一种用于特殊地层硐室的开挖施工方法技术

本发明专利技术涉及硐室开挖领域，尤其涉及了一种用于特殊地层硐室的开挖施工方法，包括如下施工步骤：步骤一、准备施工器械和人员配备，并对施工区域进行测量放样；步骤二、对小硐室进行开挖及支护：采用爆破或者掘进机进行开挖，并及时出渣，每一循环的进度为0.5m‑0.75m，出渣完成后，及时采用钢拱架和锚网进行支护，步骤三、中导洞上山的开挖以及支护：步骤四、大硐室上台阶反向扩挖；步骤五、大硐室中台阶开挖及支护：步骤六、大硐室下台阶(仰拱)开挖及支护；步骤七、大硐室仰拱衬砌及回填。该开挖方法具有开挖可靠，工程量小等优点。

A Excavation and Construction Method for Caverns in Special Ground

The invention relates to the field of chamber excavation, in particular to an excavation construction method for a special stratum chamber, including the following construction steps: first, preparing construction equipment and personnel, and surveying and lofting the construction area; second, excavating and supporting the small chamber: excavating by blasting or roadheader, and discharging slag in time, and the progress of each cycle. After the slag discharge is completed, steel arch frame and anchor mesh are used to support it in time. Step 3: excavation and support of the middle guide tunnel up the hill: step 4, reverse expansion of the upper steps of the large chamber; step 5, excavation and support of the middle steps of the large chamber: step 6, excavation and support of the lower steps of the large chamber (inverted arch); step 7, lining and backfilling of the large chamber inverted arch. The excavation method has the advantages of reliable excavation and small amount of work.

【技术实现步骤摘要】
一种用于特殊地层硐室的开挖施工方法
本专利技术涉及人防工程领域，尤其涉及了一种用于特殊地层硐室的开挖施工方法。
技术介绍
在人防指挥所指挥大厅的开挖支护过程中，基本的设计类型都是通道小硐室与指挥大厅大硐室呈“十”字相交的形式，其中指挥大厅由于断面设计大，都要跨在通道上面。在由通道小硐室向指挥大厅大硐室扩挖支护成型及由指挥大厅反向扩挖与通道小硐室相交成型的过程中，特殊地质条件下，一旦施工工法不当，很容易造成塌方等失控的局面。我公司由于长期从事人防坑地道工程施工，不断总结成果，最终形成了在特殊地质条件下指挥大厅开挖支护的一种新方法--特殊地层大跨小硐室开挖施工方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术开挖支护不牢容易塌方，工程量大等缺点，提供了一种用于特殊地层硐室的开挖施工方法。为了解决上述的技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：一种用于特殊地层硐室的开挖施工方法，包括如下施工步骤：步骤一、准备施工器械和人员配备，并对施工区域进行测量放样；步骤二、对小硐室进行开挖及支护：采用爆破或者掘进机进行开挖，并及时出渣，每一循环的进度为0.5m-0.75m，出渣完成后，及时采用钢拱架和锚网进行支护，步骤三、中导洞上山的开挖以及支护：在开挖中导洞进口端之前，先按照开挖轮廓线测量放线，然后沿开挖轮廓线搭设超前锚杆或超前小导管注浆，沿开挖线将小硐室支护结构切割拆除，然后进行爆破开挖中导洞的入口端；中导洞沿13度～15度的向上倾角进行开挖及支护；步骤四、大硐室上台阶反向扩挖：中导洞开挖及支护到大硐室远端墙后，中导洞左右两侧交错进行反向扩挖及支护大硐室上台阶，上台阶两侧采用工字钢支撑架结合锚杆或锚垫板进行支撑和支护；步骤五、大硐室中台阶开挖及支护：支护大硐室中台阶，开挖及支护时，左右两侧前后错开进行，走“之”字形路线，一次开挖及支护不能超过2榀钢拱架，防止出现过大沉降变形，开挖后要及时将工字钢支撑到位，底脚不得脱空，拱架支撑好后，立即打设缩脚锚杆，锚杆与钢拱架焊接牢固，然后挂网喷射混凝土；步骤六、大硐室下台阶(仰拱)开挖及支护：中台阶开挖及支护到大硐室远端墙后，下台阶反向开挖及支护；步骤七、大硐室仰拱衬砌及回填。作为优选，步骤一包括如下步骤：(1)组织人员、设备进场，施工前完成水电供应、通风、动力风、排水、道路交通、办公生活用房、仓库、消防、安全等设施；(2)根据设计文件，编制专项施工方案并组织专家论证；(3)对管理人员及施工班组进行详细的施工技术及安全交底；(4)组织施工设施设备进场，所有物资、机具完备，满足现场施工条件要求；测量放样：用全站仪确定每一循环开挖及支护尺寸，做好现场安全防护、照明、通风、排水、警告警示标识。作为优选，当地质为软弱围岩的地质时，步骤一的爆破采用光面爆破和松动爆破结合的方式进行，出渣采用装载机配合自卸汽车或者拖拉机进行出渣。作为优选，步骤一中小硐室到达开挖至大硐室设计侧墙边线后，继续向前开挖大硐室跨度1/2距离进尺并支护完毕。作为优选，步骤四中在反向开挖过程中保持上台阶上端面平整，上台阶开挖到小硐室部位后，对于小硐室工字钢和网喷支护结构，最多只拆除中间部分。作为优选，步骤四和步骤五中间还有如下步骤，将小硐室范围内大硐室上台阶两侧的拱架接长支撑到小硐室加强段的钢拱架上焊接固定。本专利技术采用上述技术方案，具有以下有益效果：本施工方法遵循“短进尺、弱开挖(爆破)、强支护、早封闭、快仰拱、勤量测”的原则，采用小硐室先行开挖支护穿过大硐室，然后从小硐室侧壁开挖大硐室中导洞前进到大硐室顶部，然后逐步扩挖，采取偷梁换柱方式，将丁字口处大小硐室交界面开挖及支护到位。相较于传统的大跨小硐室开挖方法，本专利技术所提供的技术方案具有如下优点：(1)小硐室先行开挖支护穿过大硐室，避免了另一侧小硐室二次开挖破坏切割及扰动大硐室支护结构。一方面利于围岩及支护结构稳定，另一方面节约了支护工程量，降低了造价；(2)大硐室上台阶反向扩挖时，丁字口处原小硐室支护结构采取从中间局部逐步拆除的形式，保持了靠交叉口两侧小硐室支护结构的稳定，对丁字口上方的围岩起到强有力的支撑作用，不至于造成靠近丁字口侧大硐室端墙前方围岩处于悬臂状态。(3)大硐室扩挖过程中，沿大硐室轴线，开挖及支护顺序采用了两个“之”字形路线，即上、中、下台阶沿立面走了一个“之”字形路线，左右分部开挖在平面上走“之”字形路线，在最大限度上保持了已完成支护结构的稳定受力，避免钢拱架产生较大沉降变形；同时避免了大型机械在已完初期支护仰拱上碾压行走对仰拱支护结构的破坏，更有利于平行施工，及早开始衬砌仰拱施工。附图说明图1是整体方案的施工步骤图；图2是整体方案的分区施工示意图，图3是大硐室分区施工示意图；图4是大硐室施工模板图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1至3所示，本实施例提供的施工方法可应用于地下人防工程、国防工程、矿山、地下油库、粮库等各种“十”字交叉型小变大地下空间开拓施工。如图2和图3所示，整体开挖顺序为：小硐室—中导洞—A—B—C—D，其中BCD应该左右错开开挖。整个施工方法的工艺原理为：采用小硐室先行开挖支护穿过大硐室超过1/2大硐室跨度距离，对丁字口两侧的小硐室进行钢拱架和锚网喷联合支护，形成一个稳定的加固段。大硐室开挖时，先从小硐室侧壁进行下导洞破窗，然后采用15°上山坡角进行中导洞掘进直到大硐室顶部，然后采用上导洞掘进到大硐室远端墙。上导洞开挖结束后，从大硐室源端墙开始，向两侧，先后将上台阶开挖到位，形成上台阶掘进工作面；然后采取上台阶反向开挖到“丁”口附近，此时，大硐室的上台阶钢拱架要在每个循环支护中，与小硐室加固段的钢拱架支护结构紧密焊接。大硐室上台阶反向扩挖到近端端墙后，从“丁”字口开始采取“之”形路线开挖及支护中台阶至大硐室远端墙。中台阶开挖及支护结束后，从大硐室远端墙开始开挖下台阶，边开挖边支护；下台阶开挖及支护仍然采取“之”字形路线，最终大硐室仰拱封闭成环，直到“丁”字口大硐室近端端墙。至此，大硐室开挖及初期支护结束。由于在特殊地质条件下，围岩比较软弱，在大硐室仰拱初期支护完成后，必须立即施工仰拱衬砌钢筋混凝土及回填，避免仰拱负弯矩过大，造成安全隐患，仰拱衬砌钢筋混凝土和回填混凝土的自重起到平衡作用。具体的施工方法为：1.包括如下施工步骤：步骤一、准备施工器械和人员配备，并对施工区域进行测量放样；步骤二、对小硐室进行开挖及支护：采用爆破或者掘进机进行开挖，并及时出渣，每一循环的进度为0.5m-0.75m，出渣完成后，及时采用钢拱架和锚网进行支护，步骤三、中导洞上山的开挖以及支护：在开挖中导洞进口端之前，先按照开挖轮廓线测量放线，然后沿开挖轮廓线搭设超前锚杆或超前小导管注浆，沿开挖线将小硐室支护结构切割拆除，然后进行爆破开挖中导洞的入口端；中导洞沿13度～15度的向上倾角进行开挖及支护；到达大硐室拱顶高度后，顶部支护改为按照大硐室支护结构进行支护。为防止拱顶钢拱架下沉，应采用临时工字钢支腿在导洞侧墙位置对拱顶工字钢进行支撑。步骤四、大硐室上台阶反向扩挖：中导洞开挖及支护到大硐室远端墙后，中导洞左右两侧交错进行反向扩挖及支护大硐室上台阶，上台阶两侧采用工字钢支撑架结合锚杆或锚垫板进行支撑和支护；但是要按照“短进尺、弱开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于特殊地层硐室的开挖施工方法，其特征在于：包括如下施工步骤：步骤一、准备施工器械和人员配备，并对施工区域进行测量放样；步骤二、对小硐室进行开挖及支护：采用爆破或者掘进机进行开挖，并及时出渣，每一循环的进度为0.5m‑0.75m，出渣完成后，及时采用钢拱架和锚网进行支护，步骤三、中导洞上山的开挖以及支护：在开挖中导洞进口端之前，先按照开挖轮廓线测量放线，然后沿开挖轮廓线搭设超前锚杆或超前小导管注浆，沿开挖线将小硐室支护结构切割拆除，然后进行爆破开挖中导洞的入口端；中导洞沿13度～15度的向上倾角进行开挖及支护；步骤四、大硐室上台阶反向扩挖：中导洞开挖及支护到大硐室远端墙后，中导洞左右两侧交错进行反向扩挖及支护大硐室上台阶，上台阶两侧采用工字钢支撑架结合锚杆或锚垫板进行支撑和支护；步骤五、大硐室中台阶开挖及支护：支护大硐室中台阶，开挖及支护时，左右两侧前后错开进行，走“之”字形路线，一次开挖及支护不能超过2榀钢拱架，防止出现过大沉降变形，开挖后要及时将工字钢支撑到位，底脚不得脱空，拱架支撑好后，立即打设缩脚锚杆，锚杆与钢拱架焊接牢固，然后挂网喷射混凝土；步骤六、大硐室下台阶(仰拱)开挖及支护：中台阶开挖及支护到大硐室远端墙后，下台阶反向开挖及支护；步骤七、大硐室仰拱衬砌及回填。...

【技术特征摘要】
1.一种用于特殊地层硐室的开挖施工方法，其特征在于：包括如下施工步骤：步骤一、准备施工器械和人员配备，并对施工区域进行测量放样；步骤二、对小硐室进行开挖及支护：采用爆破或者掘进机进行开挖，并及时出渣，每一循环的进度为0.5m-0.75m，出渣完成后，及时采用钢拱架和锚网进行支护，步骤三、中导洞上山的开挖以及支护：在开挖中导洞进口端之前，先按照开挖轮廓线测量放线，然后沿开挖轮廓线搭设超前锚杆或超前小导管注浆，沿开挖线将小硐室支护结构切割拆除，然后进行爆破开挖中导洞的入口端；中导洞沿13度～15度的向上倾角进行开挖及支护；步骤四、大硐室上台阶反向扩挖：中导洞开挖及支护到大硐室远端墙后，中导洞左右两侧交错进行反向扩挖及支护大硐室上台阶，上台阶两侧采用工字钢支撑架结合锚杆或锚垫板进行支撑和支护；步骤五、大硐室中台阶开挖及支护：支护大硐室中台阶，开挖及支护时，左右两侧前后错开进行，走“之”字形路线，一次开挖及支护不能超过2榀钢拱架，防止出现过大沉降变形，开挖后要及时将工字钢支撑到位，底脚不得脱空，拱架支撑好后，立即打设缩脚锚杆，锚杆与钢拱架焊接牢固，然后挂网喷射混凝土；步骤六、大硐室下台阶(仰拱)开挖及支护：中台阶开挖及支护到大硐室远端墙后，下台阶反向开挖及支护；步骤七、大硐室仰拱衬砌及回填。2.根据权利要求1所述的一种用于特殊地层硐室的开挖施工方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅树强，朱爱山，汪宏兵，周奎，陈春和，
申请(专利权)人：浙江省隧道工程公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33