CN106869969A - 一种软岩超大断面隧道的开挖支护施工方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一种软岩超大断面隧道的开挖支护施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种隧道的施工方法，具体涉及一种软弱围岩、软硬互层有水围岩（ V、VI级围岩)隧道的开挖支护施工方法。
背景技术
[0002] 软弱、软硬互层围岩具有地基承载力低、含水量大、粘结力差、开挖困难和易塌方 等特点。我国现修建该类软岩较大断面(断面面积150m2〜250m2)隧道时，V、YI级围岩主要 采用双侧壁导坑法等工法，该工法沉降变形较大。随着我国国民经济的不断发展，在基础建 设过程中出现了很多超大断面隧道(断面面积250m2〜400m2)，诸如市政工程四车道隧道、 高速公路三车道隧道、铁路工程三线、四线、车站隧道等。许多超大断面隧道位于软弱围岩 地层，埋深浅、稳定性差，施工难度大。软岩超大断面隧道，如采用双侧壁导坑法施工，不能 很好地控制隧道沉降变形，施工安全质量风险较大。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种沉降变形控制好、施工安全性高的软岩超 大断面隧道的开挖支护施工方法。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供的软岩超大断面隧道的开挖支护施工方法， 在隧道开挖前，洞口段采用双层水平咬合旋喷桩+洞口长管棚联合超前支护，利用拱顶双层 旋喷桩相互咬合，在全风化地层隧道拱顶形成封闭的拱壳结构;然后超大断面隧道分割成 上下部复合双侧壁导坑、中导洞等多个小断面导坑进行开挖与初期支护。
[0005] 所述的拱部双层旋喷粧加固体直径5〇Omm，粧体环向中心间距400mm，旋喷粧相互 咬合10cm，水平旋喷桩长度30m;喷嘴2.8臟;旋喷压力35_38Mpa;转速12r/min;回拔速度20-25cm/min;水灰比1:1;拱部120°角范围拱顶双层4> 500水平旋喷粧内打设巾180洞口长管 棚，管棚间距400mm，钢管材料为<])ISO x lOram热轧无缝钢管，长管棚内套置钢筋笼，钢筋笼 由4根0 22螺纹钢组成。
[0006] 具体包括以下步骤：
[0007] 步骤一、下部侧壁导坑开挖支护：
[0008]三台阶法开挖1#侧壁导坑和2#侧壁导坑，超前支护为4) 42超前小导管，钢架采用 118工字钢，钢架间距0.8m，湿喷C3〇混凝土封闭，每循环进尺一榀钢架距离；1#侧壁导坑和 2#侧壁导坑开挖支护完毕后，隧底4> 89钢花管注浆加固；
[0009] 步骤二、上部侧壁导坑开挖支护：
[0010]上部的3#侧壁导坑和4#侧壁导坑开挖支护施工滞后下部的1#侧壁导坑和2#侧壁 导坑为5m〜6m，3#侧壁导坑与4#侧壁导坑开把支护相互错开5m〜6m，上部的3#侧壁导坑和 4#侧壁导坑采用环形台阶法开挖;册2〇0型钢支护，间距0.8m，打设〇32自钻式锚杆，湿喷 C30钢纤维混凝土封闭；临时竖撑和临时仰拱及时闭合成环，采用12〇工字钢;形成第一层初 期支护6; '
[0011] 步骤三、大墙脚混凝土基础施工：
[0012] 下部的1#侧壁导坑和2#侧壁导坑内底部注浆完成后，分段、分层浇筑C35的靴型大 墙脚基础，并在靴型大墙脚基础顶部预埋钢板，便于靴型大墙脚基础顶面预埋钢板与拱部 的第一层初期支护的钢架底面焊接连接；
[0013] 步骤四、上下导坑连接断面开挖支护：
[0014] 上部的3#侧壁导坑与下部的1#侧壁导坑的第一连接断面、上部的4#侧壁导坑与下 部的2#侧壁导坑的第二连接断面，滞后3#侧壁导坑和4#侧壁导坑开挖支护5m〜6m的距离， 待下部的1#侧壁导坑和2#侧壁导坑的靴型大墙脚混凝土基础强度达到70%以后，人工风镐 开挖上、下部侧壁导坑的第一连接断面和第二连接断面，将第一层初期支护的服200钢架接 长并与靴型大墙脚基础的顶面预埋钢板满焊加固，湿喷C35钢纤维混凝土封闭；
[0015] 步骤五、中导洞上部开挖支护：
[0016] 待上、下部侧壁导坑的第一连接断面和第二连接断面开挖支护5m〜6m距离后，进 行5#中导洞上部开挖支护，将HW200钢架与两侧上部3#侧壁导坑和4#侧壁导坑的钢架通过 螺栓连接，拱部打设32自钻式锚杆，湿喷C30钢纤维混凝土封闭；
[0017] 步骤六、第二层初期支护施工：
[0018]将临时支撑之间的混凝土凿穿，全环架设第二层格栅钢架，钢架脚趾与靴型大墙 脚基础的顶面预埋钢板进行满焊加固，湿喷C3〇钢纤维混凝土封闭包裹第二层格栅钢架，形 成第二层初期支护；
[0019] 步骤七、中导洞下部及仰拱开挖支护：
[0020]第二层格栅钢架支护完毕后，根据监控量测数据分析，双层初期支护稳定，变形不 超过允许范围时，逐描拆除侧壁导坑临时支撑，机械开挖中导洞下部;开挖仰拱，仰拱钢架 与两侧靴型大墙脚基础连接，湿喷混凝土封闭仰拱钢架，形成仰拱初期支护。
[0021]采用上述技术方案的软岩超大断面隧道的开挖支护施工方法，与现有双侧壁导坑 法施工技术相比具有以下有益效果:采用复合双侧壁双层支护法进行多部开挖，及时施加 支护结构，有效地减小了软岩超大断面隧道变形沉降，减少了施工中围岩过度变形带来的 施工风险，保障了施工安全;大墙脚的施作降低了底部导洞支护结构及周边围岩由于受力 变形过大带来的破坏风险；由于临时支撑拆除体系转换使得结构内力产生复杂的变化，采 用的双层支护很好的起到荷载分担作用，减少了该变化带来的安全隐患，为结构受力提供 的很好的安全保障;无需投入特种设备，投入小，操作性强，易推广。 ’ 、
[0022]综上所述，本发明是一种沉降变形控制好、施工安全性高的软岩超大断面隧道的 开挖支护施工方法。
附图说明
[0023]图1为本发明的施工顺序即下部侧壁导坑开挖支护示意图。
[0024]图2为本发明的施工顺序即上部侧壁导坑开挖支护示意图。
[0025]图3为本发明的施工顺序即大墙脚混凝土基础施工示意图。
[0026]图4为本发明的施工顺序即上下导坑连接断面开挖支护示意图。
[0027]图5为本发明的施工顺序即中导洞上部开挖支护示意图。^ °
[0028]图6为本发明的施工顺序即第二层初期支护施工示意图。
[0029]图7为本发明的施工顺序即中导洞下部及仰拱开挖支护示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0031]本发明提供的软岩超大断面隧道的开挖支护施工方法，采用复合双侧壁开挖及大 墙脚基础结合双层支护，在隧道开挖前，洞口段采用双层水平咬合旋喷桩+an80mm洞口长 管棚联合超前支护;利用拱顶双层〇 5〇0旋喷桩相互咬合，在全风化地层隧道拱顶形成封闭 的拱壳结构；〇 l8〇mm洞口长管棚，有效发挥了管棚的棚架作用，稳定洞顶，减少拱顶沉降， 保证结构安全;然后超大断面隧道分割成上下部复合双侧壁导坑、中导洞等多个小断面导 坑进行开挖与初期支护。拱顶双层〇 500旋喷桩施工参数:旋喷桩加固体直径500mm，桩体环 向中心间距400mm，旋喷粧相互咬合l〇cm，水平旋喷桩长度30m;喷嘴2.8mm;旋喷压力35-38Mpa;转速l2r/min;回拔速度2〇-25cm/min;水灰比1: 1。拱部12〇。角范围拱顶双层4) 500水 平旋喷桩内打设18〇洞口长管棚，〇18〇洞口长管棚施工参数：巾180X 10mm热乳无缝钢 管，管棚间距400mm，长管棚内套置钢筋笼，钢筋笼由4根O 22螺纹钢组成。
[0032]洞口超前支护完成后，采用复合双侧壁开挖及大墙脚基础结合双层支护进行软岩 超大断面隧道施工，具体包括以下步骤：
[0033] 步骤一、下部侧壁导坑开挖支护：
[0034] 参见图1，三台阶法开挖1#侧壁导坑1和2#侧壁导坑2,超前支护为¢42超前小导 管，钢架采用118工字钢，钢架间距0.8m，湿喷C30混凝土封闭，每循环进尺一榀钢架距离；1# 侧壁导坑1和2#侧壁导坑2开挖支护完毕后，隧底<])89钢花管注浆加固；
[0035] 步骤二、上部侧壁导坑开挖支护：
[0036] 参见图2,上部的3#侧壁导坑3和4#侧壁导坑4开挖支护施工滞后下部的1#侧壁导 坑1和2#侧壁导坑2为5m〜6m，3#侧壁导坑3与4#侧壁导坑4开挖支护相互错开5m〜6m，上部 的3#侧壁导坑3和4#侧壁导坑4采用环形台阶法开挖。HW200型钢支护，间距〇.8m，打设0 32 自钻式锚杆，湿喷C30钢纤维混凝土封闭。临时竖撑和临时仰拱及时闭合成环，采用120工字 钢。形成第一层初期支护6。
[0037] 步骤三、大墙脚混凝土基础施工：
[0038] 参见图3，下部的1#侧壁导坑1和2#侧壁导坑2内底部注浆完成后，分段、分层浇筑 C35的靴型大墙脚基础5,并在靴型大墙脚基础5顶部预埋钢板，便于靴型大墙脚基础5顶面 预埋钢板与拱部的第一层初期支护6的钢架底面焊接连接。
[0039] 步骤四、上下导坑连接断面开挖支护：
[0040] 参见图4,上部的3#侧壁导坑3与下部的1#侧壁导坑1的第一连接断面3-2、上部的 4#侧壁导坑4与下部的2#侧壁导坑2的第二连接断面4-2,滞后3#侧壁导坑3和4#侧壁导坑4 开挖支护5m〜6m的距离，待下部的1#侧壁导坑1和2#侧壁导坑2的靴型大墙脚混凝土基础5 强度达到70%以后，人工风镐开挖上、下部侧壁导坑的第一连接断面3-2和第二连接断面4-2,将第一层初期支护6的HW200钢架接长并与靴型大墙脚基础5的顶面预埋钢板满焊加固， 湿喷C35钢纤维混凝土封闭。
[0041] 步骤五、中导洞上部开挖支护：
[0042] 参见图5,待上、下部侧壁导坑的第一连接断面3-2和第二连接断面4-2开挖支护5m 进伃5#中导洞7上部开挖支护，将册2〇〇钢架与两侧上部3#侧壁导坑3和4#侧壁 导坑4的钢架通过螺栓连接，拱部打设巾32自钻式锚杆，湿喷C30钢纤维混凝土封闭。
[0043]步骤六、第二层初期支护施工：
[0044]参见图6,将临时支撑之间的混凝土凿穿，全环架设第二层格栅钢架，钢架脚趾与 靴型大墙脚基础5的顶面预埋钢板进行满焊加固，湿喷C30钢纤维混凝土封闭包裹第二层格 栅钢架，形成第二层初期支护8。
[0045]步骤七、中导洞下部及仰拱开挖支护：
[0046]参见图7,第二层格栅钢架支护完毕后，根据监控量测数据分析，双层初期支护稳 定，变形不超过允许范围时，逐榀拆除侧壁导坑临时支撑，机械开挖中导洞下部。开挖仰拱， 仰拱钢架与两侧靴型大墙脚基础5连接，湿喷混凝土封闭仰拱钢架，形成仰拱初期支护9。’
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