本发明涉及隧洞开挖施工技术领域，具体涉及一种软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法。
背景技术：
在水利水电工程施工过程中涉及大量的引水隧洞施工，目前中国多数采用钻爆法进行施工。软岩隧洞中，弱风化夹强风化，岩体破碎，受地质构造影响，节理裂隙发育，多张开有泥，有软弱夹层和顺层错动带，有大量临空切割体，地下水活动中等到强烈，加速岩体风化和降低结构面抗剪强度，洞线与结构面夹角大于30°，岩层倾角小于30°。对于软岩隧洞此类现象，若按传统的钻爆开挖方法施工，则开挖过程中的塌方、掉块现象将成为常态，并存在严重的安全和质量隐患，同时也增加资源浪费，大大增加施工成本且无法满足工期要求。
申请号为201811365035.x的发明申请提供了一种大断面软岩隧洞开挖施工方法，包括以下步骤：在隧洞断面上投射激光基准点，在隧洞断面下部开挖下导洞，将渣土转运出所述下导洞；根据所述激光基准点为参考点，修整出所述下导洞的边墙；在隧洞断面上由下往上开挖上导洞；所述上导洞开挖完成后，以所述激光基准点为参考点，修整出所述上导洞的断面轮廓线。该施工方法能够提高大断面软岩隧洞的开挖速度，工序衔接紧凑，节省时间，而且能够降低设备磨损，但是在减少对岩层的扰动方面贡献较少。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够减少安全隐患的软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法。
为了实现本发明的目的，采用如下技术方案：
一种软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法，包括如下步骤：
步骤一：在施工场地配备悬臂式掘进机、第二运输机、激光指向仪及通风机，进行场地的表面清理，将激光指向仪进行位置初步定位；
步骤二：根据隧洞开挖设计线计算出激光中心线的位置，根据激光中心线的位置安装激光指向仪；
步骤三：激光指向测量定位，激光指向仪安装固定后，利用测量仪器测量激光指向仪激光中心线的位置和方向；
步骤四：进行悬臂式掘进机及第二运输机的就位及调试作业；
步骤五：首次掘进开挖，使用悬臂式掘进机的截割头向前截割出一个探洞，作为扩挖至设计线的凌空面，将掘进机铲尖与底板压接进行截割施工；
步骤六：后续掘进，截割至开挖设计线位置，在后续掘进过程中，使用悬臂式掘进机的截割头自下而上、自左至右地截割岩石，使用悬臂式掘进机的星形铲板将截割下来的岩石运送至第一运输机，通过第一运输机将截割下来的岩石运至悬臂式掘进机的尾部，使截割下来的岩石进入第二运输机，通过第二运输机将岩石置于运输车辆里，使用运输车辆将岩石运出洞外；
步骤七：钢尺量测与开挖面修整，用钢尺量测激光指向仪中心线与开挖设计线之间的距离作为对比标准，进行开挖面修整，使截割断面与开挖设计线的形状相吻合。
进一步地，步骤六中，隧洞开挖达3-3.5m时，在隧洞口架设门型钢架，在所述门型钢架的保护下连立五榀附属隧洞格栅钢架，打设好锁脚锚杆。
进一步地，步骤六中，随着开挖的进行，沿开挖方向，每隔2-3m设置一个新的钢支撑对洞壁进行支撑。
进一步地，在步骤三中，测量仪器为莱卡ts061335701全站仪。
进一步地，在步骤三中，共使用3个激光指向仪，其中2个安装在两侧边墙起拱处，1个安装在拱顶位置。
进一步地，在步骤三中，激光指向仪的激光束中心距开挖设计线距离为25cm。
进一步地，在步骤四中，还包括在悬臂式掘进机安装掘进喷水装置的步骤，喷水装置至少设有2个喷水口，其中一个喷水口朝向悬臂式掘进机的掘进钻头，另一个喷水口朝向开挖作业面。
进一步地，步骤五中，在悬臂式掘进机上携带有排水设备，遇到开挖过程的涌水，通过排水设备排出至洞外。
进一步地，步骤五中，随着开挖的进行，在隧洞洞口附近设置排尘风机。
进一步地，步骤六中，随着开挖的进行，在距洞隧道工作面10m的位置设置压入式通风风机，并在压入式通风风机的前端设置二级隔离水幕。
进一步地，步骤六中，在隧洞洞口设置一级隔离水幕。
进一步地，步骤六中，二级隔离水幕为c字形喷水管，c字形喷水管固定安装在隧洞顶壁和两侧壁上，c字形喷水管的喷水口朝向隧洞的底面，通过水箱和水泵对c字形喷水管进行供水。
进一步地，步骤六中，所述一级隔离水幕包括第一雾化喷管和第二雾化喷管，在隧洞内部距离隧洞洞口1m的隧洞顶部固定安装第一雾化喷管，在隧洞内部距离隧洞洞口3m的隧洞顶部固定安装第二雾化喷管，其中，第一雾化喷管和第二雾化喷管的喷雾口朝下，通过连通管将第一雾化喷管和第二雾化喷管连通，采用储水箱和水泵对第一雾化喷管和第二雾化喷管进行喷水。
进一步地，步骤七中，采用铣挖机进行截割断面的修整，采用运输车将修整下的岩渣运送出洞外。
进一步地，步骤六中，施工过程中遇有大块硬岩，通过破碎锤将大块硬岩破坏后，再通过悬臂式掘进机进行施工。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
1、采用悬臂式掘进机进行隧洞开挖施工，有效减少了对围岩的扰动，避免了对围岩的破坏，保证了安全和质量。
2、采用激光指向仪控制开挖设计线，实现了开挖过程中的全程监控，有效地减少了超挖和避免了欠挖。
3、缩短了施工周期、提高了施工效率、减少了人员投入、节约了投资成本。
附图说明
图1是本发明实施例中所述激光指向仪的安装位置图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例
一种软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法，包括如下步骤：
步骤一：悬臂式掘进机、第二运输机、激光指向仪及通风机设备进场，进行场地的表面清理，将激光指向仪进行位置初步定位；
步骤二：根据隧洞开挖设计线计算出激光中心线的位置，根据激光中心线的位置安装激光指向仪；
步骤三：激光指向测量定位：激光指向仪安装固定牢固后，利用测量仪器测量激光指向仪激光中心线的位置和方向；
步骤四：进行悬臂式掘进机及第二运输机的就位及调试作业；
步骤五：首次掘进开挖：使用悬臂式掘进机的截割头向前截割出一个探洞，作为扩挖至设计线的凌空面，当截割时，将铲尖与底板压接以防止机体的振动；
步骤六：后续掘进，截割至开挖设计线位置，在后续掘进过程中，使用悬臂式掘进机的截割头自下而上、自左至右地截割岩石，使用悬臂式掘进机的星形铲板将截割下来的岩石运送至第一运输机，通过第一运输机将截割下来的岩石运至悬臂式掘进机的尾部，使截割下来的岩石进入第二运输机，通过第二运输机将岩石置于运输车辆里，然后使用运输车辆将岩石运出洞外；
步骤七：钢尺量测与开挖面修整：用钢尺量测激光指向仪中心线与开挖设计线之间的距离作为对比标准，若截割断面与开挖设计线的形状和尺寸有差别，则进行修整，以达到截割断面尺寸的要求。
在本实施例的步骤五中，在实际的施工过程中，利用截割头上下、左右移动截割，可截割出初步断面形状，如此截割断面与实际所需要的形状和尺寸有一定的差别，可进行二次修整，以达到断面尺寸的要求。
在本实施例的步骤六中，施工过程中，当截割较软的岩石时，采用左右循环向上的截割方法，当截割稍硬岩石时，采用由下而上左右截割的方法，当遇有硬岩时，不应勉强截割，对有部分露头硬石时，首先截割其周围部分，使其坠落；在后续掘进过程中，使用悬臂式掘进机的截割头自下而上、自左至右地截割岩石，使用悬臂式掘进机的星形铲板将截割下来的岩石运送至第一运输机，通过第一运输机将截割下来的岩石运至悬臂式掘进机的尾部，使截割下来的岩石进入第二运输机，通过第二运输机将岩石置于运输车辆里，然后使用运输车辆将岩石运出洞外。
在本实施例的步骤三中，测量仪器为莱卡ts061335701全站仪。
在本实施例中，共使用3个激光指向仪，其中2个安装在两侧边墙起拱处，1个安装在拱顶位置。
在本实施例中，激光指向仪的激光束中心距开挖设计线距离为25cm。
在本实施例的步骤四中，还包括在悬臂式掘进机安装掘进喷水装置的步骤，喷水装置至少设有2个喷水口，其中一个喷水口朝向悬臂式掘进机的掘进钻头，另一个喷水口朝向开挖作业面。
在本实施例的步骤五中，随着开挖的进行，在隧洞洞口附近设置排尘风机。
在本实施例的步骤六中，随着开挖的进行，在距洞隧道工作面10m的位置设置压入式通风风机，并在压入式通风风机的前端设置二级隔离水幕。
在本实施例的步骤六中，在隧洞洞口设置一级隔离水幕。
在本实施例的步骤六中，二级隔离水幕为c字形喷水管，c字形喷水管固定安装在隧洞顶壁和两侧壁上，c字形喷水管的喷水口朝向隧洞的底面，通过水箱和水泵对c字形喷水管进行供水。
在本实施例的步骤六中，所述一级隔离水幕包括第一雾化喷管和第二雾化喷管，在隧洞内部距离隧洞洞口1m的隧洞顶部固定安装第一雾化喷管，在隧洞内部距离隧洞洞口3m的隧洞顶部固定安装第二雾化喷管，其中，第一雾化喷管和第二雾化喷管的喷雾口朝下，通过连通管将第一雾化喷管和第二雾化喷管连通，采用储水箱和水泵对第一雾化喷管和第二雾化喷管进行喷水。
在本实施例的步骤七中，采用铣挖机进行截割断面的修整，采用农用车将修整下的岩渣运送出洞外。
在本实施例的步骤六中，施工过程中遇有大块硬岩，通过破碎锤将大块硬岩破坏后，再通过悬臂式掘进机进行施工。
在本实施例的步骤六中，隧洞开挖达3-3.5m时，在隧洞口架设门型钢架，在所述门型钢架的保护下连立五榀附属隧洞格栅钢架，打设好锁脚锚杆。
在本实施例的步骤六中，随着开挖的进行，沿开挖方向，每隔2-3m设置一个新的钢支撑对洞壁进行支撑，钢支撑间距根据围岩稳定性确定。
在本实施例的步骤五中，在悬臂式掘进机上携带有排水设备，遇到开挖过程的涌水，通过排水设备排出至洞外。
本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。
1.一种软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法，其特征在于，包括：
步骤一：在施工场地配备悬臂式掘进机、第二运输机、激光指向仪及通风机，进行场地的表面清理，将激光指向仪进行位置初步定位；
步骤二：根据隧洞开挖设计线计算出激光中心线的位置，根据激光中心线的位置安装激光指向仪；
步骤三：激光指向测量定位，激光指向仪安装固定牢固后，利用测量仪器测量激光指向仪激光中心线的位置和方向；
步骤四：进行悬臂式掘进机及第二运输机的就位及调试作业；
步骤五：首次掘进开挖，使用悬臂式掘进机的截割头向前截割出一个探洞，作为扩挖至设计线的凌空面，将掘进机铲尖与底板压接进行截割施工；
步骤六：后续掘进，截割至开挖设计线位置，在后续掘进过程中，使用悬臂式掘进机的截割头自下而上、自左至右地截割岩石，使用悬臂式掘进机的星形铲板将截割下来的岩石运送至第一运输机，通过第一运输机将截割下来的岩石运至悬臂式掘进机的尾部，使截割下来的岩石进入第二运输机，通过第二运输机将岩石置于运输车辆里，然后使用运输车辆将岩石运出洞外；
步骤七：钢尺量测与开挖面修整，用钢尺量测激光指向仪中心线与开挖设计线之间的距离作为对比标准，进行开挖面修整，使截割断面与开挖设计线的形状相吻合。
2.根据权利要求1所述的软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法，其特征在于：在步骤三中，测量仪器为莱卡ts061335701全站仪。
3.根据权利要求2所述的软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法，其特征在于：共使用3个激光指向仪，其中2个安装在两侧边墙起拱处，1个安装在拱顶位置。
4.根据权利要求1所述的软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法，其特征在于：激光指向仪的激光束中心距开挖设计线距离为25cm。
5.根据权利要求1所述的软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法，其特征在于：步骤五中，随着开挖的进行，在隧洞洞口附近设置排尘风机。
6.根据权利要求1所述的软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法，其特征在于：步骤六中，随着开挖的进行，在距洞隧道工作面10m的位置设置压入式通风风机，并在压入式通风风机的前端设置二级隔离水幕，二级隔离水幕为c字形喷水管，c字形喷水管固定安装在隧洞顶壁和两侧壁上，c字形喷水管的喷水口朝向隧洞的底面，通过水箱和水泵对c字形喷水管进行供水。
7.根据权利要求1所述的软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法，其特征在于：步骤六中，在隧洞洞口设置一级隔离水幕，一级隔离水幕包括第一雾化喷管和第二雾化喷管，在隧洞内部距离隧洞洞口1m的隧洞顶部固定安装第一雾化喷管，在隧洞内部距离隧洞洞口3m的隧洞顶部固定安装第二雾化喷管，其中，第一雾化喷管和第二雾化喷管的喷雾口朝下，通过连通管将第一雾化喷管和第二雾化喷管连通，采用储水箱和水泵对第一雾化喷管和第二雾化喷管进行喷水。
8.根据权利要求1所述的软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法，其特征在于：步骤七中，采用铣挖机进行截割断面的修整，采用农用车将修整下的岩渣运送出洞外。
9.根据权利要求1所述的软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法，其特征在于：步骤六中，施工过程中遇有大块硬岩，通过破碎锤将大块硬岩破坏后，再通过悬臂式掘进机进行施工。
10.根据权利要求1所述的软岩隧洞悬臂式掘进机开挖施工方法，其特征在于：步骤六中，隧洞开挖达3-3.5m时，在隧洞口架设门型钢架，在所述门型钢架的保护下连立五榀附属隧洞格栅钢架，打设好锁脚锚杆；
步骤六中，随着开挖的进行，沿开挖方向，每隔2-3m设置一个新的钢支撑对洞壁进行支撑。
技术总结