[发明专利]穿越断层破碎带大断面隧道开挖及支护方法

摘要

本发明公开了一种穿越断层破碎带大断面隧道开挖及支护方法，隧道洞初期支护结构包括全断面支护体系和隧道锚网喷支护结构，左侧导洞与右侧导洞之间设置有中隔墙临时支护结构；实际施工时，包括步骤：一、隧道上部洞体开挖；二、隧道拱墙初期支护变形侵限判断及换拱施工；三、隧道下部洞体开挖。本发明设计合理且施工简便、使用效果好，仅隧道上半断面采用中隔壁法开挖，缩小了开挖断面，保证了拱顶的稳定性，全断面支护体系和中隔墙临时支护结构均通过下垫梁支撑并连接为一体形成结构稳固的整体性支护体系，能避免初期支护拱架下沉并有效保证初期支护的稳定性；并且换拱施工只在隧道上半断面进行，在节约施工成本的同时，能进一步确保施工安全。

主权项

1.一种穿越断层破碎带大断面隧道开挖及支护方法，其特征在于：所施工大断面隧道的隧道洞包括隧道上部洞体(1)和位于隧道上部洞体(1)下方的隧道下部洞体，所述隧道上部洞体(1)包括左侧导洞(1-1)和位于左侧导洞(1-1)右侧的右侧导洞(1-2)；/n所述隧道洞的初期支护结构包括对所述隧道洞进行全断面支护的全断面支护体系和对所述隧道洞的拱墙进行初期支护的隧道锚网喷支护结构，所述左侧导洞(1-1)与右侧导洞(1-2)之间设置有中隔墙临时支护结构，所述中隔墙临时支护结构位于隧道上部洞体(1)内且其位于所述全断面支护体系内侧，所述全断面支护体系和所述中隔墙临时支护结构均沿隧道纵向延伸方向进行布设；/n所述全断面支护体系包括多榀沿隧道纵向延伸方向由后向前布设且对所述隧道洞进行全断面支护的全断面支撑结构和将多榀所述全断面支撑结构紧固连接为一体的全断面支撑连接结构，多榀所述全断面支撑结构的结构均相同且其形状与所述隧道洞的横断面形状相同；每榀所述全断面支撑结构均包括一榀对所述隧道洞的拱墙进行支护的拱墙钢拱架和一个布设于所述隧道洞内侧底部的隧道仰拱支架(2)，所述隧道仰拱支架(2)位于所述拱墙钢拱架的正下方且二者均位于同一隧道横断面上，所述隧道仰拱支架(2)的左端与所述拱墙钢拱架的左侧底部紧固连接，所述隧道仰拱支架(2)的右端与所述拱墙钢拱架的右侧底部紧固连接，所述隧道仰拱支架(2)与所述拱墙钢拱架形成一个封闭式全断面支架；所述拱墙钢拱架包括一榀位于隧道上部洞体(1)内的上部钢拱架(4)和两个对称布设于上部钢拱架(4)左右两侧底部下方的侧部支架(5)，两个所述侧部支架(5)均位于所述隧道下部洞体内；/n所述隧道上部洞体(1)的左右两侧底部分别设置有一道侧部下垫梁(6)，两道所述侧部下垫梁(6)呈对称布设且二者均沿隧道纵向延伸方向布设；每榀所述全断面支撑结构中所述上部钢拱架(4)的左右两侧底部分别支撑于两道所述侧部下垫梁(6)上，两个所述侧部支架(5)分别固定于两道所述侧部下垫梁(6)底部；每榀所述全断面支撑结构中所述上部钢拱架(4)与两个所述侧部支架(5)之间均通过一道侧部下垫梁(6)进行紧固连接；/n所述全断面支撑连接结构包括多道第一纵向连接件(7)，多道所述第一纵向连接件(7)均沿隧道纵向延伸方向布设且其均布设于隧道上部洞体(1)内，多道所述第一纵向连接件(7)沿隧道上部洞体(1)的开挖轮廓线由左至右进行布设；每榀所述全断面支撑结构的上部钢拱架(4)均与多道所述第一纵向连接件(7)紧固连接；/n所述中隔墙临时支护结构包括一道中部下垫梁(10)、多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的中隔墙(8)和将多个所述中隔墙(8)连接为一体的中隔墙纵向连接结构，每个所述中隔墙(8)均位于左侧导洞(1-1)与右侧导洞(1-2)之间，所述中隔墙(8)的形状与左侧导洞(1-1)的右侧开挖轮廓线形状相同；所述中隔墙纵向连接结构包括多道由上至下布设的第二纵向连接件(9)，多道所述第二纵向连接件(9)均沿隧道纵向延伸方向布设且其均布设于隧道上部洞体(1)内，每个所述中隔墙(8)均与多道所述第二纵向连接件(9)紧固连接；所述中隔墙(8)的数量与所述全断面支撑连接结构的数量相同，每榀所述全断面支撑连接结构内侧均设置有一个所述中隔墙(8)，每榀所述全断面支撑连接结构均与其内侧所设置的中隔墙(8)布设于同一隧道横断面上；所述中隔墙(8)为顶部与上部钢拱架(4)紧固连接的拱形支架，所述中部下垫梁(10)沿隧道纵向延伸方向进行布设，多个所述中隔墙(8)底部均支撑于中部下垫梁(10)上，所述中部下垫梁(10)位于隧道上部洞体(1)底部；/n两道所述侧部下垫梁(6)分别为位于左侧导洞(1-1)左侧底部的左侧下垫梁和位于右侧导洞(1-2)右侧底部的右侧下垫梁，所述上部钢拱架(4)由位于左侧导洞(1-1)内的左侧拱架和位于右侧导洞(1-2)内的右侧拱架连接而成，所述左侧拱架的外端支撑于所述左侧下垫梁上且其内端支撑于中隔墙(8)上，所述右侧拱架的外端支撑于所述右侧下垫梁上且其内端与所述左侧拱架的内端连接；所述左侧拱架和位于左侧导洞(1-1)内的第一纵向连接件(7)组成左侧刚性支护结构，所述右侧拱架和位于右侧导洞(1-2)内的第一纵向连接件(7)组成右侧刚性支护结构；/n所述隧道锚网喷支护结构包括对隧道上部洞体(1)的拱墙进行初期支护的拱墙锚网喷支护结构和两个分别对所述隧道下部洞体的左右两侧边墙进行初期支护的边墙锚网喷支护结构，两个所述边墙锚网喷支护结构对称布设于所述拱墙锚网喷支护结构的左右两侧下方，两个所述边墙锚网喷支护结构均与所述拱墙锚网喷支护结构连接为一体；/n所述拱墙锚网喷支护结构与所述左侧刚性支护结构和所述右侧刚性支护结构组成隧道上部洞体(1)的隧道初期支护结构；/n对所施工大断面隧道进行施工时，包括以下步骤：/n步骤一、隧道上部洞体开挖：对隧道上部洞体(1)进行开挖，过程如下：/n步骤101、左侧导洞开挖：沿隧道纵向延伸方向由后向前对左侧导洞(1-1)进行开挖；/n所述左侧导洞(1-1)开挖过程中，采用锚网喷联合支护方法由后向前对开挖成型的左侧导洞(1-1)进行初期支护，同时由后向前在开挖成型的左侧导洞(1-1)内对所述左侧下垫梁、所述中隔墙临时支护结构和所述左侧刚性支护结构分别进行施工，并使所述左侧下垫梁、所述中隔墙临时支护结构和所述左侧刚性支护结构紧固连接为一体；/n步骤102、右侧导洞开挖：步骤101中所述左侧导洞(1-1)开挖过程中，沿隧道纵向延伸方向同步由后向前对右侧导洞(1-2)进行开挖，获得开挖成型的隧道上部洞体(1)；/n所述右侧导洞(1-2)开挖过程中，采用锚网喷联合支护方法由后向前对开挖成型的右侧导洞(1-2)进行初期支护，由后向前在开挖成型的右侧导洞(1-2)内对所述右侧下垫梁和所述右侧刚性支护结构分别进行施工，并使所述右侧刚性支护结构与所述右侧下垫梁和步骤101中所述左侧刚性支护结构均紧固连接为一体，所述右侧刚性支护结构中的所述右侧拱架与步骤101中所述左侧刚性支护结构中的所述左侧拱架连接组成上部钢拱架(4)，获得施工成型的所述隧道上部洞体(1)内的隧道初期支护结构；/n对右侧导洞(1-2)进行开挖时，所述右侧导洞(1-2)的掌子面位于左侧导洞(1-1)的掌子面后侧；/n步骤二、隧道拱墙初期支护变形侵限判断及换拱施工：步骤102中所述右侧导洞(1-2)开挖过程中，同步对所述隧道上部洞体(1)内的所述隧道初期支护结构进行变形监测，并根据变形监测结果对所述隧道初期支护结构是否发生变形侵限进行判断：当判断得出所述隧道上部洞体(1)内的所述隧道初期支护结构存在变形侵限时，还需对隧道上部洞体(1)中所述隧道初期支护结构发生变形侵限的隧道段进行换拱施工，换拱施工完成后进入步骤三；否则，进入步骤三；/n步骤三、隧道下部洞体开挖：沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述隧道下部洞体进行开挖，开挖过程中由后向前对步骤101中所述中隔墙临时支护结构进行拆除，并采用锚网喷联合支护方法同步由后向前对开挖成型的所述隧道下部洞体进行初期支护，同时由后向前在所述左侧下垫梁和所述右侧下垫梁底部分别安装侧部支架(5)。/n