CN101196116A - 软弱地质三联拱隧道双侧洞施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大断面隧道施工技术领域，具体为一种软弱地质三联拱隧道双侧洞施工方法，解决现有隧道施工方法存在围岩暴露时间长、隧道易变形以及防水效果差等问题，(1)侧洞开挖，(2)侧洞衬砌：首先一次性全断面拆除初期支护，然后分别一次性浇筑仰拱二衬和拱部二衬，其施工缝设置在侧洞中墙下部；(3)待同一断面上的左侧洞I、右侧洞II均衬砌成环，再进行中洞III开挖及中洞衬砌。采用本方法施工，设备简单，施工作业简便；采用先侧洞、后中洞的施工顺序，充分发挥中墙二衬结构的支护作用，降低中洞拱部初期支护所承受的荷载，提高安全系数；沉降变形小，对周边环境影响小，易于保证开挖工作面的稳定和安全；施工缝数量少而且工效高。
Description
技术领域
本发明涉及大断面隧道施工技术领域，具体为一种软弱地质三联拱隧道双侧洞施工方法。
背景技术
目前，在软弱围岩(IV级以下围岩)地质条件下进行的地铁暗挖区间、车站及其它二衬形式为三联拱的大断面隧道施工，通常采用双侧壁导坑法、中洞法、柱洞法，其中双侧壁导坑法在实际施工中存在以下问题：(1)分块开挖，单块开挖面积大，不易及时支护，围岩暴露时间长，开挖工作面不稳定；(2)拆除临时支撑时，需增加倒换支撑，减弱了支护效果；(3)隧道易变形、开裂，安全难以控制；(4)二衬施工缝多，不仅功效低、工期长，而且容易渗漏。中洞法是首先开挖中洞，待中洞衬砌后，再开挖侧洞，最后进行侧洞衬砌的方法，该方法存在的问题：(1)中墙顶部一般只能采用“Y”型，该部位为凹槽结构，防水层背后常年积水，一旦防水层破损，积水必然渗漏；(2)二衬施工一般分块多，施工缝多，发生渗漏的几率大，而且功效低、工期长；(3)每个中墙顶部都存在至少两道施工缝，防水层接缝多，发生渗漏的几率大，而柱洞法虽然在施工工序上和中洞法不一样，但所存在的问题是一样的。
发明内容
本发明为了解决现有隧道施工方法用于软弱围岩大断面隧道时存在单块开挖面积大、围岩暴露时间长、隧道易变形、开裂以及支护效果差、施工缝多、防水效果差等问题，提供一种新的软弱地质三联拱隧道双侧洞施工方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种软弱地质三联拱隧道双侧洞施工方法，首先按照净空尺寸及使用要求将隧道断面划分成三部分，即左侧洞、右侧洞和中洞，具体施工步骤如下：(1)侧洞开挖：将每个侧洞的开挖断面分为至少四个导洞，然后采用CRD法原理开挖，各个导洞交错开挖，每循环进尺根据初期支护钢格栅间距确定，开挖后及时喷射混凝土稳定开挖面，上述导洞的数量可根据隧道断面大小，在保证开挖工作面稳定的情况下确定；(2)侧洞衬砌：首先根据地质情况、断面大小并经过受力分析，一次性全断面拆除临时支护，具体做法是沿隧道纵向每隔一段距离拆除一段长度的临时支护，按照从上到下的顺序顺次拆除；然后分别一次性浇筑仰拱二衬和拱部二衬，其施工缝设置在侧洞中墙下部，上述临时支护的拆除循环进尺不大于6m，该长度是申请人经过FLAC软件分析，结合多次试验及经验总结出来的，如果该长度较短，会造成环向施工缝较多，工效低，如果太长，围岩及初期支护承受不住隧道拱部荷载，对施工安全构成威胁；(3)待同一断面上的左侧洞、右侧洞均衬砌成环，并且强度达到设计要求后，进行中洞开挖及中洞衬砌，中洞开挖采用CRD法原理开挖，衬砌步骤与上述每一侧洞的衬砌步骤一致，最终形成三联拱隧道的整体结构。
本发明所述CRD法施工步骤为该技术领域的一个公知技术，具体工序如下：拱部超前支护→开挖一侧导坑上台阶(留核心土)→临时支护(包括侧壁临时支护及临时仰拱)→开挖同侧导坑下台阶→临时支护(包括侧壁临时支护)→开挖另一侧导坑上台阶(留核心土)→临时支护(包括侧壁临时支护及临时仰拱)→开挖另一侧导坑下台阶→临时支护。在实际施工中，上述工序可根据实际情况灵活应变，比如导洞的数量可根据隧道断面大小灵活增加；再比如在中洞开挖时，为减小沉降，可先开挖上方导洞，再开挖下方导洞，在本领域，人们也称之为按照CRD法原理施工。
所述中洞的开挖循环进尺、临时支护的拆除循环进尺以及衬砌浇筑的循环进尺都与侧洞相同，并且两个侧洞与中洞的施工缝位置相互对应，这样，保证两个侧洞和中洞的施工进程一致，使三者的施工缝相互一一对应，在进行防水处理后，能保证防水效果。
通常，人们采用6m长导管进行超前支护时，施工难度比较大，不容易打进，尤其对于拱部为砂层的隧道，本发明所述每一侧洞和中洞采用CRD法原理开挖时的超前支护的施工方法为：首先采用与风管连接的细钢管吹孔，借助风力将孔内的砂吹出成孔，小心拔出细钢管，然后迅速插入长导管，结合顶进将长导管打入，最后进行超前注浆。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
(1)单块开挖面积划分更加合理，适合人工开挖，而且变形较大时，利于实现快速闭合，控制变形，提高了安全系数；
(2)采用本方法施工，设备简单，施工作业简便，不需使用特殊的施工机械和设备，节约能源，基本没有废气废液排放，满足城市施工的高环保要求，有利于环保节能；
(3)采用先侧洞、后中洞的施工顺序，施工中初期支护与仰拱、拱部二衬穿插进行，侧洞和中洞临时支护采用跳段拆除，中洞临时支护拆除前，两侧洞二衬已成环，承受大部分围岩压力，充分发挥中墙二衬结构的支护作用，降低中洞拱部初期支护所承受的荷载，提高安全系数；
(4)采用本方法，沉降变形小，对周边环境影响小，各工序划分明确，施工质量易于控制，易于保证开挖工作面的稳定和安全；
(5)侧洞和中洞的二衬分别按照仰拱和拱部划分，两次浇筑，施工缝数量少而且工效高，克服了以往施工存在的中墙顶部防水难处理，施工缝多、易渗水的弊端。
附图说明
图1为本发明的开挖过程示意图
图2为左侧洞和右侧洞的仰拱二衬和拱部二衬施工示意图
图3为中洞“CRD”法开挖施工方法图
图4为本发明侧洞的施工步骤透视图
图5为本发明中洞的施工步骤透视图
图中：I-左侧洞 II-右侧洞 III-中洞 4-初期支护 5-仰拱二衬 6-拱部二衬 7-超前支护 8-施工缝 9-核心土 10-中墙 11-导洞
具体实施方式
一种软弱地质三联拱隧道双侧洞施工方法，首先按照净空尺寸及使用要求将隧道断面划分成三部分，即两个侧洞I、II和中洞III，具体施工步骤如下：(1)侧洞开挖：本发明将每个侧洞的开挖断面分为四个(或六个或八个)导洞11，然后采用CRD法原理开挖，各导洞错开5-7m，留设2m左右的核心土，交错开挖，每循环进尺根据初期支护4的钢格栅间距确定，开挖后及时喷射混凝土稳定开挖面；(2)侧洞衬砌：首先根据地质情况、断面大小并经过受力分析，一次性全断面拆除临时支护，具体做法是沿隧道纵向每隔一段距离拆除一段长度的临时支护，按照从上到下的顺序顺次拆除，首先破除上部的中墙，沿中墙顶部纵向破槽，槽宽0.8m左右，破掉混凝土，留下钢格栅，定期监测，如结构稳定，则可拆除钢格栅，继续破掉仰拱上部的其余中墙，既而依次破除左边临时仰拱、右边临时仰拱以及下部中墙；临时支护的拆除循环进尺不大于6m，一般为一环衬砌的长度；然后分别一次性浇筑仰拱二衬5和拱部二衬6，其施工缝设置在侧洞中墙10下部，具体做法是：施工仰拱防水→绑扎仰拱钢筋→浇注仰拱混凝土→搭设支架体系→施工拱部防水→绑扎拱部钢筋→安装拱部模板→浇注拱部混凝土，这在本领域是比较容易实现的，待这一段的混凝土强度达到设计强度后，按照上述临时支护的拆除方法拆除相邻段临时支护，浇注相邻段仰拱二衬和拱部二衬，如此循环施工；(3)待同一断面上的两侧侧洞均衬砌成环，并且强度达到设计要求后，进行中洞III开挖及中洞衬砌，中洞开挖采用CRD法原理开挖，衬砌步骤与上述每一侧洞的衬砌步骤一致，最终形成三联拱隧道的整体结构，所述中洞的开挖循环进尺、临时支护的拆除循环进尺以及衬砌浇筑的循环进尺都与侧洞相同，并且两个侧洞与中洞的施工缝位置相互对应。
上述每一侧洞和中洞采用CRD法原理开挖时的超前支护7的施工方法为：首先采用与风管连接的Φ20细钢管吹孔，借助风力将孔内的砂吹出成孔，小心拔出细钢管，然后迅速插入Φ40长导管，结合顶进将长导管打入，最后进行超前注浆，施工简便，效果好。
本发明将隧道划分为三个大部分进行开挖，在超前支护，即注浆长导管的棚架支护下，按照先两侧洞、后中洞的顺序施工，分块开挖，分块衬砌，具备条件时尽早闭合成环，施工中开挖二衬穿插施工，两侧洞分别成环后再开挖中洞，合理利用两侧洞成环后二衬承受围岩压力，充分发挥中墙二衬结构的支护作用，降低中洞拱部初期支护所承受的荷载，提高安全系数；同时一次性全断面跳段拆除临时支护，为一次性浇注仰拱二衬和拱部二衬提供了有利条件，减少了施工缝，而且工效高、工期短；同时中洞的开挖循环进尺、临时支护的拆除循环进尺以及衬砌浇筑的循环进尺都与侧洞相同，使三者的施工缝相互一一对应，在进行防水处理后，能保证防水效果。
Claims (4)
1.一种软弱地质三联拱隧道双侧洞施工方法，首先按照净空尺寸及使用要求将隧道断面划分成三部分，即左侧洞(I)、右侧洞(II)和中洞(III)，其特征是具体施工步骤如下：
(1)侧洞开挖：将每个侧洞的开挖断面分为至少四个导洞(11)，然后采用CRD法原理开挖，各个导洞交错开挖，每循环进尺根据初期支护(4)的钢格栅间距确定，开挖后及时喷射混凝土稳定开挖面；
(2)侧洞衬砌：首先根据地质情况、断面大小并经过受力分析，一次性全断面拆除临时支护，具体做法是沿隧道纵向每隔一段距离拆除一段长度的临时支护，按照从上到下的顺序顺次拆除；然后分别一次性浇筑仰拱二衬(5)和拱部二衬(6)，其施工缝(8)设置在侧洞中墙(10)下部；
(3)待同一断面上的左侧洞(I)、右侧洞(II)均衬砌成环，并且强度达到设计要求后，进行中洞(III)开挖及中洞衬砌，中洞开挖采用CRD法原理开挖，衬砌步骤与上述每一侧洞的衬砌步骤一致，最终形成三联拱隧道的整体结构。
2.根据权利要求1所述的软弱地质三联拱隧道双侧洞施工方法，其特征是所述中洞(III)的开挖循环进尺、临时支护的拆除循环进尺以及衬砌浇筑的循环进尺都与侧洞相同，并且两个侧洞与中洞的施工缝位置相互对应。
3.根据权利要求1或2所述的软弱地质三联拱隧道双侧洞施工方法，其特征是每一侧洞和中洞采用CRD法原理开挖时的超前支护(7)的施工方法为：首先采用与风管连接的细钢管吹孔，借助风力将孔内的砂吹出成孔，小心拔出细钢管，然后迅速插入长导管，结合顶进将长导管打入，最后进行超前注浆。
4.根据权利要求1或2所述的软弱地质三联拱隧道双侧洞施工方法，其特征是所述临时支护的拆除循环进尺不大于6m。
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