隧道开挖初期支护的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道开挖初期支护的施工方法，包括以下步骤：进行超前地质预报，设计不等厚喷射混凝土及不等距钢拱架结构；进行钻爆作业，并对遂渣进行出渣；采用拱架安装机安装上台阶拱架，中下台阶采用人工立架，并结合自进式锁脚工艺进行固定；采用湿喷机械手进行喷射混凝土作业，用速凝砂浆封口，向前进行开挖；系统锚杆采用预应力锚杆主动支护，并对隧道掌子面进行预加固，最后施作仰拱，二衬及循环开挖。上述隧道开挖初期支护的施工方法，通过不等厚不等距初支的施工方法，可以在保障隧道稳定性和安全性的基础上，大幅度减小隧道混凝土和钢筋的用量，从而减少工程造价和经济成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
隧道开挖初期支护的施工方法


[0001]本专利技术涉及公路隧道施工
，具体涉及一种隧道开挖初期支护的施工方法。

技术介绍

[0002]中国作为世界上隧道和地下工程最多、最复杂和今后发展最快的国家，现有隧道主要以长、特长隧道为主，而由于四车道适用情况多，应用范围广，已经成为实际公路隧道中占比最多的类型。
[0003]由于断面跨度大、高跨比大及开挖面积大，隧道初期支护要求严格，该类型隧道在初支阶段往往采用过于保守的支护手段及超过必要安全储备的初支厚度，导致隧道施工进展缓慢，且导致工程造价高昂。如何在公路隧道全面机械化的前提下，合理优化公路隧道初支方法和技术，是现在隧道工程中的一个重要问题。在此前提下，公路隧道初期支护施工技术得到了飞速发展和不断创新，得到了一大批切实有效的施工方法。
[0004]如专利公开号为CN114439507A公开了一种穿越富水断层构造带的隧道初期支护施工方法，其钻孔导向装置对钻具能够起到积极引导作用，增加了锚杆孔位置的精确度，提高了锚喷联合支护效果，实现了对调节杆与卡座的同时固定和同时解除限制，给操作者使用钻孔导向装置提供了便利。但是其并没有显著降低工程成本，无法进一步节约公路隧道初支结构混凝土和钢筋用量，工程收益低下。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对现有隧道初期支护方法，隧道初支结构混凝土和钢筋用量较大，工程收益低下的问题，提供一种隧道开挖初期支护的施工方法。
[0006]一种隧道开挖初期支护的施工方法，包括：
[0007]进行超前地质预报，并根据围岩情况设计不等厚喷射混凝土及不等距钢拱架结构；
[0008]采用凿壁台机进行钻爆作业，并利用装载机对凿壁台机开挖的遂渣进行出渣；
[0009]采用拱架安装机安装上台阶拱架，中下台阶采用人工立架，并结合自进式锁脚工艺进行固定；其中，拱架安装根据前述设计的不等距进行安装；
[0010]采用湿喷机械手进行喷射混凝土作业，用速凝砂浆封口，向前进行开挖；其中，混凝土根据前述设计的不等厚进行喷射作业；
[0011]系统锚杆采用预应力锚杆主动支护，并对隧道掌子面进行预加固，最后施作仰拱，二衬及循环开挖。
[0012]在其中一个实施例中，所述进行超前地质预制的步骤具体为：
[0013]首先采用地质预报系统和地质雷达对前方围岩的总体情况、岩层分布进行宏观检测；随后根据检测结果，选择重点部位进超前水平钻探，依据钻杆内岩土结构、构造及水文地质具体判定前方围岩的性质。
[0014]在其中一个实施例中，凿壁台机开挖位置位于单元起始段工字钢上侧后方。
[0015]在其中一个实施例中，钢拱架从单元起始端至单元结束端的厚度逐渐增加，不等厚不等距钢拱架与等厚等间距钢拱架的等效刚度相同。
[0016]在其中一个实施例中，所述采用凿壁台机进行钻爆作业的步骤具体为：
[0017]采用两台ZYS113型全电脑三臂凿岩台车进行钻爆作业，台车6个作业臂同时进行装药，采用长短眼的方式控制最大超挖值。
[0018]在其中一个实施例中，所述利用装载机对凿壁台机开挖的遂渣进行出渣的步骤具体为：
[0019]出渣时，上台阶增加至两台侧卸式装载机同时出渣，随着上中下台阶同步向前掘进，将上中下流水出渣调整为上、中同步出渣，单次作业时间约为4～5h。
[0020]在其中一个实施例中，所述采用拱架安装机安装上台阶拱架的步骤具体为：
[0021]将原有上台阶9节拱架优化为5节，在地面组装连接后，通过机械臂逐榀整体抬升、定位和加固，利用作业框进行拱架纵向连接及钢筋网片焊接施工。
[0022]在其中一个实施例中，所述自进式锁脚工艺进行固定的步骤具体为：
[0023]采用后置式R51N自进式锁脚工艺，利用垫板、螺母将自进式锁脚与纵向连接工字钢固定牢靠。
[0024]在其中一个实施例中，所述系统锚杆采用预应力锚杆主动支护的步骤具体为：
[0025]系统锚杆采用Φ25mm涨壳式预应力锚杆主动支护，锚杆长度嵌入围岩松动圈。
[0026]在其中一个实施例中，所述对隧道掌子面进行预加固的步骤具体为：
[0027]采取自进式管棚及玻璃纤维锚杆对掌子面进行预加固，实际长度应与循环进尺相匹配，确保有效搭接。
[0028]上述隧道开挖初期支护的施工方法至少具有以下优点：
[0029]可以充分发挥各支护施工方式的优势，通过不等厚不等距初支的施工方法，可以在保障隧道稳定性和安全性的基础上，大幅度减小隧道混凝土和钢筋的用量，从而减少工程造价和经济成本。本方法不仅可操作性强，而且经济合理，施工成本较低，可有效抑制初期过大变形避免塌方，同时充分降低施工难度，大大提高施工速率，确保此类型隧道的设计要求，保证结构安全可靠，从而达到安全、经济和实用的目的。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0031]图1为一实施方式中隧道开挖初期支护的施工方法的流程图；
[0032]图2为一实施方式中隧道初期支护的结构示意图；
[0033]图3为图2中a区域的放大图；
[0034]图4为常规三榀钢拱架与混凝土初期支护的示意图；
[0035]图5为不等距不等厚三榀钢拱架与不等厚混凝土初期支护的示意图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术
的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此专利技术不受下面公开的具体实施的限制。
[0037]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0038]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0039]请参阅图1，一实施方式中的隧道开挖初期支护的施工方法，包括以下步骤：
[0040]步骤S110：进行超前地质预报，并根据围岩情况设计不等厚喷射混凝土及不等距钢拱架结构。
[0041]具体地，主要采用TSP203地质预报系统、地质雷达和超前水平钻探相结合方式进行掌子面前方围岩预测。首先采用TSP203地质预报系统和地质雷达对前方围岩的总体情况、岩层分布进行宏观检测。随后根据检测结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道开挖初期支护的施工方法，其特征在于，包括：进行超前地质预报，并根据围岩情况设计不等厚喷射混凝土及不等距钢拱架结构；采用凿壁台机进行钻爆作业，并利用装载机对凿壁台机开挖的遂渣进行出渣；采用拱架安装机安装上台阶拱架，中下台阶采用人工立架，并结合自进式锁脚工艺进行固定；其中，拱架安装根据前述设计的不等距进行安装；采用湿喷机械手进行喷射混凝土作业，用速凝砂浆封口，向前进行开挖；其中，混凝土根据前述设计的不等厚进行喷射作业；系统锚杆采用预应力锚杆主动支护，并对隧道掌子面进行预加固，最后施作仰拱，二衬及循环开挖。2.根据权利要求1所述的隧道开挖初期支护的施工方法，其特征在于，所述进行超前地质预制的步骤具体为：首先采用地质预报系统和地质雷达对前方围岩的总体情况、岩层分布进行宏观检测；随后根据检测结果，选择重点部位进超前水平钻探，依据钻杆内岩土结构、构造及水文地质具体判定前方围岩的性质。3.根据权利要求1所述的隧道开挖初期支护的施工方法，其特征在于，凿壁台机开挖位置位于单元起始段工字钢上侧后方。4.根据权利要求1所述的隧道开挖初期支护的施工方法，其特征在于，钢拱架从单元起始端至单元结束端的厚度逐渐增加，不等厚不等距钢拱架与等厚等间距钢拱架的等效刚度相同。5.根据权利要求1所述的隧道开挖初期支护的施工方法，其特征在于，所述采用凿壁台机进行钻爆作业的步骤具体为：采用两台ZYS113...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志雄，李科，何江陵，江星宏，黄哲学，余国红，曾鹏，
申请(专利权)人：广东省高速公路有限公司，
类型：发明
国别省市：