[发明专利]一种全环开挖施工方法

说明书

一种全环开挖施工方法。在围岩上开挖隧道的过程中，常规分部开挖工艺因多次爆破对围岩的频繁扰动，影响了围岩的自稳性能，隧道封闭耗时长，施工空间小，大型机械设备难以进入，影响施工进度。本发明是在铁路单线隧道开挖工作面钻孔测量放线完成后，采用凿岩台车在隧道轨面以上部分钻爆开挖时与仰拱进行同时钻孔，完成一次性爆破的全环开挖工作，再将拱墙初期支护与仰拱初期支护同步施作，完成一次性全环支护工作，在一次性全环支护工作完成后，将仰拱用洞碴回填至掌子面，预留凿岩台车推进梁钻眼位置，然后将后期仰拱施工时的虚碴运走，再施工仰拱及填充部位，依次循环作业，最终逐步推进完成隧道开挖作业。本发明属于路桥领域。

技术领域

本发明涉及一种开挖施工方法，属于路桥领域。

背景技术

隧道施工中，能否正确选择隧道开挖方法，是影响隧道结构稳定及施工安全的重要考虑因素。软弱围岩在开挖过程中，不同的开挖方法及施工步骤会产生不同的围岩松动圈，引起围岩应力重新分布，从而影响围岩稳定性，对施工进度也会产生一定的影响。

通常情况下，软弱围岩隧道一般采用台阶法或分部开挖法，但随着我国铁路隧道建设的快速发展和人工费用的不断升高，施工机械化已成为铁路隧道建设的发展必然。但是由于分部开挖工序衔接多、作业空间限制等因素，不能使用大型机械施工，工效不高。而全环开挖法，工序衔接少，作业空间大，初支可快速封闭成环，施工速度较快。

由于安全性的需求及围岩稳定性评价的复杂性，在软岩隧道施工中全断面（全环法）往往不被采用。目前围岩承载结构支护能力的研究主要集中在围岩自稳能力评价方面。评价方法主要是依据围岩质量分级，再针对各级岩体中不同跨度区间的隧道进行自稳时间及可能塌方程度预计。这类方法对硐室开挖后，围岩承载结构加固的延滞与施工安全措施的制定具有指导作用，但是，评价结果并没有提供确切的定量表征指标，仅仅是定性的描述，准确程度依赖研究者的经验，而且没有涉及到围岩支护结构承载力计算及稳定性定量指标问题。

当隧道埋深较大，区域应力场较高，软质岩地段可能发生软岩大变形，硬质岩地段可能会发生岩爆。另外还存在着危岩落石、岩堆、岩溶、高地温、瓦斯、放射性和有害气体等，隧道封闭耗时长，施工空间小，大型机械设备难以进入，影响施工进度。

发明内容

为解决上述背景技术中提及的问题，本发明的目的在于提供一种全环开挖施工方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种全环开挖施工方法，其特征在于：在铁路单线隧道开挖工作面钻孔测量放线完成后，采用凿岩台车在隧道轨面以上部分钻爆开挖时与仰拱进行同时钻孔，完成一次性爆破的全环开挖工作，再将拱墙初期支护与仰拱初期支护同步施作，完成一次性全环支护工作，在一次性全环支护工作完成后，将仰拱用洞碴回填至掌子面，预留凿岩台车推进梁钻眼位置，然后将后期仰拱施工时的虚碴运走，再施工仰拱及填充部位，依次循环作业，最终逐步推进完成隧道开挖作业。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

一、本发明的超前支护为整个施工过程提供稳定且有利的前提准备。本发明的爆破开挖为一次性爆破的全环开挖，支护为一次性全环支护，施工空间大且能够容纳多种大型机械，提升工作效率了20～30%。

二、本发明能够使隧道水平向和垂向应力呈对称分布，开挖隧道整体保持稳定。本发明通过对试验现场监控量测，得到施工的隧道拱顶沉降和水平收敛均在预留变形量内，隧洞开挖后，对掌子面后方3.5倍洞径以外洞周位移影响较小，施工后隧道整体质量提升。

三、本发明应用于Ⅳ级围岩段的地质条件下，通过多次试验可知，本发明最佳的循环进尺为2.5m，同时当二衬距掌子面的距离达到90m时，支护结构仍有较大安全度。

四、本发明中上台阶、下台阶及仰拱处同时钻眼并实现一次性爆破操作：在保证施工质量的前提下，缩短施工周期，提高施工效率。