CN108729919B - 一种填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，包括如下步骤：开挖施工第一竖井和第二竖井；在第一竖井内打设第一组管棚至第二管棚工作室，在第二竖井内打设第二组管棚至第一管棚工作室；暗挖施工至第一管棚工作室；在第一管棚工作室内转换管棚施工方向，打设第三组管棚；第三组管棚的顶部管棚与第一组管棚搭接，第三组管棚的侧向管棚超出第二管棚工作室，完成第二管棚工作室的超前管棚支护；暗挖施工至第二管棚工作室；在第二管棚工作室内打设第四组管棚的侧向管棚，完成弧形加宽段隧道超前管棚支护。本发明通过设置管棚工作室、弧形变截面隧道管棚对向打设搭接，解决了弧形变截面隧道浅埋暗挖施工时超前管棚无法施工的难题。

Description

一种填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法
技术领域
本发明涉及隧道施工方法技术领域，特别是涉及一种填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法。
背景技术
随着城市地下空间的开发与建设，城市地下环路、车行联络通道、过街地道等项目日益增多，如武汉王家墩商务区地下道路、番禺万博地下环路、深圳前海地下环路等项目，城市地下施工一般采用明挖法、矿山法、盾构法、顶管法、浅埋暗挖法等施工方法。
明挖法是先从地表向下开挖基坑或堑壕，直至设计标高，再在开挖好的预定位置浇筑地下结构，最后在修建好的地下结构周围及其上部回填，并恢复原来地面的一种地下工程施工方法。
矿山法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承载能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时进行支护，控制围岩变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道设计施工的方法和原则。
盾构法是指使用盾构机，一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣、并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，不扰动围岩而修筑隧道的一种机械化施工方法。
顶管法是指利用顶进设备产生的顶力，克服预制管节与周围土壤的摩擦力，将预制管节按设计的坡度顶入土中，一种不开挖或者少开挖的管道、隧道埋设施工技术。
暗挖法是指在不挖开地面的情况下，采用地下开挖的方式进行地下工程施工的方法。浅埋暗挖是指在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的方法。浅埋暗挖法沿用新奥法基本原理，初次支护按承担全部基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。应用浅埋暗挖法设计、施工时，同时采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩的自承能力；并采用不同的开挖方法及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系；在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计，实现不塌方、少沉降、安全施工等目的。
城市中心区域，道路交通繁忙，地下管线密集，明挖法对地下管线、地面交通影响很大，一般不适用于城市中心区域的隧道工程建设；矿山法适用于隧道埋深较大，处在岩石地层的隧道；盾构法、顶管法施工对地下结构断面型式、地下道路线形要求高，不适用于小曲线半径、埋深浅、断面型式变化大的地下工程。
浅埋暗挖法施工灵活，工程适用范围广，但是城市滨海填石地层弧形变截面隧道采用常规浅埋暗挖法施工困难，填石层对超前大管棚打设长度、精度影响较大，变截面弧形断面隧道在暗挖法施工时侧向超前管棚施工困难，导洞扩挖难度大，施工风险高等技术问题都制约着浅埋暗挖法在填石地层弧形变截面隧道挖掘上的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，解决了城市区域不具备明挖条件的填石地层弧形变截面隧道无法施工的难题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，包括如下步骤：
S1：测量放样，开挖施工第一竖井和第二竖井；
S2：第一竖井和第二竖井内施作管棚导向墙；
S3：在第一竖井的侧壁上打设第一组管棚至第二管棚工作室，在第二竖井的侧壁上打设第二组管棚至第一管棚工作室；
S4：沿第二组管棚暗挖施工至第一管棚工作室，完成第一管棚工作室初支；
S5：在第一管棚工作室内转换管棚施工方向，打设第三组管棚；第三组管棚的顶部管棚与第一组管棚的顶部管棚搭接，完成弧形加宽段隧道顶部的超前管棚支护；第三组管棚的侧向管棚沿侧墙打设，超出第二管棚工作室，完成第二管棚工作室的超前管棚支护；
S6：沿第三组管棚暗挖施工至第二管棚工作室；
S7：在第二管棚工作室内打设第四组管棚的侧向管棚，完成弧形加宽段隧道侧向的超前管棚支护；
S8：沿第四组管棚和第一组管棚对向暗挖施工，完成扩大段隧道施工。
优选地，第三组管棚的顶部管棚与第一组管棚的顶部管棚搭接4m。
优选地，第三组管棚的侧向管棚超出第二管棚工作室2m。
优选地，第一组管棚包括隧道顶板上侧的42根顶部管棚和隧道两侧墙外的各18根侧向管棚，第一组管棚的环向间距为0.4米，第一组管棚的顶部管棚覆盖第二管棚工作室顶部，第一组管棚将弧形变截面隧道包围其中。
优选地，管棚单节长度为4m或2m，交错使用使管棚错缝搭接。
优选地，管棚导向墙包括顶部管棚导向墙和竖向管棚导向墙，管棚导向墙中预埋导向管，竖向管棚导向墙与围护结构采用钢筋植筋连接，竖向管棚导向墙的基础落至基坑底，竖向管棚导向墙底地基承载力不小于180kPa。
优选地，第一管棚工作室施工完成后，在洞内施工管棚导向架，打设第三组管棚的顶部管棚和侧向管棚，待第三组管棚打设完成后，再分导洞切除侧墙初支钢架及超前管棚支护，逐步完成开洞。
优选地，第二组管棚的长度超出第一管棚工作室的钢架4m。
优选地，第一组管棚的顶部管棚的竖向外插角为2.2°。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提出了一种填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，通过管棚工作室的设置、长短管棚的搭接设计，缩短管棚一次打设长度，提高施工精度，解决了填石地层浅埋暗挖施工时管棚打设长度过长、精度无法保证的问题；弧形变截面隧道管棚对向打设搭接的设计理念，解决了弧形变截面隧道浅埋暗挖施工时超前管棚无法施工的难题。本发明为填石地层弧形变截面隧道的浅埋暗挖施工提供有效的安全保障。
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为本发明填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法的管棚平面布置图；
图2为图1中A-A处的剖视结构示意图；
图3为图1中B-B处的剖视结构示意图；
图4为本发明中管棚导向墙的结构示意图；
其中：1-第一竖井，2-第二竖井，3-管棚导向墙，3-1-顶部管棚导向墙，3-2-竖向管棚导向墙，4-第二组管棚，5-第二管棚工作室，6-第一组管棚，7-第一管棚工作室，8-第三组管棚，9-第四组管棚，10-管棚导向架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，解决了城市区域不具备明挖条件的填石地层弧形变截面隧道无法施工的难题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图4所示：本实施例提供了一种填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，包括如下步骤：
S1：测量放样，开挖施工第一竖井1和第二竖井2；
S2：第一竖井1和第二竖井2内施作管棚导向墙3，优选地，管棚导向墙3包括顶部管棚导向墙3-1和竖向管棚导向墙3-2，管棚导向墙3中预埋导向管，竖向管棚导向墙3-2与围护结构采用钢筋植筋连接，，竖向管棚导向墙3-2的基础落至基坑底，竖向管棚导向墙3-2底地基承载力不小于180kPa；需要注意需待第一竖井1和第二竖井2的基坑开挖至坑底后方可进行破桩及管棚施工；
S3：在第一竖井1的侧壁上打设第一组管棚6至第二管棚工作室5，第一组管棚6的顶部管棚的竖向外插角优选为2.2°，第一组管棚6的顶部管棚覆盖第二管棚工作室5顶部，第一组管棚6将弧形变截面隧道的扩大段隧道包围其中；在第二竖井2的侧壁上打设第二组管棚4至第一管棚工作室7，第二组管棚4的长度优选超出第一管棚工作室7的钢架4m；
S4：沿第二组管棚4暗挖施工至第一管棚工作室7，完成第一管棚工作室7初支；
S5：在第一管棚工作室7内转换管棚施工方向，打设第三组管棚8，优选地，第一管棚工作室7施工完成后，在洞内施工管棚导向架10，打设第三组管棚8的顶部管棚和侧向管棚，待第三组管棚8打设完成后，再分导洞切除侧墙初支钢架及超前管棚支护，逐步完成开洞；第三组管棚8的顶部管棚与第一组管棚6的顶部管棚搭接，完成弧形加宽段隧道顶部的超前管棚支护；搭接长度优选为4m，管棚单节长度优选为4m或2m，交错使用使管棚错缝搭接；第三组管棚8的侧向管棚沿侧墙打设，超出第二管棚工作室5，完成第二管棚工作室5的超前管棚支护；第三组管棚8的侧向管棚优选超出第二管棚工作室52m；
S6：沿第三组管棚8暗挖施工至第二管棚工作室5；
S7：在第二管棚工作室5内打设第四组管棚9的侧向管棚，完成弧形加宽段隧道侧向的超前管棚支护；
S8：沿第四组管棚9和第一组管棚6对向暗挖施工，完成扩大段隧道施工，使隧道全段贯通。
在本实施例中，第一组管棚6、第二组管棚4、第三组管棚8和第四组管棚9两侧的虚线为侧向管棚，中间的实线为顶部管棚；管棚的环向间距优选为0.4米；第一组管棚6包括隧道顶板上侧的42根顶部管棚和隧道两侧墙外的各18根侧向管棚，第二组管棚4包括27根顶部管棚、一侧的19根侧向管棚、另一侧的20根侧向管棚；第三组管棚8包括32根顶部管棚、和两侧的各17根侧向管棚；第四组管棚9仅包括两侧的各17根侧向管棚；各管棚之间的夹角如图1所示。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：测量放样，开挖施工第一竖井和第二竖井；
S2：第一竖井和第二竖井内施作管棚导向墙；
S3：在第一竖井的侧壁上打设第一组管棚至第二管棚工作室，在第二竖井的侧壁上打设第二组管棚至第一管棚工作室；
S4：沿第二组管棚暗挖施工至第一管棚工作室，完成第一管棚工作室初支；
S5：在第一管棚工作室内转换管棚施工方向，打设第三组管棚；第三组管棚的顶部管棚与第一组管棚的顶部管棚搭接，完成弧形加宽段隧道顶部的超前管棚支护；第三组管棚的侧向管棚沿侧墙打设，超出第二管棚工作室，完成第二管棚工作室的超前管棚支护；
S6：沿第三组管棚暗挖施工至第二管棚工作室；
S7：在第二管棚工作室内打设第四组管棚的侧向管棚，完成弧形加宽段隧道侧向的超前管棚支护；
S8：沿第四组管棚和第一组管棚对向暗挖施工，完成扩大段隧道施工。
2.根据权利要求1所述的填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，其特征在于：第三组管棚的顶部管棚与第一组管棚的顶部管棚搭接4m。
3.根据权利要求1所述的填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，其特征在于：第三组管棚的侧向管棚超出第二管棚工作室2m。
4.根据权利要求1所述的填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，其特征在于：第一组管棚包括隧道顶板上侧的42根顶部管棚和隧道两侧墙外的各18根侧向管棚，第一组管棚的环向间距为0.4米，第一组管棚的顶部管棚覆盖第二管棚工作室顶部，第一组管棚将弧形变截面隧道包围其中。
5.根据权利要求1所述的填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，其特征在于：管棚单节长度为4m或2m，交错使用使管棚错缝搭接。
6.根据权利要求1所述的填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，其特征在于：管棚导向墙包括顶部管棚导向墙和竖向管棚导向墙，管棚导向墙中预埋导向管，竖向管棚导向墙与围护结构采用钢筋植筋连接，竖向管棚导向墙的基础落至基坑底，竖向管棚导向墙底地基承载力不小于180kPa。
7.根据权利要求1所述的填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，其特征在于：第一管棚工作室施工完成后，在洞内施工管棚导向架，打设第三组管棚的顶部管棚和侧向管棚，待第三组管棚打设完成后，再分导洞切除侧墙初支钢架及超前管棚支护，逐步完成开洞。
8.根据权利要求1所述的填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，其特征在于：第二组管棚的长度超出第一管棚工作室的钢架4m。
9.根据权利要求1所述的填石地层弧形变截面隧道浅埋暗挖施工方法，其特征在于：第一组管棚的顶部管棚的竖向外插角为2.2°。
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