一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法与流程

本发明涉及长隧洞开挖支护，具体地说，涉及一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法。

背景技术：

1、水库工程由大坝、溢洪道、导流兼泄洪洞、发电洞和工业供水管线等主要建筑物组成。水库正常蓄水位1370.0m，最大坝高102.50m，总库容0.968亿m3，调节库容0.51亿m3，为不完全年调节水库，工程规模属中型，工程等别为ⅲ等；大坝为2级建筑物，泄水建筑物、发电引水建筑物、供水管线建筑物为3级。

2、其中本工程的工业供水管线输水隧洞全长6280.248m，底板纵坡比降为i＝1/1000，隧洞断面形式为城门洞型，尺寸为2.80m×3.90m，属于小断面、长隧洞开挖施工，洞身主要为ⅳ、ⅴ类围岩，其中ⅳ类围岩段长4550.000m，ⅴ类围岩段长1730.248m，该岩层主要为砾石、胶结物和孔隙构成的西域砾岩，物质成分复杂、胶结差、强度低、易风化，因此，在开挖过程中多发生掉块、大面积塌方等现象。

3、对于本工程所遇的西域砾岩岩层中ⅳ、ⅴ类围岩洞室开挖，按照传统施工方法主要有“钻爆法”、“免爆法”、“反铲法”、“人工法”或采用“盾构法”掘进开挖，传统水利工程中输水隧洞最常采用钻爆法，适用于硬岩、中硬岩，此方法施工工序繁琐，施工安全风险高，爆破冲击波对隧洞围岩及附近建筑物的扰动大、超欠挖控制难度大，本工程为软岩炸药单耗高、施工周期长，因此，不适合西域砾岩开挖，免爆法：适用于中硬岩、软岩，本工程12小时进度为1.5-3m，可清除直径为40-60cm卵石，五类围岩24小时进度为1-4m。施工速度相对较慢，施工进度达不到要求，且成型断面不好控制，由于震动较大，机械臂易开裂，无法满足施工进度要求，反铲法：适用于软岩或散粒体，本工程12小时进度为0.8-1.2m，断面平顺，易控，无法满足施工进度要求。人工法：适用于散粒体，本工程12小时进度为0.2-0.5m，断面平顺，易控，无法满足施工进度要求。

4、根据传统的施工总进度计划安排，洞挖、支护和混凝土浇筑工期仅为22个月，工期短、工程量大、施工条件有限，因此，必须合理安排各个分项工程，创造施工条件并尽可能同时投入施工，为保障施工周期，不影响经济效益，确保安全施工，需详细制定小断面隧洞开挖施工方法，才能满足施工需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，提供了一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法，包括如下步骤，s1、确定工程施工及现场试验情况；

3、s2、根据上述内容中施工及现场试验情况确定西域砾岩的岩性；

4、s3、根据上述内容确定的砾岩岩性制定对应的挖掘方案进行挖掘；

5、s4、对上述挖掘的隧道进行支护；

6、s5、将隧道内部的渣土清除。

7、作为本技术方案的进一步改进，确定工程施工及现场试验的步骤如下：

8、s1.1、确定隧道施工的位置和路径；

9、s1.2、根据上述隧道施工的路径在施工的各个位置采集砾岩样本。

10、作为本技术方案的进一步改进，确定西域砾岩岩性的步骤如下：

11、s2.1、对s1.2采集的砾岩样本进行分析；

12、s2.2、根据s2.2对砾岩岩性的分析结果判断砾岩的胶结程度、软化系数、强度性质。

13、作为本技术方案的进一步改进，确定隧道挖掘方案的步骤如下：

14、s3.1、根据s2.2得出砾岩的岩性制定挖掘方案；

15、s3.2、按照s3.1的挖掘方案进行挖掘。

16、作为本技术方案的进一步改进，隧道的挖掘步骤如下：

17、①、确定钙质胶结胶结、软化系数0.31、饱和抗压强度≤14mpa后使用掘进机进行挖掘；

18、②、全隧洞开挖时设计2条支洞，6个工作面同时进行开挖，单向独头进尺1200m。

19、作为本技术方案的进一步改进，对隧道的支护步骤如下：

20、s4.1、在隧道周围开挖支护，根据隧道长度安装锚杆支护；

21、s4.2、以锚杆支护为核心，控制周围岩层不会发生变形；

22、s4.3、根据以往隧道挖掘的数据和经验对当前隧道工程进行挖掘；

23、s4.4、在隧道开挖过程中将围岩安全监测仪器安装在洞室周围，对隧道洞室进行监测；

24、s4.5、在隧洞出口上游确定施工位置使用掘进机进行施工。

25、作为本技术方案的进一步改进，将隧道内部的渣土清除的步骤如下：

26、s5.1、在掘进机进行挖掘时利用掘进机自带渣土输送带把渣土带出；

27、s5.2、使用农用自卸车将渣土运出。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果：

29、1、该一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法中，在地下洞室施工的过程中，在洞身开挖支护，并根据锚杆支护为核心，控制围岩变形，增加隧道洞室的安全性和稳定性，并且根据以往隧道的施工经验对该隧道的挖掘进行设计，避免曾经出现的问题再次出现，提高开挖质量和安全保证，同时在洞室开挖过程中及时埋设临时的围岩安全监测仪器，对不良地质洞段部位进行加密监测，根据各种监测数据进行安全分析和预报，在严密的安全监控下展开施工，保证施工人员、设备安全，相比于常见的西域砾岩隧洞开挖技术来说，在挖掘隧道时保证隧道的安全，并根据以往隧道施工的经验进行设计，避免相同的问题出现，增加隧道挖掘的安全性和可靠性。

30、2、该一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法中，相比于常见的西域砾岩隧洞开挖技术来说，此隧洞采用机械开挖有效提高施工进度，缩短工期，保证隧洞的顺利贯通；机械开挖有效控制断面的超欠挖，减少了成本；合理的施工布置和质量控制措施，保证隧洞的施工质量和施工安全。

技术特征：

1.一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法，包括如下步骤，其特征在于：s1、确定工程施工及现场试验情况；

2.根据权利要求1所述的一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法，其特征在于：确定工程施工及现场试验的步骤如下：

3.根据权利要求2所述的一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法，其特征在于：确定西域砾岩岩性的步骤如下：

4.根据权利要求3所述的一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法，其特征在于：确定隧道挖掘方案的步骤如下：

5.根据权利要求4所述的一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法，其特征在于：隧道的挖掘步骤如下：

6.根据权利要求1所述的一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法，其特征在于：对隧道的支护步骤如下：

7.根据权利要求1所述的一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法，其特征在于：将隧道内部的渣土清除的步骤如下：

技术总结
本发明涉及长隧洞开挖支护技术领域。本发明涉及一套适用西域砾岩小断面长隧洞的快速开挖支护方法。其包括如下步骤，S1、确定工程施工及现场试验情况；S2、根据上述内容中施工及现场试验情况确定西域砾岩的岩性；S3、根据上述内容确定的砾岩岩性制定对应的挖掘方案进行挖掘。本发明在地下洞室施工的过程中，在洞身开挖支护，并根据锚杆支护为核心，控制围岩变形，增加隧道洞室的安全性和稳定性，并且根据以往隧道的施工经验对该隧道的挖掘进行设计，避免曾经出现的问题再次出现，相比于常见的西域砾岩隧洞开挖技术来说，在挖掘隧道时保证隧道的安全，并根据以往隧道施工的经验进行设计，避免相同的问题出现，增加隧道挖掘的安全性和可靠性。

技术研发人员：李文新,韩守都,彭卫军,吴俊杰,王玉杰,马洪玉,钱军刚,袁磊,王景,孟凡华,秦领军,王龙,毛建伟,刘勇
受保护的技术使用者：新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16