[发明专利]引水隧洞极软弱围岩段施工方法

说明书

一种引水隧洞极软弱围岩段施工方法。其包括超前地质预报；围岩超前支护；爆破开挖；初期支护；仰拱封闭；监控量测等步骤。本发明提供的引水隧洞极软弱围岩段施工方法具有如下有益效果：可避免盲目无序施工，上道工序可为下一道工序提供依据，各工序紧密结合，同时减少了对围岩的扰动次数，加快了施工进度，与其他施工方法相比每天施工进尺平均增加了1.5m，取得了好的经济效益，且确保了施工安全，顺利通过了极软弱围岩段洞室开挖，取得了安全效益，可为今后类似围岩施工提供借鉴。

技术领域

本发明属于隧道施工方法技术领域，特别是涉及一种引水隧洞极软弱围岩段施工方法。

背景技术

围岩是指受隧洞开挖影响而发生应力状态改变的周围岩土体。根据岩土体的强度，可将围岩分为坚硬围岩和软弱围岩两大类。隧洞不同于钢筋、水泥等一般的材料体，它是地质体的一部分，其中存在断层、节理、层面等各种不连续面和充填物，围岩在这些不连续面的切割下，形成一定的岩体结构并赋存予一定的地质环境之中，因此围岩在力学作用下的变形和强度特征要比一般材料复杂得多。而软弱围岩由于其强度低、岩体破碎、赋存环境差等特性，使其力学特性与一般的围岩存在较大差异。隧洞开挖后，地应力将重新分布，由于软弱围岩强度低，对工程扰动极其敏感，在受拉或受压条件下将产生塑性区，使围岩和支护发生变形，一旦施工方法和工程措施不当，将极易发生拱顶崩塌、掌子面失稳、底板鼓起、长时间的持续变形或变形不收敛、初期支护严重变形侵限、富水条件下出现涌水等工程灾害。

极软弱围岩隧洞施工根据断面形式、掘进方式、围岩特性不同，常采用以下几种施工方法：

1、台阶法：适用于跨度较小，围岩完整性好的隧洞施工，即将结构断面分成两个以上部分，分部开挖，根据地层条件和机械配套情况，又可分为正台阶法和中隔壁台阶法。优点：具有足够的作业空间和较快的施工速度，灵活多变。缺点：台阶长度需严格控制，对地层和跨度有一定的要求，使用条件有局限性。

2、环形开挖预留核心土法：适用于易坍塌的软弱围岩、断面较大的隧洞施工。将断面分为环形拱部、上部核心土、下部台阶等三部分，根据断面的大小，环形拱部又可分成几块交替开挖。优点：开挖过程中上部留有核心土支撑开挖面，能及时地建造拱部初次支护，开挖面稳定性好。缺点：开挖中围岩要经受多次扰动。且断面分块多，支护结构形成全断面封闭的时间长，可能会使围岩变形增大。

3、单/双侧壁导坑法：适用于断面跨度大，沉降难于控制的软弱松散围岩隧洞施工。将断面分为侧壁导坑(左、右侧壁导坑)、上台阶、下台阶，开挖一侧导坑，并及时将初次支护闭合，相隔适当距离后开挖另一侧导坑，并建造初次支护，开挖上部核心土，建造拱部初次支护，拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上。开挖下台阶，建造底部初次支护，使初次支护全断面闭合。优点：开挖后立即各自闭合，施工中间变形几乎不发展。缺点：开挖断面分块多，扰动大，初次支护全断面闭合时间长，施工速度慢，成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种引水隧洞极软弱围岩段施工方法。

为了达到上述目的，本发明提供的引水隧洞极软弱围岩段施工方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)超前地质预报：每循环开挖施工前先由地质人员到掌子面进行围岩勘察，并进行地质素描，沿掌子面处围岩每12m进行一次短期地质预报，根据掌子面围岩节理裂隙发育程度确定开挖、支护施工参数；

2)围岩超前支护：根据掌子面处围岩勘察情况采用超前锚杆对掌子面上起拱线以上拱顶155°范围内开挖轮廓线以外的区域进行超前支护，至少沿拱部的周向设置两排呈弧形的超前锚杆，并且超前锚杆的内端与位于掌子面内侧且上一循环已设置好的型钢支撑进行焊接；

3)爆破开挖：采用循环方式进行洞室开挖，由操作人员采用风钻在开挖轮廓线向内收缩10cm处进行钻孔而形成间隔设置的爆破孔，在爆破孔内装入炸药，弱爆破，爆破后对存在的局部欠挖位置采用挖掘机进行处理；