阅读说明：本技术 一种高速铁路大断面隧道快速施工方法 (Rapid construction method for large-section tunnel of high-speed railway ) 是由 戴长云 谢秉军 柯松林 郑玉明 江新明 于 2020-04-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高速铁路大断面隧道快速施工方法采用三台阶同步施工的方法,优化了高速铁路软弱围岩隧道开挖工法,不需要进行临时支护,有利于降低施工成本,并进一步优化工序安排,达到减小围岩变形,提高软弱围岩隧道稳定性,从而保障隧道施工安全,提高软弱围岩隧道施工效率的目的。(The invention discloses a rapid construction method of a high-speed railway large-section tunnel, which adopts a three-step synchronous construction method, optimizes the excavation construction method of a high-speed railway weak surrounding rock tunnel, does not need temporary support, is favorable for reducing the construction cost, further optimizes the process arrangement, and achieves the purposes of reducing the surrounding rock deformation and improving the stability of the weak surrounding rock tunnel, thereby ensuring the tunnel construction safety and improving the construction efficiency of the weak surrounding rock tunnel.)

一种高速铁路大断面隧道快速施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，特别涉及一种高速铁路大断面隧道快速施工方法。

背景技术

目前在国内软弱围岩隧道施工普遍以台阶法、交叉中隔墙法、双侧壁导坑法等小断面多步开挖工艺为主，其作业空间小，存在大量的临时支护，需反复安装、拆除，降低了施工进度，不利于机械化设备的连续作业，且受隧道围岩段落的不均匀影响，隧道机械化施工配套设备不能形成连续作业，降低了机械设备的工效。软弱围岩隧道岩质较软、节理裂隙发育、承载力低、易变形，根据软弱围岩的变形特征、隧道的支护措施以及当前的施工工艺、工法、机械等技术水平，应当首先在工法上研究如何进行快挖、快支、快封闭，软弱围岩的蠕变特性使其变形持续时间长，如果施工速度缓慢，支护封闭成环的时间长，就很容易出现大的变形，甚至过渡松弛而塌方。因此快速封闭成环是提高软弱围岩隧道稳定性的基本要求，也是软弱围岩隧道施工的最根本策略。

其中，台阶法中的台阶高度和长度的选择对工效影响大。台阶太高扒碴时间过长、稳定性差，台阶太低机械操作空间受限；台阶太长扒碴困难，不利于平行作业，台阶太短台架不稳定，司钻操作不便。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高速铁路大断面隧道快速施工方法，能够减小围岩变形，提高软弱围岩隧道稳定性，从而保障隧道施工安全，提高软弱围岩隧道施工效率的目的。

根据本发明的第一方面实施例，提供一种高速铁路大断面隧道快速施工方法，包括以下步骤：

S1:对隧道围岩的稳定性进行判断；

S2:在隧道内同步开挖上台阶、中台阶、下台阶；

S3:对上台阶、中台阶、下台阶同步出渣；

S4:为上台阶、中台阶、下台阶依次安装第一拱架，并在第一拱架上依次进行支护施工措施；

S5:与S4同步进行，开挖仰拱初支，仰拱初支与下台阶间隔，开挖仰拱初支后依次进行出渣和安装第二拱架的操作；

S6:对第二拱架和各第一拱架依次喷射混凝土；

S7：重复S1至S6的施工顺序，直至完成隧道的施工。

有益效果：此高速铁路大断面隧道快速施工方法优化了高速铁路软弱围岩隧道开挖工法，不需要进行临时支护，有利于降低施工成本，并进一步优化工序安排，达到减小围岩变形，提高软弱围岩隧道稳定性，从而保障隧道施工安全，提高软弱围岩隧道施工效率的目的。

根据本发明第一方面实施例的高速铁路大断面隧道快速施工方法，根据围岩的判断决定开挖方式，开挖方式包括机械开挖和爆破开挖，最大限度控制围岩变形，确保围岩稳定。

根据本发明第一方面实施例的高速铁路大断面隧道快速施工方法，上台阶、中台阶、下台阶的高度分别为4.5m、3.6m、2.9m，上台阶长度为5～8m，中台阶长度5m，针对软弱围岩的特点，结合围岩稳定性、作业协同性、工装可行性、设备匹配性等最终确定三台阶开挖工法的基本参数。

根据本发明第一方面实施例的高速铁路大断面隧道快速施工方法，仰拱初支的直径不大于隧道的洞径的两倍，及时封闭成环，缩短初期支护全环封闭时间。

根据本发明第一方面实施例的高速铁路大断面隧道快速施工方法，仰拱初支与掌子面之间的水平距离不大于隧道的洞径的两倍，可以分散掌子面人数，减少了掌子面作业人数，降低了风险。

根据本发明第一方面实施例的高速铁路大断面隧道快速施工方法，与步骤S4和S5同步进行，设置仰拱栈桥，仰拱栈桥的净跨度为24m。

根据本发明第一方面实施例的高速铁路大断面隧道快速施工方法，支护施工措施包括安装锁脚钢管和锚杆。

根据本发明第一方面实施例的高速铁路大断面隧道快速施工方法，上台阶、中台阶、下台阶的总施工时长为16～18h，充分开展平行作业。

根据本发明第一方面实施例的高速铁路大断面隧道快速施工方法，仰拱初支的总施工时长为7～8h，保证工序零间隙。

根据本发明第一方面实施例的高速铁路大断面隧道快速施工方法，S1至S6的总施工时长为20h，缩短施工周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1为本发明实施例的施工工况示意图；

图2为本发明实施例中隧道开挖台阶的示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1～图2，一种高速铁路大断面隧道快速施工方法，包括以下步骤：

S1:对隧道围岩的稳定性进行判断；

S2:在隧道内同步开挖上台阶10、中台阶11、下台阶12；

S3:对上台阶10、中台阶11、下台阶12同步出渣；

S4:为上台阶10、中台阶11、下台阶12依次安装第一拱架，并在第一拱架上依次进行支护施工措施；

S5:与S4同步进行，开挖仰拱初支13，仰拱初支13与下台阶12间隔，开挖仰拱初支13后依次进行出渣和安装第二拱架的操作；

S6:对第二拱架和各第一拱架依次喷射混凝土；

S7：重复S1至S6的施工顺序，直至完成隧道的施工。

仰拱初支13的开挖时间可根据现场情况合理调整，灵活度高，并防止仰拱初支13的混凝土因前期强度低回填洞碴及机械行走对仰拱初支13的质量造成影响。

仰拱初支13不紧跟下台阶12，预留一定的距离作为过渡段。相比以往仰拱初支13紧跟下台阶12施工无需回填洞碴，即可进行下一步二衬仰拱施工，减少了二衬仰拱施工前对回填虚碴二次开挖的工序，避免出现仰拱初支13的底部清理不干净造成的虚碴对仰拱初支13造成扰动。

在本实施例中，在判断前还包括施工准备、超前地质预报等工作，避免出现施工意外。

在本实施例中，根据围岩的判断决定开挖方式，开挖方式包括机械开挖和爆破开挖。其中，机械开挖选用挖掘机配备铣挖头、松土器、破碎锤。在稳定性较好的胶质土层中开挖采用松土器，在裂隙发育的风化岩层中采用破碎锤，局部欠挖的情况采用铣挖头修整。在其他软质岩层中采用控制爆破，最大限度控制围岩变形，确保围岩稳定。

在本实施例中，上台阶10、中台阶11、下台阶12的高度分别为4.5m、3.6m、2.9m，上台阶10长度为5～8m，中台阶11长度5m，针对软弱围岩的特点，结合围岩稳定性、作业协同性、工装可行性、设备匹配性等最终确定三台阶开挖工法的基本参数。只要在该参数下进行施工，不需要进行临时支护，安装第一拱架的速度也会提高，提高了软弱围岩隧道的施工生产效率。

在本实施例中，仰拱初支13的直径不大于隧道的洞径的两倍，及时封闭成环，缩短初期支护全环封闭时间。

在本实施例中，仰拱初支13与掌子面之间的水平距离不大于隧道的洞径的两倍，可以分散掌子面人数，减少了掌子面作业人数，降低了风险。

在本实施例中，与步骤S4和S5同步进行，设置仰拱栈桥14，仰拱栈桥14的净跨度为24m。

在本实施例中，支护施工措施包括安装锁脚钢管、锚杆、超前小导管、钢筋网等常规措施。

在本实施例中，上台阶10、中台阶11、下台阶12的总施工时长为16～18h，充分开展平行作业。

在本实施例中，仰拱初支13的总施工时长为7～8h，保证工序零间隙。

综合考虑掌子面围岩稳定性、安全性和施工工效，对高速铁路大断面软弱围岩隧道循环进尺Ⅳ级围岩按2榀控制，V级围岩按1～2榀控制。其中：Vc按1榀控制，Vb、Va按2榀控制。循环进尺相对固化，作业时间稳定。软弱围岩单循环时间控制在16～18h，仰拱初支13循环时间控制在7～8h。

具体的，三台阶的打钻、装药、爆破耗时5小时，通风、出渣2.5小时，修边、凿顶0.5小时，立上台阶10、中台阶11、下台阶12的第一拱架共3.5小时，安装好第一拱架后，对第一拱架进行支护的施工措施和开挖仰拱初支13同步进行，支护的施工措施共3小时，开挖仰拱初支13工2小时，开挖仰拱初支13后进行出渣，耗时1小时，此时上台阶10、中台阶11、下台阶12基本施工完成，并继续对仰拱初支13安装第二拱架后，对第二拱架开始喷射混凝土，形成仰拱初支13，耗时2.5小时，然后对上台阶10的第一拱架、中台阶11的第一拱架、下台阶12的第一拱架依次喷射混凝土，耗时4.5小时，总施工时长为20h，显著缩短了施工周期。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。