本發(fā)明涉及一種隧道施工方法。

背景技術(shù)：

在坑道或隧道的掘進(jìn)工程中，常用的措施為爆破掘進(jìn)或盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)。其中爆破掘進(jìn)存在嚴(yán)重的安全隱患且施工質(zhì)量難以保證，超挖欠挖現(xiàn)象十分突出，穿越地質(zhì)條件復(fù)雜的地段時(shí)，安全風(fēng)險(xiǎn)成倍增加。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)是使用盾構(gòu)機(jī)設(shè)備進(jìn)行掘進(jìn)開(kāi)挖，盾構(gòu)機(jī)設(shè)備集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開(kāi)挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測(cè)量導(dǎo)向糾編等功能，但由于其成本高昂，進(jìn)而決定了施工成本居高不下，一般僅用于城市地下交通建設(shè)中。此外，盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的掘進(jìn)是將土體(包括巖石等)絞碎實(shí)現(xiàn)的，從而使開(kāi)挖出的土體可利用性降低。

發(fā)明專(zhuān)利CN103670421A中公開(kāi)了一種中央斜孔法平行隧道挖掘法，這種挖掘方法主要包括以下步驟：將隧道橫截面分為n塊，在隧道橫截面邊緣各點(diǎn)鉆平行于隧道的平行孔，在隧道橫截面中央?yún)^(qū)域各點(diǎn)鉆斜孔；采用反切法切割隧道兩側(cè)面、頂面和底面；采用套切法切割隧道背面；采用反切法切割各塊之間的面；先取出第1塊巖石，再取出第2塊巖石和第3塊巖石，最后取出第4塊巖石，完成隧道內(nèi)第一段的挖掘；依此方法從前向后順序依次完成后面各段巖石的挖掘，完成整條隧道的挖掘。這種挖掘方法采用繩鋸機(jī)進(jìn)行分塊掘進(jìn)，減小了對(duì)周?chē)鷰r體的擾動(dòng)，但這種方法通常適用于對(duì)巖土工程的挖掘，并且施工工作量較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種隧道施工方法，充分利用繩鋸式掘進(jìn)機(jī)的施工特點(diǎn)，施工工作量小，施工效率高。

本發(fā)明采用了一種隧道施工方法，包括以下步驟：

一)將隧道截面的中間部分分為多個(gè)小塊矩形，各小塊矩形組成一層或多層結(jié)構(gòu)，每一層中各小塊矩形并排設(shè)置，各層之間上下層疊設(shè)置；

二)采用隧道掘進(jìn)機(jī)對(duì)隧道中間部分的各小塊矩形分別進(jìn)行施工，按照不同層之間先上后下的掘進(jìn)順序，依次完成對(duì)隧道中間部分的施工；

三)隧道中間部分施工完成后，對(duì)隧道中間部分以外的部分施工，完成一段隧道的施工；

四)按照步驟二)和三)的施工方法，依次向前完成對(duì)隧道其他各段的施工。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，步驟一)中，位于最上層的小塊矩形，其左右兩側(cè)的上端頂點(diǎn)位于隧道截面的輪廓線(xiàn)上。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，步驟二)中，對(duì)隧道中間部分的各小塊矩形進(jìn)行施工時(shí)，不同層之間先上后下的施工操作順序?yàn)椋簩?duì)最上層的小塊矩形進(jìn)行施工，在向前施工一定的距離S1后，再對(duì)位于其下方的小塊矩形進(jìn)行施工，向前施工一定的距離S2，依次向下，最后對(duì)位于最下層的小塊矩形進(jìn)行施工，向前施工一定的距離Sn，按照上述順序依次施工；其中在對(duì)第一段進(jìn)行施工時(shí)，各層的施工距離S1＞S2＞…＞Sn，且相鄰兩施工距離之間的差值大于隧道掘進(jìn)機(jī)的長(zhǎng)度。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，步驟二)中，對(duì)位于同一層的多個(gè)小塊矩形，按照從左至右順序或任意順序進(jìn)行掘進(jìn)施工。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，步驟二)中，對(duì)位于同一層的多個(gè)小塊矩形，當(dāng)施工地段巖石完整性較差時(shí)，先對(duì)完整性較好的小塊矩形進(jìn)行施工，再對(duì)完整性較差的小塊矩形進(jìn)行施工。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，步驟二)中，對(duì)位于同一層的各小塊矩形進(jìn)行施工時(shí)，分別向前掘進(jìn)相同的距離。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，步驟二)中，步驟二)中，對(duì)位于同一層的各小塊矩形進(jìn)行施工時(shí)，位于各層從左至右依次設(shè)置的隧道掘進(jìn)機(jī)之間設(shè)置有一定的間距，以保證左右相鄰的隧道掘進(jìn)機(jī)在施工時(shí)相互之間不發(fā)生干涉。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，步驟三)中，在對(duì)隧道中間部分以外的部分進(jìn)行施工所采用的方法包括鉆爆法、膨脹劑靜態(tài)爆破、二氧化碳爆破、劈裂棒劈裂。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，在采用鉆爆法對(duì)隧道中間部分以外的部分進(jìn)行施工時(shí)，所使用的炸藥量應(yīng)小于隧道全斷面爆破時(shí)的使用量。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，施工所采用的隧道掘進(jìn)機(jī)為繩鋸式掘進(jìn)機(jī)。

本發(fā)明先采用隧道掘進(jìn)機(jī)對(duì)隧道的中間部分進(jìn)行施工，然后采用鉆爆法等方法對(duì)其余部分進(jìn)行施工；采用該方法進(jìn)行施工既充分利用了繩鋸式掘進(jìn)機(jī)的施工特點(diǎn)，同時(shí)為鉆爆法等對(duì)其余部分的施工提供了有利的施工條件，從而減少了施工工作量，大大提高了施工效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中隧道截面劃分示意圖；其中中間的矩形為劃分的各小塊矩形，陰影部分為隧道中間部分以外的部分。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中按先上后下順序進(jìn)行施工的示意圖。

圖3為本發(fā)明對(duì)同一層中的小塊矩形進(jìn)行施工的示意圖。

圖4為采用本發(fā)明對(duì)大型隧道進(jìn)行施工的立體剖視圖。

圖5為采用本發(fā)明對(duì)小型隧道進(jìn)行施工的立體剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

本發(fā)明所采用的施工方法為先利用隧道掘進(jìn)機(jī)對(duì)隧道的中間部分進(jìn)行施工，然后采用鉆爆法等方法對(duì)其余部分進(jìn)行施工；采用該方法進(jìn)行施工既充分利用了繩鋸式掘進(jìn)機(jī)的施工特點(diǎn)，同時(shí)為鉆爆法等對(duì)其余部分的施工提供了有利的施工條件。

如圖1，本實(shí)施例中以將隧道截面的中間部分分為六個(gè)相同面積的小塊矩形為例，進(jìn)行說(shuō)明；其中六個(gè)小塊矩形分為兩層，每層包括三個(gè)小塊矩形，每層的三個(gè)小塊矩形并排設(shè)置，上下兩層之間層疊設(shè)置。

采用繩鋸式掘進(jìn)機(jī)對(duì)隧道中間部分的各小塊矩形分別進(jìn)行施工，按照先上后下及從左至右的掘進(jìn)順序，依次完成對(duì)隧道中間部分的施工；參照?qǐng)D1，先對(duì)圖中位于最左側(cè)的第1小塊矩形進(jìn)行施工，向前施工一定的距離S1后；對(duì)位于第1小塊矩形下方的第2小塊矩形進(jìn)行施工，先前施工一定的距離S2，其中S1＞S2，S1與S2之間的差值大于掘進(jìn)機(jī)的長(zhǎng)度，以留出用于上一層隧道掘進(jìn)機(jī)的設(shè)置位置，具體如圖2所示，從上至下各層掘進(jìn)機(jī)之間留有一定的距離；然后對(duì)圖1中的第3小塊矩形進(jìn)行施工，向前施工一定的距離S1；在對(duì)第3小塊矩形進(jìn)行施工時(shí)，其掘進(jìn)機(jī)的設(shè)置位置應(yīng)與與之并排的對(duì)第1小塊矩形進(jìn)行施工的掘進(jìn)機(jī)之間設(shè)置一定的間距，以保證左右相鄰的隧道掘進(jìn)機(jī)在施工時(shí)相互之間不發(fā)生干涉；按照順序依次對(duì)第4小塊矩形、第5小塊矩形、第6小塊矩形進(jìn)行施工，完成對(duì)隧道中間部分的施工。

對(duì)該段隧道中間部分施工完成后，由于此時(shí)隧道中間部分已經(jīng)被挖空，利用巖石抗拉能力遠(yuǎn)低于抗壓能力的特性，采用鉆爆法、膨脹劑靜態(tài)爆破、二氧化碳爆破、劈裂棒劈裂等施工方法，可輕松的將圖1中陰影部分的巖石與基巖進(jìn)行分離，完成對(duì)該段隧道除中間部分之外其他部分的施工，從而完成對(duì)該段隧道的施工。

按照上述的施工順序和方法，依次向前完成對(duì)隧道其余各段的施工。

在采用鉆爆法對(duì)圖1中的陰影部分進(jìn)行施工時(shí)，所使用的炸藥量應(yīng)小于隧道全斷面爆破時(shí)的使用量。由于此時(shí)隧道中間部分已經(jīng)被挖空，因此炸藥的使用量會(huì)遠(yuǎn)小于隧道全斷面爆破時(shí)的使用量，具體的使用量根據(jù)隧道的地質(zhì)特征即陰影部分的面積而定。

本發(fā)明施工方法，對(duì)位于同一層的小塊矩形進(jìn)行施工時(shí)，可采用如上述實(shí)施例中的從左至右的施工順序，也可以采用任意的順序進(jìn)行施工，具體采用哪種施工順序主要由施工地段巖石的工程地質(zhì)特征所決定。當(dāng)該施工地段巖石完整性較好時(shí)，可不考慮左右的施工順序；當(dāng)施工地段巖石完整性較差時(shí)，為防止施工過(guò)程中巖石脫落的情況發(fā)生，可先對(duì)完整性較好的小塊矩形進(jìn)行施工，然后對(duì)完整性較差的小塊矩形進(jìn)行施工，同時(shí)在對(duì)完整性較差的小塊矩形進(jìn)行施工前應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施，如超前支護(hù)、注漿堵水等，以保障施工的順利進(jìn)行。圖3為本發(fā)明施工方法對(duì)同一層中的小塊矩形進(jìn)行施工的示意圖。

采用本發(fā)明中的施工方法可對(duì)不同隧道截面大小的隧道進(jìn)行施工，如圖4和5，分別為采用本施工方法對(duì)大型隧道和小型隧道進(jìn)行施工的示意圖，從圖中可以看出，根據(jù)隧道截面大小的不同，可將隧道中間部分分為一層或多層由小塊矩形組成的施工結(jié)構(gòu)；因此采用本發(fā)明施工方法能最大限度地利用繩鋸式掘進(jìn)機(jī)的施工特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同大小的隧道進(jìn)行施工，使本發(fā)明施工方法具有很好的通用性和廣泛的適用性。

本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和附圖被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的，在本發(fā)明基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。