本發(fā)明屬于鐵路施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種緊鄰既有鐵路的滇中紅層隧道銑挖施工方法，尤其涉及緊鄰既有鐵路、滇中紅層軟弱圍巖、軟硬互層有水圍巖﹙ⅴ、ⅳ級圍巖﹚隧道的開挖支護(hù)施工方法。

背景技術(shù)：

隨著鐵路建設(shè)快速發(fā)展，使各個城市得到快速的連接，也加快了城市經(jīng)濟(jì)的繁榮。但社會的高速發(fā)展，原有鐵路的運(yùn)輸能力和服務(wù)能力越來越滿足不了社會的需要，特別是70、80年代修建的鐵路在運(yùn)輸能力及使用效率都有較大的提升空間，社會對鐵路運(yùn)輸能力的需求不斷提高，隨之復(fù)線、改建鐵路項目的增加，造成了緊鄰既有鐵路的隧道施工越來越多，為保證既有鐵路運(yùn)營安全，開挖工法的選擇就顯得尤其重要，尤其既有鐵路及緊鄰既有鐵路隧道施工更是如此。原有的鉆爆法施工存在開挖擾動次數(shù)多、圍巖變形大和仰拱封閉時間長，且不適用于緊鄰既有鐵路、滇中紅層環(huán)境下的軟弱地質(zhì)隧道等缺點(diǎn)。目前針對緊鄰既有鐵路隧道開挖支護(hù)沒有一套安全、簡便的施工方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提供一種緊鄰既有鐵路的滇中紅層隧道銑挖施工方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的工效低、施工進(jìn)度慢、成本高，對圍巖擾動次數(shù)多、圍巖變形大等不足，成功的解決了傳統(tǒng)鉆爆法施工對既有鐵路的震動影響，為既有鐵路運(yùn)營提供安全技術(shù)保障。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種緊鄰既有鐵路的滇中紅層隧道銑挖施工方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、上臺階開挖初期支護(hù)；

步驟二、中臺階滯后上臺階4米距離后，中臺階左側(cè)再進(jìn)行開挖初期支護(hù)；

步驟三、中臺階右側(cè)錯開中臺階左側(cè)至少3米后，再進(jìn)行開挖初期支護(hù)；

步驟四、中臺階施工至少5米距離后，再進(jìn)行下臺階左側(cè)開挖初期支護(hù)；

步驟五、下臺階右側(cè)錯開下臺階左側(cè)至少3米后，再進(jìn)行開挖初期支護(hù)；

步驟六、仰拱滯后下臺階至少10米距離，再進(jìn)行仰拱開挖初期支護(hù)。

優(yōu)選的，上述步驟一中上臺階開挖初期支護(hù)：

1）開挖：沿輪廓線開挖土體；

2）初期支護(hù)：開挖后，進(jìn)行拱部開挖初期支護(hù)，即安裝拱部型鋼，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接；鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接，并各打設(shè)2根鎖腳錨桿，拱部型鋼各節(jié)點(diǎn)之間均焊接連接板并采用螺栓進(jìn)行連接，進(jìn)行拱部掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)。

優(yōu)選的，上述步驟二中臺階滯后上臺階4米距離后，中臺階左側(cè)再進(jìn)行開挖初期支護(hù)：

1）開挖：沿左側(cè)輪廓線開挖中臺階左側(cè)土體，每榀間距與拱部一致；

2）初期支護(hù)：開挖后，進(jìn)行拱部開挖初期支護(hù)，即安裝中臺階左側(cè)型鋼，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接，鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接，并各打設(shè)2根鎖腳錨桿，中臺階左側(cè)型鋼各節(jié)點(diǎn)之間均焊接連接板采用螺栓進(jìn)行連接，進(jìn)行左拱腰掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)，施做臨時仰拱，架設(shè)臨時橫撐a，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，并噴混凝土封閉臨時仰拱。

優(yōu)選的，上述步驟三中臺階右側(cè)錯開中臺階左側(cè)至少3米后，再進(jìn)行開挖初期支護(hù)：

1）開挖：沿右側(cè)輪廓線，開挖中臺階右側(cè)土體，每榀間距與拱部一致；

2）初期支護(hù)：開挖后，進(jìn)行拱部開挖初期支護(hù)，即安裝中臺階右側(cè)型鋼（11），相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接，鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接，并各打設(shè)2根鎖腳錨桿，中臺階右側(cè)型鋼各節(jié)點(diǎn)之間均焊接連接板采用螺栓進(jìn)行連接，進(jìn)行右拱腰掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)，施做臨時仰拱，架設(shè)臨時橫撐a，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，并噴混凝土封閉臨時仰拱。

優(yōu)選的，上述步驟四中臺階施工至少5米距離后，再進(jìn)行下臺階左側(cè)開挖初期支護(hù)：

1）開挖：沿左側(cè)輪廓線開挖下臺階左側(cè)土體，每榀間距與拱部一致；

2）初期支護(hù)：安裝左邊墻型鋼，采用螺栓連接，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接，鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接，左側(cè)邊墻掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)。

優(yōu)選的，上述步驟五中下臺階右側(cè)錯開下臺階左側(cè)至少3米后，再進(jìn)行開挖初期支護(hù)：

1）開挖：左右側(cè)開挖支護(hù)錯開距離至少3米，沿右側(cè)輪廓線開挖下臺階右側(cè)土體，每榀間距與拱部一致；

2）初期支護(hù)：安裝右邊墻型鋼，采用螺栓連接，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接，鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接，右側(cè)邊墻掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)。

優(yōu)選的，上述步驟六中仰拱滯后下臺階至少10米距離，再進(jìn)行仰拱開挖初期支護(hù)：

1）開挖：仰拱初支滯后下臺階至少10米距離，再進(jìn)行開挖，沿隧底輪廓線每榀間距與拱部一致；

2）初期支護(hù)：安裝仰拱型鋼，采用螺栓連接，使拱部型鋼、左拱腰型鋼，左邊墻型鋼、仰拱型鋼、右邊墻型鋼、右拱腰型鋼連接為整體閉合成環(huán)，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接。鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接。由此形成全斷面封閉成環(huán)的初期支護(hù)。

本發(fā)明的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的效果如下：

1）安全性好，使用機(jī)械代替人工進(jìn)行開挖的掘進(jìn)方式，排除了掌子面前方人工處理的危險性；

2）通過本發(fā)明的各個步驟實(shí)現(xiàn)滇中紅層隧道的銑挖，對圍巖的擾動小，機(jī)械操作對圍巖的擾動幾乎可以忽略，對既有鐵路及“滇中紅塵”環(huán)境的圍巖不存在在擾動，避免了爆破對新線隧道及既有鐵路隧道的影響；

3）銑挖機(jī)的維護(hù)費(fèi)用很低，除了螺栓緊固和必要的銑挖刀頭更換外，不需要更多的維護(hù)費(fèi)用；各型號的液壓馬達(dá)可以互換，增加了圍巖的適應(yīng)性；

4）避免了炸材的使用，隧道開挖主要是炸材的消耗，大大的節(jié)約了成本，也大大提高了使用安全性；

5）機(jī)械對圍巖的選擇性較強(qiáng)，適合在中低硬度的巖石中作業(yè)，如遇堅硬巖則無法掘進(jìn)；

6）無需投入特種設(shè)備，投入小，操作性強(qiáng)，易推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的施工順序示意圖，即上臺階預(yù)留核心土環(huán)形開挖；

圖2為本發(fā)明的施工順序示意圖，即上臺階拱部初期支護(hù)；

圖3為本發(fā)明的施工順序示意圖，即核心土開挖；

圖4為本發(fā)明的施工順序示意圖，即上臺階臨時仰拱及中隔墻豎撐支護(hù)；

圖5為本發(fā)明的施工順序示意圖，即下臺階左側(cè)開挖；

圖6為本發(fā)明的施工順序示意圖，即下臺階左側(cè)支護(hù)；

圖7為本發(fā)明的施工順序示意圖，即下臺階右側(cè)開挖；

圖8為本發(fā)明的施工順序示意圖，即下臺階右側(cè)支護(hù)；

圖9為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹。

實(shí)施例1：如圖1-圖9，一種緊鄰既有鐵路的滇中紅層隧道銑挖施工方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、上臺階開挖初期支護(hù)：1）開挖：沿輪廓線開挖土體；2）初期支護(hù)：開挖后，進(jìn)行拱部開挖初期支護(hù)，即安裝拱部型鋼，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接；鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接，并各打設(shè)2根鎖腳錨桿，拱部型鋼各節(jié)點(diǎn)之間均焊接連接板并采用螺栓進(jìn)行連接，進(jìn)行拱部掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)；

步驟二、中臺階滯后上臺階4米距離后，中臺階左側(cè)再進(jìn)行開挖初期支護(hù)，具體開挖過程為：1）開挖：沿左側(cè)輪廓線開挖中臺階左側(cè)土體，每榀間距與拱部一致；2）初期支護(hù)：開挖后，進(jìn)行拱部開挖初期支護(hù)，即安裝中臺階左側(cè)型鋼，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接，鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接，并各打設(shè)2根鎖腳錨桿，中臺階左側(cè)型鋼各節(jié)點(diǎn)之間均焊接連接板采用螺栓進(jìn)行連接，進(jìn)行左拱腰掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)，施做臨時仰拱，架設(shè)臨時橫撐a，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，并噴混凝土封閉臨時仰拱；

步驟三、中臺階右側(cè)錯開中臺階左側(cè)至少3米后，再進(jìn)行開挖初期支護(hù)：1）開挖：沿右側(cè)輪廓線，開挖中臺階右側(cè)土體，每榀間距與拱部一致；2）初期支護(hù)：開挖后，進(jìn)行拱部開挖初期支護(hù)，即安裝中臺階右側(cè)型鋼，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接，鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接，并各打設(shè)2根鎖腳錨桿，中臺階右側(cè)型鋼各節(jié)點(diǎn)之間均焊接連接板采用螺栓進(jìn)行連接，進(jìn)行右拱腰掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)，施做臨時仰拱，架設(shè)臨時橫撐a，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，并噴混凝土封閉臨時仰拱；

步驟四、中臺階施工至少5米距離后，再進(jìn)行下臺階左側(cè)開挖初期支護(hù)：1）開挖：沿左側(cè)輪廓線開挖下臺階左側(cè)土體，每榀間距與拱部一致；2）初期支護(hù)：安裝左邊墻型鋼，采用螺栓連接，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接，鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接，左側(cè)邊墻掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)；

步驟五、下臺階右側(cè)錯開下臺階左側(cè)至少3米后，再進(jìn)行開挖初期支護(hù)：1）開挖：左右側(cè)開挖支護(hù)錯開距離至少3米，沿右側(cè)輪廓線開挖下臺階右側(cè)土體，每榀間距與拱部一致；2）初期支護(hù)：安裝右邊墻型鋼，采用螺栓連接，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接，鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接，右側(cè)邊墻掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)；

步驟六、仰拱滯后下臺階至少10米距離，再進(jìn)行仰拱開挖初期支護(hù)：1）開挖：仰拱初支滯后下臺階至少10米距離，再進(jìn)行開挖，沿隧底輪廓線每榀間距與拱部一致；2）初期支護(hù)：安裝仰拱型鋼，采用螺栓連接，使拱部型鋼、左拱腰型鋼，左邊墻型鋼、仰拱型鋼、右邊墻型鋼、右拱腰型鋼連接為整體閉合成環(huán)，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接，鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接，由此形成全斷面封閉成環(huán)的初期支護(hù)。

實(shí)施例2：一種緊鄰既有鐵路的滇中紅層隧道銑挖施工方法，緊鄰既有鐵路隧道采用三臺階臨時仰拱開挖支護(hù)，隧道洞身段，先采用φ42mm小導(dǎo)管（或φ108mm大管棚）超前支護(hù)，然后隧道分上臺階開挖，中臺階左右開挖，下臺階左右開挖，仰拱開挖。

具體操作程序為：銑挖機(jī)開挖時上臺階核心部位橫向開一個槽，形成一個臨空面，在由臨空面向外擴(kuò)挖，擴(kuò)挖至拱部輪廓線時再由下而上，自左向右按輪廓線順時針方向開挖，并不斷擺動和調(diào)整銑挖頭，當(dāng)銑挖速度和效率降低時將銑挖頭游離工作面，等速度恢復(fù)后再抵近開挖。在拱部及底角銑挖效率低的部位采用人工修整、清理，銑挖機(jī)雖然不能修整到各個角落，但經(jīng)銑挖過的部位卻十分整齊，容易達(dá)到隧道的中線及高程要求，在銑挖機(jī)開挖完成以后，將挖掘機(jī)退出掌子面，?？吭谒淼纻?cè)壁，然后用裝載機(jī)進(jìn)行出碴，出碴結(jié)束后立即進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的安裝和噴射混凝土作業(yè)，在銑挖機(jī)施工過程中，所有作業(yè)人員必須在機(jī)械作業(yè)半徑以外，防止機(jī)械傷人。為保證施工安全，開挖進(jìn)尺不宜過大，同時要防止破壞已施做的初期支護(hù)。

銑挖輪廓線順序為拱腳或邊墻腳開始往上開挖，這樣做的一個有利因素是下部開挖后，棄碴可以暫時堆棄于施工現(xiàn)場，不影響后續(xù)開挖，對于半硬半軟、軟硬不均巖石，一般按先硬后軟的原則進(jìn)行，先開挖硬巖面，硬巖在開挖時有可能因巖石堅硬而花費(fèi)較長的時間，此段時間內(nèi)不觸及軟巖，可防止對軟巖的擾動，避免出現(xiàn)塌方，一種緊鄰既有鐵路的滇中紅層隧道銑挖施工方法具體包括以下步驟：

步驟一、上臺階開挖與初期支護(hù)：

1）開挖：根據(jù)掌子面穩(wěn)定性分為預(yù)留核心土與不留核心土兩種，核心土預(yù)留應(yīng)以保證掌子面穩(wěn)定、方便下道工序施工為原則，銑挖機(jī)通過直徑為67cm，寬度為100cm的銑挖機(jī)頭在上臺階核心部位橫向開一個槽，操作時先挖除核心土附近的巖石，再緩緩向周邊靠近，逐步由下向上開挖，如不預(yù)留核心土，則宜從下往上、自中間向周邊、自硬巖到軟巖的順序進(jìn)行施工，無論是否預(yù)留核心土，在對周邊進(jìn)行開挖時，如開挖面距鋼架大于30cm，周邊可以由銑挖機(jī)開挖；如掌子面距周邊距離很近，由于切削鼓不是垂直于巖面，施工中可能存在死角，需要人工用風(fēng)鎬鑿除，拱腳處的開挖由專人指揮，不可超挖，預(yù)留10~20cm厚風(fēng)鎬鑿除，保證鋼架安裝時拱腳落在實(shí)處，另外還應(yīng)注意不要使切削鼓碰撞或銑挖對已成型的初期支護(hù)和靠近掌子面開挖輪廓線附近的超前支護(hù)，避免使已作支護(hù)擾動、破壞，遇到堅硬巖石通過破碎錘擊碎后進(jìn)行清除，見圖1所示；

2）初期支護(hù)：開挖后馬上進(jìn)行拱部開挖初期支護(hù)，即安裝拱部型鋼，每榀拱部型鋼的間距0.6m，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接間距為80cm。鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接長度為網(wǎng)格一至兩格。并各打設(shè)2根鎖腳錨桿等各節(jié)點(diǎn)之間均焊接連接板采用螺栓進(jìn)行連接。進(jìn)行拱部掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)，使混凝土厚度達(dá)到27cm，見圖2所示。

步驟二、中臺階左右側(cè)開挖與初期支護(hù)：

1）開挖：中臺階銑挖采取保留3m的錯開寬度，以保證拱部穩(wěn)定，銑挖時先中間后邊墻，中臺階銑挖分左右開挖，先左側(cè)銑挖錯開施工3m后再進(jìn)行右側(cè)銑挖，邊墻銑挖時在挖至拱腳處，應(yīng)控制施工節(jié)奏，避免切削鼓觸及拱腳鋼架，如難以挖除，則由人工用風(fēng)鎬開挖，見圖3所示；

2）初期支護(hù)：中臺階左側(cè)開挖后，及時安裝型鋼鋼架，采用螺栓連接，并及時采用噴射混凝土進(jìn)行封閉，使混凝土厚度達(dá)到27cm，見圖4所示，待中臺階左右施工進(jìn)尺3m后即可架設(shè)臨時仰拱型鋼鋼架，并完成噴射混凝土作業(yè)，此時，上中臺階已形成獨(dú)立的閉合環(huán)結(jié)構(gòu)；

步驟三、下臺階左右側(cè)開挖與初期支護(hù)：

1）開挖：同步驟二，見圖5所示；

2）初期支護(hù)：同步驟二，見圖6所示；

步驟四、仰拱開挖與初期支護(hù)：

1）開挖：下臺階開挖支護(hù)距離為10m，即進(jìn)行仰拱銑挖工作，開挖主體先采用破碎錘進(jìn)行大面破碎，待距仰拱底50~80cm時采用銑挖機(jī)械進(jìn)行修邊，每次開挖控制在3m，見圖7所示；

2）初期支護(hù)：銑挖尺寸滿足要求后，安裝仰拱型鋼鋼架，采用螺栓連接，使仰拱型鋼鋼架與下臺階左右側(cè)型鋼鋼架連接為整體閉合成環(huán)，相鄰兩榀型鋼之間縱向鋼筋采用雙向直鉤型在型鋼內(nèi)外緣交錯焊接間距為80cm，鋼筋網(wǎng)片相互之間搭接長度大于30倍的鋼筋直徑，進(jìn)行噴射混凝土支護(hù)，使混凝土厚度達(dá)到27cm，由此形成全斷面封閉成環(huán)的初期支護(hù)，初期支護(hù)24小時后（封閉后）利用洞碴填筑仰拱形成通道，在施作仰拱防水及二襯混凝土?xí)r，清除仰拱上的洞碴，見圖8所示。

重復(fù)上述開挖前先超前支護(hù)，然后按4個步驟進(jìn)行開挖和初期支護(hù)，完成整個隧道開挖工序施工。

實(shí)施例3：一種緊鄰既有鐵路的滇中紅層隧道銑挖施工方法，緊鄰既有鐵路隧道采用三臺階臨時仰拱開挖支護(hù)，隧道洞身段，先采用φ42mm小導(dǎo)管（或φ108mm大管棚）超前支護(hù)，然后隧道分上臺階開挖，中臺階左右開挖，下臺階左右開挖，仰拱開挖，具體包括以下步驟：

步驟一、在超前支護(hù)下，銑挖上臺階①部（面積22㎡），并及時施做拱部型鋼鋼架、噴射砼；

步驟二、滯后①部4m，銑挖②部（面積27㎡），并及時施做邊墻型鋼鋼架、噴射砼；

步驟三、滯后②部3m，銑挖③部（面積27㎡），并及時施做邊墻型鋼鋼架、噴射砼；此時，中臺階已形成獨(dú)立的封閉結(jié)構(gòu)；

步驟四、③部完成后即進(jìn)行臨時橫撐a施工，與③部施工進(jìn)尺一致；

步驟五、在③部銑挖先進(jìn)行施工5m后，再進(jìn)行④部（面積22㎡）銑挖，銑挖前需拆除中臺階橫撐，銑挖后及時施做對應(yīng)部分邊墻型鋼鋼架、噴射砼；

步驟六、滯后④部3m，銑挖⑤部（面積27㎡），并及時施做邊墻型鋼鋼架、噴射砼。此時，下臺階已形成獨(dú)立的封閉結(jié)構(gòu)；

步驟七、滯后⑤部10m即進(jìn)行銑挖⑥部（面積13㎡），并安裝仰拱型鋼鋼架；

步驟八、仰拱⑥部（面積13㎡）開挖主體先采用破碎錘進(jìn)行開挖，再利用銑挖機(jī)進(jìn)行修邊，然后采用并安裝仰拱型鋼鋼架；

步驟九、施工仰拱、填充；

步驟十、仰拱填充完成25m后，拼裝二襯臺車；

步驟十一、施工二襯砼。

按此施工工藝流程，仰拱填充距離最前端左側(cè)上臺階掌子面25.5m：

(1)上臺階①部先行銑挖為4m；

(2)中臺階②部滯后上臺階①部銑挖5m后再銑挖5m，左右錯開3m；

(3)下臺階③滯后中臺階②部銑挖5m，后再銑挖10m，左右錯開3m；

(4)開挖第④部距離掌子面里程10m；

支護(hù)步驟中：拱部、邊墻、仰拱支護(hù)可采用型鋼或格柵鋼架，水平橫撐采用型鋼鋼架，鋼架及型鋼牛腿等各節(jié)點(diǎn)之間均焊接連接板采用螺栓進(jìn)行連接。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式實(shí)例，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易找到變化或替換方式，這些都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。為此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。