CN107401411A - 一种适用于ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法，以解决现有技术条件下Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道拱顶变形大，易坍塌，地表沉降超标等问题。本施工方法包括：将待开挖隧道断面分为三层四个部分，分步依次开挖。开挖完上台阶后，将第一层临时竖向钢支撑与隧道初期支护钢拱架在拱顶连接。随后按顺序开挖隧道掌子面其他部分，并将临时竖向型钢支撑顺次接长到每层台阶顶部基岩上，使拱顶钢架及时受到竖向钢支撑的支撑力。本发明的施工方法增大了隧道竖向的抗变形能力，使超浅埋暗挖隧道拱顶变形和地表沉降得到了有效地控制，减少了隧道开挖过程中的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，具体一种Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法，尤其适用于对地表沉降要求较为严格的城市超浅埋隧道。
背景技术
随着城市基础设施建设规模的扩大，越来越多的超浅埋暗挖隧道需要投入建设。超浅埋暗挖隧道由于拱顶岩土层较浅，不能形成有效的应力拱，极易造成拱顶变形过大，地表沉降超标等问题。轻则增加支护费用，拖慢进度，重则威胁隧道内及地表人员的安全。加之城市本身人员、建构筑物密集的环境特点，对于修建隧道造成的地表沉降要求极为严格，控制超浅埋暗挖隧道的沉降成为隧道施工中必须考虑的重要问题。
发明内容
本发明的目的在于一种适用于Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法，以解决现有技术在开挖Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道时拱顶变形大，地表沉降易超标的问题。
一种适用于Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法，将待开挖隧道断面分为三层四个部分，分步依次开挖，包括以下步骤：
1）施作超前支护后，开挖位于隧道掌子面上部的上台阶，施作拱部型钢支架，拱部型钢支架左右两侧拱脚分别使用锁脚锚杆固定；将上台阶临时型钢竖撑顶端与拱部型钢支架拱顶相连接，将上台阶临时型钢竖撑下端支撑于下台阶基岩上；上台阶基岩表面喷射混凝土；
2）待上台阶开挖深度达到10-15米后，开挖下台阶左侧，开挖完毕后，施作下台阶左侧型钢支架，下台阶左侧型钢支架顶端与拱部型钢支架底端连接，下台阶左侧型钢支架底端使用锁脚锚杆固定，下台阶左侧基岩表面喷射混凝土；
3）待下台阶左侧开挖深度达到5-6米后，开挖下台阶右侧，开挖完毕后，施作下台阶右侧型钢支架，下台阶右侧型钢支架顶端与拱部型钢支架底端连接；下台阶右侧型钢支架底端使用锁脚锚杆固定；施作下台阶临时型钢竖撑，下台阶临时型钢竖撑顶端与上台阶临时型钢竖撑底端连接，下台阶临时型钢竖撑下端支撑于仰拱基岩上，下台阶右侧基岩表面喷射混凝土；
4）待下台阶右侧开挖深度达到5-6米后，开挖仰拱，开挖完毕后，施作仰拱型钢支架，仰拱型钢支架左右两侧顶端分别与下台阶左侧型钢支架、下台阶右侧型钢支架底端连接；施作仰拱临时型钢竖撑，仰拱临时型钢竖撑顶端与下台阶临时型钢竖撑底端连接，仰拱临时型钢竖撑下端与仰拱型钢支架底部连接；仰拱基岩表面喷射混凝土。
进一步的，步骤1）中上台阶每次开挖进尺为1~2米；步骤2）中下台阶左侧每次开挖进尺为1~2米；步骤3）中下台阶右侧每次开挖进尺为1~2米。
进一步的，步骤4)中仰拱每次开挖进尺为3米。
进一步的，拱部型钢支架、下台阶左侧型钢支架、下台阶右侧型钢支架、仰拱型钢支架、上台阶临时型钢竖撑、下台阶临时型钢竖撑、仰拱临时型钢竖撑均为H型钢。
进一步的，上台阶临时型钢竖撑、下台阶临时型钢竖撑、仰拱临时型钢竖撑均为150mm×150mm尺寸的H型钢，钢竖撑之间采用螺栓加法兰盘连接，钢竖撑与基岩之间的缝隙用钢板塞密实。
进一步的，拱部型钢支架、下台阶左侧型钢支架、下台阶右侧型钢支架、仰拱型钢支架之间均为螺栓加法兰盘连接，四个钢支架组成一个封闭的环形。
本发明的有益效果：
1）本适用于Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法，针对超浅埋暗挖隧道上覆土厚度小，不能形成有效应力拱的地质特点，在隧道传统台阶法开挖的过程中，及时施作临时型钢竖撑，利用型钢的竖向支撑力，和初期支护一起构成隧道的初支体系，大大加强了整个初支体系的竖向抗压刚度，可以有效减少拱顶变形和地表沉降，保证Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道施工过程中洞内和地表人员的安全。
2）同时，随着后方二衬的跟进，临时型钢竖撑还可以拆卸用于前方新开挖隧道部分的竖向支撑使用，节约了钢材，降低了成本。
3）本发明与传统Ⅳ级围岩台阶法开挖相比，在成本略为增加的条件下，大大减少了隧道拱顶变形和地表沉降，极大地增强了隧道施工过程中的安全性。
附图说明
图1为发明中开挖施工横向截面的结构示意图（正视图）；
图2为发明中开挖施工纵向截面的结构示意图（侧视图）。
符号说明：
1：拱部型钢支架 ；2：喷射混凝土 ；3：上台阶左侧锁脚锚杆 ；4：下台阶左侧型钢支架；5：下台阶右侧型钢支架 ；6：仰拱型钢支架；7：上台阶临时型钢竖撑 ；8：下台阶临时型钢竖撑 ；9：仰拱临时型钢竖撑 ；10：上台阶右侧锁脚锚杆 ；11：下台阶左侧锁脚锚杆；12：下台阶右侧锁脚锚杆 ；A：上台阶；B：下台阶左侧；C：下台阶右侧；D：仰拱。
具体实施方式
一种适用于Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法，将待开挖隧道断面分为三层四个部分，分步依次开挖，包括以下步骤：
1）施作超前支护后，开挖位于隧道掌子面上部的上台阶A，上台阶的每次开挖进尺为1-2米，每隔1米施作拱部型钢支架1，拱部型钢支架1左右两侧拱脚分别使用锁脚锚杆（上台阶左侧锁脚锚杆3、台阶右侧锁脚锚杆10）固定；将上台阶临时型钢竖撑7顶端与拱部型钢支架1拱顶相连接，将上台阶临时型钢竖撑7下端支撑于下台阶基岩上，上台阶基岩表面喷射混凝土2。
2）待上台阶A开挖深度达到10-15米后，开挖下台阶左侧B，每次开挖进尺为1-2米，开挖完毕后，施作下台阶左侧型钢支架4，下台阶左侧型钢支架4顶端与拱部型钢支架1底端连接，下台阶左侧型钢支架4底端使用下台阶左侧锁脚锚杆11固定，基岩表面喷射混凝土2。
3）待下台阶左侧B开挖深度达到5-6米后，开挖下台阶右侧C，每次开挖进尺为1-2米，开挖完毕后，施作下台阶右侧型钢支架5，下台阶右侧型钢支架5顶端与拱部型钢支架1底端连接，下台阶右侧型钢支架5底端使用锁脚锚杆12固定，施作下台阶临时型钢竖撑8，下台阶临时型钢竖撑8顶端与上台阶临时型钢竖撑7底端连接，下台阶临时型钢竖撑8下端支撑于仰拱基岩上，下台阶右侧基岩表面喷射混凝土2。
4）待下台阶右侧C开挖深度达到5-6米后，开挖仰拱D，每次开挖进尺为3米，开挖完毕后，施作仰拱型钢支架6，仰拱型钢支架6左右两侧顶端分别与下台阶左侧型钢支架4和下台阶右侧型钢支架5底端连接，施作仰拱临时型钢竖撑9，仰拱临时型钢竖撑9顶端与下台阶临时型钢竖撑8底端连接，仰拱临时型钢竖撑9下端与仰拱型钢支架6底部连接。仰拱基岩表面喷射混凝土2。
拱部型钢支架1、下台阶左侧型钢支架4、下台阶右侧型钢支架5、仰拱型钢支架6、上台阶临时型钢竖撑7、下台阶临时型钢竖撑8、仰拱临时型钢竖撑9均为H型钢。
上台阶临时型钢竖撑7、下台阶临时型钢竖撑8、仰拱临时型钢竖撑9均为150mm×150mm尺寸的H型钢，钢竖撑之间采用螺栓加法兰盘连接，钢竖撑与基岩之间的缝隙用钢板塞密实。
拱部型钢支架1、下台阶左侧型钢支架4、下台阶右侧型钢支架5、仰拱型钢支架6之间均为螺栓加法兰盘连接，四个钢支架组成一个封闭的环形。
将待开挖隧道断面分为三层四个部分，分步依次开挖。开挖完上台阶后，将第一层临时竖向钢支撑与隧道初期支护钢拱架在拱顶连接。随后按顺序开挖隧道掌子面其他部分，并将临时竖向型钢支撑顺次接长到每层台阶顶部基岩上，使拱顶钢架及时受到竖向钢支撑的支撑力。本发明的施工方法增大了隧道竖向的抗变形能力，使超浅埋暗挖隧道拱顶变形和地表沉降得到了有效地控制，减少了隧道开挖过程中的安全隐患。
Claims (6)
1.一种适用于Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法，其特征在于：将待开挖隧道断面分为三层四个部分，分步依次开挖，包括以下步骤：
1）施作超前支护后，开挖位于隧道掌子面上部的上台阶，施作拱部型钢支架（1），拱部型钢支架（1）左右两侧拱脚分别使用锁脚锚杆固定；将上台阶临时型钢竖撑（7）顶端与拱部型钢支架（1）拱顶相连接，将上台阶临时型钢竖撑下端支撑于下台阶基岩上；上台阶基岩表面喷射混凝土（2）；
2）待上台阶开挖深度达到10-15米后，开挖下台阶左侧，开挖完毕后，施作下台阶左侧型钢支架（4），下台阶左侧型钢支架（4）顶端与拱部型钢支架（1）底端连接，下台阶左侧型钢支架（4）底端使用锁脚锚杆固定，下台阶左侧基岩表面喷射混凝土（2）；
3）待下台阶左侧开挖深度达到5-6米后，开挖下台阶右侧，开挖完毕后，施作下台阶右侧型钢支架（5），下台阶右侧型钢支架（5）顶端与拱部型钢支架（1）底端连接；下台阶右侧型钢支架（5）底端使用锁脚锚杆固定；施作下台阶临时型钢竖撑（8），下台阶临时型钢竖撑（8）顶端与上台阶临时型钢竖撑（7）底端连接，下台阶临时型钢竖撑（8）下端支撑于仰拱基岩上，下台阶右侧基岩表面喷射混凝土（2）；
4）待下台阶右侧开挖深度达到5-6米后，开挖仰拱，开挖完毕后，施作仰拱型钢支架（6），仰拱型钢支架（6）左右两侧顶端分别与下台阶左侧型钢支架（4）、下台阶右侧型钢支架（5）底端连接；施作仰拱临时型钢竖撑（9），仰拱临时型钢竖撑（9）顶端与下台阶临时型钢竖撑（8）底端连接，仰拱临时型钢竖撑（9）下端与仰拱型钢支架（6）底部连接；仰拱基岩表面喷射混凝土（2）。
2.根据权利要求所述的适用于Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法，其特征在于：步骤1）中上台阶每次开挖进尺为1~2米；步骤2）中下台阶左侧每次开挖进尺为1~2米；步骤3）中下台阶右侧每次开挖进尺为1~2米。
3.根据权利要求所述的适用于Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法，其特征在于：步骤4)中仰拱每次开挖进尺为3米。
4.根据权利要求所述的适用于Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法，其特征在于：拱部型钢支架（1）、下台阶左侧型钢支架（4）、下台阶右侧型钢支架（5）、仰拱型钢支架（6）、上台阶临时型钢竖撑（7）、下台阶临时型钢竖撑（8）、仰拱临时型钢竖撑（9）均为H型钢。
5.根据权利要求所述的适用于Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法，其特征在于：上台阶临时型钢竖撑（7）、下台阶临时型钢竖撑（8）、仰拱临时型钢竖撑（9）均为150mm×150mm尺寸的H型钢，钢竖撑之间采用螺栓加法兰盘连接，钢竖撑与基岩之间的缝隙用钢板塞密实。
6.根据权利要求所述的适用于Ⅳ级围岩超浅埋暗挖隧道的临时竖撑加强分步开挖施工方法，其特征在于：拱部型钢支架（1）、下台阶左侧型钢支架（4）、下台阶右侧型钢支架（5）、仰拱型钢支架（6）之间均为螺栓加法兰盘连接，四个钢支架组成一个封闭的环形。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171128 |