[发明专利]一种软岩大变形隧道两台阶带仰拱同步开挖快速施工方法

权利要求书

1.一种软岩大变形隧道两台阶带仰拱同步开挖快速施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：施工准备，测量放线；

S2：上下台阶带仰拱同步开挖；

S3：挖掘机、装载机配合自卸车出碴；

S4：进入下一循环。

2.如权利要求1所述的一种软岩大变形隧道两台阶带仰拱同步开挖快速施工方法，其特征在于：S1包括如下步骤：

S101：探测地质信息：使用地质雷达探测掌子面前方地质信息，分析土质的软硬程度；使用红外探水仪探测掌子面前方地质含水信息，获知前方地质的含水量，或是否存在含水断层、含水溶洞和地下暗河；

S102：监控量测：通过目测和仪器测量的方法了解开挖工作面的情况；

S103：数据处理：对探测地质信息和监控量测获得的数据进行归纳收集；

S104：信息反馈：将获得的信息反馈，并作出分析判断能否继续进行步骤S2。

3.如权利要求2所述的一种软岩大变形隧道两台阶带仰拱同步开挖快速施工方法，其特征在于：S102包括如下步骤：

S1021：周边位移测量：测点距开挖工作面应小于1～2m。测点埋设后，第一次量测时间应在上次爆破后24h内，并在下次爆破前进行。第一次量测的初读数是关键性数据，应反复测读；当连续量测3次的误差R≤0.18mm时，才能继续爆破掘进(R根据收敛计而异)；全断面开挖时，埋深小于两倍洞径地段或浅埋隧道，采用3～6条测线，一般地段应采用2～3条测线，但拱脚处必须有一条水平测线。

S1022：顶拱下沉测量：在地面进行钻孔，使用挠度计测定拱顶相对地面不动点的位移值；

S1023：支护状态观测：掌子面观察，以目视调查了解开挖工作面的工程地质和水文地质，了解岩石种类和产状，观测涌水量大小，涌水位置，观察开挖工作面的稳定状态，顶板有无脱落现象；

已施工支护面的观察：目视调查了解支护状态，观察渗漏水情况，喷层表面的裂缝状况，喷砼与围岩接触状况，是否产生裂隙或剥离；

S1024：锚杆抗压力测量：在锚杆尾部加上垫板，套上中空千斤顶，并装设位移测量设备，通过手动油压泵加压，从油表读取油压，更加活塞面积换算锚杆承受的抗压力。

4.如权利要求2所述的一种软岩大变形隧道两台阶带仰拱同步开挖快速施工方法，其特征在于：S103包括如下步骤：

步骤A1，根据探测地质信息土质的软硬度和监控量测获得的数据地质含水信息、是否存在含水断层、含水溶洞及地下暗河数据指标进行数值化，得到相应的一个指标数据矩阵L，指标数据矩阵为m行n列；

步骤A2，对步骤A1指标数据矩阵L进行标准归一化，对于L中的每一个数据值都会得到标准化后的对应新数据值，从而可以得到标准归一化后的矩阵L’，为了得到新的矩阵之间的指标的相关性，根据以下公式求出协方差矩阵：

其中，C代表协方差矩阵，T代表矩阵的转置；

步骤A3，根据以下公式计算协方差矩阵C的特征值已经特征值对于的特征向量：

|C-λE|*x＝0

其中，C代表协方差矩阵，E代表单位矩阵，x代表特征向量，λ代表特征值；

步骤A4，将所述特征值λ进行从小到大排序，选择前k个特征值对应的特征向量x与步骤A2中标准归一化后得到的矩阵L’进行矩阵相乘，得到归纳后的指标数据矩阵L”，其中k＜n，将其得到的指标数据矩阵L”进行收集。

5.如权利要求1所述的一种软岩大变形隧道两台阶带仰拱同步开挖快速施工方法，其特征在于：S2包括如下步骤：

S201：上下台阶带仰拱同时钻眼、爆破；

S202：通风、排险；

S203：扒碴；

S204：进行上台阶初支护，下台阶出碴；

S205：进行上台阶超前支护，下台阶立架；

S206：喷混凝土；

S207：防水层施工，衬砌层施工。

6.如权利要求5所述的一种软岩大变形隧道两台阶带仰拱同步开挖快速施工方法，其特征在于：进行S201前，必须先完成步骤S1的所有步骤，经过S104信息反馈并作出分析判断能继续进行步骤S2时，才能够继续进行S201。