一种巨跨地下洞库三岩柱支撑拆除方法

摘要

本发明公开了一种巨跨地下洞库三岩柱支撑拆除方法，包括如下：分划区域：将待开挖地下洞库的工作面分划为上部洞室区和下部洞室区，再将所述上部洞室区在左右方向上分割为三个区，位于上部洞室区左或右边缘处的为边洞区；上部洞室的中部区以及与左或右边洞区相邻的区为岩柱区；相邻的两个岩柱区间的区域为洞区；步骤二、开挖施工：沿隧道开挖方向开挖，确定单次开挖段的距离，依次开挖洞区和边洞区，完成单次开挖段的开挖；沿隧道开挖方向，将各岩柱区分为多个依次相邻的小岩柱；其中，开挖洞区和边洞区的已开挖段，作为该段内待开挖各岩柱区的施工通道。可以保证巨跨地下洞库在岩柱拆除过程中的稳定安全，同时该方法可以实现快速拆除岩柱的目的。

说明书

技术领域

本发明属于工程施工技术领域，具体涉及一种巨跨地下洞库三岩柱支撑拆除方法。

背景技术

在地下工程领域，巨跨地下工程出现在各行业中。对于巨跨地下工程，按照目前的设计及施工技术，地下洞室最大开挖直径在20m左右。在开挖过程中，随着地下洞室跨度的不断增大，过程中需采取相应的措施，一种方式是，需要不断增大初支和二衬的支护强度，同时需要增加梁柱结构，实现减小洞室跨度的效果，但是增加的梁柱影响洞室的空间布局，影响使用效果。另一种方式是通过预留洞室内的岩柱作为洞室的临时支撑结构，待主要空间形成以后，再拆除岩柱。由于洞室跨度较大，拆除岩柱过程中存在风险，因此如何高效、安全拆除岩柱，成为目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种巨跨地下洞库三岩柱支撑拆除方法，通过该方法可以保证巨跨地下洞库在岩柱拆除过程中的稳定安全，同时该方法可以实现快速拆除岩柱的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种巨跨地下洞库三岩柱支撑拆除方法，包括如下步骤：

步骤一、分划区域：将待开挖地下洞库的工作面分划为上部洞室区和下部洞室区，再将所述上部洞室区在左右方向上分割为三个区，位于上部洞室区左或右边缘处的为边洞区；上部洞室的中部区以及与左或右边洞区相邻的区为岩柱区；相邻的两个岩柱区间的区域为洞区；

步骤二、开挖施工：沿隧道开挖方向开挖，确定单次开挖段的距离，依次开挖洞区和边洞区，完成单次开挖段的开挖；

步骤三、开挖岩柱区：沿隧道开挖方向，将各岩柱区分为多个依次相邻的小岩柱；其中，开挖洞区和边洞区的已开挖段，作为该段内待开挖各岩柱区的施工通道；

由各施工通道对各岩柱区施工，且在一个施工通道内只对一个岩柱区施工；施工时，依次开挖各小岩柱，直至完成该开挖段内岩柱区的开挖；

步骤四、依次重复步骤一～步骤三，完成整个上部洞室区的开挖；

步骤五、完成下部洞室区的开挖。

进一步地，该步骤三中：在同一岩柱区，将小岩柱分为依次相邻的多组，每一组中为三个依次相邻的小岩柱；在不同的岩柱区。

在开挖时，同一岩柱区，采取间隔开挖小岩柱的方式；在不同岩柱区，在施工的任意时刻，任一横断面上均有一个小岩柱处在未施工的状态；其中，横断面指的是包含了各岩柱区中的一个小岩柱的横切面，一个横断面的宽度为一个小岩柱的宽度。

进一步地，在步骤二中，在开挖洞区和边洞区时，对各洞区上方的岩体安装径向的第一锚索支护，第一锚索支护的一端嵌入开挖洞区和边洞区的上部岩体内，另一端嵌入已开挖洞区和边洞区的顶壁。

进一步地，在步骤三中，在待开挖的小岩柱上方岩体上安装第二锚索支护；在首段开挖时，第二锚索支护的一端嵌入待开挖的小岩柱上方岩体中，另一端嵌入已开挖洞区和边洞区的顶壁；在随着小岩柱的开挖，第二锚索支护的一端嵌入下一待开挖的小岩柱上方岩体中，，另一端嵌入已开挖小岩柱的顶壁。

本发明具有如下优点：1.对左、中、右岩柱进行间隔划分，间隔开挖，保证在巨跨洞室中的任一横断面开挖内始终存在小柱，充分发挥岩柱支撑作用，保证洞室稳定。2.间隔开挖小岩柱后，采用锚索支护，锚索伸入到未开挖岩柱上方和已经开挖的洞区和边洞区内的顶壁，不仅能够有效加固开挖岩柱上方岩体，同时能够对下次开挖小岩柱上方的岩体进行预加固，保证洞室稳定。3.间隔划分、间隔开挖岩柱，可以有效保证多个工作面同时开挖岩柱，有利于加快施工进度。

附图说明

图1为本发明中巨跨洞室划分及分步开挖顺序图；

图2为本实施例中左、中、右岩柱划分及拆除顺序图；

图3为本实施例中间隔岩柱开挖及锚索支护图；

其中：1.洞区；2.边洞区；3.岩柱区；4.下部洞室区，5.第一锚索支护；6.第二锚索支护。

具体实施方式

本发明公开了一种巨跨地下洞库三岩柱支撑拆除方法，在本发明中，巨跨地下洞库指的是跨度达到20以上的地下洞。由于地下岩体的复杂性，在某些地区，岩体的稳定性很差，在地下洞库开挖时，坍塌的可能性高。

本发明中的方法，适用于巨跨地下洞库，且岩体稳定性相对较差的区域，具体如下：

步骤一、分划区域：将待开挖地下洞库的工作面分划为上部洞室区和下部洞室区4，再将上部洞室区在左右方向上分割为三个区，位于上部洞室区左或右边缘处的为边洞区2；上部洞室的中部区以及与左或右边洞区2相邻的区为岩柱区3；相邻的两个岩柱区3间的区域为洞区1，如图1所示。上述分划区域时，岩柱区3的个数以及宽度均是由所在区域岩体的稳定性确定，根据岩体的软硬度、稳定性，且提前对地质条件的预测，而确定出。设定三个岩柱区3，针对的即是围岩稳定性差的区域。

步骤二、开挖岩柱区3：沿隧道开挖方向，将各岩柱区3分为多个依次相邻的小岩柱；其中，开挖洞区1和边洞区2的已开挖段，作为该段内待开挖各岩柱区3的施工通道；由各施工通道对各岩柱区3施工，且在一个施工通道内只对一个岩柱区3施工；施工时，依次开挖各小岩柱，直至完成该开挖段内岩柱区3的开挖。

在实际施工中，在一个通道内只对一个岩柱施工，避免人员、施工交叉、混乱。在开挖的时候，为进一步增强围岩的稳定性，避免坍塌事故的发生，则在开挖洞区1和边洞区2时，对各洞区上方的岩体安装径向第一锚索支护5，第一锚索支护5的一端嵌入开挖洞区1和边洞区2的上部岩体内，另一端嵌入已开挖洞区1和边洞区2的顶壁。锚索长度15～30m，间距1.5～3m。

由各施工通道侧对各岩柱区3施工，且在一个施工通道内只对一个岩柱区3施工；施工时，依次开挖各小岩柱，直至完成该开挖段内岩柱区3的开挖。

对各小岩柱开挖时，要考虑各小岩柱的支撑作用，且各岩柱并不是孤立存在的，三个岩柱共同起到平衡支撑的作用。故采用如下具体的方案：在在同一岩柱区3，将小岩柱分为依次相邻的多组，每一组中为三个依次相邻的小岩柱；在不同的岩柱区3，同一横断面包含了各岩柱区3中的一个小岩柱，其宽度为一个小岩柱的宽度；。

在开挖时，同一岩柱区3，采取间隔开挖小岩柱的方式；在不同岩柱区3，在施工的任意时刻，任一横断面上仅有一个小岩柱处在未施工的状态下。

现结合图2详细说明对小岩柱的开挖施工过程，图2表示出了地下洞库内某段洞区1和边洞区2已开挖完成的状态，每段的开挖距离一般为50～60米，洞区1和边洞区2均作为通道使用。将三个岩柱区3分别定义为左岩柱、中岩柱和右岩柱，小岩柱的宽度一般设定为5m左右。划分之后，确定岩柱开挖方案，左岩柱上，每组中的三个小岩柱沿轴向分别按照A、B、C的顺序标记，初次开挖时，在左岩柱上选择标记为A的小岩柱开挖，那么其他两岩柱区中，均选择标记为A的小岩柱开挖。那么在中岩柱上，在每组中对各小岩柱轴向标记的序号就应该为C、A、B的顺序重复，在中岩柱上的A为初次开挖的小岩柱，这与左岩柱上的小岩柱位置交错。在右岩柱中，各组中的小岩柱的标记顺序应该为B、C、A的顺序重复，右岩柱中的A为初次开挖的小岩柱。这样开挖时，在一个横断面上，任意时刻都至少有一个小岩柱存在。充分发挥岩柱支撑作用，保证洞室稳定。

在开挖标记为A的小岩柱时，对A进行锚索支护，如图3所示，在待开挖的小岩柱A上方岩体上安装第二锚索支护；在首段开挖时，第二锚索支护的一端嵌入待开挖的小岩柱A上方岩体中，另一端嵌入已开挖洞区1和边洞区2的顶壁；在随着小岩柱A的开挖，第二锚索支护的一端嵌入下一待开挖的小岩柱上方岩体中，另一端嵌入已开挖小岩柱的顶壁锚索长度15～30m，间距2.5m。这样不仅能够有效加固开挖岩柱上方岩体，同时能够对下次开挖岩柱上方的岩体进行预加固，保证洞室稳定。

步骤四、依次重复步骤一～步骤三，完成整个上部洞室区的开挖；

步骤五、在完成上部洞室区的开挖后，再对下部洞室区4施工，完成下部洞室区4的开挖。

本发明中的一种巨跨地下洞库三岩柱支撑拆除方法，根据岩体稳定性的不同，对于易坍塌岩体，分出三个间隔设置的岩柱区3，且其中给一个岩柱区3处在洞库中轴线处，另外两个位于中轴线的两侧，在洞区1和边洞区2开挖后，三个岩柱区3在洞区1和边洞区2开挖过程以及开挖后，起到支撑的作用。在对各个岩柱区3拆除时，分别将各岩柱区3沿隧道开挖方向划分为多个小岩柱，开挖时，采用间隔开挖的方式开挖小岩柱区，保证在开挖断面内，均至少有一个小岩柱，在开挖的过程中，使洞室始终处在有小岩柱支撑的状态，保证洞室稳定。且在开挖小岩柱时，可以同时在多个工作面施工，有利于加快施工进度。