一种全环开挖施工方法技术

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。本发明专利技术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。本发明专利技术属于路桥领域。

A construction method of full ring excavation

【技术实现步骤摘要】
一种全环开挖施工方法
：本专利技术涉及一种开挖施工方法，属于路桥领域。
技术介绍
：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。
技术实现思路
：为解决上述
技术介绍
中提及的问题，本专利技术的目的在于提供一种全环开挖施工方法。本专利技术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，本专利技术的有益效果为：一、本专利技术的超前支护为整个施工过程提供稳定且有利的前提准备。本专利技术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、本专利技术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。本专利技术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、本专利技术应用于Ⅳ级围岩段的地质条件下，通过多次试验可知，本专利技术最佳的循环进尺为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、本专利技术中上台阶、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。五、本专利技术的仰拱施工过程为一次性填充的施工过程，能够有效提高混凝土早期强度，使填充混凝土不按传统施工方法分层浇筑，本专利技术采用整体浇筑技术既能够满足施工和设计要求，还同时提高了仰拱混凝土的施工质量，在铁路隧道施工中，本专利技术研发安全且快速的隧道施工技术，对隧道施工具有重要的现实意义。六、本专利技术的仰拱整体填充浇筑有效减少二次施工人员机械设备的投入，同时缩短了工期，降低固定成本的摊销。七、本专利技术攻克了开挖的难点，节省了开挖时间，同时还能够保证开挖的质量可靠，为后续仰拱填充混凝土的一次浇筑成型提供可靠基础，有效杜绝了因分层浇筑产生的渗水通道，保证了填充混凝土的施工质量，减少后期质量病害，有效提升隧道整体质量。八、本专利技术能够实现机械化联合作业，为机械化联合作业提供足够的空间，保证施工质量的同时提升施工进度。附图说明：为了易于说明，本专利技术由下述的具体实施及附图作以详细描述。图1为本专利技术的流程框图；图2为超前地质预报工作流程图；图3为混凝土喷射机械手喷射混凝土作业流程；图4为仰拱填充过程的流程框图；图5为周边眼装药状态下的侧视结构剖面示意图；图6为全环开挖法爆破的纵向结构示意图，图中示意了各个炮眼的位置和个数，图中虚线框内为掏槽眼的布置；图7为仰拱具体施工过程时的流程框图；图8为栈桥的工作状态示意图；图9为衬砌台车、边墙和仰拱之间设置位置的纵向剖面示意图；图10为仰拱填充整体浇筑模板的纵向截面示意图；图11为仰拱填充整体浇筑模板的横向截面示意图；图12为仰拱用端头定型模板和边墙整体式弧形模板之间连接关系的结构示意图；图13为仰拱及填充砼断面示意图。图中，1-仰拱用边墙模板；2-定位座；3-第一模板；4-第二模板；5-第一铰耳；6-第二铰耳；7-紧固螺栓；8-止水带；9-第一调节孔；10-第二调节孔；11-第一连接件；12-第二连接件；13-第一肋板；14-第二肋板；15-钢筋孔；16-支撑架；17-弧形模板；18-丝杆千斤总成；18-1-第一调节千斤；18-2-第一调节千斤；18-3-第一调节千斤；18-4-第一调节千斤；19-模板端桁架；20-竹板；21-小药卷；22-大药卷；23-雷管；24-脚线；25-炮泥块；26-1-掏槽眼；26-2-掘进眼；26-3-辅助眼；26-4-周边眼；26-5-底板眼；27-活动模板；28-横向拉杆；30-栈桥；31-支座；32-第一主梁；33-第二主梁；34-第三主梁；35-栈桥用台架；36-引桥；40-边墙施工缝；50-隧道轨面；51-掌子面；52-仰拱；53-衬砌台车；54-矮边墙；55-通风管；56-填充部位。具体实施方式：为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，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50以上部分钻爆开挖时与仰拱52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52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52用洞碴回填至掌子面51，预留凿岩台车推进梁钻眼位置，然后将后期仰拱52施工时的虚碴运走，再施工仰拱52及填充部位56，依次循环作业，最终逐步推进完成隧道开挖作业。具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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(50)以上部分钻爆开挖时与仰拱(52)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(52)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(52)用洞碴回填至掌子面(51)，预留凿岩台车推进梁钻眼位置，然后将后期仰拱(52)施工时的虚碴运走，再施工仰拱(52)及填充部位(56)，依次循环作业，最终逐步推进完成隧道开挖作业。/n

【技术特征摘要】
1.一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(50)以上部分钻爆开挖时与仰拱(52)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(52)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(52)用洞碴回填至掌子面(51)，预留凿岩台车推进梁钻眼位置，然后将后期仰拱(52)施工时的虚碴运走，再施工仰拱(52)及填充部位(56)，依次循环作业，最终逐步推进完成隧道开挖作业。


2.根据权利要求1所述的一种全环开挖施工方法，其特征在于：在一次性爆破的全环开挖工作之前，根据超前地质预报进行超前支护，首先对隧道周围及掌子面(51)前方的工程地质情况进行探测，识别和预测隧道掌子面(51)前方及周围的地质信息，然后根据地质信息利用一台履带式地质钻机，对开挖前进方向进行30～150m的钻探，钻探后再根据地质情况进行超前支护。


3.根据权利要求2所述的一种全环开挖施工方法，其特征在于：一次性爆破的全环开挖工作的操作过程为：
测量放样：测量人员测量并标出工作面开挖轮廓线以及炮眼位置；
钻眼爆破：炮眼包括掏槽眼、掘进眼、辅助眼、周边眼和底板眼，首先根据隧道周围及掌子面(51)前方的工程地质情况确定不同类型炮眼对应的雷管级别、眼个数、眼直径、眼深、单孔装药量和装药结构，再利用液压凿岩台车进行钻孔，单线隧道单工作面利用一台轮胎式三臂凿岩台车，根据轮胎式三臂凿岩台车的臂数进行分区，先钻周边眼和掏槽眼，再钻掘进眼，清底后再钻底板眼，钻孔时眼位误差不大于10cm，除掏槽眼加深20cm外，其他眼孔底应在同一垂直面上；
装渣：爆破后形成开挖面，利用一台挖掘机配合一台侧卸式装载机对开挖面进行装碴，完成大型自卸汽车出渣过程。


4.根据权利要求1、2或3所述的一种全环开挖施工方法，其特征在于：一次性全环支护工作的操作过程为：
初喷混凝土：利用高压风水冲洗隧道内的受喷面后设置控制喷砼厚度的标志，利用湿喷机械手按设计要求初喷4cm厚的一层混凝土，确保喷射混凝土表面平整度；
锚杆打设：锚杆打设包括组合中空锚杆打设和全长粘结砂浆锚杆打设；
组合中空锚杆打设：根据设计要求在开挖面上准确画出锚杆孔位，利用锚杆台车钻孔；检查锚杆孔达到标准后，安装锚杆并注浆，直至锚杆达到设计注浆量时结束注浆，在综合检查判定注浆质量合格后，用扳手将垫板拧紧；
全长粘结砂浆锚杆打设：利用锚杆台车钻孔，打孔角度为垂直与开挖面打入，高压风吹孔，向孔内注满早强砂浆，再将锚杆送入孔内，并将杆体位于孔位中央，待砂...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲜国，赵勇，吴维州，李传富，周跃峰，
申请(专利权)人：中铁隧道集团三处有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44