【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及黄土隧道施工，具体是指一种非饱和黄土隧道开挖方法。
技术介绍
1、黄土高原横跨青海省、甘肃省、宁夏回族自治区、内蒙古自治区、陕西省、山西省、河南省七个省份，为了满足交通基建需求，黄土隧道数量越来越多。非饱和黄土隧道是其中最主要的一类，黄土在非饱和状态下的强度高于一般土体、但低于岩石，因此非饱和黄土采用钻爆法常出现爆破振动过大而出现塌方，而采用机械开挖却由于土体强度较高导致施工进度极慢，且对开完机械损耗较大，大大减缓施工进度，延长了施工周期，无论是机械成本还是人力成本均过高，目前还未见有较好的针对饱和黄土隧道的开挖方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种施工效率高，安全性好，且减少人力损耗和设备损耗，降低施工成本的非饱和黄土隧道开挖方法。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：一种非饱和黄土隧道开挖方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：施工前先判断掌子面的黄土围岩是否需要进行注水施工；
4、步骤s2：如果无需注水施工，则跳转至步骤s6，如果需要注水施工，则进行下一步骤；
5、步骤s3：通过预衬砌装置对掌子面进行超前开挖，在掌子面挖出注水通道；
6、步骤s4：施作能够注水的预制钢衬砌，将其安装到掌子面超前开挖的注水通道内；
7、步骤s5：向预制钢衬砌内通水，使得预制钢衬砌向掌子面进行注水，同时监控掌子面的强度，待掌子面所在黄土围岩软化程度满足开挖条件时停止注水；
8、步骤s6：采
9、步骤s7：循环步骤s1～s6的过程，直至隧道开挖完成。
10、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤s6中，在安装有预制钢衬砌的掌子面开挖完成后，在预制刚衬砌底部施作临时仰拱，临时仰拱与预制钢衬砌构成封闭的衬砌环，完成对隧道的初步支护衬砌。
11、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤s1中，根据隧道超前地质预报结合前端开挖掌子面黄土围岩的强度和含水率，进行掌子面所在黄土围岩是否需要进行注水施工的判断，如果黄土围岩含水率高或强度低，则无需注水施工，如果黄土围岩含水率低或强度高，则需要注水施工。
12、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤s4中的预制钢衬砌由若干内部空心的弧形钢板拼接而成，所述弧形钢板一端设置与有弧形钢板内腔连通的进水管道，另一端设置有与有弧形钢板内腔连通的出水管道，所述弧形钢板下部还排布有若干与有弧形钢板内腔连通的浸水孔。
13、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤s3中的预衬砌装置包括台车，所述台车前部设置有隧道轮廓状的机架轨道，所述机架轨道前部安装有能够沿机架轨道移动的伸缩式切割臂和衬砌支撑机构，所述伸缩式切割臂上装配有刀盘，所述衬砌支撑机构内设置有能够进行预制钢衬砌进行安装的衬砌安装机构，台车中部设置有伸缩架，所述伸缩架上部设置有固定架，所述固定架朝向机架轨道一侧固定安装有钢衬砌存放机构，所述钢衬砌存放机构位于衬砌安装机构上部，为提供预制钢衬砌。
14、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述刀盘包括刀架，所述刀架边缘设置有能够传动的链条，所述链条上设置有刀齿。
15、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述衬砌安装机构包括运输平台，所述运输平台上部安装有传输轨道，运输平台两侧设置有限位板，运输平台位于钢衬砌存放机构下部的一端还设置有顶进机构。
16、为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述钢衬砌存放机构包括钢衬砌存放仓，所述钢衬砌存放仓上部设置有与衬砌安装机构可拆卸连接的连接机构，所述钢衬砌存放仓下部开放设置，且下部开口处设置有布置轨道，当钢衬砌存放仓通过连接机构与衬砌安装机构固定连接时，所述布置轨道位于衬砌安装机构上方。
17、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
18、(1)本专利技术提供的施工方法由于预先设置超前钢制衬砌初支，更好保证了洞室稳定性，大大减少了挤出变形和收敛现象；
19、(2)本专利技术根据掌子面所在黄土围岩的情况，开挖前针对性向非饱和黄土掌子面注水，使其饱和软化，方便进行机械开挖，能节省工期，提高效率；
20、(3)本专利技术借助于已设置预制钢材初支的承载力和结构刚性，极大地降低浅埋深隧道的地表沉降；
21、(4)本专利技术提供的开挖方法，现场作业人员在已设置的初支衬砌保护下进行作业，安全性较高；
22、(5)本专利技术通过施工机械进行开挖和施作衬砌效率高，安全性好，能很大程度的减少人力损耗。
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1.一种非饱和黄土隧道开挖方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种非饱和黄土隧道开挖方法，其特征在于，所述步骤S6中，在安装有预制钢衬砌的掌子面开挖完成后，在预制刚衬砌底部施作临时仰拱，临时仰拱与预制钢衬砌构成封闭的衬砌环，完成对隧道的初步支护衬砌。
3.根据权利要求1或2所述的一种非饱和黄土隧道开挖方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据隧道超前地质预报结合前端开挖掌子面黄土围岩的强度和含水率，进行掌子面所在黄土围岩是否需要进行注水施工的判断，如果黄土围岩含水率高或强度低，则无需注水施工，如果黄土围岩含水率低或强度高，则需要注水施工。
4.根据权利要求1或2所述的一种非饱和黄土隧道开挖方法，其特征在于，所述步骤S4中的预制钢衬砌(10)由若干内部空心的弧形钢板(101)拼接而成，所述弧形钢板(101)一端设置与有弧形钢板(101)内腔连通的进水管道(102)，另一端设置有与有弧形钢板(101)内腔连通的出水管道(103)，所述弧形钢板(101)下部还排布有若干与有弧形钢板(101)内腔连通的浸水孔(104)。
6.根据权利要求5所述的一种非饱和黄土隧道开挖方法，其特征在于，所述刀盘(3)包括刀架(31)，所述刀架(31)边缘设置有能够传动的链条(33)，所述链条(33)上设置有刀齿(32)。
7.根据权利要求5所述的一种非饱和黄土隧道开挖方法，其特征在于，所述衬砌安装机构(5)包括运输平台(51)，所述运输平台(51)上部安装有传输轨道(52)，运输平台(51)两侧设置有限位板(54)，运输平台(51)位于钢衬砌存放机构(6)下部的一端还设置有顶进机构(53)。
8.根据权利要求5所述的一种非饱和黄土隧道开挖方法，其特征在于，所述钢衬砌存放机构(6)包括钢衬砌存放仓(61)，所述钢衬砌存放仓(61)上部设置有与衬砌安装机构(5)可拆卸连接的连接机构(63)，所述钢衬砌存放仓(61)下部开放设置，且下部开口处设置有布置轨道(62)，当钢衬砌存放仓(61)通过连接机构(63)与衬砌安装机构(5)固定连接时，所述布置轨道(62)位于衬砌安装机构(5)上方。
...【技术特征摘要】
1.一种非饱和黄土隧道开挖方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种非饱和黄土隧道开挖方法，其特征在于，所述步骤s6中，在安装有预制钢衬砌的掌子面开挖完成后，在预制刚衬砌底部施作临时仰拱，临时仰拱与预制钢衬砌构成封闭的衬砌环，完成对隧道的初步支护衬砌。
3.根据权利要求1或2所述的一种非饱和黄土隧道开挖方法，其特征在于，所述步骤s1中，根据隧道超前地质预报结合前端开挖掌子面黄土围岩的强度和含水率，进行掌子面所在黄土围岩是否需要进行注水施工的判断，如果黄土围岩含水率高或强度低，则无需注水施工，如果黄土围岩含水率低或强度高，则需要注水施工。
4.根据权利要求1或2所述的一种非饱和黄土隧道开挖方法，其特征在于，所述步骤s4中的预制钢衬砌(10)由若干内部空心的弧形钢板(101)拼接而成，所述弧形钢板(101)一端设置与有弧形钢板(101)内腔连通的进水管道(102)，另一端设置有与有弧形钢板(101)内腔连通的出水管道(103)，所述弧形钢板(101)下部还排布有若干与有弧形钢板(101)内腔连通的浸水孔(104)。
5.根据权利要求1或2所述的一种非饱和黄土隧道开挖方法，其特征在于，所述步骤s3中的预衬砌装置包括台车(7)，所述台车(7)前部设置有隧道轮廓状的机架轨道(1)，所述机架轨道(1)前部安装有能够沿机架轨道(1)移动的伸缩式切割臂(2)和衬砌支撑机构(4)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉伟，何十美，吕春雷，邢皓，宋战平，田松，
申请(专利权)人：中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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