[发明专利]一种超大异形断面施工方法

说明书

本发明公开了一种超大异形断面施工方法，通过对掌子面进行超前预支护和加固，能够确保超大洞室开挖过程中掌子面及周围岩体稳定，进而保证开挖过程的安全性。采用非爆破高效开挖，能够适用于任何施工条件，特别适用于隐蔽要求高及环境、生态敏感的工程施工。还能够根据不同的地质条件，配置不同的超前预支护、开挖以及断面支护，可适用于复杂地质条件。

技术领域

本发明涉及隧道工程及浅埋地下洞室施工领域，特别是涉及一种超大异形断面施工方法。

背景技术

随着地下工程施工技术的发展，地下已成为铁路、公路、市政、水利及国防等工程的主要设施。随着地下工程使用功能的提高，也给地下工程的施工提出了更高的要求，比如跨度要求越来越大、地质条件越来越复杂等。目前针对大断面的隧道施工有相关的施工方法，但是存在以下问题：

1、现有工程很少有跨度超过20米的隧道，仅有部分市政工程和水利工程存在大跨度的地下工程。市政工程的大跨度地下工程一般采用大基坑的施工方法，主要有明挖法、盖挖顺作法和盖挖逆作法，上述施工方法不适合长距离、埋深深及隐蔽要去的工程。水利工程地下库房也有超过20米甚至更大跨度的地下洞室，但是一般选择在围岩条件比较好的基岩至下，并且采用分层分块开挖的施工方法。

2、现有铁路和公路大跨度隧道一般都是分台阶、分部进行开挖，例如三台阶七步施工法、双侧壁导坑法、CD法、CRD法及其多种施工方法的组合。这些施工方法的共性就是把大断面分成若干小端面进行施工，通过小端面开挖来确保隧道的稳定和施工安全。但是这些施工方法通常需要小型机械配合人工进行开挖和临时支护，大多临时支护在后期需要拆除，会对初期支护结构造成影响。

3、现有的非爆开挖主要采用盾构法、TBM法及一些非爆开挖设备结合钢架、锚杆、钢筋网及喷射混凝土初期支护的施工方法。其中盾构和掘进机都在往异形断面方向发展，但是施工跨度还受到一定限制，还没有达到超大异形断面的要求。此外现有的非爆开挖设备对围岩的适应性较差，要么适应硬岩，要么适应软岩，没有成熟的配套施工方法。

因此，如何提供一种超大异形断面分块式全断面非爆开挖、一次成洞施工方法，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种超大异形断面施工方法，可以有效解决现有施工方法施工跨度小、施工效率低和地质适应性差等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种超大异形断面施工方法，包括以下步骤：

S1：获取掌子面的地质信息；

S2：超前预支护：当地质为软弱围岩时，在开挖之前，对掌子面进行分块式插刀机械超前支护；在软弱围岩段落和富水段落施工时，通过超前管棚注浆加固；对掌子面进行加固；

S3：根据掌子面的地质信息，选择相应的开挖设备进行分块式全断面非爆破开挖；

S4：将各开挖设备挖出的渣土送至洞外；

S5：对开挖后的断面进行支护。

优选地，所述步骤S1具体为：在掌子面进行钻孔，在钻孔过程中收集钻孔参数，根据钻孔参数生成地质云图。

优选地，所述步骤S2中“对掌子面进行分块式插刀机械超前支护”，具体为：通过在主机机架的外部轮廓设置轮廓插刀机构，主机机架的前端设有网格，各所述开挖设备设置在所述网格内，各所述开挖设备所处的网格上设有前部插刀机构，所述轮廓插刀机构和所述前部插刀机构均插入土体对土体形成机械超前支护。

优选地，所述步骤S2中“通过超前管棚注浆加固”，具体为：通过所述主机机架上设置的钻孔设备施工超前管棚，并进行灌浆加固。