一种深埋大断面软岩隧道突泥加固后快速施工方法与流程

本发明涉及地下工程，具体涉及隧道工程领域，特别涉及一种深埋大断面软岩隧道突泥加固后快速施工方法。

背景技术：

1、在开挖深埋软岩地层的大断面隧道过程中，容易发生突泥事故，在发生突泥后，如果直接采用三台阶法、crd法或cd法进行开挖施工，存在施工安全风险大、施工效率低的问题，即使采取封堵墙配合超前帷幕注浆加固后，再进行隧道开挖，也存在初期支护难以及时封闭成环，二次衬砌也难以快速施作的问题，因此，亟需一种针对深埋大断面软岩隧道开挖过程中发生突泥后的隧道开挖方法，以高效、低成本、安全的完成隧道施工。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有的施工方法对深埋大断面软岩隧道突泥的开挖存在安全风险大、施工效率低、成本高的缺陷，提出了一种深埋大断面软岩隧道突泥加固后快速施工方法，该施工方法将下台阶进行分部掏挖，并采用了多作业面同时开挖的方式，不仅保证了施工过程中的安全性，而且能够有效的缩短施工工期和节约开挖成本，从而有利于深埋大断面软岩隧道突泥加固后的快速开挖施工。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了一种深埋大断面软岩隧道突泥加固后快速施工方法，包括以下步骤：

3、s1：验证深埋软岩隧道突泥后帷幕注浆加固围岩效果；

4、s2：开挖上台阶，并施作初期支护钢架支护体系；

5、s3：安装若干竖向支撑体系，用于支撑初期支护钢架支护体系；

6、s4：将下台阶分为左中右三个区域，先采用多作业面开挖方式对下台阶的左、右区进行开挖，再对下台阶中区进行开挖；

7、s5：拆除竖向支撑体系，施作隧道二次衬砌，完成深埋大断面软岩隧道突泥加固后的开挖施工。

8、本发明一种深埋大断面软岩隧道突泥加固后快速施工方法，不仅针对深埋大断面软岩隧道突泥后采用帷幕注浆加固后围岩的特点，设计了下台阶分部掏挖的施工方法，而且在进行下台阶开挖时，更采用了多作业面同时开挖的方式，从而能在保证开挖施工安全性的同时，显著的加快下台阶的开挖进度，有效的缩短施工工期和节约开挖成本，适合用于深埋大断面软岩隧道突泥加固后的快速开挖施工。

9、其中，优选的，步骤s1中，采用钻孔的方式进行验证加固效果；具体的：在止浆墙上纵向钻孔验证加固效果，钻孔数量3～5个。

10、其中，优选的，步骤s1中，还包括：验证加固效果满足开挖条件后，在止浆墙上施作隧道拱部超前长管棚；优选的，所述隧道拱部超前长管棚采用无工作室管棚施工方法进行施作。

11、其中，优选的，步骤s2中，上台阶的开挖高度以方便挖掘器械作业为准；最优选的，上台阶开挖高度不小于5.58m。

12、其中，优选的，步骤s2的具体步骤包括：s201、开挖上台阶并拆除原初期支护（发生突泥前，隧道已经施作好的初期支护）；s202、在上台阶底部利用原初期支护及外侧围岩形成拱脚支撑面，并在两侧各施作至少1根锚杆；s203、施作支护台架；s204、利用支护台架施作隧道初期支护钢架支护体系。

13、优选的，所述锚杆为自进式锚杆。

14、优选的，所述拱脚支撑面的宽度为80cm。

15、优选的，所述锚杆斜向下设置，且与水平面的夹角为30°。

16、优选的，所述支护台架由两个独立型钢台架并排拼接形成，两个型钢台架之间设置横向连接装置；型钢台架的具体结构和尺寸，可根据实际情况和需要进行设计。

17、其中，优选的，步骤s2中，上台阶的开挖预留变形量根据软岩隧道突泥后帷幕注浆加固围岩的加固效果确定。

18、其中，优选的，步骤s3中，所述的支撑体系包括垫层、支撑杆、楔块和纵梁；所述纵梁紧靠在初期支护钢架支护体系上，用于支撑初期支护钢架支护体系；所述楔块设置在支撑杆与纵梁之间；所述垫层为钢筋混凝土层，浇筑于下台阶的突泥后注浆加固的围岩上；所述支撑杆设置在垫层和楔块之间。

19、优选的，所述支撑体系的间距以及尺寸、材质等均以确保施工安全和方便开挖施工为准。

20、其中，优选的，步骤s4的具体步骤包括：

21、s401、将下台阶划分为左、中、右三个区域，其中，各区的宽度以确保施工安全和方便作业为准；

22、s402、当上台阶开挖进尺不小于25m后，开始对下台阶的左、右两区进行多作业面开挖；

23、s403、在对下台阶的左、右两区进行开挖的同时，施作下台阶初期支护；

24、s404、在下台阶左、右两区完成下台阶初期支护后，进行下台阶中区的开挖；完成下台阶中区开挖后，在仰拱填充层上重新安装竖向支撑体系。

25、其中，优选的，步骤s401中，下台阶左、中、右三个区域的宽度分别设置在3-6m、5-9m、3-6m的范围内。

26、其中，s402中所述的多作业面开挖是指：利用挖掘工具从上台阶两侧底部多个位置进行开口掏槽开挖，进而形成多个开挖作业面；开挖作业面纵向间距大于8m，并在端头左右错开同时进行。

27、优选的，s403中，下台阶初期支护支撑到仰拱矮边墙处钢筋混凝土上，底部采用钢板支垫密实，并施作至少一锚杆；所述锚杆斜向下设置，且与水平面的夹角为30°。

28、优选的，s404中，根据隧道拱顶监控量测变形数据情况，当变形速率大于8mm/d或累计变形超前预留变形量的70%时，在仰拱填充层上重新安装竖向支撑体系，确保施工安全。

29、其中，优选的，步骤s5中，待下台阶开挖完成30m，且监测变形数据趋于稳定后，分段拆除竖向支撑体系，分段施作二次衬砌。

30、优选的，分段长度控制在15m内；以此确保安全。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果：

32、1、本发明施工方法针对深埋大断面软岩隧道突泥后采用帷幕注浆加固后围岩的特点，设计了下台阶分部掏挖的施工方法，而且在进行下台阶开挖时，更采用了多作业面同时开挖的方式，从而能在保证开挖施工安全性的同时，显著的加快下台阶的开挖进度，有效的缩短施工工期和节约开挖成本。

33、2、本发明施工方法具有科学合理、技术严谨、针对性强，社会效益良好的优点，有利于深埋大断面软岩隧道突泥加固后的快速开挖施工。

技术特征：

1.一种深埋大断面软岩隧道突泥加固后快速施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于，步骤s1中，采用钻孔的方式进行验证加固效果；具体的，在止浆墙上纵向钻孔验证加固效果，钻孔数量为3～5个。

3.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于，步骤s1中，还包括：验证加固效果满足开挖条件后，在止浆墙上施作隧道拱部超前长管棚。

4.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于，步骤s2的具体步骤包括：

5.根据权利要求4所述施工方法，其特征在于，所述锚杆斜向下设置，且与水平面的夹角为30°。

6.根据权利要求4所述施工方法，其特征在于，所述支护台架由两个独立型钢台架并排拼接形成，两个型钢台架之间设置横向连接装置。

7.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于，步骤s3中，所述的支撑体系包括垫层、支撑杆、楔块和纵梁；所述纵梁紧靠在初期支护钢架支护体系上，用于支撑初期支护钢架支护体系；所述楔块设置在支撑杆与纵梁之间；所述垫层为钢筋混凝土层，浇筑于下台阶的突泥后注浆加固的围岩上；所述支撑杆设置在垫层和楔块之间。

8.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于，步骤s4的具体步骤包括：

9.根据权利要求8所述施工方法，其特征在于，s404中，根据隧道拱顶监控量测变形数据情况，当变形速率大于8mm/d或累计变形超前预留变形量的70%时，在仰拱填充层上重新安装竖向支撑体系。

10.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于，步骤s5中，待下台阶开挖完成30m，且监测变形数据趋于稳定后，分段拆除钢管立柱支撑，分段施作二次衬砌。

技术总结
本发明公开了一种深埋大断面软岩隧道突泥加固后快速施工方法，包括以下步骤：S1：验证深埋软岩隧道突泥后帷幕注浆加固围岩效果；S2：开挖上台阶，并施作初期支护钢架支护体系；S3：安装若干竖向支撑体系，用于支撑初期支护钢架支护体系；S4：将下台阶分为左中右三个区域，先采用多作业面开挖方式对下台阶的左、右区进行开挖，再对下台阶中区进行开挖；S5：拆除竖向支撑体系，施作隧道二次衬砌；该施工方法将下台阶进行分部掏挖，并采用了多作业面同时开挖的方式，不仅保证了施工过程中的安全性，而且能够有效的缩短施工工期和节约开挖成本，从而有利于深埋大断面软岩隧道突泥加固后的快速开挖施工。

技术研发人员：刘泽,刘江,张兵,刘彬,刘星源,蒲晓容,谢文强
受保护的技术使用者：中铁二局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15