CN100543269C

CN100543269C - 隧道施工的开挖方法

Info

Publication number: CN100543269C
Application number: CNB2006100900301A
Authority: CN
Inventors: 董淑练
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2026-06-23
Also published as: CN1873187A

Abstract

一种隧道施工中开挖掘进及相应的初期支护的施工方法。它包括隧道下部导洞的个数和导洞断面面积设计、开挖导洞、安装初期支护钢拱架和临时支护、喷初期支护仰拱混凝土、上部初期支护施工、挖除芯土、拆除临时支护等步骤，以及多次重复上述施工，直至整个隧道挖通。本发明的特点是采用导洞的方法首先开挖隧道的下部，并完成初期支护的施工。它具有安全性好，工程质量高，施工速度快，且工程造价低等优点，可降低掘进开挖和初期支护工程费用25～30%。

Description

隧道施工的开挖方法

技术领域

本发明涉及隧道施工中，开挖掘进及相应的初期支护的施工方法。

背景技术

隧道施工建设主要分为掘进开挖、初期支护、二次衬砌、路基路面和排水施工等工序，而掘进开挖和初期支护须紧密配合，应穿插进行。目前，国内外隧道的掘进开挖的施工方法很多，但开挖顺序都是自上而下地进行作业，即是先开挖隧道的上半部，然后再开挖其下半部；若分隔成左右两部分或左中右三部分开挖，也是自上而下的挖掘。在大断面软土地层的隧道施工中，目前普遍采用的中隔墙.法(CRD法)也是如此，如图1所示，这是隧道的断面示意图，它是将断面分为四部分，即按图中的1、2、3和4的顺序开挖掘进。在这种开挖方法的施工中，中隔墙和临时仰拱等都是工字钢做成，而且还需打上锚杆作焊接连接，而中隔墙上还要焊接防护钢筋网，再喷上混凝土，这些临时支护需要长时间保留，最后又难于拆卸，且不能重复使用，而这类临时支护需要量又很大，所以增加了工程造价。另一方面又由于在施工下部时，先施工的上部处于悬空状态，在施工作业的扰动等因素的影响下，必然造成上部的下沉量在逐步积累扩大，既使采用临时拱架支护，相应地也会造成拱架下沉，这个下沉量高达40～50cm，成为工程质量中很难解决的难题。还因为上部开挖的渣土需要二次倒运，所以施工速度慢，也使工程造价高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种施工速度快、工程造价低、质量好，且适应地质条件差的软土地层的大断面隧道的施工的开挖方法。

本发明隧道施工的开挖方法，包括下列步骤：

1)根据隧道断面面积和地质资料，设计隧道下部导洞的个数和导洞断面面积；

2)首先开挖其中一个或几个导洞至设计进尺，然后在该导洞下部安装初期支护仰拱钢拱架，在仰拱钢拱架上面做临时支护，并使其与钢拱架可拆卸地连接在一起，将已开挖完工的相邻导洞的仰拱钢拱架连接在一起，在临时支护外侧根据需要安装挡土板，向导洞地面喷混凝土，并养生，完成仰拱初期支护的施工；

3)按步骤2完成其余导洞的施工；

4)按隧道上部轮廓线掘进开挖至设计进尺，并安装初期支护的正拱钢拱架，使正拱钢拱架与步骤3中已连成一体的仰拱钢拱架连接固定在一起，使全断面钢拱架封闭成环，然后完成正拱初期支护的施工；

5)挖除施工进尺上部隧道的芯土；

6)拆除临时支护；

7)重复步骤1～6若干次，直至整个隧道开挖完工。

本发明隧道施工的开挖方法，其中在步骤2中，首先开挖下部的中间导洞。

本发明隧道施工的开挖方法，其中隧道下部为多个导洞，奇数个、偶数个均可，各个导洞的开挖施工顺序可根据多种因素决定，从中间到两边，从两边到中间，分别单挖或同时开挖均可。

本发明隧道施工的开挖方法具有下列特点：

1.安全性好：本发明是先在下部开挖几个断面较小的导洞，而且临时支护是采用正拱结构，它的承载能力要比中隔墙法大几倍，开挖上部时，安全性更好。

2.工程质量好：主要体现在初期支护下沉量小。因为在下部导洞完成后，初期支护的仰拱也即完成，它成为上部拱架的坚实基础，仰拱不下沉，整个拱架下沉量也很小，拱顶部的下沉量可控制在8cm以内。

3.施工速度快：各工作面的出渣都可以直接装车运走，无需二次倒运，提高了工作效率。

4.工程造价低：由于仅在掌子面上作临时支护，中间导洞仅需20延米，两侧导洞仅需10延米，就可满足需要，且不需焊钢筋，不喷混凝土，全部螺栓连接，待上部挖除后，即可拆除。临时支护没有损耗，无需折旧，可多次重复使用，可降低掘进开挖和初期支护工程费用25～30％。

5.适应大断面隧道：断面较大的隧道，通常需要两层临时仰拱，有的还需两道中隔墙，临时支护工程量大，而本发明的施工开挖法则不需要。因而，在经济性方面显出更加突出的优越性。

6.适应软质地层：按常规方法在软质地层施工时，需要增加许多辅助工程，如增设锚杆、管棚、注浆等。而本发明只要减小单个导洞断面面积，减小每一循环进尺距离，就基本上可以解决。

附图说明

图1为现有中隔墙开挖施工法的隧道断面示意图；

图2为本发明的隧道施工开挖方法的施工顺序示意图(下部3个导洞)；

图3为本发明中下部4个导洞的隧道断面示意图；

图4为本发明中下部5个导洞的隧道断面示意图。

具体实施方式

图2所示的实施例包括如下步骤：

1)根据隧道断面面积和地质资料，设A、B、C三个导洞5、6、7。设计原则是：大断面隧道，地质条件差的工程，导洞个数应多；单个导洞面积一般为4～25m²。

2)首先开挖B导洞6至设计进尺，然后在该导洞下部安装初期支护仰拱钢拱架，在所述仰拱钢拱架上面做临时支护，并使其与所述可拆卸地连接在一起，将已开挖完工的相邻导洞的仰拱钢拱架连接在一起，在所述临时支护外侧根据需要安装挡土板，向所述导洞地面喷混凝土，并养生，完成仰拱初期支护的施工。设计进尺距离也应根据地质情况而定，以掌子面稳定为原则，一般为0.5～2m。临时支护的结构是两侧是立柱，上部为圆弧拱形结构，也可为水平梁式结构，显然前者受力条件好，材料可用钢材，也可用木材，最好采用工字钢，便于与钢拱架螺栓连接，便于拆装，周转使用。由于钢拱架一般间距为50cm，临时支护应与其一一对应。挡土板是为了防止松土掉进导洞内。

3)按步骤2完成其余的A、C导洞5、7的施工。

4)按隧道上部轮廓线掘进开挖至进尺，并安装初期支护的正拱钢拱架，使所述正拱钢拱架与步骤3中已连成一体的仰拱钢拱架连接固定在一起，使全断面钢拱架封闭成环，然后完成正拱初期支护的施工。

5)挖除施工进尺上部隧道的芯土，挖芯土时应根据地质情况留出一定坡度，以便形成稳定的掌子面。

6)拆除临时支护，可重复利用。

7)重复步骤1～6若干次，直至整个隧道开挖完工。

图3为隧道下部设计D、E、F、G四个导洞8、9、10、11状况；可先分别或同时开挖施工所述E、F导洞9、10，再分别或同时开挖施工所述D、G导洞8、11。也可采用其它的开挖施工顺序。

图4为隧道下部设计H、I、J、K、L五个导洞12、13、14、15、16；可先开挖施工J导洞14，再分别或同时开挖I、K导洞13、15，再分别或同时开挖H、L导洞12、16。也可采用其它的开挖施工顺序。

Claims

1、一种隧道施工的开挖方法，其特征是包括下列步骤：

2)首先开挖其中一个或几个导洞至设计进尺，然后在该导洞下部安装初期支护仰拱钢拱架，在所述仰拱钢拱架上面做临时支护，并使其与所述钢拱架可拆卸地连接在一起，将己开挖完工的相邻导洞的仰拱钢拱架连接在一起，在所述临时支护外侧根据需要安装挡土板，向所述导洞地面喷混凝土，并养生，完成仰拱初期支护的施工；

3)按步骤2完成其余的导洞的施工；

4)按隧道上部轮廓线掘进开挖至设计进尺，并安装初期支护的正拱钢拱架，使所述正拱钢拱架与步骤3中已连成一体的仰拱钢拱架连接固定在一起，使全断面钢拱架封闭成环，然后完成正拱初期支护的施工；

5)挖除所述施工进尺上部隧道的芯土；

6)拆除所述临时支护；

7)重复步骤1～6若干次，直至整个隧道开挖完工。

2、根据权利要求1所述的隧道施工的开挖方法，其特征是在所述步骤2中，首先开挖下部的中间导洞。

3、根据权利要求1所述的隧道施工的开挖方法，其特征是隧道下部设计A、B、C三个导洞(5、6、7)；先开挖施工所述B导洞(6)，再分别或同时开挖施工所述A、C导洞(5、7)；或先分别或同时开挖施工所述A、C导洞(5、7)，再开挖施工所述B导洞(6)；或分别依次开挖施工所述A、B、C导洞(5、6、7)。

4、根据权利要求1所述的隧道施工的开挖方法，其特征是隧道下部设计D、E、F、G四个导洞(8、9、10、11)；先分别或同时开挖方施工所述E、F导洞(9、10)，再分别或同时开挖施工所述D、G导洞(8、11)；或分别依次开挖施工所述D、E、F、G导洞(8、9、10、11)；或同时开挖施工所述D、E、F、G导洞(8、9、10、11)。

5、根据权利要求1所述的隧道施工的开挖方法，其特征是隧道下部设计H、I、J、K、L五个导洞(12、13、14、15、16)；先开挖施工所述导洞J(14)，再分别或同时开挖所述I、K导洞(13、15)，再分别或同时开挖所述导洞H、L(12、16)；或先分别或同时开挖施工所述H、I导洞(12、13)，再分别或同时开挖施工所述K、L导洞(15、16)，最后开挖施工所述J导洞(14)；或分别依次开挖施工所述H、I、J、K、L导洞(12、13、14、15、16)，或同时开挖施工所述H、I、J、K、L导洞(12、13、14、15、16)。