[发明专利]超薄岩层特大跨度高铁隧道开挖施工方法

说明书

本发明提供了超薄岩层特大跨度高铁隧道开挖施工方法，属于地下工程技术领域，包括以下步骤，S1、确定开挖区域，将洞顶岩层厚度7 m以下的洞段划定为超薄岩层洞段，采用台阶法开挖；S2、确定支护方案，加密超前注浆的小导管环向间距，搭接长度≥1.2 m；S3、稳定掌子面围岩，上台阶开挖掌子面应预留核心土；S4、确定爆破方案，控制爆破振动对围岩稳定，小导管孔用作减振孔，取消顶拱周边光面爆破孔，增加保护层；S6、采用机械辅助处理局部欠挖，使开挖轮廓至设计开挖线，以满足一次支护断面要求。本发明安全、可靠、进度快、成本低。

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，涉及超薄岩层特大跨度高铁隧道开挖施工方法。

背景技术

在高铁隧道开挖施工中，遇到超浅埋覆盖层或洞顶围岩地质条件很差，易发生塌方冒顶的洞段，常规设计主要采用中管棚结合超前小导管的联合支护方法，同时进一步缩小隧道开挖单循环进尺，以保证隧道开挖过程中的安全稳定。但这就大大提高了隧道开挖的施工成本，同时延长了隧道开挖工期。如何在不采用中管棚、不缩短单循环进尺的条件下，完成某高铁某隧道特大跨度超薄岩层洞段的开挖，就成了本发明研究的课题。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种超薄岩层特大跨度高铁隧道开挖施工方法。本发明解决了以上背景技术中存在的问题，将小导管孔用作减振孔，取消顶拱周边光面爆破孔，增加保护层，在不采用超前中管棚的条件下成功地解决了超薄岩层洞段开挖的难题，并且安全、可靠、进度快、成本低。

为解决上述技术问题，本发明超薄岩层特大跨度高铁隧道开挖施工方法，包括以下步骤，

S1、确定开挖区域，将洞顶岩层厚度7.0 m以下的洞段划定为超薄岩层洞段，采用台阶法开挖；

S2、在不采用超前中管棚的条件下确定支护方案，在原 级围岩设计支护方案基础上，将超前注浆的小导管环向间距加密，搭接长度≥1.2 m，整个开挖过程中确保小导管的单根设计长度和环向间距；

S3、稳定开挖过程中掌子面围岩，在超薄岩层段开挖时，上台阶开挖掌子面应预留核心土，核心土的高度要求≥4.0 m，保证不因顶拱超前小导管从岩土内脱落导致支护失败；

S4、确定爆破方案，控制爆破振动对围岩稳定的影响，将小导管孔用作减振孔，取消顶拱周边光面爆破孔，增加保护层，根据掌子面围岩软硬情况，在设计开挖轮廓线与外圈崩落孔之间设置40-60 cm厚的保护层，保护层厚度根据岩石坚固系数f值大小选取：当岩石坚固系数f＞3.0时，取保护层厚度40cm；当岩石坚固系数3.0≥f＞1.5时，取保护层厚度40~45cm；当岩石坚固系数1.5≥f＞0.5时，取保护层厚度45~55cm；当岩石坚固系数f≤0.5时，取保护层厚度55~60cm；

S5、采用机械辅助处理局部欠挖，使开挖轮廓至设计开挖线，以满足一次支护断面要求。

进一步的，在步骤S1中，台阶法开挖的上部开挖高度6.7 m，开挖断面面积76.38m²，顶拱部位不设置周边光爆孔，总体炸药单耗控制在0.37 kg/m³以内。

进一步的，在步骤S2中，初始阶段按开挖单循环进尺1.8 m进行爆破试验，每茬炮必须预留核心土，核心土底宽≥5.0 m，高≥4.0 m。

进一步的，超前注浆小导管的直径为42 mm，将超前注浆小导管环向间距加密至30cm，外漏长度50 cm，搭接长度≥1.2 m，小导管长度达到3.5 m。

进一步的，小导管钻孔采用手风钻，钻孔直径Φ50 mm；管内采用注浆机注入1:1水泥浆。

进一步的，步骤S4中，小导管减振孔间距取U=20-30 cm，它取决于超前小导管间距，确保小导管开孔精度控制在±2 cm内。