CN108643934A - 一种上下层重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法 - Google Patents
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Abstract
一种上下层重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法，施工过程中，先开挖下层隧道并施作其初期支护，后在“组合式台阶仰拱”支撑下施工上部隧道，待上下层隧道均初支完成并沉降稳定后，施作上下层隧道二衬；还提供了一种上下层重叠隧道内的组合式台阶仰拱结构。本发明的有益效果是：一种组合式台阶仰拱工法，其避免了隧道开挖对二衬的影响，结构受力大大改善；降低了对二衬的保护措施费用，同时下层隧道二衬结构由于受力改善可进一步地优化；还提供了一种组合式台阶仰拱，其结构稳定，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及交通工程技术领域，具体涉及一种上下层重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法。
背景技术
受工程条件控制，上下层重叠铁路工程在工程建设中越来越多的出现。如新建铁路重庆枢纽东环线工程明月峡长江桥段考虑上层预留时速250km双线高铁通道，与东环线上下层布置。为避免预留工程滞后施工困难和对下层隧道运营的不利影响，长江桥及其两端各约400m范围纳入东环线工程同步实施，两端预留高铁隧道为鸡公咀隧道(预留373m)和芭蕉沟隧道预留441m，其中上下层重叠隧道内轨顶面最小为14m，该重叠隧道为东环线控制性工程。
目前国内外对于上下重叠隧道已经开展了相关研究工作，有关案例虽然多采用“先下后上”的施工顺序，但是下部隧道二衬达到强度后再施作上部隧道，上层隧道施工对下层隧道的干扰较大，同时为确保上部隧道施工安全，下部隧道二衬需要进行特殊加强，且上层隧道必须待下层隧道二衬达到设计强度后再掘进。该施工施工方法的主要缺点为：下层隧道二衬后进行上层隧道开挖，会使得下层隧道需承担围岩扰动的形变压力及施工荷载，结构需要进行特殊加强，并且为减少上层隧道施工对下层隧道二衬的影响，上层隧道需要采用非爆或控爆措施，导致工程投资较大。
结合重庆枢纽东环线鸡公咀、芭蕉沟重叠隧道施工方案的需求，本发明提出一种兼顾安全、经济的施工方法，即一种基于组合式台阶仰拱的工法，其较以往方法具显著的技术与经济优势。
发明内容
本发明中的目的是提供一种重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法，其避免了隧道开挖对二衬的影响，结构受力大大改善；降低了对二衬的保护措施费用，同时下层隧道二衬结构由于受力改善可进一步地优化。
本发明的另一目的是提供一种组合式台阶仰拱，其结构稳定，安全可靠。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法，包括以下步骤：
S1，开挖下层隧道，施作下层隧道初期支护，下层拱顶竖向打入型钢钢架竖撑，型钢钢架竖撑穿入围岩与下层拱部型钢钢架焊接连接；在下层拱部型钢钢架两侧施作自进式锚杆；
S2，下层隧道初期支护施作完成后，在下层隧道初期支护内实施第二层全环初期支护；
S3，开挖上层隧道，施作上层隧道初期支护，上层隧道仰拱钢架与竖向型钢钢架竖撑的另一端焊接在一起；同时于上层隧道仰拱钢架两侧作锁脚型钢钢架；
S4，上下层隧道在组合式台阶仰拱支撑下并行掘进，待隧道沉降稳定后，同时施作上层隧道初期支护内二衬Ⅰ及下层隧道初期支护内二衬Ⅱ。
上下层隧道初期支护均包括型钢钢架、喷砼和锚杆；通过特别的结构和构造措施使围岩与上下层隧道初期支护之间形成组合式台阶仰拱，能够确保施工安全，并且二衬Ⅰ和二衬Ⅱ在上下层隧道初期支护完成并沉降稳定后施作，避免了隧道开挖对二衬Ⅰ和二衬Ⅱ的影响，结构受力大为改善。与传统的“先下后上”施工工序相比，上下层隧道采取普通开挖方式即可，减少了对既有二衬的保护措施费用，同时下层隧道二衬Ⅱ结构由于受力改善可进行优化，由此可见，组合式台阶仰拱工法具有较强的技术经济优势。
本发明的另一目的是通过这样的技术方案实现的，一种组合式台阶仰拱，包括下层隧道拱部初期支护、型钢钢架竖撑、围岩、上层隧道仰拱初期支护、自进式锚杆和锁脚型钢钢架；下层隧道拱部初期支护和上层隧道仰拱初期支护包括型钢钢架和喷砼；下层隧道拱部型钢钢架通过型钢钢架竖撑穿过围岩与上层隧道仰拱型钢钢架连接；自进式锚杆固定在下层拱部型钢钢架两侧，锁脚型钢钢架固定在上层隧道仰拱型钢钢架两侧。
为确保施工安全，下层隧道采用双层支护，拱部取消系统锚杆，取代的在上下层隧道之间自下向上设置型钢钢架竖撑，同时下层隧道拱部型钢钢架两侧打设自进式长锚杆锁脚；自进式锚杆固定在下层拱部型钢钢架两侧，上层锁脚型钢钢架固定在上层隧道仰拱型钢钢架两侧；下层隧道拱部型钢钢架通过型钢钢架竖撑穿过围岩与上层隧道仰拱钢架连接；下层隧道拱部初期支护、上层隧道仰拱初期支护、锁脚型钢钢架、自进式锚杆、钢钢架竖撑及围岩组合在一起构成有机受力体系；此外，上层隧道无需采用非爆或控爆措施，降低了工程投资。整体组合式台阶仰拱成本低廉，结构稳定，安全可靠。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：组合式台阶仰拱结构稳定，安全可靠；还提供一种组合式台阶仰拱工法，其避免了隧道开挖对二衬的影响，结构受力大大改善；降低了对既有二衬的保护措施费用，同时下层隧道二衬结构由于受力改善可进一步地优化,具有显著的经济效益。
附图说明
图1为本发明中组合式台阶仰拱的一种结构示意图。
图中：1.下层隧道初期支护；2.型钢钢架竖撑；3.围岩；4.上层隧道初期支护；5.自进式锚杆；6.锁脚型钢钢架；7.下层隧道拱部初期支护；8.锚杆；9.上层隧道仰拱初期支护；10.第二层全环初期支护；11.二衬Ⅰ；12.二衬Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法，包括以下步骤：
S1，开挖下层隧道，施作下层隧道初期支护1，下层拱部型钢钢架拱顶竖向打入型钢钢架竖撑2，型钢钢架竖撑2穿入围岩3与下层拱部型钢钢架焊接连接；在下层拱部型钢钢架两侧施作自进式锚杆5；
S2，下层隧道初期支护1施作完成后，在下层隧道初期支护1内实施第二层全环初期支护10；
S3，开挖上层隧道，施作上层隧道初期支护4，上层隧道仰拱钢架与竖向型钢钢架竖撑2的另一端焊接在一起；同时于上层隧道仰拱钢架两侧作锁脚型钢钢架6；
S4，上下层隧道在组合式台阶仰拱支撑下并行掘进，待隧道沉降稳定后，同时施作上层隧道初期支护4内二衬Ⅰ11及下层隧道初期支护1内二衬Ⅱ12。
上下层隧道初期支护均包括型钢钢架、喷砼和锚杆8；通过特别的结构和构造措施使围岩3与上下层隧道初期支护之间形成组合式台阶仰拱，能够确保施工安全，并且二衬Ⅰ11和二衬Ⅱ12在上下层隧道初期支护并沉降稳定后施作，避免了隧道开挖对二衬Ⅰ11和二衬Ⅱ12的影响，结构受力大为改善；与传统的“先下后上”施工工序相比，上下层隧道采取普通开挖方式即可，减少了对二衬的保护措施费用，同时下层隧道二衬Ⅱ12结构由于受力改善可进行优化，由此可见，组合式台阶仰拱工法具有较强的技术经济优势。
以上所描述的具体实施方式中，各工序均为现有技术，在此不作赘述。
如图1所示，上述施工方法中的一种组合式台阶仰拱，包括下层隧道拱部初期支护7、型钢钢架竖撑2、围岩3、上层隧道仰拱初期支护9、自进式锚杆5和锁脚型钢钢架6；下层隧道拱部初期支护7和上层隧道仰拱初期支护9均包括型钢钢架和喷砼；下层拱部型钢钢架通过型钢钢架竖撑2穿过围岩3与上层隧道仰拱钢架连接；自进式锚杆5固定在下层拱部型钢钢架两侧，锁脚型钢钢架6固定在上层隧道仰拱型钢钢架两侧。
本发明组合式台阶仰拱，为确保施工安全，下层隧道采用双层支护，取消系统锚杆，取代的在上下层隧道之间自下向上设置型钢钢架竖撑2，同时下层拱部型钢钢架两侧打设自进式长锚杆5锁脚；自进式锚杆5固定在下层拱部型钢钢架两侧，锁脚型钢钢架6固定在上层隧道仰拱型钢钢架两侧；下层拱部型钢钢架通过型钢钢架2穿过围岩3与上层隧道仰拱钢架连接；下层隧道拱部初期支护7、上层隧道仰拱初期支护9、锁脚型钢钢架6、自进式锚杆5及围岩3复合在一起构成受力体系；此外，上层隧道无需采用非爆或控爆措施，降低了工程投资。整体组合式台阶仰拱结构稳定，安全可靠。
进一步地，下层拱部通过型钢钢架竖撑2穿过围岩3与上层隧道仰拱钢架焊接连接。焊接连接使得下层拱部型钢钢架、型钢钢架竖撑2和上层隧道仰拱钢架形成一个稳定支撑和防护结构。
进一步地，下层隧道初期支护1内还设有第二层全环初期支护10。进一步增强了下层隧道的强度，增强了对围岩扰动的形变压力及施工荷载的承受力。
进一步地，上层隧道初期支护4内设有二衬Ⅰ11。进一步增强了上层隧道的设计强度，增强了对围岩扰动的形变压力及施工荷载的承受力。
进一步地，下层隧道初期支护1内设有二衬Ⅱ12。因为上层所受的形变压力及施工荷载会传给下层隧道，加之下层隧道本身需要承受的形变压力及施工荷载，为了更好地结构受力，在下层隧道初期支护1内设有二衬Ⅱ12。
应理解实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作任何各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限制。
Claims (6)
1.一种上下层重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，开挖下层隧道，施作下层隧道初期支护（1），下层拱部拱顶竖向打入型钢钢架竖撑（2），型钢钢架竖撑（2）穿入围岩（3）与下层拱部型钢钢架焊接连接；在下层拱部型钢钢架两侧施作自进式锚杆（5）；
S2，下层隧道初期支护（1）施作完成后，在下层隧道初期支护（1）内实施第二层全环初期支护（10）；
S3，开挖上层隧道，施作上层隧道初期支护（4），上层隧道仰拱钢架与竖向型钢钢架竖撑（2）的另一端焊接在一起；同时于上层隧道仰拱钢架两侧作锁脚型钢钢架（6）；
S4，上下层隧道在组合式台阶仰拱支撑下并行掘进，待隧道沉降稳定后，同时施作上层隧道初期支护（4）内二衬Ⅰ（11）及下层隧道初期支护（1）内二衬Ⅱ（12）。
2.根据权利要求1中所述上下层重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法中的一种组合式台阶仰拱，其特征在于：包括下层隧道拱部初期支护（7）、型钢钢架竖撑（2）、围岩（3）、上层隧道仰拱初期支护（9）、自进式锚杆（5）和锁脚型钢钢架（6）；下层隧道拱部初期支护（7）和上层隧道仰拱初期支护（9）均包括型钢钢架和喷砼；下层拱部型钢钢架通过型钢钢架竖撑（2）穿过围岩（3）与上层隧道仰拱钢架连接；自进式锚杆（5）固定在下层拱部型钢钢架两侧，锁脚型钢钢架（6）固定在上层隧道仰拱型钢钢架两侧。
3.根据权利要求2所述的组合式台阶仰拱，其特征在于：下层拱部型钢钢架通过型钢钢架竖撑（2）穿过围岩（3）与上层隧道仰拱钢架焊接连接。
4.根据权利要求2所述的组合式台阶仰拱，其特征在于：下层隧道初期支护（1）内还设有第二层全环初期支护（10）。
5.根据权利要求2所述的组合式台阶仰拱，其特征在于：上层隧道初期支护（4）内设有二衬Ⅰ（11）。
6.根据权利要求4所述的组合式台阶仰拱，其特征在于：下层隧道初期支护（4）内还设有二衬Ⅱ（12）。
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