CN101906975A - 一种特大断面黄土隧道下穿铁路的支护结构及其施工方法 - Google Patents

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梁文灏
刘培硕
刘赪
杨国柱
李雷
赵秋林
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谢君泰
李凌志
刘小刚
王新东
马洪程
李宁
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Abstract

本发明涉及一种特大断面黄土隧道下穿铁路的支护结构及其施工方法。随着黄土隧道开挖断面的加大、埋深的变浅以及地层的变差，其施工难度及风险也逐步变大。本发明包括管棚和小导管超前支护、一次支护、二次支护、二次衬砌，隧道的拱部下依次设置管棚和小导管超前支护、一次支护、二次支护、二次衬砌；所述的二次支护和二次衬砌之间设置有防水层。本发明在有效保证特大断面新黄土隧道小角度特浅埋下穿铁路段施工安全的同时，其施工工序简单，开挖工作面大，便于大型机械作业，隧道施工进度快。

Description

一种特大断面黄土隧道下穿铁路的支护结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种特大断面黄土隧道下穿铁路的支护结构及其施工方法，尤其是在新黄土地层隧道小角度、特浅埋下穿既有铁路的支护结构及其施工方法。
背景技术
黄土隧道尤其是新黄土隧道施工过程中易发生较大变形甚至塌方事故，当前，针对大断面黄土隧道，已成功应用预留核心土短台阶分部开挖方法解决开挖面积140m2的大断面黄土隧道的施工，以及采用CRD法解决埋深25m、开挖面积120m2的新黄土隧道下穿既有铁路的施工。随着黄土隧道开挖断面的加大、埋深的变浅以及地层的变差，其施工难度及风险也逐步变大。尤其是在小角度下穿既有铁路的情况下，采用侧壁导坑法虽能有效地控制沉降，但施工步序繁多，施工空间狭小，施工进度缓慢。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种结构简单，在保障施工安全的情况下加快下穿段施工进度的特大断面黄土隧道下穿铁路的支护结构及其施工方法。
为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案：
本发明的特殊之处在于：包括管棚和小导管超前支护、一次支护、二次支护、二次衬砌，隧道的拱部下依次设置管棚和小导管超前支护、一次支护、二次支护、二次衬砌；所述的二次支护和二次衬砌之间设置有防水层。
上述的一次支护采用锚杆、钢筋网、喷混凝土和型钢钢架组合支护。
上述的二次支护采用喷混凝土和型钢钢架组合支护。
上述的二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌结构。
上述的防水层为无纺布和防水板。
本发明的施工方法通过以下步骤实现：
(1)、沿隧道拱部开挖轮廓线，施做管棚和小导管超前支护；
(2)、在超前支护保护下进行上台阶的开挖并留核心土，每次开挖进尺为一榀钢架距离，然后施做一次支护的上台阶部分；待上台阶一次支护完成四榀钢架距离时，开始施工二次支护的上台阶部分；
(3)、交错开挖左侧中台阶和右侧下台阶，每次开挖控制在1～2榀型钢钢架距离，然后施做一次支护的中台阶左侧和下台阶右侧部分；待中台阶一次支护的左侧和下台阶一次支护的右侧完成一榀钢架距离时，开始施工二次支护的中台阶左侧和下台阶右侧部分；
(4)、交错开挖右侧中台阶和左侧下台阶，每次开挖控制在1～2榀型钢钢架距离，然后施做一次支护的中台阶右侧和下台阶左侧部分；待中台阶一次支护的右侧和下台阶一次支护的左侧完成一榀钢架距离时，开始施工二次支护的中台阶右侧和下台阶左侧部分；
(5)、开挖中部上中下台阶三部分核心土；
(6)、待下台阶左侧和右侧开挖达到5米时停止掌子面开挖并进行封闭，此时上台阶开挖达到4m，中台阶开挖左侧、右侧达到3m，开始进行仰拱的开挖，每次开挖五榀钢架距离，然后施做一次支护的仰拱部分，紧跟施作二次支护的仰拱部分，待完成两个开挖、支护循环后，进行二次衬砌的仰拱部分施工；
(7)、待仰拱施工完毕进行下一个循环施工；
(8)、待第二个循环施工完毕，停止掌子面开挖并封闭掌子面，施做二次支护和二次衬砌间的防水层，然后进行衬砌钢筋绑扎；
(9)、浇注二次衬砌混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明在有效保证特大断面新黄土隧道小角度特浅埋下穿铁路段施工安全的同时，其施工工序简单，开挖工作面大，便于大型机械作业，隧道施工进度快。
附图说明
图1是本发明的结构横断面图；
图2是本发明的施工工序横断面图；
图3是本发明的施工工序纵剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参见图1，本发明包括管棚和小导管超前支护1、一次支护2、二次支护3、二次衬砌4，隧道的拱部下依次设置管棚和小导管超前支护1、一次支护2、二次支护3、二次衬砌4。
一次支护2采用锚杆、钢筋网、喷混凝土和型钢钢架组合支护。
二次支护3采用喷混凝土和型钢钢架组合支护。
二次衬砌4采用钢筋混凝土衬砌结构。
参见图2、3，本发明的施工方法如下：
(1)、沿隧道拱部开挖轮廓线，施做管棚和小导管超前支护1；
(2)、在超前支护保护下进行上台阶5的开挖并留核心土，每次开挖进尺 为一榀钢架距离，然后施做一次支护2的上台阶部分；待上台阶一次支护2完成四榀钢架距离时，开始施工二次支护3的上台阶部分；
(3)、交错开挖左侧中台阶6和右侧下台阶9，每次开挖控制在1～2榀型钢钢架距离，然后施做一次支护2的中台阶左侧和下台阶右侧部分；待中台阶一次支护2的左侧和下台阶一次支护2的右侧完成一榀钢架距离时，开始施工二次支护3的中台阶左侧和下台阶右侧部分；
(4)、交错开挖右侧中台阶7和左侧下台阶8，每次开挖控制在1～2榀型钢钢架距离，然后施做一次支护2的中台阶右侧和下台阶左侧部分；待中台阶一次支护2的右侧和下台阶一次支护2的左侧完成一榀钢架距离时，开始施工二次支护3的中台阶右侧和下台阶左侧部分；
(5)、开挖中部上中下台阶三部分核心土10；
(6)、待下台阶左侧8和右侧9开挖达到5米时停止掌子面开挖并进行封闭，此时上台阶开挖5达到4m，中台阶开挖(左侧6.、右侧7)达到3m)，开始进行仰拱11的开挖，每次开挖五榀钢架距离，然后施做一次支护2的仰拱部分，紧跟施作二次支护3的仰拱部分，待完成两个开挖、支护循环后，进行二次衬砌4的仰拱部分施工；
(7)、待仰拱施工完毕进行下一个循环施工；
(8)、待第二个循环施工完毕，停止掌子面开挖并封闭掌子面，施做二次支护3和二次衬砌间的防水层，然后进行衬砌钢筋绑扎。
(9)、浇注二次衬砌混凝土4。
步骤(8)所述的防水层为无纺布和防水板。

Claims (6)

1.一种特大断面黄土隧道下穿铁路的支护结构，其特征在于：包括管棚和小导管超前支护(1)、一次支护(2)、二次支护(3)、二次衬砌(4)，隧道的拱部下依次设置管棚和小导管超前支护(1)、一次支护(2)、二次支护(3)、二次衬砌(4)；所述的二次支护(3)和二次衬砌(4)之间设置有防水层。
2.根据权利要求1所述的一种特大断面黄土隧道下穿铁路的支护结构，其特征在于：所述的一次支护(2)采用锚杆、钢筋网、喷混凝土和型钢钢架组合支护。
3.根据权利要求1所述的一种特大断面黄土隧道下穿铁路的支护结构，其特征在于：所述的二次支护(3)采用喷混凝土和型钢钢架组合支护。
4.根据权利要求1所述的一种特大断面黄土隧道下穿铁路的支护结构，其特征在于：所述的二次衬砌(4)采用钢筋混凝土衬砌结构。
5.根据权利要求1所述的一种特大断面黄土隧道下穿铁路的支护结构的施工方法，其特征在于：所述的防水层为无纺布和防水板。
6.一种特大断面黄土隧道下穿铁路的支护结构的施工方法，其特征在于：所述的施工方法通过以下步骤实现：
(1)、沿隧道拱部开挖轮廓线，施做管棚和小导管超前支护(1)；
(2)、在超前支护保护下进行上台阶(5)的开挖并留核心土，每次开挖进尺为一榀钢架距离，然后施做一次支护(2)的上台阶部分；待上台阶一次支护(2完成四榀钢架距离时，开始施工二次支护(3)的上台阶部分；
(3)、交错开挖左侧中台阶(6)和右侧下台阶(9)，每次开挖控制在1～2榀型钢钢架距离，然后施做一次支护(2)的中台阶左侧和下台阶右侧部分；待中台阶一次支护(2)的左侧和下台阶一次支护(2)的右侧完成一榀钢架距离时，开始施工二次支护(3)的中台阶左侧和下台阶右侧部分；
(4)、交错开挖右侧中台阶(7)和左侧下台阶(8)，每次开挖控制在1～2榀型钢钢架距离，然后施做一次支护(2)的中台阶右侧和下台阶左侧部分；待中台阶一次支护(2)的右侧和下台阶一次支护(2)的左侧完成一榀钢架距离时，开始施工二次支护(3)的中台阶右侧和下台阶左侧部分；
(5)、开挖中部上中下台阶三部分核心土(10)；
(6)、待下台阶左侧(8)和右侧(9)开挖达到(5)米时停止掌子面开挖并进行封闭，此时上台阶开挖(5)达到4m，中台阶开挖左侧(6)、右侧(7)达到3m，开始进行仰拱(11)的开挖，每次开挖五榀钢架距离，然后施做一次支护(2)的仰拱部分，紧跟施作二次支护(3)的仰拱部分，待完成两个开挖、支护循环后，进行二次衬砌(4)的仰拱部分施工；
(7)、待仰拱施工完毕进行下一个循环施工；
(8)、待第二个循环施工完毕，停止掌子面开挖并封闭掌子面，施做二次支护(3)和二次衬砌间的防水层，然后进行衬砌钢筋绑扎；
(9)、浇注二次衬砌混凝土(4)。
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