[发明专利]软弱围岩下地下大跨径球冠状穹顶的环形开挖施工方法

摘要

软弱围岩下地下大跨径球冠状穹顶的环形开挖施工方法，属于地下洞室的开挖施工技术领域，包括确定球冠状穹顶矢跨比，由上引洞直接进入球冠状底部形成A断面，球冠状穹顶第一环开挖支护，球冠状穹顶下一环开挖支护，完成穹顶中央D断面的开挖支护，球冠状穹顶离壁式被复六大步骤。本发明适用各种围岩地质条件，适用范围更广，施工工序少，节省了球冠状穹顶被复施工脚手架投入量，提高了施工功效，加快施工进度，节约施工成本，解决了在软弱围岩的复杂地质条件下地下大跨径球冠状穹顶开挖的难题，保证了施工作业时人员及设备安全，减小了对周边围岩扰动，球冠状穹顶成型质量能够得到极好地控制。

主权项

一种软弱围岩下地下大跨径球冠状穹顶的环形开挖施工方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一、确定球冠状穹顶矢跨比根据球冠状穹顶的跨度，调整穹顶设计矢高，使球冠状穹顶矢跨比为1：4.3～1:6.6；步骤二、由上引洞直接进入球冠状穹顶底部形成A断面(1)由上引洞直接进入球冠状穹顶底部距外周6m处，在球冠状穹顶底部的圆截面上同时向两侧分别扩展2m～3m，形成A断面(1)；步骤三、球冠状穹顶第一环开挖支护以A断面(1)为起止点，以穹顶外周为外边缘，扩挖出宽6m或者6m以上的环形带，形成B断面环形带(2)，球冠状穹顶中央没有挖掘的部分作为中央预留支撑带(201)，扩挖B断面环形带(2)的同时，进行拱架Ⅰ(202)和径向系统锚杆(203)挂钢筋网喷射混凝土支护，支护后的拱架以中央预留支撑带(201)为中心，以穹顶外周为外边缘，呈伞形分布，支护时，首先安装设置有支腿的拱架Ⅰ(202)，拱架Ⅰ(202)的端头位于靠近中央预留支撑带(201)的一侧，拱架Ⅰ(202)的支腿位于球冠状穹顶外周，相邻拱架Ⅰ(202)的端头间距一致，均为0.7m～0.9m，并用工字钢焊接连接，B断面环形带(2)开挖完成的同时，支护的拱架Ⅰ(202)焊接完成，形成呈伞形分布的整体，沿拱架Ⅰ(202)布设Φ25径向系统锚杆(203)，每榀拱架Ⅰ(202)上相邻径向系统锚杆(203)之间的环向间距为0.4m～0.6m，每根径向系统锚杆(203)的长度为4m，拱架Ⅰ(202)的拱角、支腿下部以及端头均分别打设两根Φ25锁脚锚杆(204)，每根锁脚锚杆(204)的长度均为4m，锁脚锚杆(204)的弯钩通过双面焊接，焊接在工字钢临空面侧翼缘上，拱架Ⅰ(202)间采用Φ22的钢筋作为拱部连接筋进行连接，相邻拱部连接筋之间的间距为0.3m～0.5m，在拱架Ⅰ(202)的下部铺设Φ8的钢筋网片，钢筋网片的网格尺寸为200mm×200mm，向已经铺设好的拱架Ⅰ(202)及钢筋网片内喷射C25混凝土，C25混凝土的厚度均达到200mm，停止喷射；步骤四、球冠状穹顶下一环开挖支护沿中央预留支撑带(201)的外周向内挖掘，挖出宽3m或者3m以上的环形带，形成C断面环形带(3)，挖掘C断面环形带(3)的同时，进行拱架Ⅱ(301)和径向系统锚杆(203)挂钢筋网喷射混凝土支护，支护时，首先安装拱架Ⅱ(301)，拱架Ⅱ(301)为只设置有拱部的拱架，拱架Ⅱ(301)的一侧和步骤三中的拱架Ⅰ(202)连接，拱架Ⅱ(301)的另一侧为拱架Ⅱ(301)的端头，相邻拱架Ⅱ(301)的端头通过工字钢焊接连接，C断面环形带(3)开挖完成的同时，支护的拱架Ⅱ(301)焊接完成，沿拱架Ⅱ(301)布设Φ25径向系统锚杆(203)，每榀拱架Ⅱ(301)上相邻径向系统锚杆(203)之间的环向间距为0.4m～0.6m，每根径向系统锚杆(203)的长度为4m，拱架Ⅱ(301)的两端均分别打设两根Φ25锁脚锚杆(204)，每根锁脚锚杆(204)的长度均为4m，锁脚锚杆(204)的弯钩通过双面焊接，焊接在工字钢临空面侧翼缘上，拱架Ⅱ(301)间采用Φ22的钢筋作为拱部连接筋进行连接，相邻拱部连接筋之间的间距为0.3m～0.5m，在拱架Ⅱ(301)的下部铺设Φ8的钢筋网片，钢筋网片的网格尺寸为200mm×200mm，向已经铺设好的拱架Ⅱ(301)及钢筋网片内喷射C25混凝土，C25混凝土的厚度均达到200mm，停止喷射；步骤五、重复步骤四一次，完成球冠状穹顶中央D断面(4)的开挖支护；步骤六、球冠状穹顶离壁式被复以未开挖的洞身柱体作为球冠状穹顶被复时的作业平台，球冠状穹顶采用满堂支架法施工，即采用钢管脚手架(401)配合方木横梁(403)及模板(404)，支架采用外径50mm、壁厚3.5mm的钢管脚手架(401)，立杆(402)排列呈放射状布置，径向间距为0.9m，环向间距为0.9m，立杆(402)的步距为1.0m，脚手架间的相互连接用支架定型扣件连接，形成环形脚手架，方木横梁(403)置于环形脚手架顶托上，并用铁丝绑扎牢固，方木横梁的横截面尺寸为120mm×100mm，相邻方木横梁的间距为30cm，模板(404)为长2.4m、宽1.2m、厚度14mm的竹胶板，模板(404)拼装时各块板间的空隙采用三角形板嵌补，模板(404)安装完成后绑扎钢筋浇筑砼。