CN105332709B - 初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下隧道暗挖施工方法，尤其涉及初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法，采用本发明的方法对连拱结构形式隧道施工；可应用于双连拱隧道、三连拱隧道、四连拱隧道以及连拱数大于四的多连拱隧道；其一般步序为：打设超前小导管、人工辅以风镐开挖土方、施作初衬、施作初衬时预留连接构件、根据现场监测数据及时进行型钢背后注浆、施作材料运输装置、施作防水层、架设支撑模板、施作二衬、拆除二衬施工完毕。降低了城市交通工程中特殊暗挖区间施工高风险，确保防水质量，减小对周围环境的影响，加快施工速度，降低工程投资。

Description

初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通工程中特殊暗挖地下区间结构的施工方法，尤其涉及一种初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法。

背景技术

随着地铁日新月异的发展，越来越多的工程会遇到隧道停车线施工。隧道停车线具有断面大、风险高、造价高等特点，往往采用多圆心隧道断面的形式，从而导致其必须采用大断面施工方法，而大断面施工一般采用双侧壁导坑法、中洞法、侧洞法等方法施工。

目前而言，无论是采用CRD方法、双侧壁导坑法还是中洞法进行大跨度暗挖地下区间结构施工，在二衬结构施工阶段，为确保防水体系封闭预计二衬结构质量和耐久性，地下区间开挖阶段设置的横向和竖向初支结构均需沿着区间纵向进行拆除或倒换，结构受力转换复杂，尤其是竖向初支结构的拆除，增大了初支结构的跨度，必然引起初支结构变形、进而引起地层沉降，从而对工程周围地下管线、建筑物等周围环境影响大；分段拆除初支进行二衬施工，为控制初支变形。初支分段拆除长度一般为4.0～6.0m。因此无法采用模板台车进行二衬结构施工，机械化水平较低、施工缝较多、二衬结构渗漏几率增大、施工速度慢，导致特殊暗挖地下区间成为城市轨道交通地下区间工程实施的工期控制点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种初支连拱二衬独立隧道结构的施工方法，它采用初支连拱二衬独立的施工方法，降低了城市交通工程中特殊暗挖区间施工高风险，确保防水质量，减小对周围环境的影响，加快施工速度，降低工程投资。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法，包括如下工序：

(1)打设超前小导管，通过超前小导管进行注浆加固地层；

(2)开挖土方；施作初期支护，即初支，构成初支的型钢分为洞室自用部分型钢、相邻两个洞室共用部分型钢，先施作洞室的共用部分型钢与后施作洞室的自用部分型钢上均预留有连接构件；通过所述连接构件，后施作洞室的初支自用部分型钢架设在先施作洞室初支的共用部分型钢上；

(3)根据现场监测数据及时进行型钢背后注浆；在已完成初支型钢拱架上安装运输装置；

(4)施作防水层；

(5)架设支撑模板，施作二衬；

(6)拆除支撑模板。

进一步，所述工序(1)中，所述超前小导管采用顶进法施工，拱顶90°～180°范围内打设，环向间距一般为300mm，导管长度为2000mm～4000mm，导管打设角度在15°～25°之间；通过所述超前小导管进行注浆加固地层时，注浆压力控制在0.3MPa～0.5MPa之间。

进一步，工序(2)中开挖土方时，洞室上部采用环形开挖留核心土法，人工开挖配辅以风镐配合施工，洞室下部留斜面或卸力槽，不留设核心土，土方开挖步距不大于750mm；错距开挖洞室时，错距不小于15m。

进一步，施作所述初支时，初支型钢为H型。

进一步，所述导管的间距为2.5m，在隧道横向截面上，导管布置在初支型钢的背部；在隧道纵向上，导管一榀一布；导管通过连接构件固定在初支型钢上；导管口设置有导管盖帽。

进一步，所述安装运输装置包括滚轮组件、L形轨道、钢丝绳和连接件，滚轮组件的顶端通过连接件与钢丝绳的顶端连接，钢丝绳的下端挂接有被运输的材料，钢丝绳与初支型钢拱架的拱梁顶高线之间的夹角在45°±10°范围内。

进一步，工序(4)中，在监测数据趋于稳定后施作所述防水层；在基层处理时保证基层表面坚实、干燥，缓冲层应采用搭接法连接，搭接宽度为5cm，搭接缝采用铁钉、垫片固定，缓冲层与基面密贴；铺贴防水卷材时，先纵向铺贴底板、侧墙交角处卷材，固定点间距500mm，侧墙表面卷材高度不小于1m，角部卷材固定完毕后，铺设底板大面卷材，固定点间距1500mm；验收后底板卷材铺设不小于7cm的与结构底板同标号、抗渗等级的防水混凝土保护层。

进一步，工序(5)中，在洞室下部防水、二衬及上部防水层施作完毕后，开始安装满堂红脚手架65、支撑横杆64及主楞62次楞61，采用扣件式或碗扣式支撑体系，安装时要保证立柱垂直且两端在同一竖向中心线上，最后安装模板66，通过可调支托63将模板调整至设计位置后，进行二衬浇筑。

进一步，所述二衬浇筑达一定强度后，拆除模板及支撑体系，在拆除模板前，不能把支架立杆拆除，待模板板拆除后再拆除支架体系；在拆除支架体系时，由上往下，层层拆除；拆除遵循以下顺序：松动顶拱支撑U托→拆除顶拱主楞→拆除顶拱次楞→拆除顶拱模板→拆除顶端部分横纵向脚手架→松动侧墙支顶U托→拆除侧墙主楞→拆除侧墙次楞→拆除侧墙模板→拆除脚手架；以上每两道拱架主楞为一循环，即拆除两根顶拱主楞后，拆除次楞及顶拱钢模板，之后拆除侧墙模板模架，然后重新拆除两道拱架主楞。

进一步，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作双连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A1打设超前小导管1，开挖左洞室上部土层，施作左洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B1开挖左洞室下部土层，施作右洞室初支2下半部分；

C1施作左洞室防水层4下半部分，施作左洞室二衬5下半部分；

D1拆除材料运输装置3，施作左洞室防水层4上半部分，施作左洞室二衬5上半部分，依次施作直至本洞室二衬施作完毕；

E1打设右洞室超前小导管1，开挖右洞室上部土层，施作右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

F1开挖右洞室下部土层，施作右洞室初支2下半部分；

G1施作右洞室下部防水层4，施作右洞室二衬5下半部分；

H1拆除材料运输装置3，施作左洞室防水层4上半部分，施作左洞室二衬5上半部分，依次施作直至本洞室二衬施作完毕。

进一步，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作双连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A2打设左洞室超前小导管1，开挖左洞室上部土层，施作左洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B2开挖左洞室下部土层，施作左洞室初支2下半部分；

C2打设右洞室超前小导管1，开挖右洞室上部土层，施作右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D2开挖右洞室下部土层，施作右洞室初支2下半部分，按此顺序依次施工，直至隧道初支贯通；

E2施作左洞室下部防水层4，施作左洞室二衬5下半部分；

F2施作右洞室下部防水层4，施作右洞室二衬5下半部分；

G2拆除材料运输装置3，施作左洞室防水层4上半部分，施作左洞室二衬5上半部分；

H2拆除材料运输装置3，施作右洞室防水层4上半部分，施作右洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

进一步，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作三连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A3打设左洞室超前小导管1，开挖左洞室上部土层，施作左洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B3开挖左洞室下部土层，施作左洞室初支2下半部分；

C3打设中洞室超前小导管1，开挖中洞室上部土层，施作中洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D3开挖中洞室下部土层，施作中洞室初支2下半部分，按此顺序依次施工；

E3打设右洞室超前小导管1，开挖右洞室上部土层，施作右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

F3开挖右洞室下部土层，施作右洞室初支2下半部分，按此顺序依次施工，直至隧道初支贯通；

G3施作左洞室下部防水层4，施作左洞室二衬5下半部分；

H3施作中洞室下部防水层4，施作中洞室二衬5下半部分；

I3施作右洞室下部防水层4，施作右洞室二衬5下半部分，同时拆除左洞室材料运输装置3，施作左洞室防水层4上半部分，施作左洞室二衬5上半部分；

J3拆除中洞室材料运输装置3，施作中洞室防水层4上半部分，施作中洞室二衬5上半部分；

K3拆除右洞室材料运输装置3，施作右洞室防水层4上半部分，施作右洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

进一步，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作三连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A4打设左、右洞室超前小导管1，开挖左、右洞室上部土层，施作左、右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B4开挖左、右洞室下部土层，施作左、右洞室初支2下半部分；

C4打设中洞室超前小导管1，开挖中洞室上部土层，施作中洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D4开挖中洞室下部土层，施作中洞室初支2下半部分，依次施工直至隧道初支贯通；

E4施作左、右洞室防水层4下半部分，施作左、右洞室二衬5下半部分；

F4施作中洞室下部防水层4，施作中洞室二衬5下半部分，同时拆除左、右洞室材料运输装置3，施作左、右洞室防水层4上半部分，施作左、右洞室二衬5上半部分；

G4拆除中洞室材料运输装置3，施作中洞室防水层4上半部分，施作中洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕；

进一步，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作三连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A5打设中洞室超前小导管1，开挖中洞室上部土层，施作中洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B5开挖中洞室下部土层，施作中洞室初支2下半部分；

C5打设左、右洞室超前小导管1，开挖左、右洞室上部土层，施作左、右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D5开挖左、右洞室下部土层，施作左、右洞室初支2下半部分，依次施工直至隧道初支贯通；

E5施作中洞室防水层4下半部分，施作中洞室二衬5下半部分；

F5施作左、右洞室下部防水层4，施作左、右洞室二衬5下半部分，同时拆除中洞室材料运输装置3，施作中洞室防水层4上半部分，施作中洞室二衬5上半部分；

G5拆除左、右洞室材料运输装置3，施作左、右洞室防水层4上半部分，施作左、右洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

进一步，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作四连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A6打设左、中右洞室超前小导管1，开挖左、中右洞室上部土层，施作左、中右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B6开挖左、中右洞室下部土层，施作左、中右洞室初支2下半部分；

C6打设中左、右洞室超前小导管1，开挖中左、右洞室上部土层，施作中左、右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D6开挖中左、右洞室下部土层，施作中左、右洞室初支2下半部分，依次施工直至隧道初支贯通；

E6施作左、中右洞室防水层4下半部分，施作左、中右洞室二衬5下半部分；

F6施作中左、右洞室下部防水层4，施作中左、右洞室二衬5下半部分，同时拆除左、中右洞室材料运输装置3，施作左、中右洞室防水层4上半部分，施作左、中右洞室二衬5上半部分；

G6拆除中左、右洞室材料运输装置3，施作中左、右洞室防水层4上半部分，施作中左、右洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

进一步，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作四连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A7打设左、右洞室超前小导管1，开挖左、右洞室上部土层，施作左、右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B7开挖左、右洞室下部土层，施作左、右洞室初支2下半部分；

C7打设中左洞室超前小导管1，开挖中左洞室上部土层，施作中左洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D7开挖中左、右洞室下部土层，施作中左洞室初支2下半部分；

E7打设中右洞室超前小导管1，开挖中右洞室上部土层，施作中右室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

F7开挖中右洞室下部土层，施作中右初支2下半部分；

G7施作左、右洞室防水层4下半部分，施作左、右洞室二衬5下半部分；

H7施作中左、中右洞室防水层4下半部分，施作中左、中右洞室二衬5下半部分，同时拆除左、右洞室材料运输装置3，施作左、右洞室防水层4上半部分，施作左、右洞室二衬5上半部分；

I7拆除中左、中右洞室材料运输装置3，施作中左、中右洞室防水层4上半部分，施作中左、中右洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

进一步，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作四连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A8打设中左洞室超前小导管1，开挖中左洞室上部土层，施作中左洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B8开挖中左洞室下部土层，施作中左洞室初支2下半部分；

C8打设中右洞室超前小导管1，开挖中右洞室上部土层，施作中右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D8开挖中右洞室下部土层，施作中右洞室初支2下半部分；

E8打设左、右洞室超前小导管1，开挖左、右洞室上部土层，施作左、右室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

F8开挖左、右洞室下部土层，施作左、右初支2下半部分；

G8施作中部两洞室防水层4下半部分，施作中部两洞室二衬5下半部分；

H8施作左、右洞室防水层4下半部分，施作左、右洞室二衬5下半部分，同时拆除中部两洞室材料运输装置3，施作中部两洞室防水层4上半部分，施作中部两洞室二衬5上半部分；

I8拆除左、右洞室材料运输装置3，施作左、右洞室防水层4上半部分，施作左、右洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

进一步，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作拱个数大于四的连拱隧道的方法，各种个洞室施工时，自一侧顺序施工或间隔施工，或者由外向内、由内向外次次序施工。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明解决了大断面施工的防水效果差的问题：传统的多心圆大断面，往往采用双侧壁导坑法、中洞法、侧洞法施工，初期支护完成后，拆除一段支撑，施做一段防水，浇筑一段二衬，最后将整个断面封闭成环。预留防水甩茬，防水整体性差。本发明防水单洞是独立的、封闭的，防水效果好。本发明采用不同结构形式与施工方法在满足区间功能和运营要求的前提下，工程投资最低、施工速度最快、防水质量最好、结构受力转换次数较少，降低施工风险、安全可靠。其结构形式可在城市轨道工程特殊暗挖区间工程中推广应用。

附图说明

图1～图8为本发明实施例1的双连拱断面隧道施工步序图；

图9～图16为本发明实施例2的双连拱断面隧道的另一种施工步序图；

图17～图27为本发明实施例3的三连拱断面隧道的施工步序图；

图28～图34本发明实施例4的三连拱断面隧道先施作两侧洞室后施作中间洞室的施工步序图；

图35～图41是本发明实施例5的三连拱断面隧道先施作中间洞室再施作两侧洞室的施工步序图；

图42～图48是本发明实施例6的四连拱断面隧道间隔施作洞室的施工步序图；

图49～图57是本发明实施例7的四连拱断面隧道先施作两侧洞室后施作中间两洞室的施工步序图；

图58～图66是本发明实施例8的四连拱断面隧道先施作中间两洞室后施作两侧洞室的施工步序图；

图67是初支预留上连接构件的三维轴测图；

图68是图67的三维分解图；

图69是初支预留下连接构件的三维轴测图；

图70是图69的三维分解图；

图71是超前小导管沿隧道纵向布置示意图；

图72是初支型钢和型钢背后注浆导管的三维轴侧图；

图73是型钢背后注浆导管结构及其与型钢连接方式示意图；

图74是满堂红脚手架支撑体系及其与墙体连接示意图；

其中，1：超前小导管；2：初支；3：材料运输装置；4：防水层；5：二次衬砌(简称二衬)；6：满堂红脚手架模板；11：导管连接构件；12：导管盖帽；a：上连接构件；a1：上连接板；a2：螺栓；a3：螺帽；b：下连接构件；b1：下连接板；b2：螺栓；b3：螺帽；15：墙体；22：H型钢；220：初支共用部分H型钢；221；先施作洞室H型钢；222：后施作洞室H型钢；23：初支内侧纵向连接钢筋；61：钢管次楞；62：工字钢主楞；63：可调节支托；64：支架横杆；65：满堂红脚手架；66：模板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1-6所示，本实施例提供的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法，包括如下工序：

(1)打设超前小导管1，通过超前小导管1进行注浆加固地层；

(2)开挖土方；施作初支2，构成初支的初支型钢分为洞室自用部分型钢、相邻两个洞室共用部分型钢，先施作洞室的共用部分型钢与后施作洞室的自用部分型钢上均预留有连接构件a和b；通过连接构件a和b，后施作洞室的初支自用部分型钢架设在先施作洞室初支的共用部分型钢上；如图6所示，连接构件分为上连接构件a和下连接构件b。

(3)根据现场监测数据及时进行型钢背后注浆；在已完成初支型钢拱架上安装运输装置3；

(4)施作防水层4；

(5)架设支撑模板6，施作二衬5；

(6)拆除二衬施工。

其中，超前小导管1采用顶进法施工，拱顶180°范围内打设，环向间距一般为300mm，导管长度为2200mm，导管打设角度在22°～25°之间；小导管1一榀一打，并且应与所述预留连接构件a焊接在一起；通过超前小导管1进行注浆加固地层时，注浆压力控制在0.3MPa～0.5MPa之间。

工序(2)中开挖土方时，洞室上部采用环形开挖留核心土法，人工开挖配辅以风镐配合施工，洞室下部留斜面或卸力槽，不留设核心土，土方开挖步距不大于750mm；错距开挖洞室时，错距不小于15m。

需要注意的是，在开挖土层时，洞室上部采用环形开挖留核心土法，人工开挖配辅以风镐配合施工，洞室下部可根据实际情况留斜面、卸力槽不留设核心土，土方开挖步距不大于750mm，对于错距开挖洞室的工法，错距应不小于15m；材料运输装置3用于代替运渣车运输施工材料，在施作洞室上部二衬之前应当拆除；在施作防水层时，应在监测数据趋于稳定后施作，且在基层处理时应保证基层表面坚实、干燥，缓冲层应采用搭接法连接，搭接宽度为5cm，搭接缝可采用铁钉、垫片固定，缓冲层铺设时应与基面密贴，不得拉的过紧或出现过大的褶皱，铺贴防水卷材时，应先纵向铺贴底板、侧墙交角处卷材，固定点间距500mm，侧墙表面卷材高度不小于1m，角部卷材固定完毕后，铺设底板大面卷材，固定点间距1500mm，完工后应及时验收，验收后底板卷材应及时铺设不小于7cm的与结构底板同标号、抗渗等级的防水混凝土保护层，保护层达到强度前严禁施工人员踩踏，后续施工中如运吊钢筋、材料运输、模筑混凝土等，对于可能对卷材造成破坏的部位，应通过不小于10厚木板进行临时保护；在施作洞室上部二衬时，要架设满堂红脚手架模板，模板架设长度应根据现场实际情况确定，一般应小于9m，此外每段防水层和二衬的施作长度与模板长度相对应，洞室二衬可平行施作也可错距施作，具体可根据现场情况确定。

如图67～图68所示，施作初支时，初支型钢为H型钢。在先施作洞室初支的共用部分型钢220上预留上连接板a1，后施作洞室初支的自身部分型钢222及时通过螺栓a2及螺帽a3连接到先施作洞室初支的共用部分型钢220上。其中，221为先施作洞室初支的自身部分型钢。

如图69～图70所示，为初支预留下连接构件的三维轴测图及其分解图，先施作洞室初支共用部分型钢220上预留的下连接板b1，在支护型钢制作过程中焊接于设计位置，后施作洞室初支的自身部分型钢222用螺栓b2及螺帽b3连接到初支共用部分型钢220上。

参见图71，为超前小导管1沿隧道纵向布置示意图，小导管1采用顶进法施工，拱顶180°范围内打设，环向间距一般为300mm，导管长度为2200mm，导管打设角度在22°～25°之间，这些参数具体可根据现场实际情况确定，应通过超前小导管1进行注浆加固地层，压力控制在0.3MPa～0.5MPa之间，小导管1一榀一打，并且其应与初支的H型钢22焊接在一起。其中，21为设置在初支外侧的钢筋网片，23为初支内侧纵向连接钢筋。

参见图72，为初支型钢和型钢背后注浆导管的三维轴侧图，背后注浆导管1用于向初支2的H型钢背面等混凝土喷射不到或者喷射不密实的部位注浆补强，导管间距2.5m一布，可参考此图在隧道断面初支型钢2上布置型钢背后注浆导管7，在纵向上，一榀一布。

参见图73，为型钢背后注浆导管结构及其与型钢连接方式示意图，导管1通过连接构件71固定于初支2的H型钢22上，导管盖帽12用于堵塞导管1注浆口，防止在喷射混凝土阶段导管堵塞，也用于注浆完毕后密封导管口，防止浆液流出。

图74为满堂红脚手架6支撑体系及其与墙体15连接示意图，在洞室下部防水、二衬及上部防水层施作完毕后，开始安装满堂红脚手架65、支撑横杆64、主楞62和次楞61，其可采用扣件式或碗扣式支撑体系，安装时要保证立柱垂直且两端在同一竖向中心线上，最后安装模板66，通过可调支托63将模板调整至设计位置，方可进行二衬浇筑；二衬浇筑达一定强度后，方可拆除模板及支撑体系，在拆除模板前，不能把支架立杆拆除，待模板板拆除后再拆除支架体系；在拆除支架体系65时，由上往下，层层拆除，不得先由一头拆，要平行拆除，拆除遵循以下顺序：松动顶拱支撑U托→拆除顶拱主楞→拆除顶拱次楞→拆除顶拱模板→拆除顶端部分横纵向脚手架→松动侧墙支顶U托→拆除侧墙主楞→拆除侧墙次楞→拆除侧墙模板→拆除脚手架；以上每两道拱架主楞为一循环，即拆除两根顶拱主楞62后，拆除次楞61及顶拱钢模板，之后拆除侧墙模板模架，然后重新拆除两道拱架主楞。

如图1-图8所示，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作双连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A1打设超前小导管1，开挖左洞室上部土层，施作左洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B1开挖左洞室下部土层，施作右洞室初支2下半部分；

C1施作左洞室防水层4下半部分，施作左洞室二衬5下半部分；

D1拆除材料运输装置3，施作左洞室防水层4上半部分，施作左洞室二衬5上半部分，依次施作直至本洞室二衬施作完毕；

E1打设右洞室超前小导管1，开挖右洞室上部土层，施作右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

F1开挖右洞室下部土层，施作右洞室初支2下半部分；

G1施作右洞室下部防水层4，施作右洞室二衬5下半部分；

H1拆除材料运输装置3，施作左洞室防水层4上半部分，施作左洞室二衬5上半部分，依次施作直至本洞室二衬施作完毕。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

如图9-图16所示，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作双连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A2打设左洞室超前小导管1，开挖左洞室上部土层，施作左洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B2开挖左洞室下部土层，施作左洞室初支2下半部分；

C2打设右洞室超前小导管1，开挖右洞室上部土层，施作右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D2开挖右洞室下部土层，施作右洞室初支2下半部分，按此顺序依次施工，直至隧道初支贯通；

E2施作左洞室下部防水层4，施作左洞室二衬5下半部分；

F2施作右洞室下部防水层4，施作右洞室二衬5下半部分；

G2拆除材料运输装置3，施作左洞室防水层4上半部分，施作左洞室二衬5上半部分；

H2拆除材料运输装置3，施作右洞室防水层4上半部分，施作右洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

如图17-图27所示，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作三连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A3打设左洞室超前小导管1，开挖左洞室上部土层，施作左洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B3开挖左洞室下部土层，施作左洞室初支2下半部分；

C3打设中洞室超前小导管1，开挖中洞室上部土层，施作中洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D3开挖中洞室下部土层，施作中洞室初支2下半部分，按此顺序依次施工；

E3打设右洞室超前小导管1，开挖右洞室上部土层，施作右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

F3开挖右洞室下部土层，施作右洞室初支2下半部分，按此顺序依次施工，直至隧道初支贯通；

G3施作左洞室下部防水层4，施作左洞室二衬5下半部分；

H3施作中洞室下部防水层4，施作中洞室二衬5下半部分；

I3施作右洞室下部防水层4，施作右洞室二衬5下半部分，同时拆除左洞室材料运输装置3，施作左洞室防水层4上半部分，施作左洞室二衬5上半部分；

J3拆除中洞室材料运输装置3，施作中洞室防水层4上半部分，施作中洞室二衬5上半部分；

K3拆除右洞室材料运输装置3，施作右洞室防水层4上半部分，施作右洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

如图28-图34所示，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作三连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A4打设左、右洞室超前小导管1，开挖左、右洞室上部土层，施作左、右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B4开挖左、右洞室下部土层，施作左、右洞室初支2下半部分；

C4打设中洞室超前小导管1，开挖中洞室上部土层，施作中洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D4开挖中洞室下部土层，施作中洞室初支2下半部分，依次施工直至隧道初支贯通；

E4施作左、右洞室防水层4下半部分，施作左、右洞室二衬5下半部分；

F4施作中洞室下部防水层4，施作中洞室二衬5下半部分，同时拆除左、右洞室材料运输装置3，施作左、右洞室防水层4上半部分，施作左、右洞室二衬5上半部分；

G4拆除中洞室材料运输装置3，施作中洞室防水层4上半部分，施作中洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

实施例5

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

如图35-图41所示，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作三连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A5打设中洞室超前小导管1，开挖中洞室上部土层，施作中洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B5开挖中洞室下部土层，施作中洞室初支2下半部分；

C5打设左、右洞室超前小导管1，开挖左、右洞室上部土层，施作左、右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D5开挖左、右洞室下部土层，施作左、右洞室初支2下半部分，依次施工直至隧道初支贯通；

E5施作中洞室防水层4下半部分，施作中洞室二衬5下半部分；

F5施作左、右洞室下部防水层4，施作左、右洞室二衬5下半部分，同时拆除中洞室材料运输装置3，施作中洞室防水层4上半部分，施作中洞室二衬5上半部分；

G5拆除左、右洞室材料运输装置3，施作左、右洞室防水层4上半部分，施作左、右洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

实施例6

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

如图42-图48所示，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作四连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A6打设左、中右洞室超前小导管1，开挖左、中右洞室上部土层，施作左、中右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B6开挖左、中右洞室下部土层，施作左、中右洞室初支2下半部分；

C6打设中左、右洞室超前小导管1，开挖中左、右洞室上部土层，施作中左、右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D6开挖中左、右洞室下部土层，施作中左、右洞室初支2下半部分，依次施工直至隧道初支贯通；

E6施作左、中右洞室防水层4下半部分，施作左、中右洞室二衬5下半部分；

F6施作中左、右洞室下部防水层4，施作中左、右洞室二衬5下半部分，同时拆除左、中右洞室材料运输装置3，施作左、中右洞室防水层4上半部分，施作左、中右洞室二衬5上半部分；

G6拆除中左、右洞室材料运输装置3，施作中左、右洞室防水层4上半部分，施作中左、右洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

实施例7

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

如图49-图57所示，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作四连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A7打设左、右洞室超前小导管1，开挖左、右洞室上部土层，施作左、右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B7开挖左、右洞室下部土层，施作左、右洞室初支2下半部分；

C7打设中左洞室超前小导管1，开挖中左洞室上部土层，施作中左洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D7开挖中左、右洞室下部土层，施作中左洞室初支2下半部分；

E7打设中右洞室超前小导管1，开挖中右洞室上部土层，施作中右室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

F7开挖中右洞室下部土层，施作中右初支2下半部分；

G7施作左、右洞室防水层4下半部分，施作左、右洞室二衬5下半部分；

H7施作中左、中右洞室防水层4下半部分，施作中左、中右洞室二衬5下半部分，同时拆除左、右洞室材料运输装置3，施作左、右洞室防水层4上半部分，施作左、右洞室二衬5上半部分；

I7拆除中左、中右洞室材料运输装置3，施作中左、中右洞室防水层4上半部分，施作中左、中右洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

实施例8

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

如图58-图66所示，采用初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作四连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A8打设中左洞室超前小导管1，开挖中左洞室上部土层，施作中左洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

B8开挖中左洞室下部土层，施作中左洞室初支2下半部分；

C8打设中右洞室超前小导管1，开挖中右洞室上部土层，施作中右洞室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

D8开挖中右洞室下部土层，施作中右洞室初支2下半部分；

E8打设左、右洞室超前小导管1，开挖左、右洞室上部土层，施作左、右室初支2上半部分，安装材料运输装置3；

F8开挖左、右洞室下部土层，施作左、右初支2下半部分；

G8施作中部两洞室防水层4下半部分，施作中部两洞室二衬5下半部分；

H8施作左、右洞室防水层4下半部分，施作左、右洞室二衬5下半部分，同时拆除中部两洞室材料运输装置3，施作中部两洞室防水层4上半部分，施作中部两洞室二衬5上半部分；

I8拆除左、右洞室材料运输装置3，施作左、右洞室防水层4上半部分，施作左、右洞室二衬5上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

本施工方法施作简单，不存在交叉施工的情况，在隧道关键部位没有预留施工缝，隧道左右线防水层各自封闭，防水效果优良，隧道左右线二衬独立封闭，二衬质量易于保障。本施工方法最大的特点在于：开挖断面小，工序衔接简单；防水独立施作，质量易于保证，且易于检查出问题，利于及时修改；二衬独立施作，避免交叉作业，施工质量易于保证，利于工期的筹划与安排。

最后应说明的是：以上施工工艺仅说明本发明的技术方案，而非对其限制，除了双连拱、三连拱和四连拱隧道，如果出现大于四连拱的多连拱隧道断面亦可采用本工法参考上述工艺施工；尽管参照前述实施工工艺对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各工艺所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各施工工艺技术方案的精神和范围。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (15)

1.初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法，其特征在于，包括如下工序：

(1)打设超前小导管，通过超前小导管进行注浆加固地层；

(2)开挖土方；施作初期支护，即初支，构成初支的型钢分为洞室自用部分型钢、相邻两个洞室共用部分型钢，每个先施作洞室的共用部分型钢与每个后施作洞室的自用部分型钢上均预留有连接构件；通过所述连接构件，任一后施作洞室的初支自用部分型钢架设在任一先施作洞室初支的共用部分型钢上；

(3)根据现场监测数据及时进行型钢背后注浆；在已完成初支型钢拱架上安装材料运输装置；

(4)施作防水层；

(5)架设支撑模板，施作二衬；

(6)拆除支撑模板。

2.根据权利要求1所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法，其特征在于，所述工序(1)中，所述超前小导管采用顶进法施工，拱顶90°～180°范围内打设，环向间距为300mm，导管长度为2000mm～4000mm，导管打设角度在15°～25°之间；通过所述超前小导管进行注浆加固地层时，注浆压力控制在0.3MPa～0.5MPa之间；在隧道横向截面上，导管布置在初支型钢的背部；在隧道纵向上，导管一榀一布；导管通过连接构件固定在初支型钢上；导管口设置有导管盖帽。

3.根据权利要求1所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法，其特征在于，工序(2)中开挖土方时，洞室上部采用环形开挖留核心土法，人工开挖配辅以风镐配合施工，洞室下部留斜面或卸力槽，不留设核心土，土方开挖步距不大于750mm；错距开挖洞室时，错距不小于15m。

4.根据权利要求1所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法，其特征在于，所述安装材料运输装置包括滚轮组件、L形轨道、钢丝绳和连接件，滚轮组件的顶端通过连接件与钢丝绳的顶端连接，钢丝绳的下端挂接有被运输的材料，钢丝绳与初支型钢拱架的拱梁顶高线之间的夹角在45°±10°范围内。

5.根据权利要求1所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法，其特征在于，工序(4)中，在监测数据趋于稳定后施作所述防水层；在基层处理时保证基层表面坚实、干燥，缓冲层采用搭接法连接，搭接宽度为5cm，搭接缝采用铁钉、垫片固定，缓冲层与基面密贴；铺贴防水卷材时，先纵向铺贴底板、侧墙交角处卷材，固定点间距500mm，侧墙表面卷材高度不小于1m，角部卷材固定完毕后，铺设底板大面卷材，固定点间距1500mm；验收后底板卷材铺设不小于7cm的与结构底板同标号、抗渗等级的防水混凝土保护层。

6.根据权利要求1所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法，其特征在于，所述二衬浇筑达一定强度后，拆除模板及支撑体系，在拆除模板前，不拆除支架立杆，待模板拆除后再拆除支架体系；在拆除支架体系时，由上往下，层层拆除；拆除遵循以下顺序：松动顶拱支撑U托→拆除顶拱主楞→拆除顶拱次楞→拆除顶拱模板→拆除顶端部分横纵向脚手架→松动侧墙支顶U托→拆除侧墙主楞→拆除侧墙次楞→拆除侧墙模板→拆除脚手架；以上每两道拱架主楞为一循环，即拆除两根顶拱主楞后，拆除次楞及顶拱钢模板，之后拆除侧墙模板模架，然后重新拆除两道拱架主楞。

7.采用权利要求1-6任一所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作双连拱隧道的方法，其特征在于，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A1打设超前小导管，开挖左洞室上部土层，施作左洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

B1开挖左洞室下部土层，施作左洞室初支下半部分；

C1施作左洞室防水层下半部分，施作左洞室二衬下半部分；

D1拆除材料运输装置，施作左洞室防水层上半部分，施作左洞室二衬上半部分，依次施作直至本洞室二衬施作完毕；

E1打设右洞室超前小导管，开挖右洞室上部土层，施作右洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

F1开挖右洞室下部土层，施作右洞室初支下半部分；

G1施作右洞室下部防水层，施作右洞室二衬下半部分；

H1拆除材料运输装置，施作左洞室防水层上半部分，施作左洞室二衬上半部分，依次施作直至本洞室二衬施作完毕。

8.采用权利要求1-6任一所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作双连拱隧道的方法，其特征在于，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A2打设左洞室超前小导管，开挖左洞室上部土层，施作左洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

B2开挖左洞室下部土层，施作左洞室初支下半部分；

C2打设右洞室超前小导管，开挖右洞室上部土层，施作右洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

D2开挖右洞室下部土层，施作右洞室初支下半部分，按此顺序依次施工，直至隧道初支贯通；

E2施作左洞室下部防水层，施作左洞室二衬下半部分；

F2施作右洞室下部防水层，施作右洞室二衬下半部分；

G2拆除材料运输装置，施作左洞室防水层上半部分，施作左洞室二衬上半部分；

H2拆除材料运输装置，施作右洞室防水层上半部分，施作右洞室二衬上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

9.采用权利要求1-6任一所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作三连拱隧道的方法，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A3打设左洞室超前小导管，开挖左洞室上部土层，施作左洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

B3开挖左洞室下部土层，施作左洞室初支下半部分；

C3打设中洞室超前小导管，开挖中洞室上部土层，施作中洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

D3开挖中洞室下部土层，施作中洞室初支下半部分，按此顺序依次施工；

E3打设右洞室超前小导管，开挖右洞室上部土层，施作右洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

F3开挖右洞室下部土层，施作右洞室初支下半部分，按此顺序依次施工，直至隧道初支贯通；

G3施作左洞室下部防水层，施作左洞室二衬下半部分；

H3施作中洞室下部防水层，施作中洞室二衬下半部分；

I3施作右洞室下部防水层，施作右洞室二衬下半部分，同时拆除左洞室材料运输装置，施作左洞室防水层上半部分，施作左洞室二衬上半部分；

J3拆除中洞室材料运输装置，施作中洞室防水层上半部分，施作中洞室二衬上半部分；

K3拆除右洞室材料运输装置，施作右洞室防水层上半部分，施作右洞室二衬上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

10.采用权利要求1-6任一所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作三连拱隧道的方法，其特征在于，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A4打设左、右洞室超前小导管，开挖左、右洞室上部土层，施作左、右洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

B4开挖左、右洞室下部土层，施作左、右洞室初支下半部分；

C4打设中洞室超前小导管，开挖中洞室上部土层，施作中洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

D4开挖中洞室下部土层，施作中洞室初支下半部分，依次施工直至隧道初支贯通；

E4施作左、右洞室防水层下半部分，施作左、右洞室二衬下半部分；

F4施作中洞室下部防水层，施作中洞室二衬下半部分，同时拆除左、右洞室材料运输装置，施作左、右洞室防水层上半部分，施作左、右洞室二衬上半部分；

G4拆除中洞室材料运输装置，施作中洞室防水层上半部分，施作中洞室二衬上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

11.采用权利要求1-6任一所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作三连拱隧道的方法，其特征在于，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A5打设中洞室超前小导管，开挖中洞室上部土层，施作中洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

B5开挖中洞室下部土层，施作中洞室初支下半部分；

C5打设左、右洞室超前小导管，开挖左、右洞室上部土层，施作左、右洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

D5开挖左、右洞室下部土层，施作左、右洞室初支下半部分，依次施工直至隧道初支贯通；

E5施作中洞室防水层下半部分，施作中洞室二衬下半部分；

F5施作左、右洞室下部防水层，施作左、右洞室二衬下半部分，同时拆除中洞室材料运输装置，施作中洞室防水层上半部分，施作中洞室二衬上半部分；

G5拆除左、右洞室材料运输装置，施作左、右洞室防水层上半部分，施作左、右洞室二衬上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

12.采用权利要求1-6任一所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作四连拱隧道的方法，其特征在于，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A6打设左、中右洞室超前小导管，开挖左、中右洞室上部土层，施作左、中右洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

B6开挖左、中右洞室下部土层，施作左、中右洞室初支下半部分；

C6打设中左、右洞室超前小导管，开挖中左、右洞室上部土层，施作中左、右洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

D6开挖中左、右洞室下部土层，施作中左、右洞室初支下半部分，依次施工直至隧道初支贯通；

E6施作左、中右洞室防水层下半部分，施作左、中右洞室二衬下半部分；

F6施作中左、右洞室下部防水层，施作中左、右洞室二衬下半部分，同时拆除左、中右洞室材料运输装置，施作左、中右洞室防水层上半部分，施作左、中右洞室二衬上半部分；

G6拆除中左、右洞室材料运输装置，施作中左、右洞室防水层上半部分，施作中左、右洞室二衬上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

13.采用权利要求1-6任一所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作四连拱隧道的方法，其特征在于，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A7打设左、右洞室超前小导管，开挖左、右洞室上部土层，施作左、右洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

B7开挖左、右洞室下部土层，施作左、右洞室初支下半部分；

C7打设中左洞室超前小导管，开挖中左洞室上部土层，施作中左洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

D7开挖中左、右洞室下部土层，施作中左洞室初支下半部分；

E7打设中右洞室超前小导管，开挖中右洞室上部土层，施作中右室初支上半部分，安装材料运输装置；

F7开挖中右洞室下部土层，施作中右初支下半部分；

G7施作左、右洞室防水层下半部分，施作左、右洞室二衬下半部分；

H7施作中左、中右洞室防水层下半部分，施作中左、中右洞室二衬下半部分，同时拆除左、右洞室材料运输装置，施作左、右洞室防水层上半部分，施作左、右洞室二衬上半部分；

I7拆除中左、中右洞室材料运输装置，施作中左、中右洞室防水层上半部分，施作中左、中右洞室二衬上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

14.采用权利要求1-6任一所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作四连拱隧道的方法，其特征在于，其具体施工工序按下述序号依次施工：

A8打设中左洞室超前小导管，开挖中左洞室上部土层，施作中左洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

B8开挖中左洞室下部土层，施作中左洞室初支下半部分；

C8打设中右洞室超前小导管，开挖中右洞室上部土层，施作中右洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

D8开挖中右洞室下部土层，施作中右洞室初支下半部分；

E8打设左、右洞室超前小导管，开挖左、右洞室上部土层，施作左、右洞室初支上半部分，安装材料运输装置；

F8开挖左、右洞室下部土层，施作左、右初支下半部分；

G8施作中部两洞室防水层下半部分，施作中部两洞室二衬下半部分；

H8施作左、右洞室防水层下半部分，施作左、右洞室二衬下半部分，同时拆除中部两洞室材料运输装置，施作中部两洞室防水层上半部分，施作中部两洞室二衬上半部分；

I8拆除左、右洞室材料运输装置，施作左、右洞室防水层上半部分，施作左、右洞室二衬上半部分，依次施作直至隧道二衬施作完毕。

15.采用权利要求1-6任一所述的初支连拱二衬独立式隧道开挖与结构的施工方法施作拱个数大于四的连拱隧道的方法，各个洞室施工时，自一侧顺序施工或间隔施工，或者由外向内、由内向外的次序施工。