一种深埋大直径软岩隧洞落底开挖方法
【专利摘要】本发明涉及一种深埋大直径软岩隧洞落底开挖方法。本发明的目的是对下半断面采用分步开挖，开挖量小，开挖面小，便于及时支护，在轴线方向上影响范围小，有利于围岩稳定的及时控制。同时，以保证先行揭露的围岩变形时，拱架和喷层能够提供强有力的支撑。本发明的技术方案是：一种深埋大直径软岩隧洞落底开挖方法，具有上半断面已开挖完成的隧洞，分步开挖下半断面：1、在隧洞的下半断面上沿其轴线方向开挖倒梯形状的中槽，中槽开挖深度不超过1/2下断面深度，中槽的两侧预留等厚的岩墙，中槽的底部预留下卧围岩；2、对中槽开挖后两侧的岩墙及时用锚杆、锚索及锚筋加固；3、在中槽支护工作完成后，对预留的岩墙和下卧围岩进行人工开挖施工。
【专利说明】
一种深埋大直径软岩隧洞落底开挖方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种深埋大直径软岩隧洞落底开挖方法，适用于地下隧洞工程。
【背景技术】
[0002]软岩是世界上分布最广泛的一种岩石，在建筑工程、水利水电工程、铁路、道路和矿山工程等领域中都常常遇到与软岩有关的复杂工程问题。岩土工程实践表明，软岩工程与硬岩的情况大不相同，软岩工程有其独有的特点，已有的硬岩施工工艺和施工、设计规范不能照搬用于软岩工程。
[0003]软岩洞段在开挖过程中表现出围岩自稳能力差，易发生塌方等特点，这主要原因是软岩承载能力低、变形能力强，并且在遇水情况下，强度降低明显，短期内难以在高地应力环境下保持稳定，甚至在开挖过程中遭遇较大规模塌方。
[0004]如果深埋大直径软岩隧洞采用全断面开挖，一次性开挖量大，在轴线方向开挖影响的围岩范围广，开挖后的支护量大，导致支护无法及时完成而发挥作用，从而对稳定性控制不利。但是，深埋条件下的软岩隧洞在落底施工过程中，不可避免地将造成上台阶已开挖支护的围岩发生变形，导致上台阶锚杆受力状态和围岩性质的进一步恶化，支护系统的进一步开裂，且落底开挖后，初期支护将部分失去底脚的竖向支撑，可能导致初期支护下沉，甚至因失去竖向支撑而导致其崩溃。因此，落底开挖方案的选择至关重要。
[0005]落底开挖方案的不同，意味着围岩开挖和支护的顺序存在差异，由此可能导致围岩变形甚至稳定状态的差异，因此，合理的落底方案的选择对整个隧洞的稳定性都很重要。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是:针对上述存在的问题，提供一种深埋大直径软岩隧洞落底开挖方法，对下半断面采用分步开挖，开挖量小，开挖面小，便于及时支护，在轴线方向上影响范围小，有利于围岩稳定的及时控制。同时，以保证先行揭露的围岩变形时，拱架和喷层能够提供强有力的支撑。
[0007]本发明所采用的技术方案是:一种深埋大直径软岩隧洞落底开挖方法，具有上半断面已开挖完成的隧洞，其特征在于分步开挖下半断面:
[0008]1、在所述隧洞的下半断面上沿其轴线方向开挖倒梯形状的中槽，中槽开挖深度不超过1/2下断面深度，所述中槽的两侧预留等厚的岩墙，中槽的底部预留下卧围岩；
[0009]2、对中槽开挖后两侧的岩墙及时用锚杆、锚索及锚筋加固；
[0010]3、在中槽支护工作完成后，对预留的岩墙和下卧围岩进行人工开挖施工。
[0011]所述中槽的上表面开挖宽度=下断面宽度-两侧岩墙宽度，中槽的开挖长度小于I倍开挖跨度。
[0012]所述岩墙和下卧围岩的厚度均为2?3m;两侧的预留岩墙角度为40?50°。
[0013]本发明的有益效果是:本发明对下断面采用分步开挖，一次开挖量小，爆破扰动小，特别是扩挖时，对已开挖的隧洞围岩的爆破扰动很小;且由于分步开挖，围岩变形分步增长，易于依据监测结果及时采取措施，预留的两侧岩体也为支护措施的施工提供了便利，保护了两侧边墙围岩，为大变形后续处理预留了条件。同时，本发明的中槽开挖后，未对底部围岩变形产生影响，对上半断面的影响也较少，有效控制了围岩变形。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的剖面图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，本实施例位一种深埋大直径软岩隧洞落底开挖方法，具有上半断面I已开挖完成的隧洞。对隧洞的下半断面采用分步开挖，沿其轴线方向开挖倒梯形状的中槽2，中槽2的两侧预留厚2?3m的岩墙3，并用锚杆5、锚索及锚筋加固；中槽2的底部预留厚2?3m的下卧围岩4，用于控制底板变形预留调整空间；中槽2的一切开挖支护工作完成后，进行预留围岩的开挖工作。
[0016]本实施例分步开挖下半断面的具体实施步骤如下:
[0017]1、中槽2的开挖:在隧洞的下半断面上沿其轴线方向开挖倒梯形状的中槽2，中槽开挖深度不超过1/2下断面深度，中槽2的两侧预留等厚(2?3m)的岩墙3，中槽的底部预留2?3m厚度的下卧围岩4作为保护层，为控制底板变形预留调整空间；中槽2的上表面开挖宽度=下半断面宽度-两侧岩墙3宽度；中槽长度可依据监测监控结果来定，并同时取决于支护施工质量和支护效果，如果其及时性、支护效果难以体现，则中槽2的长度不应超过I倍开挖跨度；
[0018]2、中槽2开挖后，由于上半断面开挖后围岩损伤、中槽开挖爆破损伤的影响，对其两侧的岩墙3应及时用锚杆5、锚索及锚筋加固；中槽2两侧预留的岩墙3角度为40?50° (中槽斜面与中槽底面的夹角)，以方便布置加固锚杆5、锚索及锚筋；
[0019]3、在中槽2支护工作完成后，对预留的岩墙3和下卧围岩4进行人工开挖施工;开挖尽量不爆破作业，必要时可采取弱爆破，但在开挖前必须先作两侧岩墙的预加固，然后再进行开挖作业，防止引起围岩的二次变形。
【主权项】
1.一种深埋大直径软岩隧洞落底开挖方法，具有上半断面(I)已开挖完成的隧洞，其特征在于分步开挖下半断面: 1.1、在所述隧洞的下半断面上沿其轴线方向开挖倒梯形状的中槽(2)，中槽开挖深度不超过1/2下断面深度，所述中槽(2)的两侧预留等厚的岩墙(3)，中槽的底部预留下卧围岩(4)； 1.2、对中槽(2)开挖后两侧的岩墙(3)及时用锚杆(5)、锚索及锚筋加固； 1.3、在中槽(2)支护工作完成后，对预留的岩墙(3)和下卧围岩(4)进行人工开挖施工。2.根据权利要求1所述的深埋大直径软岩隧洞落底开挖方法，其特征在于:所述中槽(2)的上表面开挖宽度=下断面宽度-两侧岩墙(3)宽度，中槽的开挖长度小于I倍开挖跨度。3.根据权利要求2所述的深埋大直径软岩隧洞落底开挖方法，其特征在于:所述岩墙(3)和下卧围岩(4)的厚度均为2?3m;两侧预留的岩墙(3)角度为40?50°。
【文档编号】E21D9/04GK105909261SQ201610303297
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】刘宁, 张洋, 鲍世虎
【申请人】中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司