[发明专利]大断面软弱地层隧道全断面施工结构及施工方法

权利要求书

1.一种大断面软弱地层隧道全断面施工方法，其特征在于：所采用大断面软弱地层隧道全断面施工结构包括对所施工隧道的掌子面前方岩体(3)进行开挖与锚固的隧道开挖及锚固系统，所施工隧道为开挖断面大于50m²的大断面软岩隧道或大断面黄土隧道；所述隧道开挖及锚固系统包括多个对掌子面前方岩体(3)进行开挖与锚固的隧道开挖及锚固机构，多个所述隧道开挖及锚固机构的结构均相同且其均位于所施工隧道的掌子面前方，多个所述隧道开挖及锚固机构均呈平行布设且其均沿所施工隧道的隧道纵向延伸方向布设；

每个所述隧道开挖及锚固机构均包括一个由后向前钻进至掌子面前方岩体(3)内的锚杆(2)、将锚杆(2)固定于掌子面前方岩体(3)内的锚固机构和一个由后向前对掌子面前方岩体(3)进行开挖并形成初步开挖洞体(4)的旋挖刀具(5)，所述旋挖刀具(5)同轴套装于锚杆(2)后部；所述旋挖刀具(5)为由锚杆(2)带动进行旋转且随锚杆(2)同步向前移动的圆盘形刀具，所述旋挖刀具(5)与锚杆(2)呈垂直布设；所述锚杆(2)沿隧道纵向延伸方向布设，所述锚杆(2)包括平直钻杆和安装在所述平直钻杆前端的钻头，所述平直钻杆为空心钻杆；所述旋挖刀具(5)中部开有供所述平直钻杆安装的安装孔，所述平直钻杆的后端伸出至旋挖刀具(5)后侧；

所述初步开挖洞体(4)沿隧道纵向延伸方向布设且其横截面为圆形；所述平直钻杆中位于旋挖刀具(5)前侧的钻杆节段为前侧钻杆节段，所述前侧钻杆节段位于平直钻孔(6)内，所述平直钻孔(6)沿隧道纵向延伸方向布设；所述前侧钻杆节段分为前侧锚固段和位于所述前侧锚固段后侧的后侧节段，所述锚固机构布设于所述前侧锚固段上，所述锚固机构为向外支顶后与平直钻孔(6)的孔壁紧靠的顶紧机构；所述旋挖刀具(5)为位于初步开挖洞体(4)前端内部且对锚杆(2)后部进行锚固的锚具；

利用所述大断面软弱地层隧道全断面施工结构对大断面软岩隧道进行全断面施工时，沿隧道纵向延伸方向由后向前将所施工隧道分为多个隧道节段进行施工，多个所述隧道节段的施工方法均相同；所施工隧道中位于最后侧的一个所述隧道节段为后端节段；

对所施工隧道进行施工时，包括以下步骤：

步骤一、后端节段施工，过程如下：

步骤101、锚杆钻进：将所述隧道开挖及锚固系统中多个所述隧道开挖及锚固机构的锚杆(2)分别沿隧道纵向延伸方向由后向前钻进至所述后端节段的掌子面前方岩体(3)内，直至各锚杆(2)后部所安装的旋挖刀具(5)均与所述后端节段的掌子面紧靠，此时各锚杆(2)后部所安装的旋挖刀具(5)均位于所述后端节段的掌子面后侧；

步骤102、隧道初步开挖及锚固：沿隧道纵向延伸方向将所述隧道开挖及锚固系统中多个所述隧道开挖及锚固机构的锚杆(2)分别继续向前钻进，且向前钻进距离与所述后端节段的长度相同；

本步骤中，各锚杆(2)继续向前钻进过程中，所述锚杆(2)后部所安装的旋挖刀具(5)同步沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述后端节段的掌子面前方岩体(3)进行开挖，并形成初步开挖洞体(4)，所述初步开挖洞体(4)的长度与所述后端节段的长度相同；

待所述隧道开挖及锚固系统中所有隧道开挖及锚固机构的锚杆(2)均钻进到位后，将各隧道开挖及锚固机构的所述锚固机构均向外支顶于所处平直钻孔(6)的孔壁上，完成所述后端节段的初步开挖过程与所述隧道开挖及锚固系统的锚固过程；此时，所述后端节段上开挖形成多个所述初步开挖洞体(4)，每个所述旋挖刀具(5)均位于其所处初步开挖洞体(4)的前端内部；

步骤103、隧道后续开挖：沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述后端节段的剩余岩体进行开挖，完成所述后端节段的开挖过程；

步骤二、下一个隧道节段施工，过程如下：

步骤201、解锚：将所述隧道开挖及锚固系统中多个所述隧道开挖及锚固机构的锚杆(2)的所述锚固机构均向内收缩并与所处平直钻孔(6)的孔壁分离，完成所述隧道开挖及锚固系统的解锚过程；

步骤202、隧道初步开挖及锚固：沿隧道纵向延伸方向将所述隧道开挖及锚固系统中多个所述隧道开挖及锚固机构的锚杆(2)分别向前钻进，且向前钻进距离与当前所施工隧道节段的长度相同；

本步骤中，各锚杆(2)向前钻进过程中，所述锚杆(2)后部所安装的旋挖刀具(5)同步沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段的掌子面前方岩体(3)进行开挖，并形成初步开挖洞体(4)，所述初步开挖洞体(4)的长度均与当前所施工隧道节段的长度相同；

待所述隧道开挖及锚固系统中所有隧道开挖及锚固机构的锚杆(2)均钻进到位后，将各隧道开挖及锚固机构的所述锚固机构均向外支顶于所处平直钻孔(6)的孔壁上，完成当前所施工隧道节段的初步开挖过程与所述隧道开挖及锚固系统的锚固过程；此时，当前所施工隧道节段上开挖形成多个所述初步开挖洞体(4)，每个所述旋挖刀具(5)均位于其所处初步开挖洞体(4)的前端内部；

步骤203、隧道后续开挖：沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工隧道节段的剩余岩体进行开挖，完成当前所施工隧道节段的开挖过程；

步骤三、一次或多次重复步骤二，直至完成所施工隧道的全部施工过程。