申请/专利权人：中铁二十局集团有限公司

申请日：2019-11-19

公开（公告）日：2021-01-08

公开（公告）号：CN110821500B

主分类号：E21D9/00(20060101)

分类号：E21D9/00(20060101);E21D11/00(20060101);E21D11/10(20060101);F42D1/00(20060101);F42D3/04(20060101);E02D5/46(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.01.08#授权;2020.03.17#实质审查的生效;2020.02.21#公开

摘要：本发明公开了一种穿越土石分界地层的大断面隧道开挖及支护施工方法，包括步骤：一、上中台阶开挖及初期支护施工：由后向前分多个开挖节段对所施工隧道进行上中台阶开挖及初期支护施工；对任一个开挖节段进行上中台阶开挖及初期支护施工时，过程如下：测量放线、钻爆施工、上部洞体开挖及初期支护和中部洞体开挖及初期支护；二、下台阶开挖及初期支护施工；三、二衬施工。本发明设计合理、施工简便且使用效果好，对上台阶内的上爆破区与中台阶上的中爆破区分别进行爆区划分，并对各爆区内各炮眼的布设位置进行限定，能有效防止大断面一次装药量过多时因爆破产生较大震动造成掌子面坍塌或拱顶坍塌，确保隧道开挖过程安全、可靠，并能确保隧道结构稳定。

主权项：1.一种穿越土石分界地层的大断面隧道开挖及支护施工方法，其特征在于：所施工隧道的横断面大于100m2，所施工隧道位于土石分界地层内，所述土石分界地层包括黄土地层3和位于黄土地层3下方的岩层4，所述黄土地层3与岩层4之间的分界面为土石分界面；所施工隧道的隧道洞1由上至下分为上部洞体1-1、中部洞体1-2和下部洞体1-3，所述上部洞体1-1为由后向前对所施工隧道进行上台阶开挖后形成的洞体，所述中部洞体1-2为由后向前对所施工隧道进行中台阶开挖后形成的洞体，所述下部洞体1-3为由后向前对所施工隧道进行下台阶开挖后形成的洞体，所述土石分界面位于上部洞体1-1内，所述上部洞体1-1和中部洞体1-2组成隧道上洞体；所施工隧道的隧道支护结构包括对隧道洞1进行初期支护的隧道初期支护结构和布设于所述隧道初期支护结构内侧的隧道二次衬砌，所述隧道初期支护结构和所述隧道二次衬砌均为对隧道洞1进行全断面支护的全断面支护结构，所述隧道二次衬砌为钢筋混凝土衬砌；对所施工隧道进行开挖及支护施工时，包括以下步骤：步骤一、上中台阶开挖及初期支护施工：沿隧道纵向延伸方向由后向前分多个开挖节段对所施工隧道进行上中台阶开挖及初期支护施工，各开挖节段的上中台阶开挖及初期支护施工方法均相同；对所施工隧道的任一个开挖节段进行上中台阶开挖及初期支护施工时，过程如下：步骤J1、测量放线：在所述隧道上洞体的开挖面上，对当前所施工开挖节段中上部洞体1-1和中部洞体1-2的开挖轮廓线分别进行测量放线，同时对当前所施工开挖节段中上部洞体1-1和中部洞体1-2的开挖面上需开设炮眼的数量和各炮眼的布设位置分别进行测量放线；所述上部洞体1-1的爆破开挖面分为左上爆区1-11和位于左上爆区1-11右侧的右上爆区1-12，所述上部洞体1-1的爆破开挖面位于所述土石分界面下方；所述中部洞体1-2的爆破开挖面由左至右分为左爆区1-21、中爆区1-22和右爆区1-23，所述左爆区1-21和右爆区1-23对称布设于中爆区1-22的左右两侧；所述中爆区1-22为掏槽区且其上开有四组掏槽眼1-4，每组所述掏槽眼1-4均包括多个由上至下布设于同一竖直面上的掏槽眼1-4；四组所述掏槽眼1-4包括左右两组对称布设的内侧掏槽眼和左右两组对称布设的外侧掏槽眼，两组所述内侧掏槽眼均位于两组所述外侧掏槽眼之间；所述内侧掏槽眼与所述外侧掏槽眼呈交错布设；所述左上爆区1-11左侧、右上爆区1-12右侧、左爆区1-21左侧和右爆区1-23右侧均由上至下设置有多个周边眼1-5；所述左爆区1-21和右爆区1-23上由左至右布设有三列辅助眼1-6，所述左爆区1-21和右爆区1-23上每列所述辅助眼1-6均包括多个由上至下布设于同一竖直面上的辅助眼1-6；所述左上爆区1-11和右上爆区1-12上均布设有上下两排辅助眼1-6，所述左上爆区1-11和右上爆区1-12上每排所述辅助眼1-6均包括多个由左至右布设的辅助眼1-6；所述隧道上洞体的爆破开挖面分为5个爆区，5个所述爆区分别为左上爆区1-11、右上爆区1-12、左爆区1-21、中爆区1-22和右爆区1-23；5个所述爆区中左爆区1-21和右爆区1-23同时起爆，左上爆区1-11和右上爆区1-12同时起爆，所述中爆区1-22、右爆区1-23和右上爆区1-12按由先至后的顺序进行起爆；所述隧道上洞体的开挖面上掏槽眼1-4、周边眼1-5和辅助眼1-6均为炮眼；步骤J2、钻爆施工：根据步骤J1中测量放线得出的各炮眼的布设位置，采用钻孔设备对当前所施工开挖节段中所述隧道上洞体开挖面上的所有炮眼分别进行钻孔，再在钻孔成型的各炮眼内分别装药，装药完成后起爆进行爆破；步骤J3、上部洞体开挖及初期支护：沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工开挖节段的上部洞体1-1进行开挖；由后向前对当前所施工开挖节段的上部洞体1-1进行开挖时，由后向前对上部洞体1-1内的黄土地层3进行开挖；由后向前对上部洞体1-1内的黄土地层3进行开挖过程中，采用运碴车由后向前将上部洞体1-1内爆破后产生的碴石运送至所施工隧道的隧道洞口外侧，完成上部洞体1-1的开挖施工过程；本步骤中，由后向前对当前所施工开挖节段的上部洞体1-1进行开挖过程中，由后向前对开挖成型的上部洞体1-1进行初期支护；步骤J4、中部洞体开挖及初期支护：沿隧道纵向延伸方向由后向前对当前所施工开挖节段的中部洞体1-2进行开挖；由后向前对当前所施工开挖节段的中部洞体1-2进行开挖时，采用运碴车由后向前将中部洞体1-2内爆破后产生的碴石运送至所施工隧道的隧道洞口外侧，完成中部洞体1-2的开挖施工过程；本步骤中，所述中部洞体1-2的开挖面位于步骤J3中所述上部洞体1-1的开挖面后侧；由后向前对当前所施工开挖节段的中部洞体1-2进行开挖过程中，由后向前对开挖成型的中部洞体1-2进行初期支护；步骤J5、下一个开挖节段开挖及初期支护施工：按照步骤J1至步骤J4中所述的方法，对下一个开挖节段进行开挖及初期支护施工；步骤二、下台阶开挖及初期支护施工：步骤一中进行上中台阶开挖及初期支护施工过程中，采用钻爆法由后向前对下部洞体1-3进行开挖，获得开挖成型的隧道洞1；本步骤中，所述下部洞体1-3的开挖面位于步骤J4中所述中部洞体1-2的开挖面后侧；由后向前对当前所施工开挖节段的下部洞体1-3进行开挖过程中，由后向前对开挖成型的下部洞体1-3进行初期支护，获得施工成型的所述隧道初期支护结构；步骤三、二衬施工：步骤二中由后向前对下部洞体1-3进行初期支护过程中，沿隧道纵向延伸方向由后向前在已施工完成的所述隧道初期支护结构内侧对所述隧道二次衬砌进行施工；所施工隧道的长度为60m～100m；步骤一中进行上中台阶开挖及初期支护施工之前，先通过降水井3-2对所施工隧道所处施工区域进行降水。

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