[发明专利]中硬地层隧道铣挖及配套机械化施工工法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中硬地层隧道铣挖及配套机械化施工工法，属于隧道施工工法技术领域。 

背景技术

目前隧道开挖施工主要根据新奥法原理，开挖方法分为钻爆法和非钻爆法两种。随着隧道修建范围的急速扩大，其难免会近距离穿越既有道路、隧道以及下穿各类构筑物，若钻爆法施工时爆破振动控制不当，会引起地表建筑物的变形过大、震动破坏，甚至坍塌；同时，随着社会安全意识的提高，工程领域火工品的使用限制将逐步严格，这就要求采用非爆破法来严格控制隧道施工造成的变形和震动，完成施工。非钻爆法包括全断面岩石掘进机、单臂掘进机法和铣挖法。实践证明，当隧道长度与直径之比大于600，即隧道长度大于3.6km时，采用全断面岩石掘进机进行隧道施工比较经济。单臂掘进机是一套集开挖、出渣、喷雾除尘于一体的系统，且为电力驱动，因此在动力驱动方面和施工灵活性方面具有一定的局限性，且价格较贵。相对于全断面岩石掘进机和单臂掘进机法，铣挖机则体现出灵活、经济的特点。铣挖机在软弱破碎地层中开挖效率可达25-40m³/h，但对强度较大或完整性较好的中硬岩地层，铣挖效率急剧下降，单独铣挖施工将影响施工效率。 

发明内容

本发明的目的是在于：提供了一种中硬地层隧道铣挖及配套机械化施工工法，解决中硬地层隧道在施工时无法采用爆破施工或对于岩体强度偏大、完整性良好的围岩施工时引起的爆破扰动大、超挖严重、地表变形严重的技术难题。 

本发明的技术方案：为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：一种中硬地层隧道铣挖及配套机械化施工工法，根据三台阶法将中硬地层隧道横断面划分为上台阶中心部分、上台阶中心外部分、中台阶核心土部分、中台阶左侧边墙部分、右侧边墙部分、下台阶核心土部分、下台阶左侧边墙部分以及右侧边墙部分， 对于各部的施工按如下步骤进行： 

A、对上台阶中心部分采用大破碎锤开挖成半个抛物面状；

B、上台阶中心外部分采用铣挖机将上台阶中心部分形成的抛物面状开挖面铣挖、修整成垂直于隧道轴线的平面；

C、上台阶开挖完后，对上台阶进行初期支护，形成稳定承载拱；

D、对中台阶核心土部分采用大破碎锤开挖至大破碎锤钎杆漂移；

E、对中台阶左侧边墙部分、右侧边墙部分采用铣挖机开挖、修边，并施做初期支护；

F、对下台阶核心土部分采用大破碎锤开挖至大破碎锤钎杆漂移；

G、对下台阶左侧边墙部分、右侧边墙部分采用铣挖机开挖、修边，并施做初期支护，然后采用自卸式出渣车出渣；

H、重复A~G步骤，直至整个隧道开挖结束。

上述的中硬地层隧道铣挖及配套机械化施工工法，所述步骤E中对中台阶左侧边墙部分、中台阶右侧边墙部分连续铣挖作业时，保持左、右边墙部分纵向错开2~3榀，待一侧施作完成初期支护后，再进行另一侧边墙铣挖并施作初期支护。 

上述的中硬地层隧道铣挖及配套机械化施工工法，所述步骤G中对下台阶左侧边墙部分、下台阶右侧边墙部分连续铣挖作业时，保持左、右边墙部分纵向错开2~3榀，待一侧施作完成初期支护后，再进行另一侧边墙铣挖并施作初期支护。 

上述的中硬地层隧道铣挖及配套机械化施工工法，所述步骤A中对上台阶采用大破碎锤开挖时，同时进行步骤E或G用铣挖机进行边墙开挖与修整。 

上述的中硬地层隧道铣挖及配套机械化施工工法，所述步骤B中对上台阶用进行铣挖开挖时，同时进行步骤D或F用大破碎锤进行核心土开挖。 

本发明的有益效果：与现有的隧道施工工法相比，本发明所述的中硬地层隧道铣挖机配套机械化施工工法，由软弱地层隧道铣挖施工工法衍变而来，严格遵循“段开挖、快支护、勤量测、紧封闭、早成环、稳重求快”的新奥法施工原则，根据不同地质条件选择三台阶法或上下台阶法进行施工。 

本发明的优点在于： 

1、该工法适用于节理发育的 、、级中硬强度围岩体大断面下穿既有线路、采空区等的公路隧道、铁路隧道及临近建筑物而对减震要求较高的市政等地下隧道工程。

2、该工法充分发挥了机械铣挖法的优势,实现了隧道轮廓的精确成型,围岩扰动小,超欠挖控制效果好,作业环境及施工安全性高,减小了超欠挖,保护了围岩,避免大变形及局部塌方。 

3、在对上台阶进行铣挖或破碎开挖的时候,可同时进行下台阶的开挖以及初期支护,工作效率提高,加快了工程进度,缩短了整个施工时间,降低了生产成本。 

4、该工法避免了爆破冲击力对周边岩体的影响，减小了围岩损伤，可降低围岩支护等级，节约支护成本。