本發(fā)明涉及一種隧道開挖方法，具體地說是一種應(yīng)用于ⅲ級(jí)圍巖的單洞四車道隧道分部協(xié)調(diào)施工方法。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入日益增大，我國(guó)交通建設(shè)規(guī)模和速度呈日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)，與此同時(shí)，隧道由于對(duì)生態(tài)環(huán)境改變較小、建成后受泥石流、滑坡、地震等自然災(zāi)害影響小，越來越受到交通建設(shè)的青睞。

由于交通流量的劇增，新建隧道以及改擴(kuò)建隧道中四車道隧道越來越多，四車道隧道跨度大，甚至達(dá)到20m以上跨度，因此即使在ⅲ級(jí)圍巖中，圍巖條件較好，由于斷面跨度大，ⅲ級(jí)圍巖常用的臺(tái)階法施工存在較大風(fēng)險(xiǎn)，通過多個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)反映，圍巖變形較大，存在冒頂塌方的風(fēng)險(xiǎn)。而采用cd法施工則施工速度大幅降低、工期長(zhǎng)、成本較高，主要存在以下幾個(gè)問題：(1)工藝繁瑣，施工速度慢，需要多次臨時(shí)支撐的施加和拆除；(2)各部分施工相互影響制約，各部分施工無法協(xié)調(diào)進(jìn)行，下臺(tái)階施工時(shí)上臺(tái)階基本無法施工，更加拖慢的施工進(jìn)度；(3)建設(shè)成本較高，包括人工成本和材料成本，工藝復(fù)雜、臨時(shí)支撐較多、工期增加都增加了隧道建設(shè)成本；(4)由于施工工期長(zhǎng)，工區(qū)周圍封路造成的交通擁堵以及建設(shè)環(huán)境污染問題增大。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)以及統(tǒng)計(jì)，cd施工速度在60m/月～70m/月之間，臺(tái)階法施工速度在100m/月左右，雖然臺(tái)階法施工速度明顯快于cd法，但施工安全性難以保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于ⅲ級(jí)圍巖的單洞四車道隧道分部協(xié)調(diào)施工方法，通過傳統(tǒng)cd法的改良，能夠在保證隧道建設(shè)安全性的同時(shí)，最大限度提高建設(shè)速度，縮短建設(shè)工期。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種應(yīng)用于ⅲ級(jí)圍巖的單洞四車道隧道分部協(xié)調(diào)施工方法，包括以下步驟：

第一步：開挖位于左上部的第①部分，并在第①部分的外側(cè)弧形面上依次施做系統(tǒng)錨桿、混凝土噴層和第一鋼拱架，完成第①部分的初期支護(hù)，然后在第①部分的右側(cè)面上施加臨時(shí)支撐，并在臨時(shí)支撐的靠近第①部分的一側(cè)噴射混凝土進(jìn)行噴層支護(hù)；

第二步：開挖位于右上部的第②部分，并在第②部分的外側(cè)弧形面上依次施做系統(tǒng)錨桿、混凝土噴層和第二鋼拱架，完成第②部分的初期支護(hù)，然后在臨時(shí)支撐的靠近第②部分的一側(cè)噴射混凝土進(jìn)行噴層支護(hù)；

第三步：開挖位于右下部的第③部分，所述的第③部分的外側(cè)面為豎直平面，并在所述的外側(cè)面上依次施做混凝土噴層和第三鋼拱架，完成第③部分的初期支護(hù)，然后對(duì)第③部分和剩余的第④部分之間的坡面噴射混凝土，做噴層支護(hù)。

第四步：拆除臨時(shí)支撐。

第五步：開挖位于左下部的第④部分，所述第④部分的外側(cè)面為豎直平面，并在所述的外側(cè)面上依次施做拱底混凝土噴層、第四鋼拱架。

進(jìn)一步地，所述的第③部分的上端的寬度l為5-7米，所述第④部分的上端的寬度q為12-14米。

進(jìn)一步地，所述的第④部分與第③部分之間為具有一定坡度α的斜面，且所述的坡度α在1：0.2-1：0.75之間。

進(jìn)一步地，所述第①部分與第②部分開挖錯(cuò)開距離m小于等于15m。

進(jìn)一步地，所述的第②部分與第③部分開挖錯(cuò)開距離n小于等于10m。

進(jìn)一步地，所述的第③部分與第④部分開挖錯(cuò)開距離p小于等于10m。

本發(fā)明的有益效果是：

1、與臺(tái)階法相比，隧道建設(shè)安全系數(shù)極大提高，將每一部分的開挖跨度減少一半，同時(shí)成本增加不高，而且在下部開挖時(shí)位于上部的第一部分仍可以施工，避免了臺(tái)階法下臺(tái)階施工對(duì)上臺(tái)階的影響。

2、與cd法相比，一方面初期支護(hù)、臨時(shí)支撐工作量減少，節(jié)約材料，本發(fā)明只需要施做一次臨時(shí)支撐，臨時(shí)支撐材料僅為cd法的1/2；另一方面各部分開挖可以有序協(xié)調(diào)，施工的相互影響程度大大降低，即斷面下半部分開挖不影響上半部分施工，能夠有效的提高施工效率，經(jīng)驗(yàn)證，采用本方法的施工速度在90m/月。

3、本發(fā)明通過傳統(tǒng)cd法的改良，能夠在保證隧道建設(shè)安全性的同時(shí)，最大限度提高建設(shè)速度，縮短建設(shè)工期。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種應(yīng)用于ⅲ級(jí)圍巖的單洞四車道隧道分部協(xié)調(diào)施工方法示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種應(yīng)用于ⅲ級(jí)圍巖的單洞四車道隧道改良cd施工斷面的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：11-第一鋼拱架，21-第二鋼拱架，31-第三鋼拱架，41-第四鋼拱架，5-系統(tǒng)錨桿，6-臨時(shí)支撐。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚的表達(dá)本施工方法，現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式做如下說明：

一種應(yīng)用于ⅲ級(jí)圍巖的單洞四車道隧道分部協(xié)調(diào)施工方法，包括以下步驟：

第一步：如圖1所示，開挖位于左上部的第①部分，所述的第①部分的外側(cè)面為弧形面，并在第①部分的左上側(cè)弧形面上依次施做系統(tǒng)錨桿5、混凝土噴層和第一鋼拱架11，完成第①部分的初期支護(hù)。然后在第①部分的右側(cè)面上施加臨時(shí)支撐6，并在臨時(shí)支撐63的靠近第①部分的一側(cè)噴射混凝土進(jìn)行噴層支護(hù)。

在這里所述的混凝土噴層位于鋼拱架與圍巖之間的保護(hù)層厚度不小于40mm,臨空一側(cè)的混凝土保護(hù)層厚度不小于20mm。這一技術(shù)對(duì)于本行業(yè)的技術(shù)人員屬于公知常識(shí)，為此以下不再贅述。

第二步：如圖1所示，開挖位于右上部的第②部分，所述的第②部分的外側(cè)面為弧形面，并在第②部分的右上側(cè)弧形面上依次施做系統(tǒng)錨桿5、混凝土噴層和第二鋼拱架21，完成第②部分的初期支護(hù)。然后在臨時(shí)支撐63的靠近第②部分的一側(cè)噴射混凝土進(jìn)行噴層支護(hù)。

進(jìn)一步地，如圖2所示，所述第①部分與第②部分開挖錯(cuò)開距離m小于等于15m。

第三步：如圖1所示，開挖位于右下部的第③部分，所述的第③部分的外側(cè)面為豎直平面，并在位于右下部的第③部分的外側(cè)面上依次施做混凝土噴層和第三鋼拱架31，完成第③部分的初期支護(hù)。然后對(duì)第③部分和剩余的第④部分之間的坡面噴射混凝土，做噴層支護(hù)，以保證④部分坡面穩(wěn)定。

如圖1所示，由于所述第③部分的上端的寬度l小于所述的第④部分的上端的寬度q，且第④部分尚未開挖，因此開挖、除渣機(jī)械以及施工人員仍可便利的從第④部分的上平面通過，因此第①、②部分仍可正常開挖施工。第①、②、③部分開挖能夠相互協(xié)調(diào)，互不影響，施工的相互影響程度大大降低，簡(jiǎn)化了施工程序、節(jié)約了材料成本、加快了施工速度，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，本發(fā)明方法施工速度在90m/月左右。

進(jìn)一步地，如圖1所示，所述的第③部分的上端的寬度l為5-7米，所述第④部分的上端的寬度q為12-14米，這樣設(shè)置的主要目的是，既可以保證有充分的施工空間施做第③部分的初期支護(hù)，又能留出的第④部分，保證臨時(shí)支撐63的基礎(chǔ)的穩(wěn)定，從而提供足夠空間通行施工機(jī)械和人員對(duì)第①、②部分正常開挖施工。

進(jìn)一步地，如圖1所示，所述的第④部分與第③部分之間為具有一定坡度α的斜面，且所述的坡度α在1：0.2-1：0.75之間。

進(jìn)一步地，如圖2所示，所述的第②部分與第③部分開挖錯(cuò)開距離n小于等于10m。

第四步：拆除臨時(shí)支撐63。

第五步：如圖1所示，開挖位于左下部的第④部分，所述第④部分的外側(cè)面為豎直平面，并在第④部分的外側(cè)面上依次施做拱底混凝土噴層、第四鋼拱架41，整個(gè)斷面開挖完畢。

在這里由于本發(fā)明的施工方法是應(yīng)用于ⅲ級(jí)圍巖的工況下，圍巖較好，因此不需要形成封閉的初期支護(hù)。

進(jìn)一步地，如圖2所示，所述的第③部分與第④部分開挖錯(cuò)開距離p小于等于10m。