[发明专利]全风化花岗岩隧道开挖施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道开挖施工方法，特别是涉及一种全风化花岗岩隧道开挖施工方法。

背景技术

花岗岩地层在我国南方丘陵地区分布较广，其特点是未风化的花岗岩是很好的持力层，各项物理力学指标均优，但完全风化的花岗岩由于在风化过程中除石英外其它矿物基本风化为粘土矿物（主要为高岭土），导致全风化花岗岩力学性能急剧降低。

全风化花岗岩具有以下特点：

①外观特征可辨，结构松散无胶结，自稳性差，遇水易软化、崩解，失水收缩，经地下水扰动后易流淌；

②岩体渗透性微弱，渗透系数在10^-4cm/s左右；

③风化岩夹含孔隙水和残存裂隙水，处于饱和状态。

目前，针对全风化花岗岩隧道开挖没有一套全面的施工工法。

发明内容

本发明要解决的问题是，提供一种通用可行的全风化花岗岩隧道开挖施工方法，解决全风化花岗岩隧道初支易坍塌、初支变形大侵入二衬轮廓线等涉及隧道施工安全和质量的技术问题。

本发明的技术方案是：在全风化花岗岩隧道开挖前，采用Ф42mm注浆小导管进行超前支护；然后隧道分上台阶、下台阶、隧底按步骤开挖，根据全风化花岗岩自稳时间短的特点，第一步，沿隧道轮廓线开挖上台阶的钢拱架槽，预留核心土，在其两侧下面设注浆锁脚锚管；第二步，在钢拱架槽内人工架设钢拱架，钢拱架顶在注浆锁脚锚管上，人工修边，锚喷施工；第三步，开挖全部上台阶剩下的核心土，再沿隧道轮廓线先单侧开挖下台阶的钢拱架槽到隧道底部即落底，在其下面设注浆锁脚锚管；第四步，在钢拱架槽内人工架设钢拱架，钢拱架顶在注浆锁脚锚管上，人工修边，锚喷施工。预留核心土，用同样方法，交叉完成下台阶另一侧的钢拱架槽开挖、锁脚锚管、架设钢拱架、修边、锚喷施工，即双侧落底；第五步，开挖全部下台阶剩下的核心土，再开挖隧底。第六步，拼装隧底钢拱架，修边，锚喷施工后，完成初支闭合成环。

在全风化花岗岩隧道开挖前，采用Ф42mm小导管进行超前支护, 长3.5～4m，环向间距30～40cm，纵向搭接长度不小于1.0m，外插角5～10度，注1:1水泥浆，注浆压力不低于0.5～1MPa。

在第一步中，采用200或300型反铲挖掘机，沿隧道轮廓线开挖上台阶的钢拱架槽，每次开挖1～2榀钢拱架间距长度，间距一般0.6～1m，预留核心土，在其两侧下面各设Ф42mm注浆锁脚锚管2根。

在第二步中，在钢拱架槽人工架设I18～I20工字钢钢拱架，钢拱架顶在注浆锁脚锚管上，按钢拱架轮廓人工严格修边，进行锚喷初支施工。

在第三步中，采用200或300型反铲挖掘机，开挖全部上台阶剩下的核心土，再沿隧道轮廓线先单侧开挖下台阶的钢拱架槽到隧道底部即落底，在其下面设注浆锁脚锚管。

在第四步中，在钢拱架槽人工架设I18～I20工字钢钢拱架，钢拱架顶在注浆锁脚锚管上，并使下台阶钢拱架与上台阶钢拱架连接成一个整体，按钢拱架轮廓人工严格修边，进行锚喷初支施工；预留核心土，用同样方法，交叉完成下台阶另一侧的钢拱架槽开挖、锁脚锚管、架设钢拱架、修边、锚喷施工，即双侧落底。

在第五步中，采用200或300型反铲挖掘机，开挖全部下台阶剩下的核心土，再开挖隧底。

在第六步中，拼装隧底钢拱架，并使下台阶钢拱架与隧底钢拱架连接成一个整体，按钢拱架轮廓修边，进行锚喷初支施工后，完成初支闭合成环

本发明采用“嵌拱修边”的施工方法，有效避免了超欠挖，开挖轮廓圆顺，围岩受力状态最佳。按此方法施工，可有效解决全风化花岗岩隧道初支易坍塌、初支变形大侵入二衬轮廓线等问题，有效保证隧道施工安全和质量。

附图说明

图1为本发明的施工顺序示意图，即开挖上台阶预留核心土施工示意图；

图2为本发明的施工顺序示意图，即架立上台阶钢拱架、人工修边、初支施工示意图；

图3为本发明的施工顺序示意图，即开挖上台阶核心土、单侧落底施工示意图；

图4为本发明的施工顺序示意图，即交叉开挖下台阶、双侧落底施工示意图；

图5为本发明的施工顺序示意图，即开挖下台阶核心土及隧底施工示意图；

图6为本发明的施工顺序示意图，即拼装隧底钢拱架，初支闭合成环施工示意图。

具体实施方式

本发明的实施例：在全风化花岗岩隧道开挖前，采用Ф42mm小导管进行超前支护, 长3.5～4m，环向间距30～40cm，纵向搭接长度不小于1.0m，外插角5～10度，注1:1水泥浆，注浆压力不低于0.5～1MPa。然后根据全风化花岗岩自稳时间短的特点，隧道分上台阶、下台阶、隧底按步骤开挖，第一步，由于全风化花岗岩硬度很低，采用200或300型反铲挖掘机，沿隧道轮廓线开挖上台阶的钢拱架槽，每次开挖1～2榀钢拱架间距长度（间距一般0.6～1m，视渗水量而定），预留核心土，在其两侧下面各设Ф42mm注浆锁脚锚管2根，如图1所示意。第二步，在钢拱架槽内人工架设I18～I20工字钢钢拱架，钢拱架顶在注浆锁脚锚管上，架设完毕，按钢拱架轮廓人工严格修边，进行锚喷初支施工，如图2所示意。第三步，采用200或300型反铲挖掘机，开挖全部上台阶剩下的核心土，即完成上台阶开挖。再沿隧道轮廓线先单侧开挖下台阶的钢拱架槽到隧道底部（即落底），在其下面设注浆锁脚锚管，如图3所示意。第四步，在钢拱架槽内人工架设I18～I20工字钢钢拱架，钢拱架顶在注浆锁脚锚管上，并使下台阶钢拱架与上台阶钢拱架连接成一个整体，按钢拱架轮廓人工严格修边，进行锚喷初支施工。预留核心土，用同样方法，交叉完成下台阶另一侧的钢拱架槽开挖、锁脚锚管、架设钢拱架、修边、锚喷施工（即双侧落底），如图4所示意；第五步，采用200或300型反铲挖掘机，开挖全部下台阶剩下的核心土，即完成下台阶开挖；再开挖隧底，如图5所示意。第六步，拼装隧底钢拱架，并使下台阶钢拱架与隧底钢拱架连接成一个整体，按钢拱架轮廓严格修边，进行锚喷初支施工后，完成初支闭合成环，如图6所示意。