技术领域
[0001] 本
发明涉及岩土工程技术领域，特别是涉及一种隧道非开挖生态建造方法。
背景技术
[0002]
现有技术中，
水利
水电工程建设、采矿和路桥隧道等工程中，隧道与山体相衔接的部分往往进行边坡、仰坡开挖，并在其上进行抗滑桩及预应
力锚索加固。其引发的环境问题和安全问题均较为严重。
发明内容
[0003] 有鉴于此，本发明提供了一种隧道非开挖生态建造方法，其不仅对环境更加友好，还能使得隧道安全性得到增强，从而更加适于实用。
[0004] 为了达到上述目的，本发明提供的隧道非开挖生态建造方法的技术方案如下：
[0005] 本发明提供的隧道非开挖生态建造方法包括以下步骤：
[0006] 在待开挖隧道的洞口处，沿所述待开挖隧道洞室的开挖方向，自上至下布置注浆孔；
[0007] 向所述注浆孔内填筑加强辅料；
[0008] 待所述加强辅料在所述注浆孔内稳定后，在所述待开挖隧道的入口与山体相交处开挖工作面；
[0009] 以所述工作面为起始
位置，沿所述待开挖隧道洞室的预设方向开挖，得到形成目标隧道。
[0010] 本发明提供的隧道非开挖生态建造方法还可采用以下技术措施进一步实现。
[0011] 作为优选，
[0012] 所述注浆孔的布置高度与所述待开挖隧道的洞顶之间的距离的取值范围为 2倍洞高～3倍洞高。
[0013] 作为优选，所述注浆孔的孔径的取值范围为48mm～91mm，所述注浆孔的孔距的取值范围为1.5m～2m。
[0014] 作为优选，所述注浆孔的孔径选自48mm、50mm、56mm、76mm、91mm 中的任一。
[0015] 作为优选，
[0016] 在向所述注浆孔内填筑加强辅料之前，还包括向所述注浆孔内预埋
钢筋的步骤，其中，所述
钢筋的顶端低于所述注浆孔的孔口。
[0018] 作为优选，所述注浆孔的开挖深度的确定方法选自下列方法中的任一：
[0019] 位于所述待开挖隧道的洞室顶部的注浆孔截止于尽可能靠近所述待开挖隧道的洞室顶部的截止点；
[0020] 当待开挖山体存在
风化层与新鲜岩体的分界线时，位于所述待开挖隧道的洞室两侧的注浆孔截止于待开挖山体的风化层至下的新鲜岩体层；
[0021] 当待开挖山体不存在风化层与新鲜岩体的分界线时，位于所述待开挖隧道的洞室两侧的注浆孔截止于低于所述待开挖隧道的洞底2m处。
[0022] 作为优选，所述工作面与所述待开挖隧道的进入洞口处具有一段上仰坡面。
[0023] 作为优选，所述上仰坡面与水平方向的夹
角的取值范围为5°～15°。
[0024] 作为优选，以所述工作面为起始位置，沿所述待开挖隧道洞室的预设方向开挖，得到形成目标隧道的过程中，开挖过程中在待开挖隧道洞内如遇到
断层破碎带，再在所述破碎带内布置所述注浆孔进行所述破碎带内的注浆补强。
[0025] 本发明提供的隧道入口非开挖生态建造方法首先在待开挖隧道的洞口处，沿待开挖隧道洞室的开挖方向，自上至下开挖注浆孔；然后向注浆孔内填筑加强辅料；之后，待加强辅料在注浆孔内稳定后，在待开挖隧道的入口与山体相交处开挖工作面；最后，以工作面为起始位置，沿待开挖隧道洞室的预设方向开挖，得到形成目标隧道。本发明提供的隧道入口非开挖生态建造方法在未开挖前从山体上部提前注浆，使得
覆盖层内的风化岩体补强，形成较完整坚硬岩体后再开挖隧道洞室，提高了隧道洞室开挖岩体自身的拱
支撑能力。其在待开挖隧道洞口不设立三面削坡，通过在山体衔接处先开挖小的工作面，再浇筑
混凝土衬砌与洞室衔接，形成较为封闭的帽体，防止了山体滚石与坠物，保障了洞口安全，减少了开挖弃料及对覆盖土层的破坏，环境友好且效率高。
附图说明
[0026] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0027] 图1为本发明
实施例方案涉及的隧道入口非开挖生态建造方法中涉及的注浆孔的布置方式整体示意图；
[0028] 图2为本发明实施例方案涉及的注浆孔的剖视结构示意图；
[0029] 图3为本发明实施例方案涉及的隧道入口非开挖生态建造方法中涉及的注浆孔的布置方式的横剖面示意图；
[0030] 图4为本发明实施例方案涉及的隧道入口非开挖生态建造方法中涉及的注浆孔的布置的俯视示意图；
[0031] 图5为本发明实施例方案涉及的隧道入口非开挖生态建造方法中涉及的隧道开挖方向的示意图；
[0032] 图6为本发明实施例方案涉及的隧道非开挖生态建造方法的步骤
流程图。
具体实施方式
[0033] 传统的水利水电工程建设、采矿和路桥隧道等工程中，隧道与山体相衔接的部分往往进行边坡、仰坡开挖，并在其上进行抗滑桩及预
应力锚索加固。
[0034] 根据《公路隧道设计规范JTG D70-2004》规定，按荷载的等效高度来判断洞室的埋深分界，公式为
[0035] Hp＝(2～2.5)hq
[0036] 式中：Hp——浅埋隧道分界深度(m)；
[0037] hq——荷载等效高度(m)，按下式计算：
[0038]
[0039] q——垂直均布压力(kN/m2)；
[0040] γ——围岩重度(kN/m3)。
[0041] IV～VI级围岩取Hp＝2.5hq
[0042] I～III级围岩取Hp＝2hq
[0043] 假设洞口围岩
质量等级为IV级，隧道宽度为5m时，荷载等效高度约为3.6m，取2.5倍的hq时，隧道入口的埋深至少应为9m。
[0044]
发明人经过长期的研究发现，现有的洞口开挖周围形成三面削坡，底坡倾斜向下入洞，会造成以下问题：
[0045] 1)三面削坡，增加了爆破、开挖、支护的工程量，同时还会形成新的边坡稳定问题。
[0046] 2)某些洞口底坡倾斜向下进入，洞口处于最低段，类似于漏斗的底部，极易形成雨水倒灌。
[0047] 3)削坡之后，边坡形成硬面且无遮挡，山上的滚石及坠物极易向洞口砸落并集中。
[0048] 4)洞口外形成了敞开面，不利于隐蔽。
[0049] 5)破坏了原有生态植被及表面覆盖土层，开挖弃料带来了环境及生态问题并且增加了雨水倒灌及滚石滑落的机率。
[0050] 本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种隧道入口非开挖生态建造方法，其不仅对环境更加友好，还能使得隧道安全性得到增强，从而更加适于实用。
[0051] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的隧道入口非开挖生态建造方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0052] 本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。
[0053] 参见附图1～附图6，本发明实施例提供的隧道非开挖生态建造方法包括以下步骤：
[0054] 步骤S1：在待开挖隧道的洞口处，沿待开挖隧道洞室的开挖方向，自上至下布置注浆孔；
[0055] 步骤S2：向注浆孔内填筑加强辅料；
[0056] 步骤S3：待加强辅料在注浆孔内稳定后，在待开挖隧道的入口与山体相交处开挖工作面；
[0057] 步骤S4：以工作面为起始位置，沿待开挖隧道洞室的预设方向开挖，得到形成目标隧道。
[0058] 本发明实施例提供的隧道入口非开挖生态建造方法首先在待开挖隧道的洞口处，沿待开挖隧道洞室的开挖方向，自上至下布置注浆孔；然后向注浆孔内填筑加强辅料；之后，待加强辅料在注浆孔内稳定后，在待开挖隧道的入口与山体相交处开挖工作面；最后，以工作面为起始位置，沿待开挖隧道洞室的预设方向开挖，得到形成目标隧道。本发明提供的隧道入口非开挖生态建造方法在未开挖前从山体上部提前注浆，使得覆盖层内的风化岩体补强，形成较完整坚硬岩体后再开挖隧道洞室，提高了隧道洞室开挖岩体自身的拱支撑能力。其在待开挖隧道洞口不设立三面削坡，通过在山体衔接处先开挖小的工作面，再浇筑混凝土衬砌与洞室衔接，形成较为封闭的帽体，防止了山体滚石与坠物，保障了洞口安全，减少了开挖弃料及对覆盖土层的破坏，环境友好且效率高。
[0059] 其中，注浆孔的布置高度与待开挖隧道的洞顶之间的距离的取值范围为2 倍洞高～3倍洞高。在这种情况下，能够使得注浆孔内有足够的空间填筑加强辅料，具有较强的支护
稳定性的同时，还能避免形成新的边坡及其稳定问题。
[0060] 其中，注浆孔的孔径的取值范围为48mm～91mm，注浆孔的孔距的取值范围为1.5m～2m。在这种情况下，注浆孔的孔径选择取值范围为48mm～91mm，是因为在这种情况下得到的注浆孔，在经过加强辅料填筑试验后，其力学性能能够保证支护要求。此外，由于注浆孔的孔径与山体的体积相比，是很小的，因此，开挖这种规格的注浆孔对山体上原有生态植被的破坏及表面覆盖土层的扰动小，减少了开挖废弃料的产出。
[0061] 其中，注浆孔的孔径选自48mm、50mm、56mm、76mm、91mm中的任一。在这种情况下，由于这些孔径是标准孔径，可以应用标准件进行注浆孔的开挖，开挖过程更加简便。
[0062] 其中，在向注浆孔内填筑加强辅料之前，还包括向注浆孔内预埋钢筋的步骤，其中，钢筋的顶端低于注浆孔的孔口。在这种情况下，钢筋的作用是受力筋，即承受拉、压应力的的作用，能够使得在填筑了加强辅料后的注浆孔具有更高的强度。
[0063] 其中，加强辅料为水泥砂浆。水泥砂浆是由水泥、细
骨料和水，即水泥+砂 +水，根据需要配成的砂浆，水泥混合砂浆则是由水泥、细骨料、石灰和水配制而成，与山体风化层相比，水泥砂浆具有较高的强度，并且，由于注浆孔的开挖截止点在处于风化层以下的新鲜岩体，相当于通过由水泥砂浆填筑在注浆孔中构成了山体风化层与新鲜岩体之间的连接件，使得风化层与新鲜岩体之间的连接更加稳固，也就是说，提前注浆施工有效提高了洞口段的围岩安全性。
[0064] 本实施例中，注浆孔的开挖深度的确定方法选自下列方法中的任一：
[0065] 第一种方法：位于待开挖隧道的洞室顶部的注浆孔截止于尽可能靠近待开挖隧道的洞室顶部的截止点；
[0066] 第二种方法：当待开挖山体存在风化层与新鲜岩体的分界线时，位于待开挖隧道的洞室两侧的注浆孔截止于待开挖山体的风化层至下的新鲜岩体层；
[0067] 第三种方法：当待开挖山体不存在风化层与新鲜岩体的分界线时，位于待开挖隧道的洞室两侧的注浆孔截止于低于待开挖隧道的洞底2m处。
[0068] 其中，工作面与待开挖隧道的进入洞口处具有一段上仰坡面。其可以有效地防止雨水倒灌。本实施例中，上仰坡面与水平方向的夹角的取值范围为5°～ 15°。
[0069] 其中，以工作面为起始位置，沿待开挖隧道洞室的预设方向开挖，得到形成目标隧道的过程中，开挖过程中在待开挖隧道洞内如遇到断层破碎带，再在破碎带内布置注浆孔进行破碎带内的注浆补强。在这种情况下，能够洞室与山体衔接处通过浇筑混凝土衬砌形成封闭断面，有效防止山体滚石及坠物。
[0070] 总体而言，本发明实施例提供的隧道入口非通过在洞室入口一定范围内提前注浆加固岩体，再浇筑混凝土洞室衬砌直接穿入洞口进行开挖施工，在洞口不形成三面边坡，其特点及优势如下：
[0071] 1)降低了爆破、开挖、支护等工程量，且不会形成新的边坡及其稳定问题。
[0072] 2)进入洞口处的地面做一段上仰坡面，有效防止雨水倒灌。
[0073] 3)洞室与山体衔接处通过浇筑混凝土衬砌形成封闭断面，有效防止山体滚石及坠物。
[0074] 4)洞口无敞开面，安全隐蔽性高。
[0075] 5)提前注浆施工有效提高了洞口段的围岩安全性。
[0076] 6)对山体上原有生态植被的破坏及表面覆盖土层的扰动小，减少了开挖废弃料的产出。
[0077] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和
修改。所以，所附
权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0078] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
