本發(fā)明涉及隧道工程領(lǐng)域，具體涉及一種大斷面軟巖大變形隧道的施工工藝。

二、

背景技術(shù)：
：

為適應(yīng)國(guó)家高速公路和高速鐵路的發(fā)展需求，交通隧道開(kāi)挖斷面越來(lái)越大，而且不可避免地穿越軟巖等復(fù)雜地層，給隧道工程施工帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。由于軟巖隧道開(kāi)挖后圍巖變形量大、變形速率快，并且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，若遵循常規(guī)的“早封閉、強(qiáng)支護(hù)、緊襯砌”支護(hù)原則，地應(yīng)力得不到有效釋放，支護(hù)結(jié)構(gòu)很容易因受力過(guò)大造成開(kāi)裂破壞、侵限，以致頻繁擴(kuò)挖和換拱等問(wèn)題，不僅難以保證隧道施工質(zhì)量，而且導(dǎo)致造價(jià)不可控制、工期不可預(yù)測(cè)和施工安全得不到保證的難題，加之修建的隧道斷面越來(lái)越大，以上問(wèn)題更是難以解決。

三、

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的提供一種大斷面軟巖大變形隧道的施工工藝，其既滿足軟巖的大變形要求，做到不侵限，同時(shí)又可以減少支護(hù)結(jié)構(gòu)受力，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種大斷面軟巖大變形隧道的施工工藝，其特征在于，包括以下步驟：

1)上臺(tái)階施工：首先進(jìn)行上臺(tái)階弧形導(dǎo)坑部分的開(kāi)挖，并預(yù)留上臺(tái)階核心土部分，核心土長(zhǎng)度3～5m，開(kāi)挖一個(gè)進(jìn)尺后快速敷設(shè)拱部彈性泡沫板并采用長(zhǎng)錨釘固定，完成后立即架設(shè)拱部外層鋼架，型號(hào)為HW200*200型鋼，并在左右兩側(cè)拱腳上方30～50cm處按下傾角30°各打設(shè)2排拱腳處鎖腳錨管，長(zhǎng)度不小于4m，與鋼架焊接牢固后進(jìn)行注漿；為進(jìn)一步加強(qiáng)拱部外層鋼架的穩(wěn)定性，在相鄰拱部外層鋼架之間設(shè)置22#b上臺(tái)階縱向槽鋼托梁，上臺(tái)階縱向槽鋼托梁與拱部外層鋼架以及拱腳處鎖腳錨管端頭牢固焊接，由此形成穩(wěn)定的承載拱；以穩(wěn)定后的拱部外層鋼架為支點(diǎn)進(jìn)行超前注漿小導(dǎo)管的施工，采用長(zhǎng)5m、環(huán)向設(shè)置間距20～50cm的熱壓無(wú)縫鋼花管，沿開(kāi)挖輪廓線120°范圍內(nèi)以20°～30°的外插角穿過(guò)拱部外層鋼架腹板上的預(yù)留孔，由頂頭頂進(jìn)并伸入至掌子面前方地層，外露端支于外層鋼架上形成超前支護(hù)系統(tǒng)，然后采用高壓注漿對(duì)地層做進(jìn)一步加固，注漿壓力為1.0～1.5MPa，注漿結(jié)束后將管口封堵，以防漿液流出；最后完成拱部外層噴射混凝土的施做；

2)中臺(tái)階施工：在上部承載拱支護(hù)下，進(jìn)行中臺(tái)階左側(cè)部分和中臺(tái)階右側(cè)部分的開(kāi)挖，并預(yù)留中臺(tái)階核心土部分，其中中臺(tái)階左、右側(cè)錯(cuò)開(kāi)2～3m，開(kāi)挖完成后在左右兩側(cè)邊墻快速敷設(shè)中臺(tái)階彈性泡沫板，然后立即接長(zhǎng)左右兩側(cè)的中臺(tái)階外層鋼架，并在左右兩側(cè)墻腳上方30～50cm處按下傾角45°各打設(shè)2排中臺(tái)階墻腳處鎖腳錨管，長(zhǎng)度不小于4m，與中臺(tái)階外層鋼架焊接牢固后進(jìn)行注漿；為進(jìn)一步加強(qiáng)拱部外層鋼架和中臺(tái)階外層鋼架的穩(wěn)定性，在相鄰中臺(tái)階外層鋼架之間設(shè)置22#b中臺(tái)階縱向槽鋼托梁，中臺(tái)階縱向槽鋼托梁與中臺(tái)階外層鋼架以及中臺(tái)階墻腳處鎖腳錨管端頭牢固焊接；最后完成左右兩側(cè)中臺(tái)階外層噴射混凝土的施做；

3)下臺(tái)階施工：進(jìn)行下臺(tái)階左側(cè)部分和下臺(tái)階右側(cè)部分的開(kāi)挖，并預(yù)留下臺(tái)階核心土部分，其中下臺(tái)階左右兩側(cè)錯(cuò)開(kāi)2～3m，開(kāi)挖完成后在左右兩側(cè)邊墻快速敷設(shè)下臺(tái)階彈性泡沫板，然后立即接長(zhǎng)左右兩側(cè)的下臺(tái)階外層鋼架，使其落底于預(yù)制混凝土墊塊之上，然后在下臺(tái)階外層鋼架左右兩側(cè)墻腳上方30～50cm處按下傾角45°各打設(shè)2排下臺(tái)階墻腳處鎖腳錨管，長(zhǎng)度不小于4m，與下臺(tái)階外層鋼架焊接牢固后進(jìn)行注漿，確保下臺(tái)階外層鋼架腳部落于穩(wěn)固地基上；最后完成左右兩側(cè)下臺(tái)階外層噴射混凝土的施做；

4)預(yù)留核心土開(kāi)挖：開(kāi)挖上臺(tái)階預(yù)留核心土部分、中臺(tái)階預(yù)留核心土部分和下臺(tái)階預(yù)留核心土部分，開(kāi)挖進(jìn)尺與各臺(tái)階循環(huán)進(jìn)尺一致；

5)仰拱開(kāi)挖：每循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度3m，仰拱部分開(kāi)挖后，立即進(jìn)行初噴；

6)及時(shí)架設(shè)內(nèi)層鋼架，采用HW200*200型鋼，封閉成環(huán)后施做內(nèi)層噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度；

7)在內(nèi)層噴射混凝土內(nèi)表面，敷設(shè)防水板；

8)當(dāng)隧道變形達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)留變形量后，施做二次襯砌；

9)在超前注漿小導(dǎo)管支護(hù)下，進(jìn)行下一循環(huán)的施工，以至隧道貫通。

所述施工工藝的要點(diǎn)為：

(1)步驟1)～5)中所述開(kāi)挖以機(jī)械開(kāi)挖為主，以弱爆破開(kāi)挖為輔，上臺(tái)階開(kāi)挖矢跨比不小于0.3，開(kāi)挖進(jìn)尺根據(jù)外層鋼架間距確定；

(2)步驟1)～3)中所述開(kāi)挖時(shí)應(yīng)增大開(kāi)挖預(yù)留變形量以防止侵限，并在圍巖與第一層初期支護(hù)之間設(shè)置彈性泡沫板作為變形緩沖層，以減小支護(hù)結(jié)構(gòu)受力；

(3)步驟1)～3)中應(yīng)選擇取消系統(tǒng)錨桿、加強(qiáng)外層鋼架鎖腳及其縱向連接的措施，尤其應(yīng)加強(qiáng)拱部外層鋼架的穩(wěn)定性，以形成穩(wěn)定的承載拱；

(4)步驟1)～3)中各外層鋼架架設(shè)或落底接長(zhǎng)后，應(yīng)快速施做各處鎖腳錨管，盡早分擔(dān)各拱腳和墻腳處的地基荷載，避免因地基承載力不足而加劇外層鋼架拱腳的沉降；

(5)步驟1)～3)中應(yīng)擴(kuò)大外層鋼架拱腳連接板，或采用異形結(jié)構(gòu)，加大外層鋼架拱腳基底受力面積，控制拱腳沉降；

(6)步驟1)～3)中在改善各處外層鋼架鎖腳的效果方面，除了選擇采用剛度較大的鎖腳錨管外，應(yīng)特別重視加強(qiáng)鎖腳錨管與外層鋼架的連接質(zhì)量，避免兩者在受力過(guò)程中脫開(kāi)而導(dǎo)致外層鋼架鎖腳失效。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果：

本發(fā)明針對(duì)大斷面軟巖大變形隧道，一方面通過(guò)在圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)間設(shè)置彈性泡沫板，給予圍巖足夠的變形空間，以滿足軟巖隧道大變形的要求，不僅可以防止侵限，而且可以減少支護(hù)結(jié)構(gòu)受力；另一方面通過(guò)加強(qiáng)初期支護(hù)，采用雙層初期支護(hù)，以提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力，最終保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。

本發(fā)明的施工工藝中，考慮到軟巖大變形隧道系統(tǒng)錨桿效果不明顯而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力的特點(diǎn)，取消了傳統(tǒng)三臺(tái)階預(yù)留核心土法中的系統(tǒng)錨桿，提出了加強(qiáng)鋼架鎖腳和縱向連接的措施，同時(shí)給出了相應(yīng)的合理支護(hù)參數(shù)，以形成穩(wěn)定的承載拱，有利于隧道中、下臺(tái)階的施工安全。

四、附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明大斷面軟巖大變形隧道支護(hù)體系及開(kāi)挖步驟示意圖；

圖2為超前注漿小導(dǎo)管橫向布置示意圖；

圖3為外層鋼架縱向連接示意圖。

其中：1-拱部彈性泡沫板，2-拱部外層鋼架，3-拱腳處鎖腳錨管，4-上臺(tái)階縱向槽鋼托梁，5-超前注漿小導(dǎo)管，6-拱部外層噴射混凝土，7-中臺(tái)階彈性泡沫板，8-中臺(tái)階外層鋼架，9-中臺(tái)階墻腳處鎖腳錨管，10-中臺(tái)階縱向槽鋼托梁，11-中臺(tái)階外層噴射混凝土，12-下臺(tái)階彈性泡沫板，13-下臺(tái)階外層鋼架，14-下臺(tái)階墻腳處鎖腳錨管，15-臺(tái)階外層噴射混凝土，16-內(nèi)層鋼架，17-內(nèi)層噴射混凝土，18-防水板，19-二次襯砌。

五、具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本實(shí)施例提供的一種大斷面軟巖大變形隧道的施工工藝，包括以下步驟：

1)上臺(tái)階施工：首先進(jìn)行上臺(tái)階弧形導(dǎo)坑部分Ⅰ(見(jiàn)圖1)的開(kāi)挖，并預(yù)留上臺(tái)階核心土部分Ⅳ(1)，核心土長(zhǎng)度3～5m，開(kāi)挖一個(gè)進(jìn)尺后快速敷設(shè)拱部彈性泡沫板并采用長(zhǎng)錨釘固定，完成后立即架設(shè)拱部外層鋼架2，型號(hào)為HW200*200型鋼，并在左右兩側(cè)拱腳上方30～50cm處按下傾角30°各打設(shè)2排拱腳處鎖腳錨管3，長(zhǎng)度不小于4m，與鋼架焊接牢固后進(jìn)行注漿；為進(jìn)一步加強(qiáng)拱部外層鋼架的穩(wěn)定性，在相鄰拱部外層鋼架之間設(shè)置22#b上臺(tái)階縱向槽鋼托梁4(見(jiàn)圖3)，上臺(tái)階縱向槽鋼托梁4與拱部外層鋼架4以及拱腳處鎖腳錨管4端頭牢固焊接，由此形成穩(wěn)定的承載拱；以穩(wěn)定后的拱部外層鋼架為支點(diǎn)進(jìn)行超前注漿小導(dǎo)管5的施工，采用長(zhǎng)5m、環(huán)向設(shè)置間距20～50cm的熱壓無(wú)縫鋼花管，沿開(kāi)挖輪廓線120°范圍內(nèi)以20°～30°的外插角穿過(guò)拱部外層鋼架腹板上的預(yù)留孔(見(jiàn)圖2)，由專(zhuān)用頂頭頂進(jìn)并伸入至掌子面前方地層，外露端支于外層鋼架上形成超前支護(hù)系統(tǒng)(見(jiàn)圖3)，然后采用高壓注漿對(duì)地層做進(jìn)一步加固，注漿壓力為1.0～1.5MPa，注漿結(jié)束后將管口封堵，以防漿液流出；最后完成拱部外層噴射混凝土6的施做；

2)中臺(tái)階施工：在上部承載拱支護(hù)下，進(jìn)行中臺(tái)階左側(cè)部分Ⅱ(1)和中臺(tái)階右側(cè)部分Ⅱ(2)(見(jiàn)圖1)的開(kāi)挖，并預(yù)留中臺(tái)階核心土部分Ⅳ(2)，其中中臺(tái)階左、右側(cè)錯(cuò)開(kāi)2～3m，開(kāi)挖完成后在左右兩側(cè)邊墻快速敷設(shè)中臺(tái)階彈性泡沫板7，然后立即接長(zhǎng)左右兩側(cè)的中臺(tái)階外層鋼架8，并在左右兩側(cè)墻腳上方30～50cm處按下傾角45°各打設(shè)2排中臺(tái)階墻腳處鎖腳錨管9，長(zhǎng)度不小于4m，與中臺(tái)階外層鋼架8焊接牢固后進(jìn)行注漿；為進(jìn)一步加強(qiáng)拱部外層鋼架2和中臺(tái)階外層鋼架8的穩(wěn)定性，在相鄰中臺(tái)階外層鋼架之間設(shè)置22#b中臺(tái)階縱向槽鋼托梁10，中臺(tái)階縱向槽鋼托梁10與中臺(tái)階外層鋼架8以及中臺(tái)階墻腳處鎖腳錨管9端頭牢固焊接；最后完成左右兩側(cè)中臺(tái)階外層噴射混凝土11的施做。

3)下臺(tái)階施工：進(jìn)行下臺(tái)階左側(cè)部分Ⅲ(1)和下臺(tái)階右側(cè)部分Ⅲ(2)(見(jiàn)圖1)的開(kāi)挖，并預(yù)留下臺(tái)階核心土部分Ⅳ(3)，其中下臺(tái)階左右兩側(cè)錯(cuò)開(kāi)2～3m，開(kāi)挖完成后在左右兩側(cè)邊墻快速敷設(shè)下臺(tái)階彈性泡沫板12，然后立即接長(zhǎng)左右兩側(cè)的下臺(tái)階外層鋼架13，使其落底于預(yù)制混凝土墊塊之上，然后在下臺(tái)階外層鋼架左右兩側(cè)墻腳上方30～50cm處按下傾角45°各打設(shè)2排下臺(tái)階墻腳處鎖腳錨管14，長(zhǎng)度不小于4m，與下臺(tái)階外層鋼架13焊接牢固后進(jìn)行注漿，確保下臺(tái)階外層鋼架13腳部落于穩(wěn)固地基上；最后完成左右兩側(cè)下臺(tái)階外層噴射混凝土15的施做；

4)預(yù)留核心土開(kāi)挖：開(kāi)挖上臺(tái)階預(yù)留核心土部分Ⅳ(1)、中臺(tái)階預(yù)留核心土部分Ⅳ(2)和下臺(tái)階預(yù)留核心土部分Ⅳ(3)(見(jiàn)圖1)，開(kāi)挖進(jìn)尺與各臺(tái)階循環(huán)進(jìn)尺一致；

5)仰拱開(kāi)挖：每循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度3m，仰拱部分Ⅴ(見(jiàn)圖1)開(kāi)挖后，立即進(jìn)行初噴；

6)及時(shí)架設(shè)內(nèi)層鋼架16，采用HW200*200型鋼，封閉成環(huán)后施做內(nèi)層噴射混凝土17至設(shè)計(jì)厚度；

7)在內(nèi)層噴射混凝土內(nèi)表面，敷設(shè)防水板18；

8)當(dāng)隧道變形達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)留變形量后，施做二次襯砌19；

9)在超前注漿小導(dǎo)管5支護(hù)下(見(jiàn)圖2)，進(jìn)行下一循環(huán)的開(kāi)挖與支護(hù)，以至隧道貫通。

以上大斷面軟巖大變形隧道施工工藝的要點(diǎn)為：

(1)步驟1)～5)中所述開(kāi)挖以機(jī)械開(kāi)挖為主，以弱爆破開(kāi)挖為輔，上臺(tái)階開(kāi)挖矢跨比不小于0.3，開(kāi)挖進(jìn)尺根據(jù)外層鋼架間距確定；

(2)步驟1)～3)中所述開(kāi)挖應(yīng)增大開(kāi)挖預(yù)留變形量以防止侵限，并在圍巖與第一層初期支護(hù)之間設(shè)置彈性泡沫板作為變形緩沖層，以減小支護(hù)結(jié)構(gòu)受力；

(3)在大斷面軟巖大變形隧道中，傳統(tǒng)施工工法中的系統(tǒng)錨桿往往由于長(zhǎng)度不夠、施工質(zhì)量差而難以湊效，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此步驟1)～3)中應(yīng)選擇取消系統(tǒng)錨桿、加強(qiáng)外層鋼架鎖腳及其縱向連接的措施，尤其應(yīng)加強(qiáng)拱部外層鋼架的穩(wěn)定性，以形成穩(wěn)定的承載拱；

(4)步驟1)～3)中各外層鋼架架設(shè)或落底接長(zhǎng)后，應(yīng)快速施做各處鎖腳錨管，盡早分擔(dān)各拱腳和墻腳處的地基荷載，避免因地基承載力不足而加劇外層鋼架拱腳的沉降；

(5)步驟1)～3)中應(yīng)擴(kuò)大外層鋼架拱腳連接板，或采用異形結(jié)構(gòu)，加大外層鋼架拱腳基底受力面積，控制拱腳沉降；

(6)步驟1)～3)中在改善各處外層鋼架鎖腳的效果方面，除了選擇采用剛度較大的鎖腳錨管外，應(yīng)特別重視加強(qiáng)鎖腳錨管與外層鋼架的連接質(zhì)量，避免兩者在受力過(guò)程中脫開(kāi)而導(dǎo)致外層鋼架鎖腳失效。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。