[发明专利]一种穿越黄土沟谷的土石分界隧道施工方法

权利要求书

1.一种穿越黄土沟谷的土石分界隧道施工方法，其特征在于：所施工隧道为横断面大于100m²且穿越黄土冲沟的大断面隧道，所施工隧道的长度为60m～100m；所述黄土冲沟所处地层为土石分界地层，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进行下台阶开挖后形成的洞体；所述隧道洞(1)中上部洞体(1-1)和中部洞体(1-2)组成隧道上洞体；

所施工隧道为直线形隧道且其分为后侧隧道段、位于所述后侧隧道段正前方的前侧隧道段和连接于所述后侧隧道段与所述前侧隧道段之间的中部隧道段，所述后侧隧道段、所述中部隧道段和所述前侧隧道段由后向前布设且三者均为所施工隧道的一个隧道段；所述后侧隧道段和所述中部隧道段均位于岩层(4)内，所述后侧隧道段和所述中部隧道段的隧道洞(1)均位于所述土石分界面下方，所述后侧隧道段中隧道洞(1)的开挖轮廓线顶部与位于其上方的所述土石分界面之间的竖向间距不小于3m，所述后侧隧道段中隧道洞(1)的围岩级别为Ⅳ级；所述中部隧道段和所述前侧隧道段均为浅埋隧道，所述中部隧道段中隧道洞(1)的开挖轮廓线顶部与位于其上方的所述土石分界面之间的竖向间距小于3m，所述中部隧道段中隧道洞(1)中隧道洞(1)的围岩级别为Ⅴ级；所述前侧隧道段中所述土石分界面位于上部洞体(1-1)内，所述前侧隧道段中隧道洞(1)的围岩级别为Ⅴ级；

对所施工隧道进行施工时，包括以下步骤：

步骤一、降水预加固：在所施工隧道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)同步对所施工隧道所处施工区域进行降水，使所施工隧道所处施工区域的地下水位降至所施工隧道的开挖轮廓线下方；

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、后侧隧道段开挖施工：采用钻爆法沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述后侧隧道段进行开挖，并获得开挖成型的隧道洞(1)；

步骤三、中部隧道段开挖施工：待步骤二中所述后侧隧道段开挖完成后，沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述中部隧道段进行开挖，并获得开挖成型的隧道洞(1)；

步骤四、前侧隧道段开挖施工：待步骤三中所述中部隧道段开挖完成后，沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述前侧隧道段进行开挖，并获得开挖成型的隧道洞(1)，完成所施工隧道的开挖施工过程；

步骤三中由后向前对所述中部隧道段进行开挖时和步骤四中对所述前侧隧道段进行开挖时，所述中部隧道段的开挖施工方法与所述前侧隧道段的开挖施工方法相同；所述中部隧道段和所述前侧隧道段均为三台阶同步开挖隧道段；

对所述三台阶同步开挖隧道段进行开挖施工时，沿隧道纵向延伸方向由后向前分多个开挖节段对所述三台阶同步开挖隧道段进行开挖施工，各开挖节段的开挖施工方法均相同；对所述三台阶同步开挖隧道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)；

所述隧道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，采用运碴车由后向前将上部洞体(1-1)内的洞渣运送至所施工隧道的隧道洞口外侧，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，直至完成所述三台阶同步开挖隧道段的全部开挖施工过程；

步骤二中由后向前对所述后侧隧道段进行开挖过程中，同步由后向前对开挖成型的隧道洞(1)进行初期支护，并获得所述后侧隧道段的隧道初期支护结构；

步骤三中由后向前对所述中部隧道段进行开挖过程中，同步由后向前对开挖成型的隧道洞(1)进行初期支护，并获得所述中部隧道段的隧道初期支护结构；

步骤四中由后向前对所述前侧隧道段进行开挖过程中，同步由后向前对开挖成型的隧道洞(1)进行初期支护，并获得所述前侧隧道段的隧道初期支护结构；

步骤二中由后向前对所述后侧隧道段进行开挖过程中、步骤三中由后向前对所述中部隧道段进行开挖过程中和步骤四中由后向前对所述前侧隧道段进行开挖过程中，均由后向前在施工成型的所述隧道初期支护结构内侧对隧道二次衬砌进行施工，完成所施工隧道的隧道二次衬砌施工过程。