CN107035383A - 特大断面黄土隧道的支护结构及其开挖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及特大断面黄土隧道的支护结构及其开挖方法。黄土隧道施工过程中易发生较大变形甚至塌方事故，随着黄土隧道开挖断面的进一步加大，其施工难度及风险也逐步变大。本发明支护结构和开挖方法——“超前支护+初期支护+留核心土三台阶法”为：拱部设小导管超前支护，初期支护采用锚杆、钢筋网、喷混凝土和型钢钢架组合支护，二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌结构，开挖采用留核心土三台阶法，通过有效控制开挖进尺控制各台阶长度，缩短仰拱封闭距离，及早施做二次衬砌，达到安全、快速、经济的目的。
Description
技术领域
本发明属于隧道交通工程技术领域，具体涉及一种特大断面黄土隧道的支护结构及其开挖方法。
背景技术
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法解决开挖面积140㎡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120㎡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进一步加大，其施工难度及风险也逐步变大。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，工程造价较高，尤其是针对长距离、特大断面黄土隧道群的施工，要实现安全、快速、经济的施工，必须采用适宜的支护结构措施和合理的开挖方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种特大断面黄土隧道的支护结构及其开挖方法，保证特大断面、长距离黄土隧道的施工安全，同时实现快速经济的建设。
本发明所采用的技术方案为：
特大断面黄土隧道的支护结构，其特征在于：
包括初期支护、拱墙二次衬砌和仰拱，前方还包括小导管超前支护；
小导管超前支护段的开挖范围内包括中心的中部核心土开挖区域、上方的上台阶开挖区域和下方的开挖仰拱区域；核心土开挖区域和开挖仰拱区域的左侧分别为中台阶左侧开挖区域和下台阶左侧开挖区域，核心土开挖区域和开挖仰拱区域的右侧分别为中台阶右侧开挖区域和下台阶右侧开挖区域。
小导管超前支护段的开挖范围内，各区域依次递进，顺序为开挖仰拱区域、下台阶右侧开挖区域、下台阶左侧开挖区域、中台阶右侧开挖区域、中台阶左侧开挖区域、核心土开挖区域、上台阶开挖区域。
初期支护和拱墙二次衬砌之间设置有防水卷材。
特大断面黄土隧道支护结构的开挖方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：沿隧道拱部开挖轮廓线，施做小导管超前支护；
步骤二：在小导管超前支护保护下进行上台阶开挖区域的开挖，并留核心土，每次开挖进尺为一榀钢架距离，然后施做初期支护的上台阶部分，主要包括喷射混凝土、架立型钢钢架、打设锚杆和挂设钢筋网；
步骤三：开挖核心土开挖区域；
步骤四：交错开挖中台阶左侧开挖和下台阶右侧开挖区域，每次开挖控制在1～2榀型钢钢架距离，然后施做初期支护的中台阶左侧和下台阶右侧部分，主要包括喷射混凝土、架立型钢钢架、打设锚杆和挂设钢筋网；
步骤五：交错开挖中台阶右侧开挖区域和下台阶左侧开挖区域，每次开挖控制在1～2榀型钢钢架距离，然后施做初期支护的中台阶右侧和下台阶左侧部分，主要包括喷射混凝土、架立型钢钢架、打设系统锚杆和挂设钢筋网。
步骤六：进行开挖仰拱区域的开挖，每次开挖5榀钢架距离，然后施做初期支护的仰拱部分，主要包括喷射混凝土和架立型钢钢架，紧跟施仰拱衬砌；
步骤七：施做初期支护和拱墙二次衬砌间的防水卷材，为无纺布和防水板，然后进行衬砌钢筋绑扎。
步骤八：浇注拱墙二次衬砌。
本发明具有以下优点：
本发明施工工序简单，开挖空间大，便于大型机械作业，隧道施工进度快。利用拱部设小导管超前支护，初期支护采用锚杆、钢筋网、喷混凝土和型钢钢架组合支护，二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌结构，开挖采用留核心土三台阶法，通过有效控制开挖进尺控制各台阶长度，缩短仰拱封闭距离，及早施做二次衬砌，达到安全、快速、经济的目的。
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。
图中，1.小导管超前支护，2.初期支护，3.拱墙二次衬砌，4.仰拱，5.上台阶开挖，6.中部核心土开挖，7.中台阶左侧开挖，8.中台阶右侧开挖，9.下台阶左侧开挖，10.下台阶右侧开挖，11.开挖仰拱。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及的特大断面黄土隧道的支护结构，包括初期支护2、拱墙二次衬砌3和仰拱4，前方还包括小导管超前支护1。初期支护2和拱墙二次衬砌3之间设置有防水卷材。小导管超前支护1段的开挖范围内包括中心的中部核心土开挖6区域、上方的上台阶开挖5区域和下方的开挖仰拱11区域；核心土开挖6区域和开挖仰拱11区域的左侧分别为中台阶左侧开挖7区域和下台阶左侧开挖9区域，核心土开挖6区域和开挖仰拱11区域的右侧分别为中台阶右侧开挖8区域和下台阶右侧开挖10区域。小导管超前支护1段的开挖范围内，各区域依次递进，顺序为开挖仰拱11区域、下台阶右侧开挖10区域、下台阶左侧开挖9区域、中台阶右侧开挖8区域、中台阶左侧开挖7区域、核心土开挖6区域、上台阶开挖5区域。
上述特大断面黄土隧道支护结构的开挖方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：沿隧道拱部开挖轮廓线，施做小导管超前支护1；
步骤二：在小导管超前支护1保护下进行上台阶开挖5区域的开挖，并留核心土，每次开挖进尺为一榀钢架距离，然后施做初期支护2的上台阶部分，主要包括喷射混凝土、架立型钢钢架、打设锚杆和挂设钢筋网；
步骤三：开挖核心土开挖6区域；
步骤四：交错开挖中台阶左侧开挖7和下台阶右侧开挖10区域，每次开挖控制在1～2榀型钢钢架距离，然后施做初期支护2的中台阶左侧和下台阶右侧部分，主要包括喷射混凝土、架立型钢钢架、打设锚杆和挂设钢筋网；
步骤五：交错开挖中台阶右侧开挖8区域和下台阶左侧开挖9区域，每次开挖控制在1～2榀型钢钢架距离，然后施做初期支护2的中台阶右侧和下台阶左侧部分，主要包括喷射混凝土、架立型钢钢架、打设系统锚杆和挂设钢筋网。
步骤六：进行开挖仰拱11区域的开挖，每次开挖5榀钢架距离，然后施做初期支护2的仰拱部分，主要包括喷射混凝土和架立型钢钢架，紧跟施仰拱衬砌；
步骤七：施做初期支护2和拱墙二次衬砌3间的防水卷材，为无纺布和防水板，然后进行衬砌钢筋绑扎。
步骤八：浇注拱墙二次衬砌3。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (4)
1.特大断面黄土隧道的支护结构，其特征在于：
包括初期支护（2）、拱墙二次衬砌（3）和仰拱（4），前方还包括小导管超前支护（1）；
小导管超前支护（1）段的开挖范围内包括中心的中部核心土开挖（6）区域、上方的上台阶开挖（5）区域和下方的开挖仰拱（11）区域；核心土开挖（6）区域和开挖仰拱（11）区域的左侧分别为中台阶左侧开挖（7）区域和下台阶左侧开挖（9）区域，核心土开挖（6）区域和开挖仰拱（11）区域的右侧分别为中台阶右侧开挖（8）区域和下台阶右侧开挖（10）区域。
2.根据权利要求1所述的特大断面黄土隧道的支护结构，其特征在于：
小导管超前支护（1）段的开挖范围内，各区域依次递进，顺序为开挖仰拱（11）区域、下台阶右侧开挖（10）区域、下台阶左侧开挖（9）区域、中台阶右侧开挖（8）区域、中台阶左侧开挖（7）区域、核心土开挖（6）区域、上台阶开挖（5）区域。
3.根据权利要求1所述的特大断面黄土隧道的支护结构，其特征在于：
初期支护（2）和拱墙二次衬砌（3）之间设置有防水卷材。
4.特大断面黄土隧道支护结构的开挖方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：沿隧道拱部开挖轮廓线，施做小导管超前支护（1）；
步骤二：在小导管超前支护（1）保护下进行上台阶开挖（5）区域的开挖，并留核心土，每次开挖进尺为一榀钢架距离，然后施做初期支护（2）的上台阶部分，主要包括喷射混凝土、架立型钢钢架、打设锚杆和挂设钢筋网；
步骤三：开挖核心土开挖（6）区域；
步骤四：交错开挖中台阶左侧开挖（7）和下台阶右侧开挖（10）区域，每次开挖控制在1～2榀型钢钢架距离，然后施做初期支护（2）的中台阶左侧和下台阶右侧部分，主要包括喷射混凝土、架立型钢钢架、打设锚杆和挂设钢筋网；
步骤五：交错开挖中台阶右侧开挖（8）区域和下台阶左侧开挖（9）区域，每次开挖控制在1～2榀型钢钢架距离，然后施做初期支护（2）的中台阶右侧和下台阶左侧部分，主要包括喷射混凝土、架立型钢钢架、打设系统锚杆和挂设钢筋网；
步骤六：进行开挖仰拱（11）区域的开挖，每次开挖5榀钢架距离，然后施做初期支护（2）的仰拱部分，主要包括喷射混凝土和架立型钢钢架，紧跟施仰拱衬砌；
步骤七：施做初期支护（2）和拱墙二次衬砌（3）间的防水卷材，为无纺布和防水板，然后进行衬砌钢筋绑扎；
步骤八：浇注拱墙二次衬砌（3）。
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