[发明专利]一种基于管棚预支护的大拱脚三台阶隧道快速施工方法及结构

说明书

本发明公开了一种基于管棚预支护的大拱脚三台阶隧道快速施工方法及结构，分别通过洞内无工作室管棚施工技术施作短管棚，以超前加固和支护掌子面前方围岩；和在每一级台阶基底处设置大拱脚；在上述双重控制措施下，隧道横断面分三台阶依次开挖，具体过程为：先沿隧道拱部一定范围内施作短管棚超前支护；依次错距开挖上、中、下台阶，每一台阶开挖完成后立即施作初期支护，初期支护基脚处设计为大拱脚型式；下台阶与前一循环二次衬砌距离1倍洞径时，施作仰拱、边墙、填充层以及二次衬砌。本发明不仅解决了浅埋软弱围岩条件下隧道变形控制难的问题，同时还克服了同等情况下传统施工方法分部多、工序繁、施工慢、临时支护多等缺点。

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，特别涉及一种基于管棚预支护的大拱脚三台阶隧道快速施工方法及结构。

背景技术

近年来，随着我国基础设施建设的大力发展，出现了越来越多的隧道工程。在一些穿越软弱围岩的浅埋隧道中，初期支护变形开裂、侵限甚至塌方冒顶等大变形问题屡见不鲜，严重影响了隧道的施工安全与进度，从而增加了工程造价。

针对上述情况，为了防止大变形灾害的发生以保证施工安全，目前国内外大多采用的是各种工序繁杂的分部开挖方法进行施工，其中以CRD法以及双侧壁导坑法最为常见。虽然此类施工方法对于控制地表沉降的效果较为明显，但由于其施工工序繁、各部施工相互干扰较大、施工速度慢，导致整个开挖断面的闭合时间过长，一定程度上不利于控制隧道变形，同时临时支护用量大，增加了工程成本。

因此，如何有效地控制隧道变形，同时保证隧道的快速施工，是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在于针对上述施工方法的不足，提供一种既能控制隧道变形，保证施工安全，又能加快施工进度降低施工成本的隧道施工方法及结构。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于管棚预支护的大拱脚三台阶隧道快速施工方法及结构，通过洞内无工作室管棚施工技术施作短管棚，以超前加固和支护掌子面前方围岩，通过在每一级台阶基底处设置大拱脚，以增大基底承载面积，从而减少隧道结构与围岩变形；在上述双重控制措施下，隧道横断面分三台阶依次开挖。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，

一种基于管棚预支护的大拱脚三台阶隧道快速施工方法，包括以下步骤：

隧道横断面分三台阶依次错距开挖，在隧道开挖前，首先沿隧道拱部施作短管棚超前支护；然后依次错距开挖上、中、下台阶作为一个循环，并在一个循环中的每一台阶开挖完成后立即施作相应的初期支护，初期支护的基脚处设为大拱脚型；当次循环开挖的下台阶与前一循环的二次衬砌距离为1 倍洞径时，施作仰拱、边墙、填充层以及二次衬砌。

所述的一种基于管棚预支护的大拱脚三台阶隧道快速施工方法，所述的短管棚超前支护采用洞内无工作室管棚施工，所述的短管棚由多根直径75mm、长6～8m的钢管组成，钢管在深入到围岩中的部分设有用于在短管棚钢管打设完毕后注浆的小孔，在隧道横断面上，钢管以0.3～0.8m的间距均匀布置在隧道拱部120°～180°范围内，在隧道纵断面方向上，钢管以6°～8°的斜插角向上插入掌子面前方围岩，纵向搭接长度为1～2m。

所述的一种基于管棚预支护的大拱脚三台阶隧道快速施工方法，施工过程中，短管棚通过在前一循环的喷射混凝土中预先按6°～8°斜插角以及管棚设计间距埋入的1m长的导向管打入前方土体，以实现洞内无工作室管棚施工。

所述的一种基于管棚预支护的大拱脚三台阶隧道快速施工方法，所述的初期支护包括沿隧道径向打入围岩内的系统锚杆、挂设于隧道拱部的钢筋网、沿隧道横断面架立的钢拱架、打入至围岩中并支撑在钢拱架底部的锁脚锚杆、设置在钢拱架底部处的大拱脚和喷射于隧道拱部的喷射混凝土。