[发明专利]适用于薄覆岩地层的隧道逆台阶开挖工法

说明书

本发明提供一种适用于薄覆岩地层的隧道逆台阶开挖工法，其包括如下步骤：步骤一：完成拱部超前支护；步骤二：爆破开挖下断面，形成下断面掌子面，清理部分渣土后及时完成下断面的初期支护及拱部的临时型钢拱架；步骤三：下断面超前3～5m，通过钻爆法开挖上断面并拆除下断面的临时型钢拱架，同时完成全断面初期支护；步骤四：清理上断面爆破落下的石渣，施作隧道防水板、二衬结构。由此，本发明在保证足够覆岩的基础上先开挖隧道下断面，在产生有利的临空面后，再行开挖上断面，即逆台阶开挖工法，提供了一种适用于薄覆岩地层的单洞单线隧道开挖支护的全新工法，有效避免了目前薄覆岩隧道面临的高风险难题。

技术领域

本发明涉及地铁隧道施工的技术领域，尤其涉及一种用于覆岩薄地层的单洞单线隧道逆台阶开挖工法。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，越来越多的城市开始地铁建设。伴随着一个城市地铁规模的不断扩大，地铁线路所处的区域环境和地质环境也越来越复杂。像青岛地区即是典型的上土下岩地层，在岩石地层，钻爆法是普遍应用的工艺，此工艺对硐室周边会产生一定的震动影响，因此在薄覆岩地层中，采用传统的自上至下开挖工法，风险较大，据统计国内发生的多起塌方事故，均发生于典型的薄覆岩地层中(拱顶覆岩＜3m)。

传统岩层矿山钻爆法隧道采用台阶法施工，对于覆岩薄的隧道，重点在于将上部超前管棚及帷幕注浆措施加强，但这种常规工法对于覆岩薄(＜3m)的高风险地质情况适用性较差，隧道上台阶开挖距离不良地层极近，开挖多次爆破扰动易将拱部加固体震碎，且拱部需出渣完成后支护，造成支护不及时，可能造成涌水、塌方等事故。若采用机械凿岩机开挖，因凿岩机对于硬岩地层适应性差，工效低、造价高，适用性不强。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种适用于薄覆岩地层的隧道逆台阶开挖工法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于薄覆岩地层的隧道逆台阶开挖工法，在保证足够覆岩的基础上先开挖隧道下断面，在产生有利的临空面后，再行开挖上断面，即逆台阶开挖工法，提供了一种适用于薄覆岩地层的单洞单线隧道开挖支护的全新工法，有效避免了目前薄覆岩隧道面临的高风险难题。

为实现上述目的，本发明公开了一种适用于薄覆岩地层的隧道逆台阶开挖工法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：完成拱部超前支护；

步骤二：爆破开挖下断面，形成下断面掌子面，清理部分渣土后及时完成下断面的初期支护及拱部的临时型钢拱架；

步骤三：下断面超前3～5m，通过钻爆法开挖上断面并拆除下断面的临时型钢拱架，同时完成全断面初期支护；

步骤四：清理上断面爆破落下的石渣，施作防水板、二衬结构。

其中：步骤二中具体为：下断面开挖后施作隧道下断面格栅及临时型钢拱架，临时型钢拱架的两端采用钢板与下断面格栅进行有效焊接，下断面格栅施作后应及时打设锁脚锚杆，完成以上步序后即形成以临时型钢拱架、隧道下断面格栅、锁脚锚杆为初期支护的下断面硐室。

其中：临时型钢拱架采用工16～20型号工字钢，横向间距0.75～1.2m。

其中：根据隧道开挖断面合理划分上下断面的大小，设置下断面的临时型钢拱架、拱形及支护措施，保证开挖的顺利进行。

其中：根据施工组织及具体围岩条件合理错开上下断面距离，按3～6m控制。

其中：上断面每次开挖进尺为一榀钢架，保证拱部围岩的完整性，极大降低施工风险。