厂房开挖：
11.施工人员通过安全洞到大地下厂房所处平面，之后在安全洞底部向前开挖中导洞，中导洞开挖一定尺寸后，中导洞两端拓展开挖出上游槽挖和下游槽挖，之后选择上游槽挖和下游槽挖之中的一个先行开挖形成导洞，并将施工人员分成三组，分别负责先导洞开挖、后导洞开挖和中导洞开挖。通过该种施工形式，能够使得同步开工，施工效率极大提升，节约施工所需时间。
12.先导洞开挖后，后导洞和中导洞依次开挖，三导洞同时挖掘施工，并确保后挖掘的导洞的掌子面不领先先开挖的导洞的掌子面。三段式导洞错开挖掘，能够保证施工现场的安全，提高施工效率。
13.地下厂房挖掘过程中，后续跟进清理挖掘废料。在保证安全的前提下，挖掘和清理
可以同步跟进，缩短施工周期。
14.c、先导洞和后导洞清理：
15.将先导洞和后导洞后部的剩余部分开挖。上下游导洞剩余部分处于安全洞附近，能够给予安全洞一定的支撑作用，保证安全洞周围岩体的稳固，保证施工安全。
16.进一步，步骤b中，步骤b中，先导洞开挖领先30m后，开挖后导洞。现盗洞领先30m，能够给予围岩支护一定的时间，保证工程的稳步推进，保证安全的前提下提高施工效率。
17.进一步，步骤b中，在后开挖导洞开挖领先中隔墩15m后开挖中隔墩。
18.进一步，步骤c中，在中隔墩开挖30m后，反向扩挖先后导洞的剩余部分。在中隔墩开挖前，先后导洞剩余部分能够起到支撑作用，确保工程安全，而在中隔墩挖掘以后，可以拆除，方便挖掘废料的运出。
19.进一步，先导洞跨度为9m，为半城门洞形，高度为10m。均分上游导洞、下游导洞和中导洞。方便给锚杆施工留足空间。
20.进一步，下后导洞跨度为9m，为半城门洞形，高度为10m。均分上游导洞、下游导洞和中导洞。方便给锚杆施工留足空间。
21.进一步，上下游槽挖的宽度为10m。
22.本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
23.(1)将大跨度开挖变为小跨度开挖，降低了施工期围岩失稳的风险。
24.(2)当上下游导洞开挖后遇到地质缺陷须进行扩挖处理时，此时中隔墩并未拆除，扩挖所带来的风险可控，增加了开挖过程中处理地质缺陷的安全余度。
25.(3)双导洞开挖方法，降低了锚杆锚索的应力及形变，增加了支护系统的安全余度，相比同时大断面开挖围岩变形小约10mm，锚杆应力约小15mpa。
26.(4)双导洞开挖方法，可双向施工，加快了施工进度。
27.(5)开挖方式设计合理、操作性强，适用于地质条件较差的大型地下工程，将为地下工程施工安全及后期运营提供重要保证措施。
附图说明
28.下面结合附图对本发明作进一步说明：
29.图1为本发明中开挖安全洞的结构示意图；
30.图2为本发明中开挖槽挖的结构示意图；
31.图3为本发明中开挖双导洞的结构示意图。
32.图中，1-安全洞；2-地下厂房洞室；3-槽挖；4-上游导洞；5-下游导洞；6-中隔墩；7-后剩余部分；8-中导洞。
具体实施方式
33.如图1至图3所示，为本发明一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法，将通风兼安全洞1轴线在与地下厂房洞室2中轴线对齐，通过通风兼安全洞1施工中导洞开挖地下厂房顶拱，中导洞尺寸与通风兼安全洞1尺寸相同，长度30m。
34.在中导洞8开挖30m后，在端部向上下游槽挖3，槽挖3宽度10m。扩挖出槽挖3，能够方便上下游导洞的开挖，提高施工效率，节约工时。
35.根据地质条件，优先开挖地质条件较差一侧导洞，以上游导洞4地质条件较差为例，优先开挖上游导洞4，上游导洞4跨度为9m，为半城门洞形，高度10m；
36.在上游导洞4开挖领先30m后，开挖下游导洞5，下游导洞5跨度为9m，为半城门洞形，高度10m。当上下游导洞5开挖后遇到地质缺陷须进行扩挖处理时，此时中隔墩6并未拆除，扩挖所带来的风险可控，增加了开挖过程中处理地质缺陷的安全余度。
37.在下游导洞5开挖领先中隔墩(6)15m后，开挖中隔墩6。将地下厂房分为三段式开挖——上游导洞4、下游导洞5和中隔墩6，大跨度开挖变为小跨度开挖，降低了施工期围岩失稳的风险。
38.在中隔墩6开挖30m后，反向扩挖中导洞8挖出后剩余部分7。后剩余部分7能够对安全洞1起到支撑作用，保证施工过程中的安全。可双向施工，加快了施工进度。
39.以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。


技术特征：
1.一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法，其特征在于包括如下步骤：a、通风兼安全洞挖掘：在地表确定地下厂房的位置，之后在靠近地下厂房的位置向下开挖，形成通风兼安全洞，安全洞的轴线与地下厂房的中轴线对齐；b、地下厂房开挖：施工人员通过安全洞到大地下厂房所处平面，之后在安全洞底部向前开挖中导洞，中导洞开挖一定尺寸后，中导洞两端拓展开挖出上游槽挖和下游槽挖，之后选择上游槽挖和下游槽挖之中的一个先行开挖形成导洞，并将施工人员分成三组，分别负责先导洞开挖、后导洞开挖和中导洞开挖；先导洞开挖后，后导洞和中导洞依次开挖，三导洞同时挖掘施工，并确保后挖掘的导洞的掌子面不领先先开挖的导洞的掌子面；地下厂房挖掘过程中，后续跟进清理挖掘废料；c、先导洞和后导洞清理：将先导洞和后导洞后部的剩余部分开挖。2.根据权利要求1所述的一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法，其特征在于：步骤b中，先导洞开挖领先30m后，开挖后导洞。3.根据权利要求1所述的一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法，其特征在于：步骤b中，在后导洞开挖领先中隔墩15m后开挖中隔墩。4.根据权利要求1所述的一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法，其特征在于：步骤c中，在中隔墩开挖30m后，反向扩挖先后导洞的剩余部分。5.根据权利要求1所述的一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法，其特征在于：先导洞跨度为9m，为半城门洞形，高度为10m。6.根据权利要求1所述的一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法，其特征在于：后导洞跨度为9m，为半城门洞形，高度为10m。7.根据权利要求1所述的一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法，其特征在于：上下游槽挖的宽度为10m。

技术总结
本发明公开了一种大型地下洞室顶拱双导洞开挖方法，包括a、通风兼安全洞挖掘；b、地下厂房开挖；c、先导洞和后导洞清理，共三个步骤，能够将大跨度开挖变为小跨度开挖，且为洞中遇到地质问题须扩挖处理时预留了安全余度，解决了地质条件较差的大型地下洞室施工期围岩稳定问题，加快了施工进度，从而为地下工程的安全施工及稳定运营提供重要保证措施。全施工及稳定运营提供重要保证措施。全施工及稳定运营提供重要保证措施。


技术研发人员：谷金操 张晓昕 李金 曾建平 徐跃明 胡正凯 吴彬
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2022.05.18
技术公布日：2022/8/8