[发明专利]一种适用于软岩顺层隧道的施工方法

说明书

本发明涉及隧道支护领域，具体涉及一种适用于软岩顺层隧道的施工方法，包括以下步骤：S1.开挖反倾侧上台阶核心土，施作第一支撑体系；S2.开挖反倾侧下台阶核心土，施作第二支撑体系；S3.开挖顺倾侧上台阶核心土，施作第三支撑体系；S4.开挖顺倾侧下台阶核心土，施作第四支撑体系；S5.拆除临时支撑，施作二次衬砌。本发明提供的上述施工方法针对顺层隧道的偏压变形特征及围岩稳定性差异针对性地采取合理的开挖步骤及支护结构，能够有效控制隧道施工期间变形，充分发挥围岩自身承载，提高围岩稳定性，从而降低施工风险和工程造价。

技术领域

本发明涉及隧道支护领域，特别是一种适用于软岩顺层隧道的施工方法。

背景技术

层状软岩在我国具有广泛的分布范围。在此类岩层中开挖隧道时，层状岩体将沿着岩层结构面滑动，对隧道支护结构会产生一个偏压荷载，该荷载的值与岩层特性、岩层倾角、地下水发育情况、软弱岩层结构面等因素有关。近年来，地质顺层偏压隧道病害频发，多条铁路干线都在施工及运营阶段都相继出现了塌方、大变形、钢架扭曲、初支及二衬开裂等现象，对隧道的施工及运营均造成了不利影响。

顺层偏压段隧道目前尚无成熟的设计施工方法，多采取经验类比设计和台阶法施工。施工过程中，根据隧道的变形情况及监控量测信息及时调整设计参数，通常采取加强钢架支护、增加锚杆长度及数量、增加喷射混凝土厚度、增加二衬厚度、增加二衬配筋量等措施来增强支护结构的抗变形能力。对于偏压严重地段，也会采取超前小导管、超前管棚等方法来改善围岩条件。但以上措施具有一定的盲目性，一般通过经验判断支护位置及参数，未根据顺层偏压的受力特点针对性地采取支护措施。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术存在的顺层偏压段隧道目前尚无成熟的设计施工方法的问题，提供一种适用于软岩顺层隧道的施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种适用于软岩顺层隧道的施工方法，包括以下步骤：S1.开挖反倾侧上台阶核心土，施作第一支撑体系；S2.开挖反倾侧下台阶核心土，施作第二支撑体系；S3.开挖顺倾侧上台阶核心土，施作第三支撑体系；S4.开挖顺倾侧下台阶核心土，施作第四支撑体系；S5.拆除临时支撑，施作二次衬砌。

作为本发明的优选实施方式，第一支撑体系、第二支撑体系、第三支撑体系及第四支撑体系均包括系统锚杆、钢架加强层及临时支撑。

作为本发明的优选实施方式，施作第一支撑体系包括：施作反倾侧拱腰锚杆和反倾侧边墙锚杆，并施作钢架加强层及反倾侧拱腰-顺倾侧拱脚临时支撑上段、顺倾侧拱腰-反倾侧拱底临时支撑上段、顺倾侧拱腰-反倾侧拱底临时支撑中段以及边墙临时支撑的左段，并在边墙临时支撑左段的左侧端部施作锁角锚杆将其固定。

作为本发明的优选实施方式，施作第二支撑体系包括：施作反倾侧边墙锚杆和反倾侧拱底锚杆，并施作钢架加强层及顺倾侧拱腰-反倾侧拱脚临时支撑下段。

作为本发明的优选实施方式，施作第三支撑体系包括：施作顺倾侧拱腰锚杆和顺倾侧边墙锚杆，并施作钢架加强层及反倾侧拱腰-顺倾侧拱脚临时支撑中段、边墙临时支撑中段及边墙临时支撑右段，并在边墙临时支撑右段的右侧端部施作锁角锚杆将其固定。

作为本发明的优选实施方式，施作第四支撑体系包括：施作顺倾侧拱脚锚杆、反倾侧拱底锚杆，并施作钢架加强层及反倾侧拱腰-顺倾侧拱脚临时支撑下段。

作为本发明的优选实施方式，反倾侧拱腰-顺倾侧拱脚临时支撑用于沿垂直于岩层结构面的方向设置。

作为本发明的优选实施方式，顺倾侧拱腰-拱底临时支撑的延长线方向与岩层结构面之间的夹角为45°+φ_c/2；其中，φ_c为岩石岩层结构面之间的摩擦角。

作为本发明的优选实施方式，边墙临时支撑沿水平方向设置。