[发明专利]穿越高角度逆冲富水富砂断层隧道开挖及排水施工方法

摘要

本发明公开了一种穿越高角度逆冲富水富砂断层隧道开挖及排水施工方法，所施工隧道正洞的同一侧设置有迂回导坑和泄水洞，施工过程如下：一、后侧隧道段初步开挖施工；二、后侧隧道段与泄水洞排水洞体同步开挖施工；三、后侧隧道段、泄水洞排水洞体与后侧迂回导坑段同步开挖施工；四、前部泄水洞体、前部导坑段与中部隧道段施工；五、前侧隧道段施工。本发明方法设计合理且施工简便、使用效果好，通过在隧道正洞与迂回导坑之间的高位泄水洞排出断层上盘赋水，同时通过先于隧道正洞开挖的迂回导坑进行辅助排水并提前探明正洞掌子面前方断层情况，能最大程度排出断层内赋水，减小掌子面前方断层内水压力，并能保证各掌子面施工安全，缩短施工工期。

主权项

1.一种穿越高角度逆冲富水富砂断层隧道开挖及排水施工方法，所述高角度是指断面倾角大于60°，其特征在于：所施工隧道的隧道正洞(20)分为后侧隧道段(3)、位于后侧隧道段(3)前侧的前侧隧道段(4)和连接于后侧隧道段(3)与前侧隧道段(4)之间且从高角度逆冲富水富砂断层(6)穿过的中部隧道段(5)；所施工隧道正洞(20)的同一侧设置有迂回导坑(1)和泄水洞(2)，所述迂回导坑(1)和泄水洞(2)均为由后向前穿越高角度逆冲富水富砂断层(6)的隧道洞；所述迂回导坑(1)为在后侧隧道段(3)与前侧隧道段(4)之间开挖形成的绕行用导坑，所述迂回导坑(1)与所施工隧道正洞(20)布设于同一水平面上；所述迂回导坑(1)由后向前分为后侧导坑段、中部导坑段和前侧导坑段，所述前侧导坑段位于所述后侧导坑段前侧，所述中部导坑段连接于所述后侧导坑段与所述前侧导坑段之间，所述中部导坑段与所施工隧道正洞(20)呈平行布设，所述后侧导坑段后端与后侧隧道段(3)相交且二者的交叉口为导坑后交叉口，所述前侧导坑段前端与前侧隧道段(4)相交且二者的交叉口为导坑前交叉口；所述后侧导坑段位于中部隧道段(5)后侧；所述泄水洞(2)包括后侧洞体和位于所述后侧洞体前侧且与所施工隧道正洞(20)呈平行布设的前侧洞体，所述前侧洞体位于所施工隧道正洞(20)的侧上方且其位于所施工隧道正洞(20)与所述中部导坑段之间，所述后侧洞体为由后向前逐渐向上倾斜的隧道洞体；所述后侧洞体后端与后侧隧道段(3)相交且二者的交叉口为泄水洞交叉口，所述导坑后交叉口和所述泄水洞交叉口均位于中部隧道段(5)后侧，所述泄水洞交叉口和所述后侧洞体均位于所述导坑后交叉口后侧；所述前侧洞体分为后部洞体和位于所述后部洞体前侧且穿过高角度逆冲富水富砂断层(6)的前部泄水洞体，所述后侧洞体和所述前侧洞体中的后部洞体组成泄水洞(2)的排水洞体；所述中部导坑段分为后部导坑段和位于所述后部导坑段前侧且穿过高角度逆冲富水富砂断层(6)的前部导坑段，所述后侧导坑段和所述中部导坑段的后部导坑段组成迂回导坑(1)的后侧迂回导坑段；对隧道正洞(20)进行开挖及排水施工时，包括以下步骤：步骤一、后侧隧道段初步开挖施工：沿隧道纵向延伸方向由后向前对后侧隧道段(3)中位于所述泄水洞交叉口后侧的隧道段进行开挖施工；步骤二、后侧隧道段与泄水洞排水洞体同步开挖施工：待后侧隧道段(3)开挖至所述泄水洞交叉口所处位置处时，沿隧道纵向延伸方向由后向前对后侧隧道段(3)中位于所述泄水洞交叉口与所述导坑后交叉口之间的隧道段进行开挖施工，同时从所述泄水洞交叉口开始由后向前对泄水洞(2)的排水洞体进行开挖施工；步骤三、后侧隧道段、泄水洞排水洞体与后侧迂回导坑段同步开挖施工：待后侧隧道段(3)开挖至所述导坑后交叉口所处位置处时，沿隧道纵向延伸方向由后向前对后侧隧道段(3)中位于所述导坑后交叉口前侧的隧道段进行开挖施工；同时，对泄水洞(2)的排水洞体继续进行开挖施工，并从所述导坑后交叉口开始由后向前对迂回导坑(1)的后侧迂回导坑段进行开挖施工，直至完成泄水洞(2)的排水洞体和迂回导坑(1)的后侧迂回导坑段的施工过程；步骤四、前部泄水洞体、前部导坑段与中部隧道段施工：沿隧道延伸方向由后向前对所述前部泄水洞体、所述前部导坑段和中部隧道段(5)分别进行施工；所述前部泄水洞体、所述前部导坑段和中部隧道段(5)的长度均相同且三者呈平行布设，所述前部泄水洞体、所述前部导坑段和中部隧道段(5)均由后向前分为多个隧道节段，多个所述隧道节段的长度均相同；对所述前部泄水洞体进行施工时，沿隧道延伸方向由后向前对所述前部泄水洞体的多个所述隧道节段分别进行开挖及排水施工；多个所述隧道节段的开挖及排水施工方法均相同；所述前部泄水洞体的每个所述隧道节段中均开设有一个洞外排水孔组；每个所述洞外排水孔组均包括一排或多排拱部排水孔(8)和由后向前布设的多排边墙排水孔(9)，多排所述拱部排水孔(8)沿所述前侧洞体的纵向延伸方向由后向前布设；每排所述拱部排水孔(8)均包括多个由左至右布设在所述前部泄水洞体体拱部外侧的拱部排水孔(8)，每个所述拱部排水孔(8)均为由后向前钻进至高角度逆冲富水富砂断层(6)内的钻孔，每个所述拱部排水孔(8)均由后向前逐渐向上倾斜；每排所述拱部排水孔(8)中所有拱部排水孔(8)的孔口均布设于所述前侧洞体的同一横断面上；每排所述边墙排水孔(9)均包括左右两组对称布设于所述前部泄水洞体体左右两侧边墙外侧的边墙排水孔(9)，两组所述边墙排水孔(9)中一组所述边墙排水孔(9)位于所施工隧道正洞(20)上方，另一组所述边墙排水孔(9)位于迂回导坑(1)上方；每组所述边墙排水孔(9)均包括多个由上至下布设的边墙排水孔(9)，每个所述边墙排水孔(9)均呈水平布设；每排所述边墙排水孔(9)中所有边墙排水孔(9)的孔口均布设于所述前侧洞体的同一横断面上；每个所述边墙排水孔(9)均为由后向前钻进至高角度逆冲富水富砂断层(6)内的钻孔；对所述前部泄水洞体中任一个所述隧道节段进行开挖及排水施工时，过程如下：步骤A1、排水孔施工：采用钻机对该隧道节段中所述洞外排水孔组的拱部排水孔(8)和边墙排水孔(9)分别进行钻孔，获得施工成型的所述洞外排水孔组；步骤A2、排水：通过步骤A1中所述洞外排水孔组进行排水；步骤A3、开挖：沿隧道纵向延伸方向由后向前对该隧道节段进行开挖；待所述前部泄水洞体的多个所述隧道节段均施工完成后，完成泄水洞(2)的施工过程；对所述前部导坑段进行施工时，沿隧道延伸方向由后向前对所述前部导坑段的多个所述隧道节段分别进行开挖及排水施工；多个所述隧道节段的开挖及排水施工方法均相同；所述前部导坑段的每个所述隧道节段中均开设有一个导坑排水孔组；每个所述导坑排水孔组均包括由后向前布设的多排侧部排水孔(19)，每排所述侧部排水孔(19)均包括多个由上至下布设的侧部排水孔(19)，每个所述侧部排水孔(19)均呈水平布设；每排所述侧部排水孔(19)中所有侧部排水孔(19)的孔口均布设于所述前部导坑段的同一横断面上；每个所述侧部排水孔(19)均为由后向前钻进至高角度逆冲富水富砂断层(6)内的钻孔；对所述前部导坑段的任一个所述隧道节段进行开挖及排水施工时，过程如下：步骤B1、排水孔施工：采用钻机对该隧道节段中所述导坑排水孔组的侧部排水孔(19)分别进行钻孔，获得施工成型的所述导坑排水孔组；步骤B2、排水：通过步骤B1中所述导坑排水孔组进行排水；步骤B3、开挖：沿隧道纵向延伸方向由后向前对该隧道节段进行开挖；本步骤中，所述前部导坑段的掌子面位于所述前部泄水洞体的掌子面后侧；待所述前部导坑段的多个所述隧道节段均施工完成后，完成所述前部导坑段的施工过程；对中部隧道段(5)进行施工时，沿隧道延伸方向由后向前对中部隧道段(5)的多个所述隧道节段分别进行开挖，多个所述隧道节段的开挖方法均相同；所述中部隧道段(5)的掌子面位于所述前部导坑段的掌子面后侧；待中部隧道段(5)的多个所述隧道节段均施工完成后，完成中部隧道段(5)的施工过程；步骤五、前侧隧道段施工：所述前侧隧道段(4)分为位于所述导坑前交叉口前侧的前部隧道段和位于所述导坑前交叉口后侧的后部隧道段；待步骤四中所述前部导坑段开挖完成后，由后向前对所述前侧导坑段进行开挖，直至完成迂回导坑(1)的施工过程；待迂回导坑(1)施工完成后，沿隧道纵向延伸方向由后向前对前侧隧道段(4)的前部隧道段进行开挖施工，同时沿隧道纵向延伸方向由前向后对前侧隧道段(4)的后部隧道段进行开挖施工。