[发明专利]深埋软岩大型隧洞落底开挖支护的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种深埋软岩大型隧洞落底开挖支护的施工方法，主要适用于各种水利水电工程中，特别是深埋软岩大断面隧洞。

背景技术

近些年，随着社会发展的需要，深埋隧洞工程逐渐增多，已有的研究和工程实践表明，岩体在高埋深条件下将会发生诸多不同于常规浅埋条件下的破坏现象，比如岩爆、应力型松弛垮塌、持续性变形等，围岩的塑性大变形是深埋软岩洞室最为常见的破坏现象，常常伴随着隧洞塌方、顶拱下沉、底臌以及围岩的异常变形等情况的发生，隧洞拱肩、拱脚以及底拱是相对较为明确的最可能产生破坏的重点部位。

深埋高地应力软岩洞段，围岩变形大且持续时间长，围岩稳定性差，容易发生塌方，仅仅靠系统喷锚支护所提供的支护力还不足以保证隧洞围岩稳定安全，常常需要进一步采用系统钢拱架支撑，甚至配套管棚支护体系形成复合支护结构体系，实现高地应力软岩洞室的围岩整体稳定，而系统钢拱架结构需要牢固的基础才能发挥承载支护作用。

深埋软岩大断面隧洞一般采用台阶法(一般分上、下两个断面，上断面开挖一定长度后再开挖下断面)或分部开挖法(一般分左右上下四个断面，分部开挖前进)进行隧洞开挖，通过超前支护(超前导管、管棚等)或及时施加的强力支护(钢拱架支撑、砂浆锚杆、喷射混凝土等)确保洞室的稳定。无论是台阶法还是分部开挖法，不同的施工阶段和施工步骤对洞室的稳定均会产生不同程度的影响。对于台阶法开挖的软岩洞段，下台阶落底施工过程中，必然存在打破上半断面支护后的围岩稳定平衡状态，特别是上半断面的系统钢拱架基础将随着下半断面的开挖而悬空失去支撑与承载能力，使得上半断面围岩存在失稳的风险，极有可能出现上断面软岩整体下沉、塌方、大变形或底臌等现象，需要提前采取必要的工程措施，对可预见的破坏部位和情况进行有针对性的加固。鉴于洞室规模、施工方式、地质条件的不同以及施工现场的诸多不确定因素，目前对于深埋大型软岩隧洞落底开挖的支护设计和施工尚缺乏系统性的处理方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种深埋软岩大型隧洞落底开挖支护的施工方法，在落底开挖之前采用基础锚筋桩、预应力锚杆对洞室上下半断面分别进行针对性的预先加固，随后再进行隧洞左右分幅落底开挖、及时引接上台阶洞室钢拱架立腿，封闭全断面支护拱架，以达到确保隧洞结构安全稳定的目的。

本发明所采用的技术方案是：深埋软岩大型隧洞落底开挖支护的施工方法，其特征在于步骤如下：

a、根据开挖揭露的地质条件，在已开挖的上半断面洞室内依次布置上半断面砂浆锚杆、上半断面钢拱架和混凝土喷层，形成系统支护；

b、分别在上半断面洞室的拱肩、腰部、拱脚部位布置预应力锚杆进行加固；

c、在上半断面洞室两侧拱脚部位实施超前系统基础锚筋桩；

d、采用左右分幅方式对下半断面洞室进行落底开挖，任选半幅开挖1-2m进尺后，及时引接上半断面钢拱架立腿，安装下半断面钢拱架并施工下半断面砂浆锚杆，然后喷射混凝土封闭，随后采用相同方法进行另半幅开挖和支护，形成环形支护整体；

e、依次重复上述步骤a、b、c、d，直至整个隧洞贯通。

所述预应力锚杆外端部与水平设置于上半断面洞室内的通长槽钢固定连接，通长槽钢与岩壁之间布置砂浆整平层。

所述基础锚筋桩端部制有钢板，该钢板另一侧焊接有布置于上半断面洞室拱脚处的通长槽钢。

所述上半断面钢拱架和下半断面钢拱架之间采用垫板螺栓机械连接方式连接。

本发明的有益效果是：本发明在深埋软岩大型隧洞落底开挖之前采用基础锚筋桩、预应力锚杆对洞室上下半断面分别进行针对性的预先加固，随后采用左右分幅方式对下半断面洞室进行落底开挖、及时引接上半断面钢拱架立腿，封闭全断面支护拱架，形成环形支护整体，经实践证明，有效的限制了落底开挖过程中隧洞围岩的不利变形与塌方破坏，确保了隧洞围岩的整体稳定安全，保证了施工的顺利进行。

附图说明

图1、图2、图3、图4是本发明施工步骤示意图。

图5是本发明中预应力锚杆端部连接细部图。

图6是本发明中基础锚筋桩端部连接细部图。

具体实施方式

本发明结合西部某水电工程深埋软岩大型隧洞设计和施工的实践，提出在深埋软岩大型隧洞落底开挖之前采用基础锚筋桩7、预应力锚杆6对洞室上下半断面分别进行针对性的预先加固，随后再进行隧洞左右分幅落底开挖、及时引接上台阶洞室钢拱架立腿，封闭全断面支护拱架的开挖支护设计和施工的系统性方法，以达到确保隧洞结构安全稳定的目的。本实施例的具体施工步骤如下：