[发明专利]一种大跨径罐室穹顶十字导坑扇形开挖及支护方法

说明书

一种大跨径罐室穹顶十字导坑扇形开挖及支护方法，所述方法将穹顶分为十字导坑第一条通道（1）、十字导坑第二条通道、内圈圆形部分（3）和外圈环状部分（4），采用十字导坑法开挖；再采用以角度划分、分扇区逐步开挖及时进行支护，形成内圈圆形部分和外圈环状部分；先开挖支护内圈圆形部分，再开挖支护外圈环状部分，内圈圆形部分支护结构的形成进一步加强了工程中最脆弱的穹顶结构的稳定性；建立以“装配式格栅钢架+预应力锚杆+喷射混凝土”为核心的初期支护体系。本发明极大的提高了大跨径罐室穹顶的开挖支护效率，大大提高了大跨径罐室穹顶的开挖成形、初期支护质量，确保了施工安全，具有很好的应用价值和广阔的推广前景。

技术领域

本发明涉及一种大跨径罐室穹顶十字导坑扇形开挖及支护方法，属地下工程技术领域。

背景技术

近年来，我国地下能源储备发展呈良好态势，愈来愈多的大跨径穹顶罐室进入规划和施工阶段。在软弱围岩的复杂地质条件下，大跨径罐室穹顶开挖施工对周边围岩扰动大，作业效率、人员及设备安全难以保证，球冠状穹顶开挖成形、初期支护质量难以控制。

公开号CN105003271公开了一种“地下核电站核反应堆洞室大跨度穹顶开挖结构及开挖方法”。提出了一种“在穹顶内部预留多个具有间距的岩墙，岩墙将穹顶内部围成多个封闭施工空间，在各个较小的施工空间内进行开挖施工”的方法，该方法暴露的工作面太多，在大跨径罐室穹顶的开挖过程中难以保证穹顶结构的稳定性，而且无法及时将穹顶支护结构封闭连成整体。“一种地下核反应堆洞室超大跨度穹顶预留中心岩柱施工工艺”提出了一种“在穹顶中心部位预留中心岩柱，再沿穹顶所在球面的半径打通施工通道到中心岩柱处，支护其开挖揭露面，加强开挖揭露面中部的支护，然后沿施工通道的左右两侧呈扇形对称扩挖，加强掌子面中部的临时支护，对已揭露的穹顶轮廓岩面进行支护，并加强对穹顶轮廓拱脚的支护，最后，扩挖完成后自上而下挖除中心岩柱”的方法，而该方法中仅有两个工作面，在大跨径罐室穹顶开挖支护过程中施工周期长，且中心岩柱加大了施工难度和成本。

因此，迫切需要一种适用于大跨径罐室穹顶开挖支护方法，从而为此类罐室穹顶开挖支护的安全、高效施工提供技术支持。

发明内容

本发明的目的是，为了有效减小大跨径罐室穹顶开挖施工对周边围岩的扰动，增加作业空间，保证作业效率、人员及设备安全，提出一种大跨径罐室穹顶十字导坑扇形开挖及支护方法。

本发明实现的技术方案如下，一种大跨径罐室穹顶十字导坑扇形开挖及支护方法，将穹顶分为十字形部分、内圈圆形部分和外圈环状部分，采用十字导坑法开挖；再采用以角度划分、分扇区逐步开挖及时进行支护，形成内圈圆形部分和外圈环状部分；先开挖支护内圈圆形部分，再开挖支护外圈环状部分，内圈圆形部分支护结构的形成进一步加强了工程中最脆弱的穹顶结构的稳定性；建立以“装配式格栅钢架+预应力锚杆+喷射混凝土”为核心的初期支护体系。

所述十字导坑法开挖，采用光面爆破，在坑道与罐室交叉点位置马头门开洞，边挑顶开挖边架设门型钢架，开挖至穹顶中心时，在拱顶打设锚杆固定圆形钢骨架，再按照拱顶往拱脚的施工顺序对已开挖部分进行支护；支护结构稳定后，继续开挖支护至另一侧拱脚处；开挖支护完第一条通道后，从穹顶中心同时向另外两侧垂直扩张，开挖支护第二条通道，最终形成穹顶十字导坑。

所述对已开挖部分进行支护，包括初喷混凝土封闭围岩；挂第一层钢筋网；将格栅钢架与固定在拱顶的圆形钢骨架通过螺栓连接牢固，再依次拼装后续部分；打设预应力锚杆，长短交替、梅花形间隔布设；挂第二层钢筋网，使格栅钢架紧密夹在两层钢筋网之间；最后，喷射混凝土至设计厚度。

一种大跨径罐室穹顶十字导坑扇形开挖及支护方法，步骤如下：

（1）开挖支护第一条通道后，从穹顶中心同时向两侧垂直扩张，最终形成穹顶十字导坑结构；