[发明专利]一种大断面软弱围岩隧道三台阶六部短距施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道的开挖施工方法，尤其涉及一种高速铁路大断面软弱地质围岩隧道三台阶六部短距施工方法。

背景技术

 近年来，国家加大西部地区铁路客运专线建设步伐，西部地区群山连绵，地质复杂。许多长大隧道数量增多，平均线路隧道长度占有量是全线的30%-70%。隧道洞身地质中Ⅳ、Ⅴ级围岩等级所占比重大，施工安全风险高。针对开挖断面为138m²-146m²的大开挖断面的软弱地质围岩铁路隧道，必须采取可靠的施工方法，才能确保隧道施工安全。

为了控制和降低铁路隧道施工安全事故，铁道部对仰拱与掌子面的距离要求越来越严格，《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）规定：IV级围岩不得超过50m，V级及以上围岩不得超过40m；《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010）主控项目规定初期支护应紧跟开挖及时施作，并应及早封闭成环，软弱围岩隧道IV、V、Ⅵ级围岩初期支护封闭位置距离掌子面不得大于35m。

针对大断面Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩地质铁路双线单洞隧道，在工期紧张和安全要求标准高的前提下，工法的安全性和可靠性需要进一步提高，因此有必要对台阶法施工进行进一步的研究和优化。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前修建高速铁路大断面软弱围岩隧道时遇到的施工难题，提供一种新的施工方法，优化了传统三台阶分部流水作业技术，以解决现有技术工序复杂，工期进度缓慢的缺点，克服了软弱围岩自稳能力差、初期支护变形大等施工难题，有效的利用了资源，节约了成本，实现安全、快速、经济修建大断面隧道。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种大断面软弱围岩隧道三台阶六部短距施工方法，它主要包括以下步骤：

（1）环向开挖上部弧形导坑的上台阶，将上台阶开挖的土方转至下台阶；

（2）在上台阶滞后4.5～5m后，开挖中台阶左部，将开挖土方转至下台阶；

（3）在中台阶左部滞后3～4m后，开挖中台阶右部，将开挖的土方转至下台阶；

（4）在中台阶左部滞后6～8m或中台阶右部滞后3～4m后，开挖下台阶左部，将下台阶左部开挖的土方运输出洞外；

（5）在下台阶左部滞后3～4m后，开挖下台阶右部，将下台阶开挖的土方运输出洞外；

（6）在下台阶右部滞后20～25m后，开挖隧底剩余部分，最后按照上述步骤不断循环交错开挖，最终实现隧道开挖施工。

所述的步骤1中环向开挖上部弧形导坑的上台阶是利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部Φ42超前小导管，在拱部超前支护后进行的。

所述的超前小导管采用Φ42mm、壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，长3.5m，环向间距30-50cm，其纵向搭接长度不小于1m；超前小导管的钻孔外插角为10°～12°，钻孔方向顺直，钻孔直径为不小于45毫米；超前小导管安装于隧道拱部圆弧120°范围内，共38根，环向间距为40厘米，其纵向搭接长度不小于1米。

所述的上台阶开挖高度控制在3.5～3.7m，开挖后应及时施作部初期支护，即进行初喷4cm厚混凝土，挂钢筋网，钻设系统径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

所述的步骤2的中台阶左部开挖高度控制在3.3～4m，开挖后进行施作部初期支护，即进行初喷4cm厚混凝土，挂钢筋网，接长钢架，并设锁脚锚杆系统支护，钻设系统径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

所述的步骤3中的中台阶右部的开挖高度控制在3.3～3.5m，开挖后进行施作部初期支护，即进行初喷4cm厚混凝土，挂钢筋网，接长钢架，并设锁脚锚杆系统支护，钻设系统径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 

所述的锁脚锚杆系统支护是在钢架拱脚低部紧贴钢架两侧边沿按下倾角45°和60°打设两组锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架焊接牢固。

 所述的步骤4中的下台阶左部的开挖高度控制在3.0～3.3m。

所述的步骤5中的下台阶右部的开挖高度控制在3.0～3.3m。

所述的步骤6中隧底开挖后初喷4cm厚混凝土，安设仰拱钢架并与左右侧落地钢架焊接牢固，复喷混凝土至设计厚度，上面铺设仰拱栈桥，栈桥放在隧道中部。