[发明专利]一种基于台阶开挖法的隧道微台阶开挖施工工艺

说明书

本发明提供了一种隧道微台阶开挖施工工艺，包括以下步骤：首先开挖上台阶，不预留核心土，在拱脚处斜向下钻设锁脚锚杆，锁脚锚杆采用灌浆或锚固剂保证锚杆与基岩密贴；控制和保持上台阶的长度，同时开挖上台阶和中台阶，不预留核心土，然后对中台阶设置锁脚钢管和锁固锚杆；循环上步骤三次；上台阶和中台阶继续保持同步掘进，同时搭设栈桥，开始下台阶开挖和仰拱封闭，不预留核心土，然后封闭仰拱；同步推进上台阶、中台阶以及下台阶的开挖，采用上台阶+左侧中台阶+右侧下台阶同步开挖和上台阶+右侧中台阶+左侧下台阶同步开挖交替循环作业，直至完成隧道整体的开挖。本发明取得了较好保障隧道施工安全和加快施工速度的效果。

技术领域

本发明提供了一种基于台阶开挖法的隧道开挖施工技术，尤其涉及一种适用于Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩隧道开挖的微台阶开挖施工工艺。

背景技术

近年来，国内外隧道施工过程中发生多起坍塌事故，造成较大的人员伤亡和财产损失。调查统计表明，发生这些事故的主要原因是隧道开挖台阶长度过长，初期支护未及时封闭成环和二次衬砌未及时跟进导致围岩失稳造成。

一般软弱围岩隧道设计采用的三台阶七步开挖法，仰拱与掌子面的距离在35～40m长度，一方面上台阶由于预留了核心土，不能及时施工自进式锚杆进行钢架锁脚，不利于控制前期变形；一方面仰拱钢架不能及时成环，不利于降低变形速率，同时由于工序繁杂，影响了施工效率。因此，研发一种方法简单，既能保障了隧道施工安全，又能提高了施工进度的隧道开挖方法成为工程技术人员研究的一个重要课题。

发明内容

本发明提供了一种基于台阶开挖法的隧道微台阶开挖施工工艺，解决了现有技术中不能及时施工自进式锚杆进行钢架锁脚，不利于控制前期变形，仰拱钢架又不能及时成环，不利于降低变形速率且工序繁杂，施工效率低下的缺点，本发明针对性的提出了一种新的施工工艺——微台阶法，取得了较好保障隧道施工安全和加快施工速度的效果。

实现本发明上述目的所采取的技术方案为：

一种基于台阶开挖法的隧道微台阶开挖施工工艺，包括以下步骤：(1)、首先开挖上台阶，上台阶开挖4～4.6m的高度，3～5m的长度，不预留核心土，在拱脚处斜向下钻设锁脚锚杆，锁脚锚杆采用灌浆或锚固剂保证锚杆与基岩密贴；

(2)、控制和保持上台阶3～5m的长度，同时开挖上台阶和中台阶，中台阶开挖3～3.5m的高度，4～6m的长度，不预留核心土，然后对中台阶设置锁脚钢管和锁固锚杆；

(3)、循环步骤(2)三次，中台阶的长度达到13～17m，开挖总长度达到17～21m；

(4)、上台阶和中台阶继续保持同步掘进，同时搭设栈桥，开始下台阶开挖和仰拱封闭，下台阶开挖3～3.5m的高度，3～4m的长度，不预留核心土，然后封闭仰拱；

(5)、同步推进上台阶、中台阶以及下台阶的开挖，采用上台阶+左侧中台阶+右侧下台阶同步开挖和上台阶+右侧中台阶+左侧下台阶同步开挖交替循环作业，直至完成隧道整体的开挖。

所述的步骤(1)中，每榀拱架上设置两处锁脚锚杆，且每处设置两根4米长的锁脚锚杆。

所述的步骤(2)中，每榀拱架上设置两根锁脚钢管和四根6米长的锁固锚杆。

所述的掌子面与仰拱的端头之间的长度为15米。

本发明所提供的基于台阶开挖法的隧道微台阶开挖施工工艺的核心是“管超前、弱扰动、短进尺、早成环、勤量测、重锁固”。

“管超前”指的是超前小导管超前支护工艺，在掌子面开挖中通过注浆小导管的超前支护措施，能在拱部起到棚护作用，不至于出现大的掉块和坍塌现象发生，保证安装钢架及喷砼作业人员安全。