一种陡倾顺层灰岩岩层隧道出洞施工方法技术

本方案公开了隧道施工技术领域的一种陡倾顺层灰岩岩层隧道出洞施工方法，本发明专利技术通过采用单向掘进，并由内向外出洞的施工方案，其出洞的施工方案包括：S1、开挖掌子面至距离洞口100m位置时，暂停掌子面施工掘进，预留上台阶施工平台；S2、右洞先行出洞，包括：S21、微爆破配合机械破碎，短进尺、双台阶开挖隧道，S22、双层超前小导管支护施工，S23、上台阶纯机械破碎开挖出洞，S24、隧道洞口临时防护工程施工，S25、下台阶纯机械破碎开挖出洞，S26、仰拱纯机械破碎开挖，S27、平整洞口场地；S3、左洞后行出洞，重复步骤S2，直至完成后行洞的出洞施工。本发明专利技术中的施工方法可以显著提高陡倾顺层位置隧道出洞的安全性。隧道出洞的安全性。隧道出洞的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种陡倾顺层灰岩岩层隧道出洞施工方法


[0001]本专利技术属于隧道施工
，特别涉及一种陡倾顺层灰岩岩层隧道出洞施工方法。

技术介绍

[0002]隧道出洞是隧道施工中工况最为复杂，安全风险最高的环节。循环进尺过大或装药量未控制好极易造成坍塌。常规隧道出洞施工方法，出洞前需做好出洞端顶部的截水沟、边仰坡开挖和防护、管棚钻孔和注浆、超前支护，且需在出洞前提前至少1个月施工完成，该方式施工工程量较大。特别是对于隧道洞口为灰岩为主的
Ⅴ
级围岩、岩层倾角达到43
°
～48
°
的陡倾顺层，由于无充足场地供截水沟、边仰坡开挖等进行施工，须进行较大的刷坡，开挖扰动破坏地形地貌，易造成围岩滑移垮塌，易发生山体滑坡等灾害，施工难度大、安全风险高，进度和经济性方面都存在一定的不合理性。
[0003]特别是隧道处于陡倾顺层且需要搭桥时，沿边坡隧道施工便道修建至洞口难度大、洞口施工场地较难布置，施工机械人员很难进入洞口施工。隧道长度短时可以选择从洞口条件较好的一端单向掘进至另一端洞口，隧道较长时可考虑增加横洞或斜井进入正洞后反向施工至条件较差的洞口。但以上两种方法均面临着出洞施工，由于洞口段往往埋深浅、围岩破碎，隧道出洞易造成边坡整体失稳滑移，威胁桥梁安全。再加之隧道出洞施工时易造成洞内外塌方等事故，而处理塌方工程困难、增加投资、工期延误，会给隧道建设带来巨大的损失。
[0004]因此，采用何种方法保证隧道出洞施工安全有效是目前急需解决的问题。

技术实现思路
<br/>[0005]本专利技术意在提供一种陡倾顺层灰岩岩层隧道出洞施工方法，以提高陡倾顺层位置隧道出洞的安全性。
[0006]本方案中的一种陡倾顺层灰岩岩层隧道出洞施工方法，包括以下步骤：
[0007]S1、开挖掌子面至距离洞口80～120m位置时，暂停掌子面施工掘进，预留上台阶施工平台；
[0008]S2、右洞先行出洞，包括：
[0009]S21、在距离洞口80～120m位置，使用微爆破配合机械破碎，短进尺、双台阶开挖隧道；上台阶运用上下双层爆破与机械开挖相配合、下台阶运用左右单层爆破与机械开挖相配合；进尺后，进行拱架及初期支护挂网喷浆施作；待初期支护稳定，施作防水布，使用台车施作二衬；
[0010]S22、双层超前小导管支护施工：在距离洞口30m位置开始施作双层超前小导管，每两榀拱架施作一次；
[0011]S23、完成双层超前小导管支护施工后，上台阶采用纯机械破碎开挖出洞，开挖至距洞口10～20m时，采用机械破碎开挖，挖机向洞内方向勾取土石，洞内运输至出口弃渣，严
禁挖机向外推进开挖，挖机开挖0.6～1.2米进行上台阶拱架及挂网初期支护施作；
[0012]S24、隧道洞口临时防护工程施工，上台阶出洞后，对洞口上方及两侧边坡进行清方，并对清方后的边坡进行挂网喷浆；稳定隧道边坡围岩；
[0013]S25、下台阶采用纯机械破碎开挖出洞，具体施工位置以及方法与S23相同；
[0014]S26、仰拱纯机械破碎开挖，清除仰拱位置的石渣，施作仰拱；
[0015]S27、平整洞口场地；
[0016]S3、左洞后行出洞，包括：
[0017]S31、微爆破配合机械破碎开挖，具体做法同S21相同；
[0018]S32、双层超前小导管支护施工，具体做法同S22相同；
[0019]S33、上台阶采用纯机械破碎开挖出洞，具体做法同S23相同；
[0020]S34、隧道洞口临时防护工程施工，具体做法同S24相同；
[0021]S35、下台阶采用纯机械破碎开挖出洞，具体做法同S25相同；
[0022]S36、仰拱纯机械破碎开挖，具体做法同S26相同；
[0023]S37、平整洞口场地。
[0024]本方案的有益效果：本专利技术将先行洞单向出洞，解决了出口段陡倾顺层隧道向内开挖人员及设备运输困难、施工难度大的问题，减少了边坡的清方作业量，避免陡倾顺层边坡大幅度开挖过程中对山体稳定性的影响及开挖过程中易出现落石、滑移等安全风险；降低隧道出洞时由隧道塌方带来的投资增加、工期延误等风险，间接节约了隧道工程投资和缩短工期。同时，为后行洞的套拱和超前大管棚施作提供了场地。套拱、管棚为后行洞出洞提供了较好的施工条件。开挖至距洞口10～20m时采用机械破碎开挖，避免了爆破对浅埋区域的扰动，将隧道出洞过程中对周边环境的影响降到最低。保证隧道出洞施工安全。
[0025]进一步，步骤S21中，所述短进尺具体是：控制开挖进尺为上台阶每次0.6～1.2m、下台阶每次1.2～3m。采用短进尺的方式开挖，有助于进一步提高隧道出洞的安全性。
[0026]进一步，步骤S21中，上台阶运用上下双层爆破与机械开挖相配合，具体为：上台阶采用上、下半断面爆破方式，分两次起爆，首先爆破掌子面上半断面范围内区域，然后进行下半断面范围的爆破施工，随后机械破碎配合进行隧道轮廓的修整及对欠挖部分凿除；下台阶运用左右单层爆破与机械开挖相配合，具体为：下台阶采用左右半断面单层爆破方式，首先爆破右半断面范围内区域，然后爆破左半断面范围内区域，随后机械破碎配合进行隧道轮廓的修整及对欠挖部分凿除。有助于减轻爆破对围岩的扰动。
[0027]进一步，步骤S21中，爆破采用非电导爆管雷管起爆，间隔时差设计为190～210ms。使用非电微差起爆技术进行爆破，间隔时差设计为190～210ms，可以有效控制单段雷管的起爆药量与每段雷管的起爆时间，使爆破震动波形不形成叠加，既能保证岩石破碎达到理想的效果，又能消除爆破震动的有害效应。还可以跳段设置起爆药量较大的段别的雷管，这样可使爆破震动速度降低30％，达到更好的爆破效果。
[0028]进一步，步骤S21中，围岩采用三角形三中孔眼直眼掏槽。
[0029]进一步，步骤S21中，支护参数采用Vax35，钢拱架采用I20b工字钢、间距0.6m，喷射混凝土厚度26cm，Ф6钢筋网20*20cm。
[0030]进一步，步骤S22中，小导管采用外径42mm、厚3.5mm的热轧无缝钢管，单根长3.5～4m，环向间距40cm；管体钻设透浆孔，孔径6mm，孔间距15cm，外插角10
°
～15
°
，导管尾端
105cm范围不钻孔，管尾焊接加劲箍，前后相邻两排小导管搭接长度不小于1.0m。
[0031]进一步，步骤S22中，小导管安设采用钻孔打入法，先将小导管的孔位用红油漆标出，钻孔的方向垂直于开挖面，孔钻至设计深度后，将孔内碎碴吹出。
[0032]进一步，步骤S26中，施作仰拱进尺为3m。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例一种陡倾顺层灰岩岩层隧道出洞施工方法中隧道出洞作业面的示意图，其中，左图为后行洞示意图，右图为先行洞示意图；
[0034]图2为隧道出洞端衬砌结构示意图；
[0035]图3为超前小导管支护设计图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陡倾顺层灰岩岩层隧道出洞施工方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、开挖掌子面至距离洞口80～120m位置时，暂停掌子面施工掘进，预留上台阶施工平台；S2、右洞先行出洞，包括：S21、在距离洞口80～120m位置，使用微爆破配合机械破碎，短进尺、双台阶开挖隧道；上台阶运用上下双层爆破与机械开挖相配合、下台阶运用左右单层爆破与机械开挖相配合；进尺后，进行拱架及初期支护挂网喷浆施作；待初期支护稳定，施作防水布，使用台车施作二衬；S22、双层超前小导管支护施工：在距离洞口30m位置开始施作双层超前小导管，每两榀拱架施作一次；S23、完成双层超前小导管支护施工后，上台阶采用纯机械破碎开挖出洞，开挖至距洞口10～20m时，采用机械破碎开挖，挖机向洞内方向勾取土石，洞内运输至出口弃渣，严禁挖机向外推进开挖，挖机开挖0.6～1.2米进行上台阶拱架及挂网初期支护施作；S24、隧道洞口临时防护工程施工，上台阶出洞后，对洞口上方及两侧边坡进行清方，并对清方后的边坡进行挂网喷浆；稳定隧道边坡围岩；S25、下台阶采用纯机械破碎开挖出洞，具体施工位置以及方法与S23相同；S26、仰拱纯机械破碎开挖，清除仰拱位置的石渣，施作仰拱；S27、平整洞口场地；S3、左洞后行出洞，包括：S31、微爆破配合机械破碎开挖，具体做法同S21相同；S32、双层超前小导管支护施工，具体做法同S22相同；S33、上台阶采用纯机械破碎开挖出洞，具体做法同S23相同；S34、隧道洞口临时防护工程施工，具体做法同S24相同；S35、下台阶采用纯机械破碎开挖出洞，具体做法同S25相同；S36、仰拱纯机械破碎开挖，具体做法同S26相同；S37、平整洞口场地。2.根据权利要求1所述的一种陡倾顺层灰岩岩层隧道出洞施工方法，其特征在于：步骤S21中，所述短进尺具体是：控制开挖进尺为上台阶每次0.6～1.2m、下台阶每次1.2～3m。3.根据权利要求2所述的一种陡倾顺层灰岩岩层隧道...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋进波，昝永奇，刘宁，段兆林，董飞，李林，李强，孙畔，
申请(专利权)人：中铁一局集团有限公司贵州大学，
类型：发明
国别省市：