长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法与流程

本发明属于隧道施工初期支护，具体涉及一种长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法。

背景技术：

1、长大隧道是指隧长长、断面大的隧道。坝子隧道全长5471m，最大埋深约210m，隧道设计纵坡30‰，为大断面、长大隧道。其中ⅲ级围岩长100m、占比1.8％，ⅳ级4750m、占比86.8％，ⅴ级583m、占比11.4％，有洞口危岩落石，穿越缓倾岩层、软弱段、穿越向斜轴部等不良地质。若采用传统的长台阶开挖工法，上台阶长度均在30m以上，下台阶与仰拱施工工序相互交叉、干扰，将导致仰拱进度滞后、安全步距超标等问题。

技术实现思路

1、本发明拟提供一种长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，不仅提升了隧道安全管理水平，降低安全风险，还提高了隧道施工效率。

2、为此，本发明所采用的技术方案为：一种长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，包括以下步骤：

3、s1：施工准备；

4、通过挖机平整场地，同时将开挖掌子面的风管、水管安装到位，掌子面的照明设备正常；

5、s2：上下台阶同时开挖；

6、上台阶开挖高度为7-8米，下台阶的开挖高度为3-3.5米，且上下台阶错开为8-12米，下台阶左右侧错开3-5米，上下台阶同步推进，每次循环进尺3m，每米立1榀拱架；

7、s3：上下台阶同时出渣；

8、通过挖机将上台阶洞渣扒至下台阶，然后一起在下台阶出渣，在扒渣过程中预留部分洞渣作为修筑上下台阶通道使用，同时挖机对上台阶掌子面、拱圈进行排险、欠挖处理，挖机在清除掌子面危石时控制掌子面坡比，保证坡比要求小于1:0.1；

9、s4：上下台阶连续初喷；

10、断面检查合格后，将湿喷机械手停在上下台阶通道上，按照先下台阶后上台阶的顺序依次完成初喷封闭；

11、s5：上下台阶同时初支护；

12、初喷结束后，同时对上下台阶进行立架，然后再同时进行超前小导管、锚杆、钢筋网片的施工，最后让湿喷机械手停在上下台阶通道上,按照先下台阶后上台阶的顺序依次完成复喷混凝土封闭。

13、作为上述方案的优选，在s2中开挖包括钻孔、装药、爆破、通风、排烟降尘，且在上台阶开挖时，配备带有三级台阶的开挖台架。

14、进一步优选，在s5中在立架、超前小导管、锚杆、钢筋网片的施工时均是上下台阶同时进行，且配合带有三级台阶的开挖台架实现超前小导管、锚杆的施工。

15、进一步优选，在立架时，拱架下端的接头均设置有保护装置，所述保护装置包括顶板、侧板以及底板，顶板与侧板之间、侧板与底板均设置为铰接，所述顶板、侧板以及底板能合围呈与拱架接头契合的匚型结构，所述顶板远离连接处的一端设有与拱架配合的矩形缺口，所述侧板中部设有肋板用于与拱架接头的侧面抵接，所述底板远离连接处的一端设有拉环。在使用时，将顶板、侧板以及底板能合围成u型结构，然后直接卡入罩在拱架接头上。

16、进一步优选，所述侧板左右还分别铰接有挡在接头对应侧面上的第一翼板和第二翼板。

17、进一步优选，所述肋板竖向设置于侧板中部且上下两端均设置为斜面，肋板抵接面设有用于减少摩擦的圆弧形凸起。

18、进一步优选，还包括以下步骤：

19、s6：仰拱施工；

20、在上下台阶向前施工40-50米后开始仰拱的施工，在仰拱施工时，在仰拱施工段的上方搭建有栈桥；仰拱施工包括仰拱开挖、仰拱出渣、仰拱初喷、仰拱初支、仰拱填充和仰拱二衬施工；

21、s7：隧道二衬施工；

22、在仰拱施工50-70米后，通过二衬台车，开始隧道的二衬施工。

23、进一步优选，当上下台阶出渣时，进行仰拱钢筋绑扎、填充、二衬浇筑施工；当上下台阶初喷或复喷时，进行仰拱、填充、二衬浇筑施工；当上下台阶钻孔、安装拱架、锚杆施工时，进行仰拱开挖施工、仰拱、填充、二衬浇筑施工。

24、进一步优选，在s3中修筑的上下台阶通道的尺寸为长15米，宽6米。

25、进一步优选，当上下台阶在进行混凝土喷射时，开挖台架均通过装载机运送到上下台阶通道的后方。

26、本发明的有益效果：

27、1)不同等级的围岩施工均采用两台阶法，减少围岩变化时施工方法转换时间；并且上下台阶施工的长度一致，便于设备的灵活转换，有利于发挥设备功效，从而方便实行台阶法的全断面施工。

28、2)采用上、下台阶同时钻眼爆破；爆破完成后，由于上下台阶错开为8-12米，通过挖机将上台阶的洞渣扒至下台阶，然后一起在下台阶出渣，出渣完成后，上下台阶同时立架平行作业；上下台阶喷射同时作业；如此可实现台阶法流水作业，形成全断面施工，不仅提升了隧道安全管理水平，降低安全风险，还提高了隧道施工效率。

技术特征：

1.一种长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1中所述的长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，其特征在于：在s2中开挖包括钻孔、装药、爆破、通风、排烟降尘，且在上台阶开挖时，配备带有三级台阶的开挖台架。

3.根据权利要求1中所述的长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，其特征在于：在s5中在立架、超前小导管、锚杆、钢筋网片的施工时均是上下台阶同时进行，且配合带有三级台阶的开挖台架实现超前小导管、锚杆的施工。

4.根据权利要求1中所述的长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，其特征在于：在立架时，拱架下端的接头均设置有保护装置，所述保护装置包括顶板(a)、侧板(b)以及底板(c)，顶板(a)与侧板(b)之间、侧板(b)与底板(c)均设置为铰接，所述顶板(a)、侧板(b)以及底板(c)能合围呈与拱架接头契合的匚型结构，所述顶板(a)远离连接处的一端设有与拱架配合的矩形缺口，所述侧板(b)中部设有肋板(1)用于与拱架接头的侧面抵接，所述底板(c)远离连接处的一端设有拉环(2)。

5.根据权利要求4中所述的长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，其特征在于：所述侧板(b)左右还分别铰接有挡在接头对应侧面上的第一翼板(d)和第二翼板(e)。

6.根据权利要求4中所述的长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，其特征在于：所述肋板(1)竖向设置于侧板中部且上下两端均设置为斜面，肋板(1)抵接面设有用于减少摩擦的圆弧形凸起。

7.根据权利要求1中所述的长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，其特征在于，还包括以下步骤：

8.根据权利要求7中所述的长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，其特征在于：当上下台阶出渣时，进行仰拱钢筋绑扎、填充、二衬浇筑施工；当上下台阶初喷或复喷时，进行仰拱、填充、二衬浇筑施工；当上下台阶钻孔、安装拱架、锚杆施工时，进行仰拱开挖施工、仰拱、填充、二衬浇筑施工。

9.根据权利要求1中所述的长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，其特征在于：在s3中修筑的上下台阶通道的尺寸为长15米，宽6米。

10.根据权利要求2或3中所述的长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，其特征在于：当上下台阶在进行混凝土喷射时，开挖台架均通过装载机运送到上下台阶通道的后方。

技术总结
本发明公开了一种长大隧道利用短台阶进行全断面的快速施工方法，包括以下步骤：S1：通过挖机平整场地，同时将开挖掌子面的风管、水管安装到位，掌子面的照明设备正常；S2：上台阶开挖高度为7‑8米，下台阶的开挖高度为3‑3.5米，且上下台阶错开为8‑12米，下台阶左右侧错开3‑5米，上下台阶同步推进；S3：通过挖机将上台阶洞渣扒至下台阶，然后一起在下台阶出渣；S4：断面检查合格后，按照先下台阶后上台阶的顺序依次完成初喷封闭；S5：初喷结束后，同时对上下台阶进行立架、超前小导管、锚杆、钢筋网片的施工，最后按照先下台阶后上台阶的顺序依次完成复喷混凝土封闭。不仅提升了隧道安全管理水平，降低安全风险，还提高了隧道施工效率。

技术研发人员：杨浩,姚清山,游勇,方兵,李沛周,甘宇,李勇,熊军,王福海,孙蕾,罗勇,余洋
受保护的技术使用者：中铁十一局集团第五工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15