1.本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种软弱围岩隧道施工方法。
背景技术：2.隧道是一种修建在地下，两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通行的工程建筑物。oecd(国际经济合作与发展组织)1970年隧道会议综合各种因素对隧道所下的定义：“以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。”均称之为隧道。根据隧道长度将隧道区分为特长隧道(长度大于10km)、长隧道(长度大于3km)、中长隧道(长度大于500m)和短(长度小于500m)；根据隧道开挖断面面积，以国际隧协建议标准将隧道分为特大断面隧道(开挖面积大于100m2)、大断面隧道(开挖面积50－100m2)、中等断面隧道(开挖面积10-50m2)、极小断面隧道(开挖面积小于3m2)。
3.但是，现有的大多数软弱围岩隧道施工方法容易造成软弱围岩隧道洞内水压增高、持续存水和涌水突泥等现象，从而造成隧道、斜井结构失稳；进而导致施工安全性能降低，效率不高。
技术实现要素：4.本发明的主要目的是提出一种软弱围岩隧道施工方法，旨在提高施工安全性能和效率。
5.本发明所要解决的上述问题通过以下技术方案以实现：
6.一种软弱围岩隧道施工方法，包括以下步骤：
7.对隧道所处的软弱围岩段进行地质检测；
8.开挖隧道所处的软弱围岩段，并进行预处理；
9.制作仰拱模板结构；
10.制作支护结构；
11.将所述仰拱模板结构和所述支护结构吊运至所述隧道所处的软弱围岩段；
12.对所述仰拱模板结构和所述支护结构进行浇筑处理；
13.通过围岩量测方法对施工阶段的所述隧道所处的软弱围岩段进行监测。
14.优选的，所述开挖隧道所处的软弱围岩段，并进行预处理的步骤，包括以下步骤：
15.开挖所述隧道所处的软弱围岩段中的主洞体和辅助洞体；并且所述主洞体和辅助洞体之间设有倾斜状的第一循环通道；
16.引流循环气体至所述辅助洞体，使得所述循环气体途径所述第一循环通道流至所述主洞体的掌子面；
17.将所述循环气体由所述掌子面排放出所述主洞体。
18.优选的，所述引流循环气体至所述辅助洞体，使得所述循环气体途径所述第一循环通道流至所述主洞体的掌子面的步骤中，包括以下步骤：
19.通过第一增压引流器将处于所述辅助洞体的所述循环气体导引途径所述第一循
环通道，并且将所述循环气体输送至主洞体的掌子面。
20.优选的，所述引流循环气体至所述辅助洞体，使得所述循环气体途径所述第一循环通道流至所述主洞体的掌子面的步骤中，包括以下步骤：
21.通过第二增压引流器将处于所述辅助洞体的所述循环气体导引至所述辅助洞体的边界面；并且所述循环气体由所述辅助洞体的边界面途径所述第一循环通道输送至主洞体的掌子面。
22.优选的，所述仰拱模板结构包括至少一个填充侧模板与至少一个仰拱模板；在所述制作仰拱模板结构的步骤中，包括以下步骤：
23.分别制作仰拱模板与填充侧模板，并将所述仰拱模板与所述填充侧模板组装为一体。
24.优选的，所述仰拱模板包括至少一个仰拱边墙体和至少一个端模体；所述分别制作仰拱模板与填充侧模板，并将所述仰拱模板与所述填充侧模板组装为一体的步骤中，包括以下步骤：
25.将所述填充侧模板的第一端与所述端模体的第一端拼接连通；所述端模体的第二端与所述仰拱边墙体的第一端拼接连通；并且在所述端模体的第二端与所述仰拱边墙体的第一端之间设置有横向施工缝。
26.优选的，所述支护结构包括至少两个横向弧骨架、至少一个纵向支撑架和至少一个导引弧形条带；所述制作支护结构的步骤中，包括以下步骤：
27.将横向弧骨架和纵向支撑架以及导引弧形条带组装形成所述支护结构。
28.优选的，所述支护结构还包括至少一个底部支撑架；所述将横向弧骨架和纵向支撑架以及导引弧形条带组装形成所述支护结构的步骤中，包括以下步骤：
29.将所述横向弧骨架并排分布，并且将并排分布的所述横向弧骨架装配在所述底部支撑架的上方；
30.通过所述纵向支撑架分别穿过所述横向弧骨架，以使得所述横向弧骨架与所述纵向支撑架连接为一体；
31.将所述导引弧形条带连接在所述横向弧骨架和所述纵向支撑架的外表面。
32.优选的，所述将所述仰拱模板结构和所述支护结构吊运至所述隧道所处的软弱围岩段的步骤，包括以下步骤：
33.分别将所述仰拱模板结构和所述支护结构吊运至所述隧道所处的软弱围岩段；并且将所述支护结构安装在所述仰拱模板结构上，以使所述导引弧形条带的弧形面朝向所述隧道所处的软弱围岩段的内壁。
34.优选的，所述通过围岩量测方法对施工阶段的所述隧道所处的软弱围岩段进行监测的步骤中，包括以下步骤：
35.通过地层声波ct探测技术对施工阶段的所述隧道所处的软弱围岩段内的软弱围岩段的结构层情况、仰拱模板结构的浇筑情况和支护结构的支撑情况进行监测。
36.有益效果：本发明的技术方案首先通过对隧道所处的软弱围岩地质进行检测，实现对隧道所处的软弱围岩地质的初步分析，根据分析情况确保后续的安全施工，从而为了后续施工的质量和稳定性奠定基础；然后开挖隧道所处的软弱围岩段，并进行预处理，通过对开挖地段进行预处理可以再进一步地保障施工的稳定性；紧接着分别进行制作仰拱模板
结构和支护结构，再将所述仰拱模板结构和所述支护结构吊运至所述隧道所处的软弱围岩段，再然后对所述仰拱模板结构和所述支护结构进行浇筑处理，从而实现通过仰拱结构对软弱围岩段底部的施工支撑以及通过支护结构对软弱围岩段的侧部和顶部的施工支撑；最后通过围岩量测方法对施工阶段的所述隧道所处的软弱围岩段进行监测；从而实现检测、施工和监测三位一体的动态模式施工；进而保障了施工安全性和质量以及效率。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
38.图1是本发明所述的一种软弱围岩隧道施工方法一实施例的流程图。
39.图2是本发明所述的一种软弱围岩隧道施工方法一实施例的流程图。
40.图3是本发明所述的一种软弱围岩隧道施工方法一实施例的流程图。
41.图4是本发明所述的一种软弱围岩隧道施工方法一实施例的通风示意图。
42.图5是本发明所述的一种软弱围岩隧道施工方法一实施例的仰拱模板结构的浇筑示意图。
43.图6是本发明所述的一种软弱围岩隧道施工方法一实施例的支护结构导流示意图。
44.附图标号说明：
45.标号名称标号名称1主洞体2辅助洞体21边界面3掌子面5第一循环通道61第二增压引流器62第一增压引流器7导引弧形条带81底部支撑架82横向弧骨架83纵向支撑架84第一内腔91填充侧模板92仰拱模板921端模体922仰拱边墙体920横向施工缝
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具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
48.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
49.本发明提出一种软弱围岩隧道施工方法。
50.如图1所示，在本发明一实施例中，该软弱围岩隧道施工方法；包括以下步骤：
51.s1、对隧道所处的软弱围岩段进行地质检测；
52.s2、开挖隧道所处的软弱围岩段，并进行预处理；
53.s3、制作仰拱模板结构；
54.s4、制作支护结构；
55.s5、将所述仰拱模板结构和所述支护结构吊运至所述隧道所处的软弱围岩段；
56.s6、对所述仰拱模板结构和所述支护结构进行浇筑处理；
57.s7、通过围岩量测方法对施工阶段的所述隧道所处的软弱围岩段进行监测。
58.本发明的技术方案首先通过对隧道所处的软弱围岩段进行地质检测，实现对隧道所处的软弱围岩地质的初步分析，根据分析情况确保后续的安全施工，从而为了后续施工的质量和稳定性奠定基础；然后开挖隧道所处的软弱围岩段，并进行预处理，通过对开挖地段进行预处理可以再进一步地保障施工的稳定性；紧接着分别进行制作仰拱模板结构和支护结构，再将所述仰拱模板结构和所述支护结构吊运至所述隧道所处的软弱围岩段，再然后对所述仰拱模板结构和所述支护结构进行浇筑处理，从而实现通过仰拱结构对软弱围岩段底部的施工支撑以及通过支护结构对软弱围岩段的侧部和顶部的施工支撑；最后通过围岩量测方法对施工阶段的所述隧道所处的软弱围岩段进行监测；从而实现检测、施工和监测三位一体的动态模式施工；进而保障了施工安全性和质量以及效率。
59.其中，软弱围岩又称主岩、容矿岩；且为在岩石地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态改变的周软弱围岩体。其地质结构面发育良好，岩体极度破碎，近于松散，处于层间破碎带，大型断层或风化强烈地带的岩体大多表现为此类特性。
60.具体地，在一些实施方式中，在所述s1中，所述对隧道所处的软弱围岩段进行地质检测的步骤中，包括以下：
61.对隧道所处的软弱围岩段的结构分层情况、疏松度情况和涌水段情况以及所能承受应力情况进行检测。通过对隧道所处的软弱围岩段的本身几大系数情况的检测分析可以实现施工前的检测分析，为后续的仰拱模板结构和支护结构以及其他辅助结构的设计做奠定基础，保障施工的稳定性和效率。
62.具体地，在一些实施方式中，如图3和4所示，在所述s2中，所述开挖隧道所处的软弱围岩段，并进行预处理的步骤，包括以下步骤：
63.s21、开挖所述隧道所处的软弱围岩段中的主洞体1和辅助洞体2；并且所述主洞体1和辅助洞体2之间设有倾斜状的第一循环通道5；其中，在一些实施方式中，开挖主洞体1和
辅助洞体2以及第一循环通道5后，对主洞体1和辅助洞体2以及第一循环通道5内部进行清洁处理；其中，在一些实施方式中，所述主洞体1和辅助洞体2相互平行分布；
64.s22、引流循环气体至所述辅助洞体2；
65.s231、通过第一增压引流器62将处于所述辅助洞体2的所述循环气体导引途径所述第一循环通道5，并且将所述循环气体输送至主洞体1的掌子面3；和/或，s232、通过第二增压引流器61将处于所述辅助洞体2的所述循环气体导引至所述辅助洞体2的边界面21；并且所述循环气体由所述辅助洞体2的边界面21途径所述第一循环通道5输送至主洞体1的掌子面3；
66.s24、将所述循环气体由所述掌子面3排放出所述主洞体1。通过开挖主洞体1和辅助洞体2以及使用第一循环通道5对主洞体进行通风处理；在其一方式中，通过第一增压引流器62将循环气体由辅助洞体途径第一循环通道流动至掌子面进行通风换气处理，可以保障在掌子面施工的循环气体的质量，提高氧气浓度；在又一方式中，通过第二增压引流器61将循环气体流动至边界面后，反弹导流经过第一循环通道流动至掌子面，可以实现尽可能地将辅助洞体的循环气体导流至掌子面，提高掌子面的通风换气效率以及氧气浓度质量，保障施工安全性；再一实施方式中，通过第一增压引流器62将循环气体由辅助洞体途径第一循环通道流动至掌子面进行通风换气处理，同时还通过第二增压引流器61将循环气体流动至边界面后，反弹导流经过第一循环通道流动至掌子面双向输送循环换气，再进一步地提高掌子面的通风换气效率以及氧气浓度质量，保障施工安全性；并且，第三中方式的通风换气效率以及氧气浓度质量均优于前两种。
67.其中，在一些实施方式中，第一增压引流器62和第二增压引流器61均选用轴流风机。
68.其中，边界面21是指与所述辅助洞体2的循环气体入口相对设置的边界面。
69.具体地，在一些实施方式中，如图2和5所示，所述仰拱模板结构包括至少一个填充侧模板91与至少一个仰拱模板92；在所述s3中，在所述制作仰拱模板结构的步骤中，包括以下步骤：
70.分别制作仰拱模板与填充侧模板，并将所述仰拱模板与所述填充侧模板组装为一体。
71.其中，在一些实施方式中，所述仰拱模板92包括至少一个仰拱边墙体922和至少一个端模体921；所述分别制作仰拱模板与填充侧模板，并将所述仰拱模板与所述填充侧模板组装为一体的步骤中，包括以下步骤：
72.将所述填充侧模板91的第一端与所述端模体921的第一端拼接连通；所述端模体921的第二端与所述仰拱边墙体922的第一端拼接连通；并且在所述端模体921的第二端与所述仰拱边墙体922的第一端之间设置有横向施工缝920。通过将仰拱模板和端模体组装为一体；紧接着将填充侧模板与所述端模体装配形成整体，从而可以实现一次支模成型后的无目标拼缝，进而获得整体式仰拱结构，保障了其结构稳定性，为后续施工的质量和稳定性奠定基础。
73.具体地，在一些实施方式中，如图2和6所示，所述支护结构包括至少两个横向弧骨架82、至少一个纵向支撑架83和至少一个导引弧形条带7；在所述s4中，所述制作支护结构的步骤中，包括以下步骤：
74.将横向弧骨架和纵向支撑架以及导引弧形条带组装形成所述支护结构。
75.其中，在一些实施方式中，所述支护结构还包括至少一个底部支撑架81；所述将横向弧骨架和纵向支撑架以及导引弧形条带组装形成所述支护结构的步骤中，包括以下步骤：
76.将所述横向弧骨架并排分布，并且将并排分布的所述横向弧骨架装配在所述底部支撑架的上方；
77.通过所述纵向支撑架分别穿过所述横向弧骨架，以使得所述横向弧骨架与所述纵向支撑架连接为一体；
78.将所述导引弧形条带连接在所述横向弧骨架和所述纵向支撑架的外表面。
79.具体地，在一些实施方式中，如图2所示，所述s5中，所述将所述仰拱模板结构和所述支护结构吊运至所述隧道所处的软弱围岩段的步骤，包括以下步骤：
80.分别将所述仰拱模板结构和所述支护结构吊运至所述隧道所处的软弱围岩段；并且将所述支护结构安装在所述仰拱模板结构上，以使所述导引弧形条带的弧形面朝向所述隧道所处的软弱围岩段的内壁。
81.通过导引弧形条带与所述隧道所处的软弱围岩段中涌水段之间进行支护预处理，从而实现做针对性的支护结构处理，有效减排衬砌背后的地下水及局部水压力，避免初支喷射混凝土失效。
82.具体地，在一些实施方式中，在所述s7中，所述通过围岩量测方法对施工阶段的所述隧道所处的软弱围岩段进行监测的步骤中，包括以下步骤：
83.通过地层声波ct探测技术对施工阶段的所述隧道所处的软弱围岩段内的软弱围岩段的结构层情况、仰拱模板结构的浇筑情况和支护结构的支撑情况进行监测。
84.其中，由于现有超前地质预报多以隧道三维地质超前预报新技术如质雷达、红外探测、tsp等方式进行掌子面前方软弱围岩预测，地质雷达及红外探测均预测距离较短、精度底，tsp预测距离较长但仅预测掌子面前方软弱围岩，对隧道周围软弱围岩情况预测精度，无法直观准确的判断不良地质位置及范围、涌水量大小。其中，地层声波ct探测技术在本实施方式中选用地层声波ct探测仪去实现该项技术；并且地层声波ct探测仪主要应用于地层、不良地质探测和工程质量检测，利用数字化多要素并且结合隧道正常地质预报，准确预判不良地质情况，实现长距离预报、长距离探水，三维空间立体成像，快速准确预测不良地质位置及涌水量；处置完成开挖后进行理论验证。
85.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
技术特征：1.一种软弱围岩隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：对隧道所处的软弱围岩段进行地质检测；开挖隧道所处的软弱围岩段，并进行预处理；制作仰拱模板结构；制作支护结构；将所述仰拱模板结构和所述支护结构吊运至所述隧道所处的软弱围岩段；对所述仰拱模板结构和所述支护结构进行浇筑处理；通过围岩量测方法对施工阶段的所述隧道所处的软弱围岩段进行监测。2.根据权利要求1所述的一种软弱围岩隧道施工方法，其特征在于，所述开挖隧道所处的软弱围岩段，并进行预处理的步骤，包括以下步骤：开挖所述隧道所处的软弱围岩段中的主洞体和辅助洞体；并且所述主洞体和辅助洞体之间设有倾斜状的第一循环通道；引流循环气体至所述辅助洞体，使得所述循环气体途径所述第一循环通道流至所述主洞体的掌子面；将所述循环气体由所述掌子面排放出所述主洞体。3.根据权利要求2所述的一种软弱围岩隧道施工方法，其特征在于，所述引流循环气体至所述辅助洞体，使得所述循环气体途径所述第一循环通道流至所述主洞体的掌子面的步骤中，包括以下步骤：通过第一增压引流器将所述循环气体导引途径所述第一循环通道，并且将所述循环气体输送至主洞体的掌子面。4.根据权利要求2或3所述的一种软弱围岩隧道施工方法，其特征在于，所述引流循环气体至所述辅助洞体，使得所述循环气体途径所述第一循环通道流至所述主洞体的掌子面的步骤中，包括以下步骤：通过第二增压引流器将所述循环气体导引至所述辅助洞体的边界面；并且所述循环气体由所述辅助洞体的边界面途径所述第一循环通道输送至主洞体的掌子面。5.根据权利要求1所述的一种软弱围岩隧道施工方法，其特征在于，所述仰拱模板结构包括至少一个填充侧模板与至少一个仰拱模板；在所述制作仰拱模板结构的步骤中，包括以下步骤：分别制作仰拱模板与填充侧模板，并将所述仰拱模板与所述填充侧模板组装为一体。6.根据权利要求5所述的一种软弱围岩隧道施工方法，其特征在于，所述仰拱模板包括至少一个仰拱边墙体和至少一个端模体；所述分别制作仰拱模板与填充侧模板，并将所述仰拱模板与所述填充侧模板组装为一体的步骤中，包括以下步骤：将所述填充侧模板的第一端与所述端模体的第一端拼接连通；所述端模体的第二端与所述仰拱边墙体的第一端拼接连通；并且在所述端模体的第二端与所述仰拱边墙体的第一端之间设置有横向施工缝。7.根据权利要求1所述的一种软弱围岩隧道施工方法，其特征在于，所述支护结构包括至少两个横向弧骨架、至少一个纵向支撑架和至少一个导引弧形条带；所述制作支护结构的步骤中，包括以下步骤：将横向弧骨架和纵向支撑架以及导引弧形条带组装形成所述支护结构。
8.根据权利要求7所述的一种软弱围岩隧道施工方法，其特征在于，所述支护结构还包括至少一个底部支撑架；所述将横向弧骨架和纵向支撑架以及导引弧形条带组装形成所述支护结构的步骤中，包括以下步骤：将所述横向弧骨架并排分布，并且将并排分布的所述横向弧骨架装配在所述底部支撑架的上方；通过所述纵向支撑架分别穿过所述横向弧骨架，以使得所述横向弧骨架与所述纵向支撑架连接为一体；将所述导引弧形条带连接在所述横向弧骨架和所述纵向支撑架的外表面。9.根据权利要求7或8所述的一种软弱围岩隧道施工方法，其特征在于，所述将所述仰拱模板结构和所述支护结构吊运至所述隧道所处的软弱围岩段的步骤，包括以下步骤：分别将所述仰拱模板结构和所述支护结构吊运至所述隧道所处的软弱围岩段；并且将所述支护结构安装在所述仰拱模板结构上，以使所述导引弧形条带的弧形面朝向所述隧道所处的软弱围岩段的内壁。10.根据权利要求1所述的一种软弱围岩隧道施工方法，其特征在于，所述通过围岩量测方法对施工阶段的所述隧道所处的软弱围岩段进行监测的步骤中，包括以下步骤：通过地层声波ct探测技术对施工阶段的所述隧道所处的软弱围岩段内的软弱围岩段的结构层情况、仰拱模板结构的浇筑情况和支护结构的支撑情况进行监测。
技术总结本发明公开一种软弱围岩隧道施工方法，包括以下步骤：对隧道所处的软弱围岩段进行检测；开挖隧道所处的软弱围岩段，并进行预处理；制作仰拱模板结构；制作支护结构；将所述仰拱模板结构和所述支护结构吊运至所述隧道所处的软弱围岩段；对所述仰拱模板结构和所述支护结构进行浇筑处理；通过围岩量测方法对施工阶段的所述隧道所处的软弱围岩段进行监测。本发明的技术方案可以实现检测、施工和监测三位一体的动态模式施工；进而保障了施工安全性和质量以及效率。量以及效率。量以及效率。
技术研发人员：冀卫清 魏辉 李朝成 冷志华 张向前 耿国强 尹京龙 李娴
受保护的技术使用者：中铁二十局集团第五工程有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/7/5
