[发明专利]一种适用于富水断层破碎带大断面隧道的开挖施工方法

说明书

本发明提供一种适用于富水断层破碎带大断面隧道的开挖施工方法，属于隧道挖掘技术领域。该方法通过对右侧导洞上半断面、右侧导洞下半断面、左侧导洞上半断面、左侧导洞下半断面、中部上台阶、中部中台阶、中部下台阶依次开挖，然后浇筑仰拱混凝土，施作仰拱回填混凝土，最后浇筑拱圈混凝土，实现复杂水文地质条件下的大断面隧道的开挖，有效避免了传统CRD法或双侧壁导坑法施工在此条件下开挖引起涌水、突泥、塌方、隧道大变形等灾害问题。在富水断层破碎带大断面隧道施工中具有成本较低、施工较容易等特点，并在降水和超前地质探测等方面具有较大优势，值得推广应用。

技术领域

本发明涉及隧道挖掘技术领域，特别是指一种适用于富水断层破碎带大断面隧道的开挖施工方法。

背景技术

公路建设正在我国大范围地开展，尤其是跨省市的远距离公路建设也在如火如荼地进行着，而我国是一个幅员广阔、多山多丘陵多高原的国家，在公路建设过程中如遇到山岭等地形复杂地段，进行隧道施工是最有效的建设方案。而在隧道建设过程中，地下水渗涌是影响隧道工程设计、施工和运营的一个重要因素。在地下水丰富的地区，隧道渗漏水一直是具有广泛性、普遍性和危害性的难题。我国是隧道突涌水灾害最严重的国家之一，突涌水灾害所造成的人员伤亡和经济损失在各类隧道地质灾害中居于前列，因而许多专家学者长期致力于此方面的研究，以求保障隧道施工过程中的安全。

而就现阶段的隧道开挖工法来看，主要是以CRD或双侧壁导坑法对涌水隧道进行施工，然而此种方法并非适用于存在大量土体且充盈地下水的大断面隧道，往往用此法进行施工之后会导致隧道的垮塌。目前，在结合各种传统施工工法优劣基础上，一些适用于富水区大断面隧道的新建设方法已被逐步创造出来。这类方法可提高隧道开挖过程中的安全性，并能保证隧道施工的质量。

对于处于富水断层破碎带条件的大断面隧道而言，隧道开挖会引起围岩应力场和渗流场耦合作用，使得地下水向隧道方向汇集。在力学、物理和化学作用下，对隧道施工以及建成运营造成巨大威胁，引起涌水、突泥、塌方、隧道大变形等灾害。隧道涌水会对软弱结构面、软弱层和破碎带浸泡、软化，使其强度不断降低，同时带走软弱结构面间的充填物，使岩体迅速解体，促使塌方或使塌方恶化，甚至造成不断突泥。

发明内容

本发明针对富水断层破碎带大断面隧道特点，提供一种适用于富水断层破碎带大断面隧道的开挖施工方法，通过计算分析，验证了该工法的可靠性和有效控制地层变位的能力，明确了该工法之后结构的受力特点及施工需要特别注意的部位。现场实践证明，该法在含水软弱围岩隧道施工中具有成本较低、施工较容易等特点，并在降水和超前地质探测等方面具有较大优势，值得推广应用。

该方法将隧道开挖分为右侧导洞上半断面Ⅰ、右侧导洞下半断面Ⅱ、左侧导洞上半断面Ⅲ、左侧导洞下半断面Ⅳ、中部上台阶Ⅴ、中部中台阶Ⅵ和中部下台阶VII六个部分，具体包括步骤如下：

(1)右侧导洞上半断面开挖Ⅰ，施作初期支护一和临时支护1a；

(2)右侧导洞下半断面开挖Ⅱ，施作初期支护二和临时支护2a，施作右侧导洞砂浆锚杆、基地注浆小导管及主洞工字钢1b、浇筑混凝土1c；

(3)左侧导洞上半断面开挖Ⅲ，施作初期支护三和临时支护3a；

(4)左侧导洞下半断面开挖Ⅳ，施作初期支护四和临时支护4a，施作左侧导洞砂浆锚杆、基地注浆小导管及主洞工字钢3b、浇筑混凝土3c；

(5)中部上台阶开挖Ⅴ，施作初期支护五；

(6)中部中台阶开挖Ⅵ，施作临时支护6a；

(7)中部下台阶开挖VII，施作初期支护七；

(8)浇筑仰拱混凝土，分段拆除1a、2a、3a、4a、6a；

(9)施作仰拱回填混凝土；

(10)浇筑拱圈混凝土。