[0001] 本发明涉及土壤钻进的技术领域，尤其涉及一种基于软弱围岩隧道施工的开挖方法。

[0002] 大断面隧道施工工法目前已比较成熟，主要有双侧壁导坑法、交叉中隔壁法、台阶法等，针对不同地质条件和地理环境隧道施工的开挖支护方法不尽相同，各有优势，但不可避免的也具有一定的缺陷。

[0003] 如双侧壁导坑法、交叉中隔壁法适用于地质条件较差的底部围岩隧道开挖，在浅埋大跨度隧道施工时，双侧壁导坑法能够有效控制地表下沉，保持掌子面稳定，但该方法施工速度较慢，成本较高；台阶法一般适用于Ⅲ、Ⅳ级围岩，底部围岩应在必要的超前支护措施稳定后采用台阶法开挖，三车道以上隧道一般需采用三台阶，开挖时上下台阶施工相互干扰，会增加围岩的扰动次数。较为常用的CRD导坑施工方法，全称交叉中隔墙法，是一种适用于软弱地层的隧道施工方法，特别是对于控制地表沉陷有很好的效果，一般主要用于城市地下铁道施工中。因为其造价高，故在山岭隧道中较少采用，但是在特殊情况下，也可以采用，如膨胀土地层。在此基础上，针对特定地质条件，提出了隧道CVD导坑法开挖施工方法。

[0024] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作详细地说明。

[0025] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0026] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独地或选择性地与其他实施例互相排斥的实施例。

[0027] 再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

[0028] 实施例1，参照图1，为本发明第一个实施例，提供了一种基于软弱围岩隧道施工的开挖方法，此方法包括如下步骤：根据设计资料、地勘资料及隧道周边地形地貌详细分析了解工程地质、当地水文地质情况，制定合理的施工方案和施工措施，制定施工监控量测方案及沉降观测计划；对隧道的风险进行评估，找出风险源及制定出应对措施，储备必要的应急物资。

[0029] 结合施工方案，制定切实可行的监控量测方案以及地表的沉降观测方案；地表的监控量测要先于开挖掌子面30 50m范围开始实测。根据施工图纸，充分利用BIM模型软件提~前做好建模，直观明了，为现场施工做好可视化交底。

[0030] 在施工前需要做好超前地质预报，确定围岩实际地质情况，为选用施工方法提供依据。本工程短距离采用SIR‑4000型地质雷达扫描（30m)、长距离采用地震波发射法（TST）（100～150m）。地质超前预报采用长距离和短距离相结合的手段综合分析，相互印证，并与设计隧道围岩地质核对，确定围岩实际地质情况，为选用施工方法提供依据。

[0031] 软弱围岩隧道所在的导坑包括上部导坑和下部导坑，其中上部导坑包括第一左侧上导坑和第二右侧上导坑，下部导坑包括第三左侧下导坑、第四右侧下导坑，以及第五下导坑。

[0032] 隧道CVD导坑法施工工序如下：先开挖第一左侧上导坑，设置永久初期支护钢架一201，完成上部混凝土灌注空间
304的混凝土喷射；
第二右侧上导坑滞后第一左侧上导坑10‑15m，设置永久初期支护钢架二202，完成下部混凝土灌注空间302的混凝土喷射；
第三左侧下导坑滞后第一左侧上导坑18‑20m，开挖后安装下支护钢架一203，并及时进行挂网喷护；
第四右侧下导坑滞后第三左侧下导坑3‑5m，施工工序同第三左侧下导坑，并且安装下支护钢架二204，并及时进行挂网喷护；
根据监控量测数据，隧道变形稳定后拆除中隔墙临时支撑；
开挖第五下导坑，并及时封闭仰拱，第五下导坑一次开挖进尺不超过3m；
浇筑上部混凝土灌注空间304仰拱混凝土，仰拱混凝土终凝后完成对应的下部混凝土灌注空间302混凝土填充。对于顶部围岩303，设置永久初期支护钢架一201的同时设置垂直支护件103，铺设钢筋网片，打设系统锚杆和锁脚锚管。对于底部围岩301，增加独立支护组件，铺设钢筋网片，搭设系统锚杆和锁脚锚管。拆除垂直支护件103和独立支护组件的过程中，从第二右侧上导坑起算至少保留5‑8m。

[0033] 浇筑上部混凝土灌注空间304仰拱混凝土，仰拱混凝土终凝后完成对应的下部混凝土灌注空间302混凝土填充。对于顶部围岩303，设置所述永久初期支护钢架一201的同时设置垂直支护件103，铺设钢筋网片，打设系统锚杆和锁脚锚管。对于底部围岩301，增加独立支护组件，铺设钢筋网片，打设系统锚杆和锁脚锚管。拆除垂直支护件103和独立支护组件的过程中，从第二右侧上导坑起算至少保留5‑8m。

[0034] 对于大断面隧洞开挖而言，合理安排各个导洞施工的先后顺序及安全步骤，对施工人员及工程本身的安全都非常关键。《公路工程施工安全技术规范》（JTG F90‑2015）规范是对公路工程采用常规钻爆法施工制定，采用常规机械开挖方式，减少了爆破对围岩的震动影响，因洞内施工台车及设备较多，在规范要求的70m的安全步距条件下，反而会增加设备伤害事故的发生。为此，经过业内专家多次论证，二次衬砌混凝土与掌子面的距离可以适当放宽，但最大不得大于110m。

[0035] 常见的CRD导坑开挖法采用预留核心土的方法，将大断面隧道分成4个相对独立的小洞室分部施工。CRD工法遵循“小分部、短台阶、短循环、快封闭、勤量测、强支护”的施工原则，自上而下，分块成环，随挖随撑，及时做好初期支护。并待初期支护结构的拱顶沉降和收敛基本稳定后，自上而下拆除初期支护结构中的临时中隔壁墙及临时仰拱，再进行施工。CRD法适用开挖跨度较大，对围岩沉降变形控制严格，采用CRD法开挖，开挖的每一步都各自封闭成环，兼有台阶法和双侧壁导坑法的优点，有利于围岩稳定，保证施工安全。

[0036] 本方法立足于CRD导坑开挖法，在保证隧道安全施工的前提下，对隧道的开挖方法及支护方式进行了优化。在抑制变形沉降方面可以满足隧道穿越既有建筑物的沉降要求，洞内沉降可控制在50mm以内；在施工进度方面，减少了导洞的数量，缩短了循环进度时间，大大的提高了开挖进度，相较于现有技术的隧道导坑方法来说，导坑分部方法不同，将上导坑通过中支撑分为左右两个导坑，下导坑分为三部分，左右下导坑及中部仰拱部分。本方法实现了导坑的分部开挖的连续性，上下导坑可同时不间断进行施工，提高了施工效率，降低了成本；在节约成本方面，减少了临时支护的工程量，降低了施工材料费、机械费及人工费用。

[0037] 实施例2，参照图1‑图3和图5，为本发明的第二个实施例，该实施例基于实施例1中基于软弱围岩隧道施工的开挖方法，提供一种支护结构。

[0038] 该支护结构结合CVD导坑法进行使用，该支护结构基于CRD导坑法设置的环绕导坑支护单元200，取消上下导坑之间的临时仰拱支撑，设置临时支护单元100，临时支护单元100。

[0039] CVD导坑法具体是一种隧道断面分隔开挖支护方法，主要是利用中柱支撑或者双中柱支撑的方式保证了拱顶的稳定。

[0040] 与CRD导坑法相比，CVD导坑法取消了上下导坑之间的临时仰拱支撑，将上导坑弧形钢结构优化为垂直支撑形式，可以有效的降低开挖难度，增强了中支撑结构受力。第三左侧下导坑和第四右侧下导坑开挖先后独立开挖支护，仅对下导坑进行永久支撑支护施工，待变形稳定后再进行第五下导坑的开挖支护，形成拱架闭环。

[0041] 其中，临时支护单元100，包括设置于上导坑内，且与环绕导坑支护单元200顶部连接的垂直支护件103，以及在下部导坑开挖后，位于环绕导坑支护单元200两侧的独立支护组件。

[0042] 进一步的，独立支护组件，包括设置于环绕导坑支护单元200左侧的左独立支护件101，以及设置于环绕导坑支护单元200右侧的右独立支护件102。

[0043] 优选的，垂直支护件103设置为直径22cm的药卷锚杆，长2.5m，环x轴方向纵距1.2m*0.5m，同时梅花形布置有直径为8cm，截面尺寸200mm*200mm的钢筋网，同时设置有I25b工字钢架，纵向间距0.5m，下部填充C25喷射混凝土，上部混凝土灌注空间304的厚度为
100mm。

[0044] 优选的，独立支护组件中的左独立支护件101和右独立支护件102结构相同，且左右两侧各设置四根，左独立支护件101和右独立支护件102均采用直径42mm*4mm的锁脚钢管，钢管长4m，与水平面夹角呈30°。

[0045] 实施例3，参照图1‑图5，为本发明的第三个实施例，该实施例基于实施例1中基于软弱围岩隧道施工的开挖方法，提供一种支护结构，该实施例不同于第二个实施例的是：在垂直支护件103的一侧设置有水平支护杆104。

[0046] 相较于实施例2，进一步的，水平支护杆104采用直径为8mmI25b的工字钢架，水平支护杆104设置有多组，每组水平支护杆104之间的纵向间距为0.5m，同时布置有200mm*200mm的钢筋网。

[0047] 采用上述结构的水平支护杆104，能够在对导坑进行分部采挖的过程中，将上导坑通过中支撑分为左右两个导坑，第一左侧上导坑和第二右侧上导坑之间相互提供支撑作用力，相较于实施例2中的支护方法实现强度更高的导坑加强效果。同时从导坑大跨线处将导坑分为上下两部分，同时将下导坑分为三部分，第三左侧下导坑、第四右侧下导坑和第五下导坑，从而形成左右下导坑及中部仰拱部分，实现在导坑的分部开挖的连续性，上下导坑可同时不间断进行施工，提高了施工效率，降低了成本。

[0048] 其余结构与实施例2的结构相同。

[0049] 此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征（即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征）。

[0050] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。