[发明专利]大变形软弱破碎围岩特大断面隧洞开挖支护结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种大变形软弱破碎围岩特大断面隧洞开挖支护结构及施工方法，隧洞分为上中下三层，上层（2）有上层钢支撑架，中层中部（3）两侧边墙有中层钢筋混凝土预衬砌（13），下层中部（6）两侧边墙有下层钢筋混凝土预衬砌（17），底部是底板钢筋混凝土衬砌（19），中层与上层边墙角结合部位均布中层超前固结灌浆孔（10），下层与中层边墙角结合部位均布下层超前固结灌浆孔（11），每组固结灌浆孔中灌浆并插入锚杆。本发明取消了传统双侧壁导坑法、CD法、CRD法施工中所面临的临时支撑拆除，既保证了安全，又提高了效率，节约了成本。

技术领域

本发明涉及一种大变形软弱破碎围岩﹙Ⅴ、Ⅵ级围岩﹚特大断面（开挖断面面积可达345m²以上）隧洞开挖支护施工方法。

背景技术

在现阶段公路、铁路隧洞、水工隧洞及其它地下工程中，特大断面软弱围岩隧洞施工传统的开挖方法是双侧壁导坑法、CD法、CRD法或分台阶左右幅开挖法等。针对特大断面及大变形软弱破碎围岩等围岩差的隧洞，采用双侧壁导坑法、CRD法、分台阶左右幅开挖法等具有较好的适应性，但因临时支撑较多，且拆撑困难，拆除临时支撑时施工风险大；此外，各部施工空间较狭小，大型机械使用受限，施工速度慢，施工成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种大变形软弱破碎围岩特大断面隧洞开挖支护结构及其施工方法，有效解决临时支撑多，拆撑困难，拆除临时支撑时施工风险大，作业空间狭小，施工进度缓慢，施工成本高等问题。

本发明的技术方案是：

一种大变形软弱破碎围岩特大断面隧洞开挖支护结构，隧洞分为上中下三层，上层有上层钢支撑架，中层两侧边墙有中层钢筋混凝土预衬砌，下层两侧边墙有下层钢筋混凝土预衬砌，底部是底板钢筋混凝土衬砌，中层与上层边墙角结合部位均布中层超前固结灌浆孔，下层与中层边墙角结合部位均布一组下层超前固结灌浆孔，每组超前固结灌浆孔中灌浆并插入锚杆。

中层钢筋混凝土预衬砌和下层钢筋混凝土预衬砌中有预留接长钢筋。

中层钢筋混凝土预衬砌和下层钢筋混凝土预衬砌中分别横向插入中层自进式中空预应力锚杆和下层自进式中空预应力锚杆。

所述的中层超前固结灌浆孔或下层超前固结灌浆孔，每组固结灌浆孔在隧洞截面内呈扇形均匀分布，相邻两组固结灌浆孔纵向间距0.8-1.2m，每组固结灌浆孔有5-8个，孔口间距0.2-0.3m，每个固结灌浆孔与竖向的夹角为10-70°。

一种大变形软弱破碎围岩特大断面隧洞开挖施工方法，将隧洞分为上中下三层分别进行开挖，上层中央是上层中导洞，中层中部两侧有中层左侧保护层和中层右侧保护层，下层中部两侧是下层左侧保护层和下层右侧保护层，底部是底板保护层，首先贯通上层中导洞，然后扩挖上层，沿着上层的边墙角对中层的围岩进行超前预固结灌浆后再开挖中层中部，中层中部、中层左侧保护层和中层右侧保护层依次开挖完毕后施作中层钢筋混凝土预衬砌并打锚杆，之后对下层的围岩进行超前预固结灌浆，再依次开挖下层中部、下层左侧保护层和下层右侧保护层，施作下层钢筋混凝土预衬砌并打锚杆，最后开挖底板保护层，施作底板钢筋混凝土衬砌。

施工包括以下步骤：

a、开挖上层中导洞，贯通后初步进行危石清理，初喷5cm厚钢纤维混凝土封闭岩面，然后进行上层扩挖施工，安装上层钢支撑架；

b、在上层两侧边墙角部位向中层的围岩每隔0.8-1.2m打一组中层固结灌浆孔，每组中层固结灌浆孔呈扇形均布在同一个截面内，固结灌浆完成后，将锚杆插入两侧固结灌浆孔进行加固处理；

c、中层中部中部深孔拉槽爆破开挖施工，两侧预留2～2.5m的中层左侧保护层和中层右侧保护层；

d、分左右侧进行水平钻爆开挖中层左侧保护层和中层右侧保护层，左右侧钻爆开挖施工错开25～40m，开挖后立即进行钢支撑架立及系统喷锚支护；