CN108374674A - 六导洞十二步地下空间开挖支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六导洞十二步地下空间开挖支护方法，属于建筑工程领域。本发明首先沿结构开挖外轮廓线直墙和平顶位置打设φ108超前大管棚，注浆后作为地下空间的整体支护。开挖断面根据结构尺寸，分为6个导洞，每个导洞分上下台阶两步开挖，共计六导洞十二步开挖。相邻导洞跳跃开挖，前后错开，先施工1、3、5号导洞，后施工2、4、6导洞。这样将大断面化整为零，减少了掌子面暴露面积，后施工2、4、6导洞，如三块核心土稳定了地面荷载。待1、3、5号导洞闭合成环后沉降稳定后，再开挖2、4、6导洞，相对沉降较少，开挖更加快捷。本发明方法安全性好，效率高。

Description

六导洞十二步地下空间开挖支护方法

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，特别涉及一种六导洞十二步地下空间开挖支护方法。

背景技术

目前城市化发展进程中，核心建成区的土地尤为稀缺，地下空间的发展越发迫切。建成区一般地面管线密集，交通流量较大，周边建构筑物较多，能提供的施工空间小不能采用大开挖的方式。并且开挖断面不规则，不易采用标准化机械作业。过街通道、地下停车场、地下人防商场等地下空间发展要提高投资效益，埋置不能太深，开发空间还要大，需要建成浅埋、直墙、平顶、大跨的结构，最终工程建设成败归结于地下空间的开挖支护技术的突破。

目前地下空间的开发大多使用明挖大开挖技术，但是在很多城市建成区只能采用非开挖技术。大跨度的浅埋地下空间结构，在开挖时如何防止地面沉降及其带来的次生灾害至关重要。

然而，现有的防止地面沉降以及其带来的次生灾害的方法，安全性差，施工效率低。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种六导洞十二步地下空间开挖支护方法。本发明方法应对周边复杂环境下的浅埋、直墙、平顶、大跨结构的地下空间开挖，通过工程现场实际应用证明了本发明方法的有效性。

本发明的技术方案为：

一种六导洞十二步地下空间开挖支护方法，包括步骤：

1）超前支护施工

在横通道施工前在外轮廓线直墙和平顶位置采用超前大管棚和超前小导管注浆，对松散围岩进行加固，从而实现对围岩超前支护施工；

2）跳跃导洞台阶法开挖支护

隧道共设计六个导洞，先进行1#导洞、3#导洞、5#导洞的开挖以及衬砌施工，再进行2#导洞、4#导洞、6#导洞的开挖以及衬砌施工；每个导洞开挖时，先开挖上导洞，开挖进尺为50cm时进行初期支护，至上导洞开挖5m后进行下导洞的开挖初衬，上下导洞错开长度保持在5-6米，开挖后进行断面清理，清理完成后进行封闭。

作为优选方案，所述超前支护施工具体步骤为：

a.大管棚施工

在竖井施工到横通道上台阶顶部标高时，架立三榀并列横向型钢拱架并喷砼继续施工竖井，待竖井施工至横通道管棚钻机平台标高位置时停止施工，架立管棚钻机及管棚导向墙；在横通道开挖轮廓线以上30-40cm处，按设计放样；用钻机水平跟管钻进施作超前大管棚，超前大管棚环向间距为30-40cm，外插角0.3°；

b.超前小导管施工

为了便于开挖，根据开挖次序，采用超前小导管超前注浆；

c.超前注浆

超前大管棚内注浆采用水泥单液浆；管棚注浆施工完毕后，在开挖轮廓线与超前大管棚之间用高压风镐打入超前小导管，并注压水泥-水玻璃双液浆。

步骤b和步骤c均采用超前小导管，是由于大管棚总长度为65m，超前小导管长度为3m，为确保在开挖过程中始终有大管棚和超前小导管的双重保护，需要在没开挖两个循环即1m长度后，进行超前小导管的补设。

作为优选方案，步骤a中，所述超前大管棚为φ108大管棚，所述超前大管棚单节长4米。

作为优选方案，步骤b中，超前小导管的规格为：φ42×3.25mm，L=3.0m，水平间距为35cm。

作为优选方案，步骤c中，超前小导管的规格为：φ42@35cm，L=3.5m。

作为优选方案，步骤c中，超前大管棚水泥单液浆的注浆压力为0.3MPa-0.5MPa；超前小导管中水泥-水玻璃双液浆的注浆压力为0.5MPa-1.5MPa；水泥浆液中水灰比为0.8:1-1:1。

作为优选方案，步骤2）中，衬砌施工包括双层D8钢筋网施工、格栅钢架施工、C25喷射混凝土施工、柔性防水层施工以及C40模筑钢筋混凝土施工。

本发明的有益效果为：

1、施工安全性高

本发明将大跨径隧道分为六导洞十二步施工，可以缩小单词开挖跨境，增加施工安全系数。该方法在富水及地质不良情况下效果尤其突出。同时配合主体施工前的超前支护措施、施工过程中“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的施工方针以及主体完成后完善的监控量测体系，可以高效且系统的将施工过程中的安全风险降到最低。

2、降低了经济成本，提高了工作效率

相较于传统的大开挖方式，在满足安全的前提下，可以有效的减少辅助性措施的经济支出，节约成本。同时，六导洞十二步隧道开挖技术在有效控制人力、物力的情况下，形成有序流水，能使各个步骤衔接流畅，减少不必要的窝工和交叉作业，有效提高施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明六导洞十二步地下空间开挖支护方法中整体支护与结构示意图；

图2为导洞一批次开挖及上下台阶示意图；

图3为分台阶开挖示意图；

图4为本发明开挖支护方法的施工工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

以开挖宽度25.2米，高度5.6米的底下人防商场为例，采用六导洞十二步地下空间开挖支护方法进行施工。

如图1-4所示，六导洞十二步地下空间开挖支护方法，包括步骤：

1）超前支护施工

为了保护地下管线设施，防止砂层坍塌及保证施工安全，横通道施工前，先对围岩采取超前支护等辅助措施。

横通道施工前在外轮廓线直墙和平顶位置采用超前大管棚8和超前小导管9注浆，对松散围岩进行加固，从而在土层内形成一个梁和壳的效应，从改善围岩的强度；

具体地，超前支护施工包括以下步骤：

a.大管棚施工

在竖井施工到横通道上台阶顶部标高时，架立三榀并列横向型钢拱架并喷砼继续施工竖井，待竖井施工至横通道管棚钻机平台标高位置时停止施工，架立管棚钻机及管棚导向墙；在横通道开挖轮廓线以上35cm 处，按设计放样；用钻机水平跟管钻进施作φ108超前大管棚8，超前大管棚8环向间距为35cm，外插角0.3°，单节长4米；

b.超前小导管施工

为了便于开挖，根据开挖次序，采用φ42×3.25mm（φ42×3.25mm表示超前小导管的直径为42mm，壁厚为3.25mm），L=3.0m的超前小导管9，水平间距为35cm，超前注浆；当然，该步骤中超前小导管布设，如果遇到地质不良的情况，需要进行加密设计。

c.超前注浆

超前大管棚8内注浆采用水泥单液浆，该水泥浆液中水灰比为0.8:1-1:1，超前大管棚8水泥单液浆的注浆压力为0.3MPa-0.5MPa；管棚注浆施工完毕后，在开挖轮廓线与超前大管棚之间用高压风镐打入φ42@35cm（φ42@35cm表示超前小导管超前小导管的直径为42mm，相邻超前小导管之间的距离为35cm），L=3.5m的超前小导管9，并注压水泥-水玻璃双液浆，超前小导管9中水泥-水玻璃双液浆的注浆压力为0.5MPa-1.5MPa。

2）跳跃导洞台阶法开挖支护

根据尺寸，隧道共设计六个导洞，每个导洞宽度为4-5米，高度4-6米，本发明适合宽度24-30米的地下结构开挖。

先进行1#导洞、3#导洞、5#导洞的开挖以及衬砌施工，再进行2#导洞、4#导洞、6#导洞的开挖以及衬砌施工；每个导洞开挖时，先开挖上导洞，开挖进尺为50cm时进行初期支护，至上导洞开挖5m后进行下导洞的开挖初衬，上下导洞错开长度保持在5-6米，开挖后及时进行封闭。

如图1、2所示，先开挖1#导洞的上导洞1-1（图2中的1上），3#导洞的上导洞3-1（图2中的3上），5#导洞的上导洞5-1（图2中的5上）；初期支护后，开挖1#导洞的下导洞1-2（图2中的1下），3#导洞的下导洞3-2（图2中的3下），5#导洞的下导洞5-2（图2中的5下），1#导洞、3#导洞、5#导洞二衬施工完毕后开始2#导洞、4#导洞、6#导洞的开挖。

先开挖2#导洞的上导洞2-1（图2中的2上），4#导洞的上导洞4-1（图2中的4上），6#导洞的上导洞6-1（图2中的6上）；初期支护后，开挖2#导洞的下导洞2-2（图2中的2下），4#导洞的下导洞4-2（图2中的4下），6#导洞的下导洞6-2（图2中的6下），2#导洞、4#导洞、6#导洞二衬施工完毕后主体施工完成。

如图3所示，上下台阶采用环形开挖预留核心土法，图中10表示临时支护，11表示预留核心土，8为超前大管棚，9为超前小导管，在保证掌子面稳定的前提下，尽可能为后续施工土工场地和便利。上下台阶错开不小于3米，相邻导洞控制在10m左右。开挖完成后及时完成钢拱架等支撑支护。

其中，衬砌施工包括双层D8钢筋网施工、格栅钢架施工、C25喷射混凝土施工、柔性防水层施工以及C40模筑钢筋混凝土施工。

施工过程中加强监控量测，及时收集处理数据，根据数据回馈情况，及时调整施工工艺和施工方法。

在只能使用非开挖技术建设的区域，浅埋、直墙、平顶、大跨结构的地下空间开挖。采用本发明六导洞十二步开挖支护技术尤为可行。首先沿结构开挖外轮廓线直墙和平顶位置打设φ108超前大管棚，注浆后作为地下空间的整体支护。开挖断面根据结构尺寸，一般宽度在24-30米，高度在4-6米时，可分为6个导洞，每个导洞开挖宽度在4-5米，较适合二柱三跨的结构，每个导洞分上下台阶两步开挖，共计六导洞十二步开挖。

相邻导洞跳跃开挖，前后错开，先施工1、3、5号导洞，后施工2、4、6导洞。这样将大断面化整为零，减少了掌子面暴露面积，后施工2、4、6导洞，如三块核心土稳定了地面荷载。待1、3、5号导洞闭合成环后沉降稳定后，再开挖2、4、6导洞，相对沉降较少，开挖更加快捷。每个导洞采用微台阶开挖，强支护，速闭合。采用型钢拱架和临时型钢支撑以及喷锚支护体系，使初期支护体系和超前大管棚体系形成整体支护体系。

Claims (7)

1.一种六导洞十二步地下空间开挖支护方法，其特征在于，包括步骤：

1）超前支护施工

在横通道施工前在外轮廓线直墙和平顶位置采用超前大管棚和超前小导管注浆，对松散围岩进行加固，从而实现对围岩超前支护施工；

2）跳跃导洞台阶法开挖支护

隧道共设计六个导洞，先进行1#导洞、3#导洞、5#导洞的开挖以及衬砌施工，再进行2#导洞、4#导洞、6#导洞的开挖以及衬砌施工；每个导洞开挖时，先开挖上导洞，开挖进尺为50cm时进行初期支护，至上导洞开挖5m后进行下导洞的开挖初衬，上下导洞错开长度保持在5-6米，开挖后进行断面清理，清理完成后进行封闭。

2.如权利要求1所述六导洞十二步地下空间开挖支护方法，其特征在于，所述超前支护施工具体步骤为：

a.大管棚施工

在竖井施工到横通道上台阶顶部标高时，架立三榀并列横向型钢拱架并喷砼继续施工竖井，待竖井施工至横通道管棚钻机平台标高位置时停止施工，架立管棚钻机及管棚导向墙；在横通道开挖轮廓线以上30-40cm处，按设计放样；用钻机水平跟管钻进施作超前大管棚，超前大管棚环向间距为30-40cm，外插角0.3°；

b.超前小导管施工

为了便于开挖，根据开挖次序，采用超前小导管超前注浆；

c.超前注浆

超前大管棚内注浆采用水泥单液浆；管棚注浆施工完毕后，在开挖轮廓线与超前大管棚之间用高压风镐打入超前小导管，并注压水泥-水玻璃双液浆。

3.如权利要求2所述六导洞十二步地下空间开挖支护方法，其特征在于：步骤a中，所述超前大管棚为φ108大管棚，所述超前大管棚单节长4米。

4.如权利要求2所述六导洞十二步地下空间开挖支护方法，其特征在于，步骤b中，超前小导管的规格为：φ42×3.25mm，L=3.0m，水平间距为35cm。

5.如权利要求2所述六导洞十二步地下空间开挖支护方法，其特征在于，步骤c中，超前小导管的规格为：φ42@30cm，L=3.5m。

6.如权利要求2所述六导洞十二步地下空间开挖支护方法，其特征在于：步骤c中，超前大管棚水泥单液浆的注浆压力为0.3MPa-0.5MPa；超前小导管中水泥-水玻璃双液浆的注浆压力为0.5MPa-1.5MPa；水泥浆液中水灰比为0.8:1-1:1。

7.如权利要求1所述六导洞十二步地下空间开挖支护方法，其特征在于，步骤2）中，衬砌施工包括双层D8钢筋网施工、格栅钢架施工、C25喷射混凝土施工、柔性防水层施工以及C40模筑钢筋混凝土施工。