CN102305091B - 一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构及其施工方法 - Google Patents
一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构及其施工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102305091B CN102305091B CN 201110245864 CN201110245864A CN102305091B CN 102305091 B CN102305091 B CN 102305091B CN 201110245864 CN201110245864 CN 201110245864 CN 201110245864 A CN201110245864 A CN 201110245864A CN 102305091 B CN102305091 B CN 102305091B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- support
- tunnel
- interim
- hard rock
- vertical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims abstract description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 102220625795 Sulfotransferase 2B1_I20A_mutation Human genes 0.000 claims description 5
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 5
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 3
- 102220486025 Protein AF-10_I22A_mutation Human genes 0.000 claims description 2
- 102220549961 Usher syndrome type-1C protein-binding protein 1_I24A_mutation Human genes 0.000 claims description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 abstract description 11
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 8
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于硬岩大断面隧道施工的支撑结构及其施工方法，支撑结构包括初期支护、由多根竖向临时支撑和与隧道拱顶的初期支护相连的纵向临时支撑组成的临时支撑，其中竖向临时支撑设于隧道拱顶与隧道起拱线之间的隧道中心线处，其底部支撑在起拱线处未开挖的岩石上，无需延伸到隧道断面底部。本发明解决了（特）大断面硬岩多步爆破开挖施工中支护工序繁琐缓慢，临时支护拆爆破破坏大的问题，具有结构简单、施工进度快、施工安全、可最大化地减少硬岩爆破对临时支护系统的破坏等优点。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构及其施工方法。
背景技术
大断面隧道通常主要是指铁路、公路和地铁隧道，也泛指开挖断面在40m2以上的隧道，借以区别断面较小的水工隧洞等隧道。随着国民经济的提升以及国家基础设施建设的加快，随着经济的迅速发展和技术水平的不断提高，我国修建的铁路、公路和地铁隧道越来越多，地下工程中大断面、特大断面隧道的兴建也越来越多。
由于（特）大断面隧道开挖跨度大且扁平，加上施工期间诸多工序的相互影响、围岩的多次扰动以及支护衬砌相互之间的非同步施工等诸多因素，结构将承受较大的围岩压力，其受力条件极为复杂，在施工过程中，围岩极易发生失稳乃至坍塌事故。因此，对（特）大断面隧道的施工开挖方法须地下工程技术人员慎之又慎地考虑。
目前，对于（特）大断面隧道施工一般采用双侧壁导坑法以及中壁工法（CD法）、交叉中壁工法（CRD法）。这些施工方法中的临时支撑完全竖向或者竖向与横向一并使用的，且竖向临时支撑延伸到隧道断面底部，例如，CD法的临时支撑方法（如图1所示）是：侧洞开挖后，架设隧道拱部钢架和临时横撑5及竖撑6，使之在侧洞内联接成环，临时竖向支撑和横向支撑焊接固定，竖向支撑需要随开挖延伸到隧道底部，上述临时支撑方法存在如下不足：一）工序繁多、严重影响施工进度；二）临时支撑不易拆除，使得其重复利用率低，造成施工成本高；三）由于临时支撑依靠爆破施工时的爆破冲击拆除，因此硬岩隧道中依靠爆破拆除固定支撑，对隧道初期支护甚至岩体破坏较大。
中国专利CN101769154A公开了一种隧道施工的开挖支护方法，该方法在三台阶开挖方法基础上采用十字钢架临时支护，该支护相对于上述的CD法的临时支撑更易于操作、缩短了施工工期，但其临时竖向钢架支撑仍延伸到隧道断面底部，其实质与CD法的临时支撑差别不大，同样增加了施工工序，而且不易拆除，拆除时易破坏已经施工好的初期支护，此外，该开挖支护方法中上台阶采用一次开挖成型，虽然能使上台阶拱部一次达到设计轮廓要求，及时完成初期支护，但其不适合稳定性差和高破碎性的围岩即大断面隧道的施工。
发明内容
本发明的主要目的旨在解决在（特）大断面硬岩多步爆破开挖施工中支护工序繁琐、缓慢，临时支护拆爆破破坏大等问题，提供一种结构简单、施工进度快、施工安全、可最大化地减少硬岩爆破对临时支护系统的破坏的用于硬岩大断面隧道施工的支撑结构及其施工方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构，包括初期支护、临时支撑，其特征在于：所述临时支撑由多根竖向临时支撑和与隧道拱顶的初期支护相连的纵向临时支撑组成；所述竖向临时支撑设于隧道拱顶与隧道起拱线之间的隧道中心线处，其底部支撑在起拱线处未开挖的岩石上。
本发明的竖向临时支撑在起拱线处未开挖的岩石上，无需延伸到隧道断面底部，因此本发明所述的临时支撑为半腿式，该半腿式临时支撑只在分部开挖时发挥临时支撑作用。因此，该临时支撑不仅可提供断面围岩的稳定性，而且可简化硬岩（特）大断面爆破施工工法，同时最大化地减少硬岩爆破对临时支护系统的破坏，解决了硬岩（特）大断面隧道爆破施工工序复杂、临时支护拆爆破破坏大的问题。
作为本发明的优选，所述竖向临时支撑与纵向临时支撑活动连接，而非焊接，易于拆除，有利于减少下步岩石爆破开挖对既有初期支护的破坏。
作为本发明的优选，所述竖向临时支撑底部用混凝土加固，以便临时支撑底部支撑牢固。
作为本发明的优选，所述相邻竖向临时支撑纵向间距为1m。
作为本发明的优选，所述竖向临时支撑与所述纵向临时支撑均为工字钢钢架，工字钢型号可根据围岩级别及稳定性、隧道埋深、跨度等性质进行选择，其中竖向临时支撑适宜选用I22A、I22B、I24A、I24B型中任一种工字钢钢架；纵向临时支撑适宜选用I18、I20A、I20B型中任一种工字钢钢架。
一种上述硬岩大断面隧道施工的支撑结构的施工方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：
（1）开挖隧道左侧上台阶，在左侧上台阶的隧道拱顶施作初期支护；
（2）清理左侧上台阶底部基岩上的浮石，再在底部基岩靠近隧道中心线的位置设置竖向临时支撑，在竖向临时支撑顶部安装纵向临时支撑，将纵向临时支撑顶在拱顶的初期支护上；
（3）在竖向临时支撑下部施作锁脚锚杆，挂设钢筋网片，喷射混凝土，然后在距离隧道中线一定距离处开挖左侧中台阶；
（4）开挖右侧上台阶，然后在右侧上台阶隧道拱顶施作初期支护；
（5）开挖隧道右侧中台阶；
（6）进行底部仰拱左侧部分和仰拱右侧部分的开挖，并施作初期支护，使初期支护封闭成环。
作为本发明的优选，所述步骤（3）中具体为：在竖向临时支撑下部施作锁脚锚杆，挂设钢筋网片，喷射混凝土，然后在距离隧道中线600~1000mm处开挖左侧中台阶，以便临时支撑底部支撑牢固。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下突出优点及有益效果：
1、本发明中的临时支撑为半腿式，不仅有利于断面围岩的稳定性，而且可简化硬岩（特）大断面爆破施工工法，同时最大化地减少硬岩爆破对临时支护系统的破坏；
2、本发明的临时支撑可减小岩石爆破对既有初期支护的影响，由于竖向临时支撑与纵向临时支撑为活动连接，方便拆除，从而可加快施工进度，按全断面计算，本发明平均每月综合进尺可达75m，而现有的双侧壁导坑法、CD法及CRD法，平均每月最多进尺在40m左右；
3、本发明中的临时支撑结构简单、操作方便，施工步骤简短，且有利于施工结构安全，可以应用在（特）大断面分块爆破施工中，达到安全简便施工的效果；
4、本发明适用于（特）大断面隧道，尤其是跨度大于22米的特大断面隧道及围岩级别在Ⅰ~Ⅳ级的硬岩隧道的爆破施工中。
附图说明
图1是CD法的结构横断面图；
图2是本发明的结构及其施工工序横断面图；
图3是本发明的临时支撑纵断面图；
图4是图2的A放大图；
图5是本发明的施工工序纵断面图；
图6是本发明实施例的施工工序流程图。
其中，1为初期支护，2为临时支撑，3为竖向临时支撑，4为纵向临时支撑，5为临时横撑，6为临时竖撑，7为左侧上台阶，8为左侧中台阶，9为右侧上台阶，10右侧中台阶，11为仰拱左侧部分，12为仰拱右侧部分。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
如图2及图4所示，用于开挖中的支撑，它包括初期支护1、临时支撑2，临时支撑2由竖向临时支撑3和与隧道拱顶的初期支护1相连的纵向临时支撑4组成；其中竖向临时支撑3设于隧道拱顶与隧道起拱线之间的隧道中心线处，其底部支撑在起拱线处未开挖的岩石上，为半腿式。竖向临时支撑3与纵向临时支撑4分别为I22B工字型和I20A工字型钢架，两者为活动连接，便于拆装，相邻竖向临时支撑3纵向间距为1m，如图3所示。
如图2及图5所示，实施本发明上述结构的施工方法的步骤如下：
（1）开挖左侧上台阶7，施作左侧初期支护1，左侧上台阶7施工20~30m；
（2）施作中间临时支撑2：清理左侧上台阶7底部基岩上浮石，再在底部基岩靠近隧道中心线的位置安装纵向间距为1m的I22B竖向临时支撑3，在I22B竖向临时支撑3顶部安装I20A纵向临时支撑4，I20A纵向临时支撑4将左侧顶部初期支护1与I22B竖向临时支撑3连接，I22B竖向临时支撑3顶靠在顶部初期支护1的下面，其为自然连接，目的是方便右侧上台阶9爆破施工，减少对左侧既有初期支护的破坏；
（3）在I22B竖向临时支撑3下部锁脚锚杆，挂设钢筋网片，喷射C20混凝土，然后在距离隧道中线800mm处开挖左侧中台阶8，施工10~20m；
（4）开挖右侧上台阶9，然后施作初期支护（图中未画出），右侧上台阶9施工20~30m；
（5）开挖隧道右侧中台阶10；
（6）进行底部仰拱左侧部分11和仰拱右侧部分12的开挖，并施作初期支护（图中未画出），使初期支护封闭成环，整个工序完成。
上述施工方法的步骤见图6所示。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出任何修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构，包括初期支护（1）、临时支撑（2），其特征在于：所述临时支撑（2）由多根竖向临时支撑（3）和与隧道拱顶的初期支护（1）相连的纵向临时支撑（4）组成；所述竖向临时支撑（3）设于隧道拱顶与隧道起拱线之间的隧道中心线处，其底部支撑在起拱线处未开挖的岩石上。
2.根据权利要求1所述的一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构，其特征在于：所述竖向临时支撑（3）与纵向临时支撑（4）活动连接。
3.根据权利要求2所述的一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构，其特征在于：所述竖向临时支撑（3）底部用混凝土加固。
4.根据权利要求3所述的一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构，其特征在于：所述相邻竖向临时支撑（3）纵向间距为1m。
5.根据权利要求1所述的一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构，其特征在于：所述竖向临时支撑（3）与所述纵向临时支撑（4）均为工字钢钢架。
6.根据权利要求5所述的一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构，其特征在于：所述竖向临时支撑（3）选用I22A、I22B、I24A、I24B型中任一种工字钢钢架。
7.根据权利要求5所述的一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构，其特征在于：所述纵向临时支撑（4）选用I18、I20A、I20B型中任一种工字钢钢架。
8.一种应用权利要求1所述硬岩大断面隧道施工的支撑结构的施工方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：
（1）开挖隧道左侧上台阶（7），在左侧上台阶（7）的隧道拱顶施作初期支护（1）；
（2）清理左侧上台阶（7）底部基岩上的浮石，再在底部基岩靠近隧道中心线的位置设置竖向临时支撑（3），在竖向临时支撑（3）顶部安装纵向临时支撑（4），将纵向临时支撑（4）顶在拱顶的初期支护（1）上；
（3）在竖向临时支撑（3）下部施作锁脚锚杆，挂设钢筋网片，喷射混凝土，然后在距离隧道中线600~1000mm处开挖左侧中台阶（8）；
（4）开挖右侧上台阶（9），然后在右侧上台阶（9）隧道拱顶施作初期支护；
（5）开挖隧道右侧中台阶（10）；
（6）进行底部仰拱左侧部分（11）和仰拱右侧部分（12）的开挖，并施作初期支护，使初期支护封闭成环。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110245864 CN102305091B (zh) | 2011-08-25 | 2011-08-25 | 一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构及其施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110245864 CN102305091B (zh) | 2011-08-25 | 2011-08-25 | 一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构及其施工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102305091A CN102305091A (zh) | 2012-01-04 |
| CN102305091B true CN102305091B (zh) | 2013-09-11 |
Family
ID=45378989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110245864 Expired - Fee Related CN102305091B (zh) | 2011-08-25 | 2011-08-25 | 一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构及其施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102305091B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105822311A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-08-03 | 中铁十五局集团有限公司 | 内部开口增加作业面的特大断面隧道原位扩建施工结构及施工方法 |
| CN106014453A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-10-12 | 山东大学 | 一种适用于地下隧道的约束混凝土拱架支护自动化施工方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103775094B (zh) * | 2014-01-22 | 2015-12-30 | 安徽水安建设集团股份有限公司 | 砂砾土地层中型断面输水隧洞两台阶三步开挖施工方法 |
| CN104653228A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-27 | 卢春林 | 一种浅埋暗挖隧道临时支护拆除设备及支护拆除方法 |
| CN104847362B (zh) * | 2015-01-29 | 2017-12-01 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 硬岩地层大跨地铁车站暗挖施工方法 |
| CN106246190B (zh) * | 2016-08-12 | 2018-05-15 | 中铁二十局集团第四工程有限公司 | 一种隧道双侧壁九部导坑施工方法 |
| CN106555599A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-04-05 | 上海市基础工程集团有限公司 | 浅埋暗挖法隧道超前小导管施工方法 |
| CN108150176A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-06-12 | 长安大学 | 一种不同围岩级别超大跨度公路隧道的开挖方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4412880A1 (de) * | 1994-04-14 | 1995-10-19 | Friedrich Wassermann Bauuntern | Verfahren zum Auffahren eines unterirdischen Hohlraumes |
| JP4170867B2 (ja) * | 2003-09-19 | 2008-10-22 | 清水建設株式会社 | トンネル掘削方法 |
| CN101725358A (zh) * | 2008-10-31 | 2010-06-09 | 中铁四局集团有限公司 | 隧道超浅埋不均匀风化地层开挖施工方法 |
| CN101769154A (zh) * | 2008-12-31 | 2010-07-07 | 中铁六局集团呼和浩特铁路建设有限公司 | 一种隧道施工的开挖支护方法 |
| CN102071947B (zh) * | 2011-01-21 | 2013-02-06 | 中交四航局第一工程有限公司 | 大跨度隧道洞口软弱围岩段施工方法 |
| CN202215268U (zh) * | 2011-08-25 | 2012-05-09 | 中铁十六局集团有限公司 | 一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构 |
-
2011
- 2011-08-25 CN CN 201110245864 patent/CN102305091B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105822311A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-08-03 | 中铁十五局集团有限公司 | 内部开口增加作业面的特大断面隧道原位扩建施工结构及施工方法 |
| CN105822311B (zh) * | 2016-05-17 | 2018-01-02 | 中铁十五局集团有限公司 | 内部开口增加作业面的特大断面隧道原位扩建施工结构及施工方法 |
| CN106014453A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-10-12 | 山东大学 | 一种适用于地下隧道的约束混凝土拱架支护自动化施工方法 |
| CN106014453B (zh) * | 2016-07-08 | 2018-06-22 | 山东大学 | 一种适用于地下隧道的约束混凝土拱架支护自动化施工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102305091A (zh) | 2012-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102305091B (zh) | 一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构及其施工方法 | |
| CN102587922B (zh) | 一种软弱破碎岩层斜交斜井上弧导挑顶施工方法 | |
| CN103775092B (zh) | 隧道浅埋暗挖预留核心土改良crd施工工法 | |
| CN109209392B (zh) | 适用于大断面隧道ⅳ-ⅴ级围岩的全环开挖方法 | |
| CN103174434B (zh) | 一种不对称双联拱隧道结构的施工方法 | |
| CN110700841B (zh) | 用于隧道开挖的双侧壁导坑式开挖方法 | |
| CN106988750B (zh) | 一种大跨度区间隧道超近距离下穿既有站的实施方式 | |
| CN104533446A (zh) | 一种大断面软弱围岩隧道双层初期支护预防地质灾害发生的施工方法及其结构 | |
| CN102373930A (zh) | 一种软弱围岩大断面连拱隧道的快速施工方法 | |
| CN109026020B (zh) | 一种富水隧道溶洞处理与开挖方法 | |
| CN103670427B (zh) | 十字交叉开挖支撑后拆式隧道施工方法 | |
| CN105972313B (zh) | 一种横跨基坑工程管线悬吊方法及悬吊结构 | |
| CN111472790A (zh) | 用于控制浅埋暗挖大断面隧道沉降的施工结构及施工方法 | |
| CN102817621B (zh) | 一种适用于不良地质隧道控制拱墙脚沉降的综合施工方法 | |
| CN104947681A (zh) | 一种超大超深地下室基坑的施工方法 | |
| CN205806684U (zh) | 一种横跨基坑工程管线悬吊结构 | |
| CN203547753U (zh) | 型钢混凝土井筒壁座 | |
| CN110700860B (zh) | 一种穿越黄土沟谷的土石分界隧道施工方法 | |
| CN210068174U (zh) | 一种炭质板岩隧道大变形段支护结构 | |
| CN103334778A (zh) | 台阶临时支撑加部分双侧壁的施工工艺 | |
| CN104632232A (zh) | 一种扩挖大直径盾构隧道建造地铁车站的管片拆除方法 | |
| CN202215268U (zh) | 一种硬岩大断面隧道施工的支撑结构 | |
| CN211058800U (zh) | 穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道开挖施工结构 | |
| CN203035204U (zh) | 一种大断面隧道二衬分组模板台车 | |
| CN110985002B (zh) | 一种用于横向半软半硬断面地层中的隧道施工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130911 |