[发明专利]基于分区爆破的隧道洞口段预加固及开挖施工方法

权利要求书

1.一种基于分区爆破的隧道洞口段预加固及开挖施工方法，其特征在于：所施工隧道洞口段为横断面大于100m²且位于土石分界地层内的一个隧道段，所施工隧道洞口段的后端为隧道洞口且其长度为70m～100m；所述土石分界地层包括黄土地层(3)和位于黄土地层(3)下方的岩层(4)，所述黄土地层(3)与岩层(4)之间的分界面为土石分界面；所施工隧道洞口段的隧道洞(1)由上至下分为上部洞体(1-1)、中部洞体(1-2)和下部洞体(1-3)，所述上部洞体(1-1)为由后向前对所施工隧道洞口段进行上台阶开挖后形成的洞体，所述中部洞体(1-2)为由后向前对所施工隧道洞口段进行中台阶开挖后形成的洞体，所述下部洞体(1-3)为由后向前对所施工隧道洞口段进行下台阶开挖后形成的洞体，所述土石分界面位于上部洞体(1-1)内，所述上部洞体(1-1)和中部洞体(1-2)组成上洞体；

所施工隧道洞口段所处施工区域存在回填土层，所述回填土层为对待处理施工区域的地表上所存在裂缝或陷穴进行回填后形成的填土层，所述填土层为黄土层；所述待处理施工区域为所施工隧道洞口段所处施工区域；所施工隧道洞口段中存在所述回填土层的隧道节段为回填节段；

对所施工隧道洞口段进行预加固及开挖施工时，包括以下步骤：

步骤一、降水预加固：在所施工隧道洞口段所处施工区域施工两列降水井(3-2)，并通过两列所述降水井(3-2)同步对所施工隧道洞口段所处施工区域进行降水，使所施工隧道洞口段所处施工区域的地下水位降至所施工隧道洞口段的开挖轮廓线下方；

两列所述降水井(3-2)分别布设于所施工隧道洞口段的左右两侧，每列所述降水井(3-2)均包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的降水井(3-2)，每列所述降水井(3-2)中多个所述降水井(3-2)呈均匀布设，两列所述降水井(3-2)中的降水井(3-2)呈交错布设；

步骤二、地表预加固：采用水泥土搅拌桩(29)对所施工隧道洞口段中所述回填节段的地表进行加固，并获得搅拌桩加固结构(30)；

所述搅拌桩加固结构(30)沿所述回填节段的隧道纵向延伸方向布设，所述搅拌桩加固结构(30)的纵向长度与所述回填节段的纵向长度相同；所述搅拌桩加固结构(30)的宽度大于所述回填节段的开挖宽度；所述回填节段的隧道埋深为12m～15m，所述搅拌桩加固结构(30)为采用多根水泥土搅拌桩(29)对所述回填节段所处区域的黄土地层(3)进行加固后形成的加固结构，多根所述水泥土搅拌桩(29)呈梅花形布设，多根所述水泥土搅拌桩(29)呈均匀布设且其均呈竖直向布设，每根所述水泥土搅拌桩(29)底部均支撑于岩层(4)上；相邻两根所述水泥土搅拌桩(29)之间的间距L0＝70cm～80cm，相邻两根所述水泥土搅拌桩(29)的桩身相互咬合；多根所述水泥土搅拌桩(29)的结构和尺寸均相同，所述水泥土搅拌桩(29)的高度与搅拌桩加固结构(30)的竖向高度相同，所述水泥土搅拌桩(29)为圆柱桩且其桩径其中d0＞L0；

步骤三、隧道开挖施工：步骤二中地表预加固完成后，对所施工隧道洞口段进行开挖施工；

对所施工隧道洞口段进行开挖施工时，沿隧道纵向延伸方向由后向前分多个开挖节段对所施工隧道洞口段进行开挖施工，各开挖节段的开挖施工方法均相同；对所施工隧道洞口段的任一个开挖节段进行开挖施工时，过程如下：

步骤301、测量放线：在当前所施工开挖面上对上部洞体(1-1)、中部洞体(1-2)和下部洞体(1-3)的开挖轮廓线分别进行测量放线，同时对当前所施工开挖节段中上部洞体(1-1)、中部洞体(1-2)和下部洞体(1-3)的开挖面上需开设炮眼的数量和各炮眼的布设位置分别进行测量放线；所述当前所施工开挖面为当前所施工开挖节段的开挖面；

所述上部洞体(1-1)的爆破开挖面分为左上爆区(1-11)和位于左上爆区(1-11)右侧的右上爆区(1-12)，所述上部洞体(1-1)的爆破开挖面位于所述土石分界面下方；所述中部洞体(1-2)的爆破开挖面由左至右分为左爆区(1-21)、中爆区(1-22)和右爆区(1-23)，所述左爆区(1-21)和右爆区(1-23)对称布设于中爆区(1-22)的左右两侧；

所述中爆区(1-22)为掏槽区且其上开有四组掏槽眼(1-4)，每组所述掏槽眼(1-4)均包括多个由上至下布设于同一竖直面上的掏槽眼(1-4)；四组所述掏槽眼(1-4)包括左右两组对称布设的内侧掏槽眼和左右两组对称布设的外侧掏槽眼，两组所述内侧掏槽眼均位于两组所述外侧掏槽眼之间；所述内侧掏槽眼与所述外侧掏槽眼呈交错布设；

所述左上爆区(1-11)左侧、右上爆区(1-12)右侧、左爆区(1-21)左侧和右爆区(1-23)右侧均由上至下设置有多个周边眼(1-5)；

所述左爆区(1-21)和右爆区(1-23)上由左至右布设有三列辅助眼(1-6)，所述左爆区(1-21)和右爆区(1-23)上每列所述辅助眼(1-6)均包括多个由上至下布设于同一竖直面上的辅助眼(1-6)；所述左上爆区(1-11)和右上爆区(1-12)上均布设有上下两排辅助眼(1-6)，所述左上爆区(1-11)和右上爆区(1-12)上每排所述辅助眼(1-6)均包括多个由左至右布设的辅助眼(1-6)；

所述上洞体的爆破开挖面分为5个爆区，5个所述爆区分别为左上爆区(1-11)、右上爆区(1-12)、左爆区(1-21)、中爆区(1-22)和右爆区(1-23)；5个所述爆区中左爆区(1-21)和右爆区(1-23)同时起爆，左上爆区(1-11)和右上爆区(1-12)同时起爆，所述中爆区(1-22)、右爆区(1-23)和右上爆区(1-12)按由先至后的顺序进行起爆；

所述掏槽眼(1-4)、周边眼(1-5)和辅助眼(1-6)均为炮眼；

步骤302、钻爆施工：根据步骤301中测量放线得出的各炮眼的布设位置，采用钻孔设备对当前所施工开挖面上的所有炮眼分别进行钻孔，再在钻孔成型的各炮眼内分别装药，装药完成后起爆进行爆破；

步骤303、上部洞体开挖：沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工开挖节段的上部洞体(1-1)进行开挖；

由后向前对当前所施工开挖节段的上部洞体(1-1)进行开挖时，由后向前对上部洞体(1-1)内的黄土地层(3)进行开挖；由后向前对上部洞体(1-1)内的黄土地层(3)进行开挖过程中，采用运碴车由后向前将上部洞体(1-1)内爆破后产生的碴石运送至所施工隧道洞口段的隧道洞口外侧，完成上部洞体(1-1)的开挖施工过程；

步骤304、中部洞体开挖：沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工开挖节段的中部洞体(1-2)进行开挖；

由后向前对当前所施工开挖节段的中部洞体(1-2)进行开挖时，采用运碴车由后向前将中部洞体(1-2)内爆破后产生的碴石运送至所施工隧道洞口段的隧道洞口外侧，完成中部洞体(1-2)的开挖施工过程；

步骤305、下部洞体开挖：沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工开挖节段的下部洞体(1-3)进行开挖，完成一个所述开挖节段的开挖施工过程；

由后向前对当前所施工开挖节段的下部洞体(1-3)进行开挖时，采用运碴车由后向前将下部洞体(1-3)内爆破后产生的碴石运送至所施工隧道洞口段的隧道洞口外侧，完成下部洞体(1-3)的开挖施工过程，获得施工成型的隧道洞(1)；

步骤306、下一个开挖节段开挖施工：按照步骤301至步骤305中所述的施工过程，对所施工隧道洞口段的下一个开挖节段进行开挖施工；

步骤307、多次重复步骤306，直至完成所施工隧道洞口段的全部开挖施工过程。