一种硬岩大跨隧道快速施工方法及开挖初支结构与流程

本发明涉及硬岩大跨隧道开挖支护施工方法领域，具体涉及一种硬岩大跨隧道快速施工方法及开挖初支结构。

背景技术：

1、岩石裂隙、破碎带等结构面对岩体切割成大体积的缓倾楔形体，这类楔形体对小洞室开挖影响较小，但对超大跨度地下结构的开挖会产生巨大安全隐患，若处理不当，将会使得洞室坍塌风险。如何快速、安全地实现硬岩地层中超大跨度地下工程修建的研究很少。

2、目前，跨度(隧道截面宽度)30m左右超大断面隧道大部分采用多层多部，其中层数均为3层、开挖部位不少于9部，隧道总体开挖爆破工序、初支施工工序多，施工总体效率低，施工经济性低，常成为响应隧道项目工期及难度的“控制性工程”；并且，开挖过程中，对隧道顶部支护结构的稳固支撑性能欠缺，对项目的安全性造成极大影响。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种硬岩大跨隧道快速施工方法及开挖初支结构，以解决背景技术中描述的技术问题。

2、本技术采用的技术方案如下：

3、一种硬岩大跨隧道快速施工方法，其特征在于，包括：

4、s10：采用聚能水压爆破开挖上台阶中部部分，开挖完成后进行部分药卷锚杆及部分预应力锚杆的施工，其中药卷锚杆注浆材料采用速凝高强补偿收缩药卷材料，预应力锚杆注浆材料采用硫铝酸盐水泥注浆材料；对于局部围岩裂隙较发育、较破碎情况，设置局部预应力锚索；在支护结构顶部边缘设置第一稳固板；形成顶部支护部分。

5、s15：为了减少对已施工部分的锚杆、预应力锚杆及预应力锚索的振动影响，滞后(延隧道截面垂直方向施工)上台阶中部部分10m～15m，采用聚能水压电子雷管减振爆破开挖上台阶左侧部分，开挖完成后进行部分药卷锚杆及部分预应力锚杆的施工，同时完成相应锚杆的注浆加固工作；对于局部围岩裂隙较发育、较破碎情况，设置局部预应力锚索；在左上侧支护结构边缘设置第二稳固板；形成左上侧支护部分。

6、s20：滞后上台阶左侧部分5m～10m，采用聚能水压电子雷管减振爆破开挖上台阶右侧部分，开挖完成后进行部分药卷锚杆及部分预应力锚杆的施工，同时完成相应锚杆的注浆加固工作；对于局部围岩裂隙较发育、较破碎情况，设置局部预应力锚索；在右上侧支护结构边缘设置第二稳固板；形成右上侧支护部分。

7、s25：上下部分开挖及初支施工均采用大型机械施工，为了满足大型机械的施工作业空间，滞后上台阶左侧部分不应小于45m，采用聚能水压电子雷管减振爆破开挖下台阶左侧部分，开挖完成后进行部分药卷锚杆及部分预应力锚杆的施工，同时完成相应锚杆的注浆加固工作；对于局部围岩裂隙较发育、较破碎情况，设置局部预应力锚索；形成左侧支护部分；同时为了保障上下部分道路顺畅，在开挖初支下台阶左侧部分时，可采用隧道爆破后的石渣将临时道路移至右侧临时道路部处。

8、s30：滞后下台阶左侧部分5m～10m，采用聚能水压电子雷管减振爆破开挖下台阶右侧部分，开挖完成后进行部分药卷锚杆及部分预应力锚杆的施工，同时完成相应锚杆的注浆加固工作；对于局部围岩裂隙较发育、较破碎情况，设置局部预应力锚索；形成右侧支护部分；同时为了保障上下部分道路顺畅，在开挖初支下台阶右侧部分时，可采用隧道爆破后的石渣将临时道路移至左侧临时道路部处。

9、优选的，药卷锚杆长度3.5m，间距设置隧道环向×纵向为3m×2m；预应力锚杆长度6～9m，间距设置隧道环向×纵向为3m×2m；预应力锚索长度15m，间距主要依据隧道局部裂隙及破碎情况进行设置。

10、优选的，上下部分台阶高度设置在隧道高度中间位置，上台阶中部、上台阶左侧、右上台阶右侧三部分宽度均为10m，下台阶左侧临时道路部/右侧临时道路部宽度以保证行车安全为主，宽度5m。

11、一种硬岩大跨隧道快速施工方法，其特征在于，包括：

12、s50：采用聚能水压电子雷管减振爆破开挖上台阶左、右侧部分，开挖完成后进行部分药卷锚杆及部分预应力锚杆的施工，其中药卷锚杆注浆材料采用速凝高强补偿收缩药卷材料，预应力锚杆注浆材料采用硫铝酸盐水泥注浆材料，上述两种注浆材料均能在一天内达到设计强度的90％，可及时将表面围岩松动圈加固至稳定层内；对于局部围岩裂隙较发育、较破碎情况，为了减小后续上台阶中部部位开挖后，因上台阶跨度大导致局部围岩失稳，设置临时竖向支撑进行剪跨支撑，在上台阶左、右侧部分的药卷锚杆及预应力锚杆注浆强度达到％后即可进行拆除；同时设置局部预应力锚索，通过锚索注浆加固围岩表层裂隙发育及破碎部分，并通过锚索大长度的锚固作用将其加固至更深层稳定岩层内；在左上侧支护结构和右上侧支护结构边缘设置第二稳固板；形成左上侧支护部分、右上侧支护部分。

13、s55：为了减少对已施工部分的锚杆、预应力锚杆及预应力锚索的振动影响，滞后上台阶左、右侧部分15m～20m，采用聚能水压电子雷管减振爆破开挖上台阶中部部分，开挖完成后进行部分药卷锚杆及部分预应力锚杆的施工，同时完成相应锚杆的注浆加固工作；对于局部围岩裂隙较发育、较破碎情况，设置局部预应力锚索；在支护结构顶部边缘设置第一稳固板；形成顶部支护部分。

14、s60：上下部分开挖及初支施工均采用大型机械施工，为了满足大型机械的施工作业空间，滞后上台阶中部部分不应小于45m，采用聚能水压电子雷管减振爆破开挖下台阶左侧部分，开挖完成后进行部分药卷锚杆及部分预应力锚杆的施工，同时完成相应锚杆的注浆加固工作；对于局部围岩裂隙较发育、较破碎情况，设置局部预应力锚索；形成左侧支护部分；同时为了保障上下部分道路顺畅，在开挖初支下台阶左侧部分时，可采用隧道爆破后的石渣将临时道路移至右侧临时道路部处。

15、s65：滞后下台阶左侧部分5m～10m，采用聚能水压电子雷管减振爆破开挖下台阶右侧部分，开挖完成后进行部分药卷锚杆及部分预应力锚杆的施工，同时完成相应锚杆的注浆加固工作；对于局部围岩裂隙较发育、较破碎情况，设置局部预应力锚索；形成右侧支护部分；同时为了保障上下部分道路顺畅，在开挖初支下台阶右侧部分时，可采用隧道爆破后的石渣将临时道路移至左侧临时道路部处。

16、优选的，药卷锚杆长度3.5m，间距设置隧道环向×纵向为3m×2m；预应力锚杆长度6～9m，间距设置隧道环向×纵向为3m×2m；预应力锚索长度15m，间距主要依据隧道局部裂隙及破碎情况进行设置。

17、优选的，临时竖向支撑采用i22钢架，在围岩破碎段落设置长度大于破碎段落纵向长度前后各1m，钢架间距1m，采用φ22螺纹钢筋连接。

18、优选的，下部分台阶高度设置在隧道高度中间位置，上台阶左、右侧、上台阶中部三部分宽度均为10m，下台阶左侧临时道路部/右侧临时道路部宽度以保证行车安全为主，宽度5m。

19、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：基于工程实践，通过两层分段开挖的形式，较以往的30m左右大跨隧道修建案例，大大减少了隧道的开挖分层分步数量，同时每个部位可满足大型机械化配套施工的结构尺寸，解决了大断面跨度硬岩隧道的安全快速施工难题，大大改进了现有的施工方法；同时，开挖过程中设置稳固板，配合侧面支护部分，加强了顶部支护结构的稳固。