薄層破碎硬質巖石地層中大傾角扶梯通道反方向暗挖施工方法與流程

本發明涉及隧道過程施工技術領域，具體的說，是薄層破碎硬質巖石地層中大傾角扶梯通道反方向暗挖施工方法。

背景技術：

隨著社會經濟的不斷發展，城市建設的飛速推進，扶梯通道在垂直換乘車站應用越來越多，并向多功能化方向發展。

扶梯通道普遍設置使用功能特殊、人流物流密集、交通流量大的地段，地下扶梯通道施工過程中，由于地質情況復雜、地表結構物多、埋深前等不利因素，采用傳統的正臺階法施工，開挖擾動次數多，對地面交通及既有構筑物的使用、運營安全難以保證，采用側壁導坑安全系數雖高，但局限于目前扶梯通道開挖斷面普遍較小，存在施工工序復雜、作業空間狹窄、施工效率低、進度慢、成本高等不利因素。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供薄層破碎硬質巖石地層中大傾角扶梯通道反方向暗挖施工方法，擾動次數少，支護結構穩定、安全可靠、實用性強，可操作性強、造價低，施工效率高，對地表環境、既有構筑物影響小，經濟效益與社會效益顯著。

本發明通過下述技術方案實現：薄層破碎硬質巖石地層中大傾角扶梯通道反方向暗挖施工方法，包括以下施工步驟：

步驟s1：施工準備；

步驟s2：下導洞施工；所述下導洞包括上臺階和下臺階；所述上臺階包括i區和iii區，所述i區包括第一支護區和第二支護區；所述下臺階包括ii區，所述ii區包括第三支護區和第四支護區；具體包括以下施工步驟：

步驟s211：超前支護；

步驟s212：i區開挖及第一支護區和第二支護區支護；

步驟s213：下導洞下臺階ii區開挖及第三支護區支護；

步驟s214：下導洞上臺階第三支護區支護；

步驟s215：第四支護區支護成環，永久性底板支護成環；下導洞貫通；

步驟s3：上導洞施工；當下導洞洞身穿過拱頂不良地質段，且下臺階永久性初期支護已成環，形成穩定支撐體后從上而下開挖上導洞；所述上導洞包括iii區，所述iii區還包括第五支護區；具體包括以下施工步驟：

步驟s31：iii區開挖第五支護區施工、以及第一支護區拆除；具體包括以下工作步驟：

步驟s311：修整工作平臺；

步驟s312：超前支護；

步驟s313：上導洞開挖；上導洞主要采用扔配合機械開挖，主要開挖及設備為pc-60挖機帶破碎頭、風鎬、十字鎬以及鐵楸等，局部遇到堅硬巖石采用風槍打淺眼松動爆破；

步驟s314：上導洞支護；

步驟s315：在第五支護區支護施工完成后，下導洞拱頂臨時支護拆除，依次循環；

步驟s4：出渣成型；

步驟s5：底板及二襯混凝土施工。

工作原理：將側壁導坑法與臺階法創新結合，采用下后上反向導洞開挖的順序；先開挖下導洞上臺階；再開挖下導洞下臺階，使洞身下部永久性支護提前成型并封閉成環，從而達到有效抑制初期支護在開挖過程中下沉變形的目的；先下后上反向導洞開挖，能夠有效降低第一次開挖（下導洞）拱頂的高度，第二次開挖（上導洞擴挖）可在渣堆上直接操作，施工簡單便捷，難度大大降低，無需特殊施工設備。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述步驟s212具體包括以下步驟：

步驟s2121：爆破作業完成后扒渣，采用c25混凝土素噴封閉巖面；

步驟s2122：架設鋼架，進行錨、網、噴系統支護。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述步驟s213具體包括以下步驟：

步驟s2131：待上臺階開挖超前5-6m后，下導洞下臺階及時跟進開挖；

步驟s2132：開挖完后采用c25混凝土素噴封閉巖面；

步驟s2133：然后架設鋼架，進行進行錨、網、噴系統支護。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述步驟s314具體包括以下步驟：開挖完成后采用c25混凝土素噴封閉開挖面，然后架設鋼架，敢接兩側架立在嚇到洞預留的連接板上，采用高強螺栓連接牢固，緊跟進行錨、網、噴系統支護；開挖進尺對應下導洞鋼架間距，每循環推進一榀；開挖機支護采用簡易臺架作為工作平臺。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述步驟s315具體包括以下步驟：

步驟s3151：下導洞臨時拱頂與邊墻連接螺栓拆除；

步驟s3152：采用破碎頭將1部鋼架、噴射混凝土拆除；

步驟s3153：至此依循環推進，上導洞開挖完成，支護斷面安裝設計要求尺寸成型。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述步驟s5具體是指：通道二襯采用滿堂架和定型鋼架以及小鋼模代替襯砌臺車，泵送澆筑；上導洞開挖完成后首先施工淺埋底板及二次襯砌施工，完成后從上往下逐段澆筑，所有支架材料及末班從上到下循環使用。

進一步地，為了更好的實現本發明，在施工過程中，所述步驟s212中第二支護區12支護及加固，具體包括以下施工步驟：

步驟a：測量放樣：

按照要求在梁側邊墻上按100*100cm間距，梅花形準確布設小導管孔位置，并標示清楚；

步驟b：鉆孔；

采用氣腿式鑿巖機鉆孔，孔深大于3.5m；

步驟c：導管加工：每根導管加工成長3.5m，前段加工成錐形，除尾端1m外，管部每隔20cm交錯鉆直徑8mm的泄漿孔，以便漿液想土體內壓注；

步驟d：導管插入及孔口密封處理；

成孔后，將鉆桿換成專用頂頭將導管頂入孔中，導管頂入不小于導管長度的95%；導管頂進孔后其端部外壁與孔壁間隙采用錨固劑堵塞嚴密；

步驟e：小導管注漿。

進一步地，為了更好的實現本發明，在施工過程中，還包括以下施工注意事項：

a.施工前需對現場地質情況、地表建筑物以及地下管線進行調查；

b.繪制管線與線路布置圖，準確掌握平面位置關系；

c.超前支護施工嚴格控制角度，避免造成超前支護破壞地下管線；

d.拆遷支護注漿壓力需經過現場試驗確定，壓力過大會造成道路出現起拱現象，影響車輛通行；

e.開挖嚴格控制爆破振動速度，爆破時臨時封閉交通，避免運行車輛出現跳車現象；

f.開挖工序完成后，及時完成支撐及初噴工藝，確保圍巖及地面道路的穩定性。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：

（1）本發明采用反向開挖擾動次數少，支護結構穩定、安全可靠；

（2）本發明采用單側壁、雙側壁導坑法、臺階法等施工工藝的科學結合，有效的處理的安全與進度之間的矛盾；

（3）本發明施工速度快，施工成本低，對地表環境、既有構筑物影響小，經濟效益與社會效益顯著；

（4）本發明實用性、可操作性強。

附圖說明

圖1為本發明中下導洞的剖面結構示意圖；

圖2為本發明中下導洞的立面結構示意圖；

圖3為本發明中上導洞的立面結構示意圖。

其中：1-i區，11-第一支護區，12-第二支護區，2-ii區，23-第三支護區，24-第四支護區，3-iii區，35-第五支護區。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。

實施例1：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，如圖1-圖3所示，薄層破碎硬質巖石地層中大傾角扶梯通道反方向暗挖施工方法，包括以下施工步驟：

步驟s1：施工準備；

步驟s2：下導洞施工；所述下導洞包括上臺階和下臺階；所述上臺階包括i區1和iii區3，所述i區1包括第一支護區11和第二支護區12；所述下臺階包括ii區2，所述ii區2包括第三支護區23和第四支護區24；具體包括以下施工步驟：

步驟s21：超前支護；以減少震動和煙塵，開挖循環進尺控制在0.8-1.0m；

步驟s22：i區1開挖及第一支護區11和第二支護區12支護；

步驟s23：下導洞下臺階ii區2開挖及第三支護區23支護；

步驟s24：下導洞上臺階第三支護區23支護；

步驟s25：第四支護區24支護成環，永久性底板支護成環；下導洞貫通；

步驟s3：上導洞施工；當下導洞洞身穿過拱頂不良地質段，且下臺階永久性初期支護已成環，形成穩定支撐體后從上而下開挖上導洞；所述上導洞包括iii區3，所述iii區3還包括第五支護區35；具體包括以下施工步驟：

步驟s31：iii區3開挖第五支護區35施工、以及第一支護區11拆除；具體包括以下工作步驟：

步驟s311：修整工作平臺；

步驟s312：超前支護；

步驟s313：上導洞開挖；

當下導洞洞身穿過拱頂不良地質段，且下臺階永久性初期支護已成環，形成穩定支撐體后從上而下開挖上導洞；上導洞開挖之間先施工超前小導管加固前方人工填土；上導洞主要采用扔配合機械開挖，主要開挖及設備為pc-60挖機帶破碎頭、風鎬、十字鎬以及鐵楸等，局部遇到堅硬巖石采用風槍打淺眼松動爆破；開挖完成后采用c25混凝土素噴封閉開挖面，然后架設鋼架，敢接兩側架立在嚇到洞預留的連接板上，采用高強螺栓連接牢固，緊跟進行錨、網、噴系統支護；開挖進尺對應下導洞鋼架間距，每循環推進一榀；開挖機支護采用簡易臺架作為工作平臺；上導洞順斜坡依次下降，鋼架型式為不等尺寸異型鋼架，在開挖作業將所有鋼架成批加工完成，按順序依次編號，施工時“對號入座”，以防止出現永久性支護輪廓出現偏差，確保支護斷面質量。

步驟s314：上導洞支護；

開挖完成后采用c25混凝土素噴封閉開挖面，然后架設鋼架，敢接兩側架立在嚇到洞預留的連接板上，采用高強螺栓連接牢固，緊跟進行錨、網、噴系統支護；開挖進尺對應下導洞鋼架間距，每循環推進一榀；開挖機支護采用簡易臺架作為工作平臺；

步驟s315：在第五支護區35支護施工完成后，下導洞拱頂臨時支護拆除，依次循環；

步驟s4：出渣成型；

步驟s5：底板及二襯混凝土施工。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例2：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，如圖1-圖3所示，進一步地，為了更好的實現本發明，所述步驟s22具體包括以下步驟：

步驟s22：爆破作業完成后扒渣，采用c25混凝土素噴封閉巖面；

步驟s222：架設鋼架，進行錨、網、噴系統支護；

需要說明的是，通過上述改進，爆破作業完成后扒渣，采用c25混凝土素噴封閉巖面；架設鋼架，進行錨、網、噴系統支護；上臺階兩側拱腳處對應于每榀初期支護鋼架各設置4根鎖腳注漿錨管，注漿錨管兩根下傾7—10°、兩根下傾10—20°，成對設置，錨管內嵌入100cm長、直徑25m螺紋鋼筋，加強后采用u型焊接；支護及鉆爆施工平臺采用輕型剛強度懸掛式拼裝臺架。所述輕型高強度懸掛式拼裝臺架在支護或巖壁上每側搭設2根直徑32mm承載錨桿，長1.5m，外露30cm，外露部分通過套筒與輕型高強度管件連接，然后在管件上鋪設篩網為工作平臺。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例3：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，如圖1-圖3所示，進一步地，為了更好的實現本發明，所述步驟s23具體包括以下步驟：

步驟s231：待上臺階開挖超前5-6m后，下導洞下臺階及時跟進開挖；下臺階左、右兩側彩雀交錯開挖式，即上中右、上中左，聯合側錯開距離不小于2m，每次開挖進尺控制在2榀鋼架以內，即不大于1.6m，臺階高度為不定值高度，其高度根據設計斜坡爬升而變化，但不超過3.5m，以方便作業人員操作；

步驟s232：開挖完后采用c25混凝土素噴封閉巖面；

步驟s233：然后架設鋼架，進行進行錨、網、噴系統支護。下臺階兩側拱腳處對應于每榀初期支護鋼架各設置4根鎖腳注漿錨管，注漿錨管兩根下傾7—10°、兩根下傾10—20°，成對設置，錨管內嵌入100cm長、直徑25m螺紋鋼筋，加強后采用u型焊接；

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例4：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，如圖1所示，所述步驟s314具體包括以下步驟：開挖完成后采用c25混凝土素噴封閉開挖面，然后架設鋼架，敢接兩側架立在嚇到洞預留的連接板上，采用高強螺栓連接牢固，緊跟進行錨、網、噴系統支護；開挖進尺對應下導洞鋼架間距，每循環推進一榀；開挖機支護采用簡易臺架作為工作平臺。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例5：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，如圖1-圖3所示，所述步驟s315具體包括以下步驟：

步驟s3151：下導洞臨時拱頂與邊墻連接螺栓拆除；

步驟s3152：采用破碎頭將1部鋼架、噴射混凝土拆除；

步驟s3153：至此依循環推進，上導洞開挖完成，支護斷面安裝設計要求尺寸成型。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例6：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，如圖1-圖3所示，所述步驟s5具體是指：通道二襯采用滿堂架和定型鋼架以及小鋼模代替襯砌臺車，泵送澆筑；上導洞開挖完成后首先施工淺埋底板及二次襯砌施工，完成后從上往下逐段澆筑，所有支架材料及末班從上到下循環使用。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例7：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，如圖1-圖3所示，在施工過程中，所述步驟s22中第三支護區23支護及加固，具體包括以下施工步驟：

步驟a：測量放樣：

按照要求在梁側邊墻上按100*100cm間距，梅花形準確布設小導管孔位置，并標示清楚；

步驟b：鉆孔：

采用氣腿式鑿巖機鉆孔，孔深大于3.5m；

步驟c：導管加工：每根導管加工成長3.5m，前段加工成錐形，除尾端1m外，管部每隔20cm交錯鉆直徑8mm的泄漿孔，以便漿液想土體內壓注；

步驟d：導管插入及孔口密封處理：

成孔后，將鉆桿換成專用頂頭將導管頂入孔中，導管頂入不小于導管長度的95%；導管頂進孔后其端部外壁與孔壁間隙采用錨固劑堵塞嚴密；

步驟e：小導管注漿。

所述注漿材料采用：0.6-0.8水泥漿，注漿采用ky70/80型注漿機壓注，在棄土層內注漿壓力控制在0.5mpa，黏土層內控制在0.8mpa，達到終壓維持壓力10min方可結束注漿，具體注漿參數根據現場試驗以及加固效果不斷進行優化調整；

注漿以注漿量與注漿壓力兩項指標控制，當單孔注漿正常無滲漏現場，且注漿終壓達到，注漿量達到設計量后停止單孔注漿；注漿結束后，將管口風度，以防漿液倒流管外；注漿過程中要隨時觀察注漿壓力機注漿泵排漿的變化，分析注漿情況，防止堵管、跑漿、漏漿，并做好注漿記錄，以便分析注漿效果。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例8：

本實施例在上述實施例的基礎上做進一步優化，如圖1-圖3所示，在施工過程中，還包括以下施工注意事項：

a.施工前需對現場地質情況、地表建筑物以及地下管線進行調查；

b.繪制管線與線路布置圖，準確掌握平面位置關系；

c.超前支護施工嚴格控制角度，避免造成超前支護破壞地下管線；

d.拆遷支護注漿壓力需經過現場試驗確定，壓力過大會造成道路出現起拱現象，影響車輛通行；

e.開挖嚴格控制爆破振動速度，爆破時臨時封閉交通，避免運行車輛出現跳車現象；

f.開挖工序完成后，及時完成支撐及初噴工藝，確保圍巖及地面道路的穩定性。

本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。

實施例9：

如圖1-圖3所示，薄層破碎硬質巖石地層中大傾角扶梯通道反方向暗挖施工方法，包括以下施工步驟：

步驟s1：施工準備。

步驟s2：下導洞施工。所述下導洞包括上臺階和下臺階；所述上臺階包括i區1和iii區3，所述i區1包括第一支護區11和第二支護區12；所述下臺階包括ii區2，所述ii區2包括第三支護區23和第四支護區24；具體包括以下施工步驟：

步驟s21：超前支護。

步驟s22：i區1開挖及第一支護區11支護和第三支護區23支護。所述步驟s22具體包括以下步驟：

步驟s22：爆破作業完成后扒渣，采用c25混凝土素噴封閉巖面。

步驟s222：架設鋼架，進行錨、網、噴系統支護。

步驟s23：下導洞下臺階ii區2開挖及第三支護區23支護。所述步驟s23具體包括以下步驟：

步驟s231：待上臺階開挖超前5-6m后，下導洞下臺階及時跟進開挖。

步驟s232：開挖完后采用c25混凝土素噴封閉巖面。

步驟s233：然后架設鋼架，進行進行錨、網、噴系統支護。

步驟s24：下導洞上臺階第三支護區23支護。

步驟s25：第四支護區24支護成環，永久性底板支護成環；下導洞貫通。

步驟s3：上導洞施工。當下導洞洞身穿過拱頂不良地質段，且下臺階永久性初期支護已成環，形成穩定支撐體后從上而下開挖上導洞；所述上導洞包括iii區3，所述iii區3還包括第五支護區35；具體包括以下施工步驟：

步驟s31：iii區3開挖第五支護區35施工、以及第一支護區11拆除。具體包括以下工作步驟：

步驟s311：修整工作平臺。

步驟s312：超前支護。

步驟s313：上導洞開挖。上導洞主要采用扔配合機械開挖，主要開挖及設備為pc-60挖機帶破碎頭、風鎬、十字鎬以及鐵楸等，局部遇到堅硬巖石采用風槍打淺眼松動爆破。

步驟s314：上導洞支護。

步驟s315：在第五支護區35支護施工完成后，下導洞拱頂臨時支護拆除，依次循環；所述步驟s315具體包括以下步驟：

步驟s3151：下導洞臨時拱頂與邊墻連接螺栓拆除。

步驟s3152：采用破碎頭將1部鋼架、噴射混凝土拆除。

步驟s3153：至此依循環推進，上導洞開挖完成，支護斷面安裝設計要求尺寸成型。

步驟s4：出渣成型。

步驟s5：底板及二襯混凝土施工；所述步驟s5具體是指：通道二襯采用滿堂架和定型鋼架以及小鋼模代替襯砌臺車，泵送澆筑；上導洞開挖完成后首先施工淺埋底板及二次襯砌施工，完成后從上往下逐段澆筑，所有支架材料及末班從上到下循環使用。

在施工過程中，所述步驟s22中第三支護區23支護及加固，具體包括以下施工步驟：

步驟a：測量放樣。

按照要求在梁側邊墻上按100*100cm間距，梅花形準確布設小導管孔位置，并標示清楚。

步驟b：鉆孔。

采用氣腿式鑿巖機鉆孔，孔深大于3.5m。

步驟c：導管加工：每根導管加工成長3.5m，前段加工成錐形，除尾端1m外，管部每隔20cm交錯鉆直徑8mm的泄漿孔，以便漿液想土體內壓注。

步驟d：導管插入及孔口密封處理。

成孔后，將鉆桿換成專用頂頭將導管頂入孔中，導管頂入不小于導管長度的95%。導管頂進孔后其端部外壁與孔壁間隙采用錨固劑堵塞嚴密。

步驟e：小導管注漿。

所述步驟s314具體包括以下步驟：開挖完成后采用c25混凝土素噴封閉開挖面，然后架設鋼架，敢接兩側架立在嚇到洞預留的連接板上，采用高強螺栓連接牢固，緊跟進行錨、網、噴系統支護；開挖進尺對應下導洞鋼架間距，每循環推進一榀；開挖機支護采用簡易臺架作為工作平臺。

進一步地，為了更好的實現本發明，在施工過程中，還包括以下施工注意事項：

a.施工前需對現場地質情況、地表建筑物以及地下管線進行調查；

b.繪制管線與線路布置圖，準確掌握平面位置關系；

c.超前支護施工嚴格控制角度，避免造成超前支護破壞地下管線；

d.拆遷支護注漿壓力需經過現場試驗確定，壓力過大會造成道路出現起拱現象，影響車輛通行；

e.開挖嚴格控制爆破振動速度，爆破時臨時封閉交通，避免運行車輛出現跳車現象；

f.開挖工序完成后，及時完成支撐及初噴工藝，確保圍巖及地面道路的穩定性。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明做任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發明的保護范圍之內。