[发明专利]一种适应复杂多变地质条件的大断面隧道快速施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道的施工方法，具体涉及一种适应复杂多变地质条件的大断面隧道快速施工方法。

背景技术

由于隧道处于地下岩土层中，其所穿越的地层条件不可能是单一的，既有在横断面上的软硬不均，又有沿隧道纵断面地层条件的不断变化，尤其是大断面隧道，其所穿越地层的不均一性将更为显著。目前，针对大断面隧道的施工，根据隧道所穿越的地质条件的不同以及施工机械设备的配套情况，国内外主要采用全断面法，台阶法以及分部施工方法(包括CD、CRD和双侧壁导坑法等)。全断面法和台阶法工法转换方便，施工速度快，但在遇到软弱破碎地层时无法保证施工安全。而CD、CRD和双侧壁导坑法等分部施工方法，化大断面为小断面，缩小了单次开挖跨度，有利于隧道施工稳定，但同时，这些分部施工方法施工工序多，各工序间的干扰大，施工速度慢，而且多次的爆破开挖对围岩造成频繁的扰动，需拆除的临时支撑又较多，达不到经济、快速施工的目的；特别是当遇到隧道的地质条件发生变化时，存在工法间转换困难、工期长、造价高、施工质量差等问题。

总体来说，在复杂多变的地质条件下，隧道施工方法需要经常转换，而现有的各种分部施工方法相互间转换非常麻烦，严重影响了施工进度，无法满足隧道快速施工的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在各种复杂多变地质条件下施工速度快，施工工期短的适应复杂多变地质条件的大断面隧道快速施工方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的适应复杂多变地质条件的大断面隧道快速施工方法，将中墙和台阶进行组合，在隧道施工过程中根据实际地质条件的变化情况和现场监测信息确定是否设置上、中、下台阶的中隔墙以及各台阶的临时仰拱；即在隧道施工过程中当围岩条件变差时，各开挖分部的临时支护均需施作，当围岩条件变好时，若干较小的开挖分部可合并成一个大的开挖分部，直至采用全断面一次开挖成型方法，施工过程中各开挖分部的划分位置不产生变化。

施工中在超前地质预报的基础上，应加强隧道工作面的地质观察及现场监测，在隧道常规拱顶沉降和水平收敛监测的基础上，增加隧道上台阶初期支护应力的监测，根据观察及监测信息，确定各开挖分部的临时中隔墙及临时仰拱是否施作，从而实现动态的施工与管理。

为了保证施工安全，防止施工阶段整个隧道上半断面由于隧道拱脚的下沉而导致的整体下沉，隧道施工过程中必须采用扩大拱脚，增设锁脚锚杆或钢管等技术措施。隧道施工过程中中隔墙采用直中墙，以便于中型机械施工，加快施工进度，缩短整个隧道初支结构的闭合时间；在IV～VI级围岩条件下，上台阶一般均设临时中隔墙，一方面可较好的控制地表的沉降，另一方面可保证隧道开挖后初期支护的及时施作，缩短隧道开挖后围岩的暴露时间。

采用上述技术方案的适应复杂多变地质条件的大断面隧道快速施工方法，针对现有各种隧道施工分部开挖工法中，由于开挖分部划分的不同，必须待各开挖分部到达同一开挖横断面时才能进行工法转换的实际问题，综合现有各种隧道施工方法的特点，将中墙和台阶进行组合，在隧道施工过程中根据实际地质条件的变化情况和现场监测信息确定是否设置上、中、下台阶的中隔墙以及各台阶的临时仰拱；也即在隧道施工过程中当围岩条件变差时，各开挖分部的临时支护均需施作，当围岩条件变好时，若干较小的开挖分部可合并成一个大的开挖分部，直至采用全断面一次开挖成型方法，施工过程中各开挖分部的划分位置不产生变化，从而便于围岩条件发生变化时各施工工序之间的衔接，以加快施工进度。

在研发复杂多变地质条件下大断面隧道快速施工方法的过程中，进行了大量的现场试验测试工作，并进行了深入的理论分析计算研究，在此基础上获得了本发明施工方法的关键影响因素和关键控制工序，因此，本发明具有充足的理论分析和试验研究基础和依据，能够更好地保证施工安全和加快施工进度。

与现有隧道施工方法相比的优点在于：

(1)施工中地质条件变化时不存在工法的转换问题，大大加快了施工进度；

(2)在上台阶设置中隔墙，减小了浅埋隧道施工时的地表沉降；

(3)中隔墙采用直中墙，便于中型机械施工，加快了施工进度；

(4)缩短整个隧道初支结构的闭合时间，保证了隧道的施工安全；

(5)减少了隧道施工中临时支护的工程量，一定程度上降低了工程造价。

附图说明

图1为本发明不同围岩条件下工法转换的示意图。

图2为本发明实施例1的开挖分部划分及施工工序示意图。

图3为本发明实施例2的开挖分部划分及施工工序示意图。