淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，特別是一種應(yīng)用于的隧道施工領(lǐng)域的淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法。本發(fā)明提供一種減少臨時(shí)支護(hù)工程量，防止隧道開挖誘發(fā)山體滑坡及隧道過大變形的淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，包括以下幾個(gè)步驟：a、將待挖的隧道劃分成上臺(tái)階、中臺(tái)階、下臺(tái)階和仰拱；b、開挖上臺(tái)階，并進(jìn)行支護(hù)；c、開挖中臺(tái)階，并進(jìn)行支護(hù)；d、開挖下臺(tái)階，并進(jìn)行支護(hù)；e、開挖仰拱部分，并在進(jìn)行支護(hù)。據(jù)圍巖的自穩(wěn)能力選擇對(duì)應(yīng)的隧道開挖方式，充分利用圍巖的自穩(wěn)能力放坡開挖，減少臨時(shí)支護(hù)。本發(fā)明加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了投資，確保了施工安全。
【專利說明】淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，特別是一種應(yīng)用于隧道施工領(lǐng)域的淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法。

【背景技術(shù)】
[0002]在深山峽谷中修筑隧道，尤其在陡峭的岸坡修筑隧道，主要存在的問題為如何解決隧道淺埋偏壓的問題，例如隧道一側(cè)周邊圍巖相對(duì)較好，隧道拱部及隧道另一側(cè)圍巖差，無自穩(wěn)能力，這種情況下，如果在施工過程中施工方法不當(dāng)，則會(huì)出現(xiàn)隧道過大變形、隧道塌方及塌方冒頂，甚至誘發(fā)邊坡滑塌，形成高邊坡的問題，這使工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度及經(jīng)濟(jì)均受到不同程度的影響和損失?，F(xiàn)技術(shù)中的隧道開挖方法沒有充分利用巖土體的自穩(wěn)能力對(duì)隧道內(nèi)分部開挖的臨時(shí)開挖坡面放坡開挖，為了確保施工安全，開挖后需要對(duì)隧道內(nèi)的臨時(shí)開挖坡面進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，在下一循環(huán)的開挖施工中需要挖除上循環(huán)的臨時(shí)支護(hù)，開挖后再進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，再挖除，如此反復(fù)支護(hù)-開挖-支護(hù)施工，施工過程中浪費(fèi)大量的施工時(shí)間，施工進(jìn)度慢，并浪費(fèi)大量的財(cái)力和物力，現(xiàn)施工技術(shù)不適合于隧道存在嚴(yán)重淺埋偏壓洞段地質(zhì)條件的隧道開挖方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可開挖量小，可以有效減少臨時(shí)支護(hù)工程量，并可以防止隧道開挖誘發(fā)山體側(cè)滑坡及隧道過大變形的淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0005]a、以鋼架接頭為界，將待挖的隧道劃分成上臺(tái)階、中臺(tái)階、下臺(tái)階和仰拱四個(gè)部分;
[0006]b、開挖上臺(tái)階，并在開挖過程中對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)；
[0007]C、開挖中臺(tái)階，并在開挖過程中對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)；
[0008]d、開挖下臺(tái)階，并在開挖過程中對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)；
[0009]e、開挖仰拱部分，并在開挖過程中對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)。
[0010]進(jìn)一步的是，在b步驟中，先挖除上臺(tái)階中除預(yù)留核心土外的環(huán)形部分，并對(duì)開挖部分隧道進(jìn)行初期支護(hù)后，再挖除中間的預(yù)留核心土部分。
[0011]進(jìn)一步的是，在c步驟中，先挖除中臺(tái)階弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)，然后對(duì)開挖部分隧道進(jìn)行初期支護(hù)，再挖除中臺(tái)階剩余半側(cè)，然后對(duì)開挖部分隧道進(jìn)行初期支護(hù)。
[0012]進(jìn)一步的是，在d步驟中，先挖除下臺(tái)階弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)，然后對(duì)開挖部分隧道進(jìn)行初期支護(hù)，再挖除下臺(tái)階剩余半側(cè)，然后對(duì)開挖部分隧道進(jìn)行初期支護(hù)。
[0013]進(jìn)一步的是，在e步驟中，先挖除仰拱部分的一個(gè)半側(cè)，并進(jìn)行初期支護(hù)后，然后再挖除剩下的半側(cè)，并完成初期支護(hù)。
[0014]進(jìn)一步的是，仰拱部分開挖完成500cm后，及時(shí)進(jìn)行全幅仰拱的砼回填。
[0015]進(jìn)一步的是，在挖除上臺(tái)階中的環(huán)形部分時(shí)，在預(yù)留核心土的兩側(cè)和正面設(shè)置坡面。
[0016]進(jìn)一步的是，在開挖中臺(tái)階時(shí)，在中臺(tái)階剩余半側(cè)的正面設(shè)置坡面。
[0017]進(jìn)一步的是，單次開挖的長(zhǎng)度小于等于100m。
[0018]進(jìn)一步的是，弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)開挖落底長(zhǎng)度小于或者等于100m，剩下的半側(cè)開挖落底長(zhǎng)度小于或者等于200m。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將隧道分成上、中、下三個(gè)臺(tái)階以及仰拱四個(gè)部分分層開挖，這樣在開挖過程中可以充分利用尚未挖除部分圍巖的自穩(wěn)能力，在保證結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的前提下減少了臨時(shí)支護(hù)。在開挖上層臺(tái)階的過程中先保留核心土，這樣可以利用預(yù)留核心土發(fā)壓掌子面前方未開挖部分的巖土體，利用預(yù)留核心土約束掌子面的過大擠出變形及掌子面前方?jīng)]有開挖巖土體的超前變形，有效的預(yù)防了隧道掌子面的失穩(wěn)滑塌和隧道過大變形及隧道塌方，并節(jié)約了掌子面的臨時(shí)支護(hù)措施費(fèi)，確保了施工安全。在開挖中臺(tái)階和下臺(tái)階的過程中，先開挖弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)，并對(duì)預(yù)留部分放坡開挖，這樣可以利用剩余半側(cè)圍巖的自穩(wěn)能力來保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，并節(jié)約了臨時(shí)支護(hù)措施費(fèi)用，確保了施工安全。在預(yù)留核心土以及圍巖自穩(wěn)能力較好的半側(cè)設(shè)置坡面，以進(jìn)一步增強(qiáng)其自身的自穩(wěn)能力，這樣充分利用了巖土的自承能力，減少臨時(shí)支護(hù)，節(jié)約投資，確保安全施工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的隧道橫斷面圖；
[0021]圖2是本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中零部件、部位及編號(hào):環(huán)形部分1、預(yù)留核心土部分2、中臺(tái)階弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)3、中臺(tái)階剩余半側(cè)4、下臺(tái)階弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)5、下臺(tái)階剩余半側(cè)6、仰拱部分7、坡面8。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024]如圖1和圖2所示，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0025]a、以鋼架接頭為界，將待挖的隧道劃分成上臺(tái)階、中臺(tái)階、下臺(tái)階和仰拱四個(gè)部分;
[0026]b、開挖上臺(tái)階，并在開挖過程中對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)；
[0027]C、開挖中臺(tái)階，并在開挖過程中對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)；
[0028]d、開挖下臺(tái)階，并在開挖過程中對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)；
[0029]e、開挖仰拱部分7，并在開挖過程中對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)。
[0030]以設(shè)計(jì)鋼架接頭位置選擇臺(tái)階開挖高度有利于把開挖和支護(hù)很好的結(jié)合，便于施工，有利于充分利用巖土體的自穩(wěn)能力。隧道分成上、中、下三個(gè)臺(tái)階以及仰拱四個(gè)部分分層開挖，這樣在開挖過程中可以充分利用尚未挖除部分圍巖的自穩(wěn)能力，在保證結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的前提下減少了臨時(shí)支護(hù)。將仰拱部分7與隧道上、中、下三個(gè)臺(tái)階分開挖掘，可以增加隧道開挖支護(hù)的工作面，減少各作業(yè)面之間施工的干擾，此法適用于隧道起拱線以下部分全部為松散碎塊石的淺埋偏壓隧道施工。
[0031]在b步驟中，先挖除上臺(tái)階中除預(yù)留核心土外的環(huán)形部分1，再挖除中間的預(yù)留核心土部分2。上臺(tái)階環(huán)形部分每循環(huán)開挖進(jìn)尺小于等于100cm，且環(huán)形部分開挖始終超前預(yù)留核心土 100cm，即預(yù)留核心土頂部臺(tái)階外邊線到環(huán)形開挖的隧道掌子面距離為100cm，也就是預(yù)留核心土頂部平臺(tái)寬度為100cm。環(huán)形分部開挖環(huán)寬度為10cm?200cm，采用人工及風(fēng)鎬開挖即可。預(yù)留核心土呈梯形，上小下大。核心土開挖的三面(左側(cè)面、右側(cè)面、正面)臨時(shí)坡比為1:1，臨時(shí)坡不需要臨時(shí)支護(hù)。在開挖上層臺(tái)階的過程中先保留預(yù)留核心土，這樣可以利用預(yù)留核心土發(fā)壓掌子面前方未開挖部分的巖土體，利用預(yù)留核心土約束掌子面的過大擠出變形及掌子面前方?jīng)]有開挖巖土體的超前變形，有效的預(yù)防了隧道掌子面的失穩(wěn)滑塌和隧道過大變形及隧道塌方，并節(jié)約了掌子面的臨時(shí)支護(hù)措施費(fèi)，確保了施工安全。
[0032]在c步驟中，先挖除中臺(tái)階弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)3，然后對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)，再挖除中臺(tái)階剩余半側(cè)4，然后對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)。在進(jìn)行中臺(tái)階弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)的開挖時(shí)，預(yù)留半側(cè)，并對(duì)預(yù)留半側(cè)放1:1的臨時(shí)開挖坡比，臨時(shí)坡不需要臨時(shí)支護(hù)。
[0033]弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)是指，圍巖差即無自穩(wěn)能力的半側(cè)。先開挖弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)，這樣可以利用剩余半側(cè)的自穩(wěn)能力來保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，減少臨時(shí)支護(hù)，節(jié)約投資，確保安全施工。
[0034]在d步驟中，先挖除下臺(tái)階弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)5，然后對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)，再挖除下臺(tái)階剩余半側(cè)6，然后對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)。在進(jìn)行下臺(tái)階弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)的開挖時(shí)，預(yù)留半側(cè)，并對(duì)預(yù)留半側(cè)放1:1的臨時(shí)開挖坡比，臨時(shí)坡不需要臨時(shí)支護(hù)。
[0035]先開挖弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)，這樣可以利用剩余半側(cè)的自穩(wěn)能力來保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，減少臨時(shí)支護(hù)，節(jié)約投資，確保安全施工。
[0036]在e步驟中，先挖除仰拱部分的一個(gè)半側(cè)，并進(jìn)行初期支護(hù)后，然后再挖除剩下的半側(cè)，并完成初期支護(hù)。在挖一側(cè)時(shí)，預(yù)留側(cè)的臨時(shí)開挖坡比為1:1，臨時(shí)坡面不需要支護(hù)。將仰拱部分7分成兩部分錯(cuò)開挖掘可以利用剩余半側(cè)的自穩(wěn)能力來保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，減少臨時(shí)支護(hù)，節(jié)約投資，確保安全施工。
[0037]仰拱部分7開挖完成縱向長(zhǎng)度500cm后，及時(shí)對(duì)全幅仰拱進(jìn)行砼回填。這樣可以有效預(yù)防仰拱的過大變形問題。
[0038]在挖除上臺(tái)階中的環(huán)形部分I時(shí)，在預(yù)留核心土的兩側(cè)和正面設(shè)置坡面8。設(shè)置坡面8，以進(jìn)一步增強(qiáng)其自身的自穩(wěn)能力。分利用圍巖的自穩(wěn)能力，使隧道的變形量最小，提高隧道的安全施工。
[0039]在開挖中臺(tái)階時(shí)，在中臺(tái)階剩余半側(cè)4的正面及側(cè)面設(shè)置坡面8。設(shè)置坡面8，以進(jìn)一步增強(qiáng)其自身的自穩(wěn)能力。分利用圍巖的自穩(wěn)能力，使隧道的變形量最小，提高隧道的安全施工。
[0040]為防止開挖工程中隧道發(fā)生變形，單次開挖的長(zhǎng)度小于等于100m。
[0041]為了在開挖過程中保證結(jié)構(gòu)安全，弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)開挖落底長(zhǎng)度小于或者等于100m,剩下的半側(cè)圍巖相對(duì)較好，開挖落底長(zhǎng)度小于或者等于200m。
[0042]本發(fā)明適用于隧道存在嚴(yán)重淺埋偏壓洞段的隧道開挖施工。即隧道左側(cè)周邊圍巖相對(duì)較好，隧道拱部及隧道右側(cè)圍巖差即無自穩(wěn)能力，隧道右側(cè)為靠江側(cè)，隧道右側(cè)臨空。隧道存在嚴(yán)重的淺埋偏壓?jiǎn)栴}即隧道垂直散體埋深O?6m的地質(zhì)條件。
[0043]本發(fā)明可以解決苛刻工程條件下的隧道開挖問題，當(dāng)然適用于比以上工程地質(zhì)條件較好的工程地質(zhì)條件下的隧道開挖施工，他可以充分利用圍巖的自穩(wěn)能力，使隧道的變形量最小，提高隧道的安全施工。
[0044]隧道施工過程中需要根據(jù)隧道施工規(guī)范要求在隧道內(nèi)外適當(dāng)位置設(shè)置變形觀測(cè)點(diǎn)，并按照要求測(cè)量頻次作好隧道變形觀測(cè)，為支護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。
【權(quán)利要求】
1.淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，其特征在于:包括以下幾個(gè)步驟: a、以鋼架接頭為界，將待挖的隧道劃分成上臺(tái)階、中臺(tái)階、下臺(tái)階和仰拱四個(gè)部分； b、開挖上臺(tái)階，并在開挖過程中對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)； c、開挖中臺(tái)階，并在開挖過程中對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)； d、開挖下臺(tái)階，并在開挖過程中對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)； e、開挖仰拱部分(7)，并在開挖過程中對(duì)開挖部分進(jìn)行支護(hù)。
2.如權(quán)利要求1所述淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，其特征在于:在b步驟中，先挖除上臺(tái)階中除預(yù)留核心土外的環(huán)形部分(1)，再挖除中間的預(yù)留核心土部分(2)。
3.如權(quán)利要求1所述淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，其特征在于:在c步驟中，先挖除中臺(tái)階弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)(3)，然后對(duì)開挖部分進(jìn)行初期支護(hù)，再挖除中臺(tái)階剩余半側(cè)(4)，然后對(duì)開挖部分進(jìn)行初期支護(hù)。
4.如權(quán)利要求1所述淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，其特征在于:在d步驟中，先挖除下臺(tái)階弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)(5)，然后對(duì)開挖部分進(jìn)行初期支護(hù)，再挖除下臺(tái)階剩余半側(cè)(6)，然后對(duì)開挖部分進(jìn)行初期支護(hù)。
5.如權(quán)利要求1所述淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，其特征在于:在e步驟中，先挖除仰拱部分的一個(gè)半側(cè)，并進(jìn)行初期支護(hù)后，然后再挖除剩下的半側(cè)，并完成初期支護(hù)。
6.如權(quán)利要求5所述淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，其特征在于:仰拱部分(7)開挖完成后，對(duì)全幅仰拱進(jìn)行砼回填。
7.如權(quán)利要求2所述淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，其特征在于:在挖除上臺(tái)階中的環(huán)形部分(1)時(shí)，在預(yù)留核心土的兩側(cè)和正面設(shè)置坡面(8)。
8.如權(quán)利要求3所述埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，其特征在于:在開挖中臺(tái)階時(shí)，在中臺(tái)階剩余半側(cè)(4)的正面設(shè)置坡面(8)。
9.如權(quán)利要求1所述淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，其特征在于:單次開挖的長(zhǎng)度小于等于100m。
10.如權(quán)利要求3或4所述的淺埋偏壓傾倒變形散體及強(qiáng)卸荷巖石結(jié)構(gòu)中的隧道開挖法，其特征在于:弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)半側(cè)開挖落底長(zhǎng)度小于或者等于100m，剩下的半側(cè)開挖落底長(zhǎng)度小于或者等于200m。
【文檔編號(hào)】E21D9/01GK104500079SQ201410698609
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】吳學(xué)智, 馬建新, 聶大豐, 付支黔 申請(qǐng)人:中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司