[发明专利]一种大断面隧道穿越断层破碎带施工方法

摘要

本发明公开了一种大断面隧道穿越断层破碎带施工方法，所施工隧道洞由上至下分为隧道上部洞体、隧道下部洞体和隧道底部洞体，隧道上部洞体包括左侧导洞和右侧导洞，隧道下部洞体由左至右分为左侧洞体、左中洞体、右中洞体和右侧洞体；实际施工时，包括步骤：一、隧道上部洞体开挖；二、隧道下部洞体开挖；三、隧底开挖。本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，仅隧道上半断面采用中隔壁法开挖，缩小了开挖断面，保证了拱顶的稳定性，并且左右侧导洞有足够空间、便于施工，同时全断面支护体系和中隔墙临时支护结构均通过下垫梁进行支撑并连接为一体形成结构稳固的整体性支护体系，能避免初期支护拱架下沉并有效保证初期支护的稳定性。

主权项

1.一种大断面隧道穿越断层破碎带施工方法，所施工大断面隧道的隧道洞由上至下分为隧道上部洞体(1)、隧道下部洞体和隧道底部洞体(16)，所述隧道底部洞体(16)的开挖宽度由上至下逐渐缩小且其上部开挖宽度小于所述隧道洞左右两侧边墙底部的间距，其特征在于：所述隧道上部洞体(1)包括左侧导洞(1‑1)和位于左侧导洞(1‑1)右侧的右侧导洞(1‑2)；所述隧道下部洞体由左至右分为左侧洞体(17)、左中洞体(18)、右中洞体(19)和右侧洞体(20)，所述左侧洞体(17)和右侧洞体(20)呈左右对称布设，所述左中洞体(18)和右中洞体(19)的横断面均为矩形且二者呈左右对称布设；所述隧道洞的初期支护结构包括对所述隧道洞进行全断面支护的全断面支护体系，所述左侧导洞(1‑1)与右侧导洞(1‑2)之间设置有中隔墙临时支护结构，所述中隔墙临时支护结构位于隧道上部洞体(1)内且其位于所述全断面支护体系内侧，所述全断面支护体系和所述中隔墙临时支护结构均沿隧道纵向延伸方向进行布设；所述全断面支护体系包括多榀沿隧道纵向延伸方向由后向前布设且对所述隧道洞进行全断面支护的全断面支撑结构和将多榀所述全断面支撑结构紧固连接为一体的全断面支撑连接结构，多榀所述全断面支撑结构的结构均相同且其形状与所述隧道洞的横断面形状相同；每榀所述全断面支撑结构均包括一榀对所述隧道洞的拱墙进行支护的拱墙钢拱架和一个布设于所述隧道洞内侧底部的隧道仰拱支架(2)，所述隧道仰拱支架(2)位于所述拱墙钢拱架的正下方且二者均位于同一隧道横断面上，所述隧道仰拱支架(2)的左端与所述拱墙钢拱架的左侧底部紧固连接，所述隧道仰拱支架(2)的右端与所述拱墙钢拱架的右侧底部紧固连接，所述隧道仰拱支架(2)与所述拱墙钢拱架形成一个封闭式全断面支架；所述拱墙钢拱架包括一榀位于隧道上部洞体(1)内的上部钢拱架(4)和两个对称布设于上部钢拱架(4)左右两侧底部下方的侧部支架(5)，两个所述侧部支架(5)均位于所述隧道下部洞体内；所述隧道上部洞体(1)的左右两侧底部分别设置有一道侧部下垫梁(6)，两道所述侧部下垫梁(6)呈对称布设且二者均沿隧道纵向延伸方向布设；每榀所述全断面支撑结构中所述上部钢拱架(4)的左右两侧底部分别支撑于两道所述侧部下垫梁(6)上，两个所述侧部支架(5)分别固定于两道所述侧部下垫梁(6)底部；每榀所述全断面支撑结构中所述上部钢拱架(4)与两个所述侧部支架(5)之间均通过一道侧部下垫梁(6)进行紧固连接；所述全断面支撑连接结构包括多道第一纵向连接件(7)，多道所述第一纵向连接件(7)均沿隧道纵向延伸方向布设且其均布设于隧道上部洞体(1)内，多道所述第一纵向连接件(7)沿隧道上部洞体(1)的开挖轮廓线由左至右进行布设；每榀所述全断面支撑结构的上部钢拱架(4)均与多道所述第一纵向连接件(7)紧固连接；所述中隔墙临时支护结构包括一道中部下垫梁(10)、多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的中隔墙(8)和将多个所述中隔墙(8)连接为一体的中隔墙纵向连接结构，每个所述中隔墙(8)均位于左侧导洞(1‑1)与右侧导洞(1‑2)之间，所述中隔墙(8)的形状与左侧导洞(1‑1)的右侧开挖轮廓线形状相同；所述中隔墙纵向连接结构包括多道由上至下布设的第二纵向连接件(9)，多道所述第二纵向连接件(9)均沿隧道纵向延伸方向布设且其均布设于隧道上部洞体(1)内，每个所述中隔墙(8)均与多道所述第二纵向连接件(9)紧固连接；所述中隔墙(8)的数量与所述全断面支撑连接结构的数量相同，每榀所述全断面支撑连接结构内侧均设置有一个所述中隔墙(8)，每榀所述全断面支撑连接结构均与其内侧所设置的中隔墙(8)布设于同一隧道横断面上；所述中隔墙(8)为顶部与上部钢拱架(4)紧固连接的拱形支架，所述中部下垫梁(10)沿隧道纵向延伸方向进行布设，多个所述中隔墙(8)底部均支撑于中部下垫梁(10)上，所述中部下垫梁(10)位于隧道上部洞体(1)底部；两道所述侧部下垫梁(6)分别为位于左侧导洞(1‑1)左侧底部的左侧下垫梁和位于右侧导洞(1‑2)右侧底部的右侧下垫梁，所述上部钢拱架(4)由位于左侧导洞(1‑1)内的左侧拱架和位于右侧导洞(1‑2)内的右侧拱架连接而成，所述左侧拱架的外端支撑于所述左侧下垫梁上且其内端支撑于中隔墙(8)上，所述右侧拱架的外端支撑于所述右侧下垫梁上且其内端与所述左侧拱架的内端连接；所述左侧拱架和位于左侧导洞(1‑1)内的第一纵向连接件(7)组成左侧刚性支护结构，所述右侧拱架和位于右侧导洞(1‑2)内的第一纵向连接件(7)组成右侧刚性支护结构；对所施工大断面隧道进行施工时，包括以下步骤：步骤一、隧道上部洞体开挖：对隧道上部洞体(1)进行开挖，过程如下：步骤101、左侧导洞开挖：沿隧道纵向延伸方向由后向前对左侧导洞(1‑1)进行开挖；所述左侧导洞(1‑1)开挖过程中，由后向前在开挖成型的左侧导洞(1‑1)内对所述左侧下垫梁、所述中隔墙临时支护结构和所述左侧刚性支护结构分别进行施工，并使所述左侧下垫梁、所述中隔墙临时支护结构和所述左侧刚性支护结构紧固连接为一体；步骤102、右侧导洞开挖：步骤101中所述左侧导洞(1‑1)开挖过程中，沿隧道纵向延伸方向同步由后向前对右侧导洞(1‑2)进行开挖，获得开挖成型的隧道上部洞体(1)；所述右侧导洞(1‑2)开挖过程中，由后向前在开挖成型的右侧导洞(1‑2)内对所述右侧下垫梁和所述右侧刚性支护结构分别进行施工，并使所述右侧刚性支护结构和所述右侧下垫梁均与步骤101中所述左侧刚性支护结构紧固连接为一体，所述右侧刚性支护结构中的所述右侧拱架与步骤101中所述左侧刚性支护结构中的所述左侧拱架连接组成上部钢拱架(4)；对右侧导洞(1‑2)进行开挖时，所述右侧导洞(1‑2)的掌子面位于左侧导洞(1‑1)的掌子面后侧；步骤二、隧道下部洞体开挖：对所述隧道下部洞体进行开挖，过程如下：步骤201、左右侧洞体先行开挖：沿隧道纵向延伸方向由后向前对左侧洞体(17)和右侧洞体(20)分别进行开挖；开挖过程中，所述左侧洞体(17)和右侧洞体(20)的掌子面均位于步骤102中所述右侧导洞(1‑2)的掌子面后侧；所述左侧洞体(17)开挖过程中，由后向前在开挖成型的左侧洞体(17)内安装侧部支架(5)，并使所安装侧部支架(5)顶部固定在步骤101中所述左侧下垫梁底部；所述右侧洞体(20)开挖过程中，由后向前在开挖成型的右侧洞体(20)内安装侧部支架(5)，并使所安装侧部支架(5)顶部固定在步骤102中所述右侧下垫梁底部；本步骤中所述左侧洞体(17)和右侧洞体(20)内所安装的侧部支架(5)与步骤102中所述上部钢拱架(4)连接组成所述拱墙钢拱架；步骤202、左右中洞体跟进开挖：对左中洞体(18)和右中洞体(19)分别进行开挖，获得开挖成型的所述隧道下部洞体；所述左中洞体(18)和右中洞体(19)开挖过程中，由后向前对步骤101中所述中隔墙临时支护结构进行拆除；步骤三、隧底开挖：步骤202中进行左右中洞体跟进开挖过程中，沿隧道纵向延伸方向由后向前对隧道底部洞体(16)进行开挖，获得开挖成型的所述隧道洞；开挖过程中，所述左侧洞体(17)和右侧洞体(20)的掌子面均位于隧道底部洞体(16)的掌子面前侧；所述隧道底部洞体(16)开挖过程中，由后向前在开挖成型的隧道底部洞体(16)底部安装隧道仰拱支架(2)，并使所安装隧道仰拱支架(2)与步骤201中所述拱墙钢拱架连接形成所述全断面支撑结构，获得施工成型的所述全断面支护体系。