一種暗挖隧道掘進方法
【專利摘要】本發明公開了一種暗挖隧道掘進方法,包括依次進行的以下步驟:包括以下步驟:a、沿掌子面軸線方向,在隧道上斷面超前下斷面開挖2米,同時對隧道上斷面進行拱部初期支護;b、然后對隧道下斷面進行開挖,挖進1米后,對該段隧道的下斷面進行仰拱初期支護,同時下斷面與上斷面的初期支護封閉成環;c、繼續對隧道上斷面向前掘進1米,同時對該段隧道的上斷面進行拱部初期支護;d、重復步驟b、c,直至隧道挖掘結束。在隧道的掘進過程中始終保證掌子面呈階梯狀,在方便土方快速挖掘轉運的前提下,還能保證隧道內已挖部分的受力均勻程度,提高隧道施工的安全性。
【專利說明】
_種暗挖隧道掘進方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及隧道施工領域,具體涉及一種暗挖隧道掘進方法。
【背景技術】
[0002]圍巖以卵石土為主,在卵石土層中經常出現厚度不等的透鏡體(流砂層),飽和動態含水砂層中開挖隧道施工時極易發生涌水和涌砂等工程災害。卵石土比較破碎松散,在隧道開挖過程中易形成坍方,特別是在下穿建筑物時,會導致地面建筑物的過量沉降、傾斜甚至坍塌。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種暗挖隧道掘進方法,保證隧道在掘進時各局部受力均勻,保障隧道施工的安全性。
[0004]本發明通過下述技術方案實現:
一種暗挖隧道掘進方法,包括以下步驟:
a、沿掌子面軸線方向,在隧道上斷面超前下斷面開挖2米,同時對隧道上斷面進行拱部初期支護;
b、然后對隧道下斷面進行開挖,挖進I米后,對該段隧道的下斷面進行仰拱初期支護,同時下斷面與上斷面的初期支護封閉成環;
C、繼續對隧道上斷面向前掘進I米,同時對該段隧道的上斷面進行拱部初期支護; d、重復步驟b、c,直至隧道挖掘結束。
[0005]針對現有技術中,對于圍巖等較為松軟的地質條件下進行的隧道暗挖工藝容易造成地面建筑物的過量沉降、傾斜甚至坍塌,發明人通過對隧道掌子面進行上一下一的挖掘工藝,同時保證上拱以及下拱及時封閉成環,使得隧道內部各局部受力均勻,進而避免隧道內拱架上出現過度承載而產生形變,保證施工的安全性能。具體操作方式如下,以掌子面的中心線所在的平面為基準面將掌子面均分為上、下兩個斷面,沿掌子面的軸向對其上斷面進行超前開挖2米,同時對上斷面進行拱部初期支護,此時,下斷面與上斷面整體呈階梯狀,方便挖掘機對下斷面對的核心土進行掘進,當下斷面掘進I米后,對下斷面進行仰拱初期支護,同時仰拱初期支護與拱部初期支護及時封閉成環,進而增加隧道內已挖部分的支撐強度,然后不斷重復步驟b、c,直至隧道挖掘結束,即在隧道的掘進過程中始終保證掌子面呈階梯狀,在方便土方快速挖掘轉運的前提下,還能保證隧道內已挖部分的受力均勻程度,提高隧道施工的安全性。
[0006]其中上斷面與下斷面之間始終保持有2米的間隔,使得機械與人工可配合進行挖掘,并且,隧道內拱頂處的壓力被拱頂初期支護所承載,該作用力通過拱頂初期支護傳遞至與未被挖掘的下斷面上,進而極大降低了隧道內部塌陷的可能性,而當上斷面繼續掘進時,下斷面同時繼續掘進,同時對下斷面進行仰拱初期支護,且作用力被仰拱初期支護轉移至隧道底面。而上斷面與下斷面之間交替循環進尺I米,且該I米范圍內所承載的土方壓力在初期支護的正常承受范圍內,即完全能夠避免隧道內部出現坍塌的現象發生。
[0007]在步驟a和c中,采用弧形導坑預留核心土法對隧道上斷面進行挖掘。采用弧形導坑留核心土法進行開挖,弧形導坑留核心土法是將隧道斷面分成左右兩個側壁坑和中洞核心三大部分開挖;短臺階分兩層開挖,中洞核心部分分三層開挖。弧形導坑留核心土法采用人機配合開挖,人工鉆孔,機械挖掘裝土,先進行上弧形導坑開挖,隨后進行拱部初期支護,中洞核心采用人工配合反鏟挖掘機臺階法開挖。
[0008]在隧道施工臨時中斷時,對隧道掌子面進行噴錨。為保證后續施工的安全性能,在隧道掘進臨時停工時,通過對掌子面進行噴錨,以防止掌子面出現垮塌。
[0009]在步驟a中,所述拱部初期支護包括兩個鋼架、注漿管棚、鋼筋網以及砼組成,鋼架沿全斷面設置,注漿管棚沿拱架徑向以及掌子面方向交錯設置,兩個鋼架通過鋼筋網連接,砼澆筑在鋼架以及鋼絲網上。
[0010]在步驟b中,所述仰拱初期支護包括兩個鋼格柵、鋼筋網以及砼,相鄰的兩個所述鋼格柵通過鋼筋網連接,砼澆筑在鋼格柵以及鋼筋網上。
[0011]所述鋼架以及鋼格柵均為工字鋼,且鋼架端部與鋼格柵端部通過螺栓連接使之形成一個封閉的環形。
[0012]本發明與現有技術相比,具有如下的優點和有益效果:
1、本發明當下斷面掘進I米后,對下斷面進行仰拱初期支護,同時仰拱初期支護與拱部初期支護及時封閉成環,進而增加隧道內已挖部分的支撐強度,然后不斷重復步驟b、c,直至隧道挖掘結束,即在隧道的掘進過程中始終保證掌子面呈階梯狀,在方便土方快速挖掘轉運的前提下,還能保證隧道內已挖部分的受力均勻程度,提高隧道施工的安全性;
2、本發明當下斷面掘進I米后,對下斷面進行仰拱初期支護,同時仰拱初期支護與拱部初期支護及時封閉成環,進而增加隧道內已挖部分的支撐強度,然后不斷重復步驟b、c,直至隧道挖掘結束,即在隧道的掘進過程中始終保證掌子面呈階梯狀,在方便土方快速挖掘轉運的前提下,還能保證隧道內已挖部分的受力均勻程度,提高隧道施工的安全性。
【附圖說明】
[0013]此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解,構成本申請的一部分,并不構成對本發明實施例的限定。在附圖中:
圖1為本發明結構示意圖;
圖2為實施例1的示意圖。
[0014]附圖中標記及對應的零部件名稱:
1-鋼架、2-注漿管棚、3-鋼格柵。
【具體實施方式】
[0015]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白,下面結合實施例和附圖,對本發明作進一步的詳細說明,本發明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發明,并不作為對本發明的限定。
[0016]實施例1
如圖1所示,本實施例包括以下步驟: a、沿掌子面軸線方向,在隧道上斷面超前下斷面開挖2米,同時對隧道上斷面進行拱部初期支護;
b、然后對隧道下斷面進行開挖,挖進I米后,對該段隧道的下斷面進行仰拱初期支護,同時下斷面與上斷面的初期支護封閉成環;
C、繼續對隧道上斷面向前掘進I米,同時對該段隧道的上斷面進行拱部初期支護;
d、重復步驟b、c,直至隧道挖掘結束。
[0017]步驟a中,以掌子面的中心線所在的平面為基準面將掌子面均分為上、下兩個斷面,沿掌子面的軸向對其上斷面進行超前開挖2米,同時對上斷面進行拱部初期支護,此時,下斷面與上斷面整體呈階梯狀,方便挖掘機對下斷面對的核心土進行掘進;
步驟b中,當下斷面掘進I米后,對下斷面進行仰拱初期支護,同時仰拱初期支護與拱部初期支護及時封閉成環,進而增加隧道內已挖部分的支撐強度,與此同時再次對上斷面進行掘進I米以及設置拱部初期支護,然后不斷重復步驟b、c,直至隧道挖掘結束,即在隧道的掘進過程中始終保證掌子面呈階梯狀,在方便土方快速挖掘轉運的前提下,還能保證隧道內已挖部分的受力均勻程度,提高隧道施工的安全性。
[0018]其中步驟a中,上斷面與下斷面之間始終保持有2米的間隔,使得機械與人工可配合進行挖掘,并且,隧道內拱頂處的壓力被拱頂初期支護所承載,該作用力通過拱頂初期支護傳遞至與未被挖掘的下斷面上,進而極大降低了隧道內部塌陷的可能性,而當上斷面繼續掘進時,下斷面同時繼續掘進,同時對下斷面進行仰拱初期支護,且作用力被仰拱初期支護轉移至隧道底面。而上斷面與下斷面之間交替循環進尺I米,且該I米范圍內所承載的土方壓力在初期支護的正常承受范圍內,即完全能夠避免隧道內部出現坍塌的現象發生。
[0019]在步驟a和c中,采用弧形導坑預留核心土法對隧道上斷面進行挖掘。采用弧形導坑留核心土法進行開挖,弧形導坑留核心土法是將隧道斷面分成左右兩個側壁坑和中洞核心三大部分開挖;短臺階分兩層開挖,中洞核心部分分三層開挖。弧形導坑留核心土法采用人機配合開挖,人工鉆孔,機械挖掘裝土,先進行上弧形導坑開挖,隨后進行拱部初期支護,中洞核心采用人工配合反鏟挖掘機臺階法開挖。
[0020]具體的掘進方式如圖2所示,依據上斷面與下斷面的掘進順序,將隧道截面分為6個區域,即區域1、n、m、iv、V、VI。通過人工和機械配合操作,先弧形導坑預留核心土法對隧道上斷面超前下斷面開挖2米,在上斷面上形成核心土區域I,在對開挖后的上斷面進行拱部初期支護后,對下斷面上的軸線長度為I米的區域Π進行開挖,并對挖掘完畢后的區域Π進行仰拱初期支護,再次對隧道上斷面向前開挖I米,形成區域m,同時對區域m進行拱部初期支護,且在區域m上同樣留有核心土區域;此時對隧道上部起到支撐作用的土層區域包括區域IV、V、VI以及向前順移的核心土區域I,與下斷面開挖前隧道的支撐土層相比,其支撐面積并未發生變化,即使得隧道在不斷掘進過程中始終保持其穩定的支撐力度,提高施工的安全性。
[0021]本發明方法的工藝要求為,采用機械與人工配合的方式開挖,小型機械配合出碴,盡最大限度減小施工對原始圍巖的擾動,防止形成流砂狀滑塌。
[0022]其中,所述拱部初期支護包括兩個鋼架1、注漿管棚2、鋼筋網以及砼組成,鋼架I沿全斷面設置,注漿管棚2沿拱架徑向以及掌子面方向交錯設置,兩個鋼架I通過鋼筋網連接,砼澆筑在鋼架I以及鋼絲網上;所述仰拱初期支護包括兩個鋼格柵3、鋼筋網以及砼,相鄰的兩個所述鋼格柵3通過鋼筋網連接,砼澆筑在鋼格柵3以及鋼筋網上。
[0023]拱部初期支撐與仰拱初期支撐通過螺栓連接使之形成一個封閉的環形,可進一提高對隧道的邊墻面以及拱頂處的支撐強度,進而保證施工的安全。
[0024]以上所述的【具體實施方式】,對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明,所應理解的是,以上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已,并不用于限定本發明的保護范圍,凡在本發明的精神和原則之內,所做的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種暗挖隧道掘進方法,其特征在于,包括以下步驟: a、沿掌子面軸線方向,在隧道上斷面超前下斷面開挖2米,同時對隧道上斷面進行拱部初期支護; b、然后對隧道下斷面進行開挖,挖進I米后,對該段隧道的下斷面進行仰拱初期支護,同時下斷面與上斷面的初期支護封閉成環; C、繼續對隧道上斷面向前掘進I米,同時對該段隧道的上斷面進行拱部初期支護; d、重復步驟b、c,直至隧道挖掘結束。2.根據權利要求1所述的一種暗挖隧道掘進方法,其特征在于:在步驟a和c中,采用弧形導坑預留核心土法對隧道上斷面進行挖掘。3.根據權利要求1所述的一種暗挖隧道掘進方法,其特征在于:在隧道施工臨時中斷時,對隧道掌子面進行噴錨。4.根據權利要求1所述的一種暗挖隧道掘進方法,其特征在于:在步驟a中,所述拱部初期支護包括兩個鋼架(I)、注漿管棚(2)、鋼筋網以及砼組成,鋼架(I)沿全斷面設置,注漿管棚(2)沿拱架徑向以及掌子面方向交錯設置,兩個鋼架(I)通過鋼筋網連接,砼澆筑在鋼架(I)以及鋼絲網上。5.根據權利要求1所述的一種暗挖隧道掘進方法,其特征在于:在步驟b中,所述仰拱初期支護包括兩個鋼格柵(3)、鋼筋網以及砼,相鄰的兩個所述鋼格柵(3)通過鋼筋網連接,砼澆筑在鋼格柵(3 )以及鋼筋網上。6.根據權利要求4或5所述的一種暗挖隧道掘進方法,其特征在于:所述鋼架(I)以及鋼格柵(3)均為工字鋼,且鋼架(I)端部與鋼格柵(3)端部通過螺栓連接使之形成一個封閉的環形。
【文檔編號】E21D9/04GK105909262SQ201610313375
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】李攀, 高志惠, 楊漢林, 李冬
【申請人】中國五冶集團有限公司