CN109162723A - 一种大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法，分为中板以上和中板以下两部分的拆除，具体包括首层导洞的破除及第一道竖撑的拆除、第一道横撑的拆除、第二道竖撑和第二道横撑的拆除、第三道横撑和第四道横撑的两侧及第五道竖撑的拆除、第三道竖撑的拆除、第三层导洞内网片及型钢支撑的拆除、第三道横撑和第四道横撑的中间部分的拆除和剩余支撑的竖撑、横撑的拆除总计八个步骤。本发明保证隧道仰拱与侧墙结构连接位置处防水板搭接长度和焊接质量，易于操作，满足隧道防水质量，上下分区错开独立作业，优化作业空间，降低交叉作业干扰，提高工效，并精确控制钢支撑拆除拱顶沉降以及衬砌周边收敛，降低隧道结构施工风险的方法。

Description

一种大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法

技术领域

本发明涉及隧道临时钢支撑拆除施工技术领域，尤其涉及一种大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法。

背景技术

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道是珠海连接线的控制性工程，暗挖段长255m，下穿拱北口岸限定区域，地质条件复杂，穿越环境保护要求极高、政治因素极为敏感的拱北海关。暗挖段位于临海饱和软土环境，地层复杂，地质软弱，地下水位埋藏浅(约地面下1m)，水量丰富。拱顶埋深4～5m,开挖宽度18.8m，高度21.0m，且深约30m，面积336.8㎡，拱北隧道暗挖段采用“管幕+冻结法”施工，采用管幕进行超前预支护，分区分段冻结法进行管幕之间止水。采用“五台阶十四部开挖工法”开挖，三次复合衬砌支护。导洞开挖后，临时钢支撑紧跟支护，支撑型号为HW400×400，间距1.2m，支撑间喷射40cmC25混凝土。第一道横撑、全部竖撑双拼，第二～四道横撑单根。

初支及二衬完成后进行钢支撑拆除作业，钢支撑拆除存在地表沉降，隧道结构变形，防水板铺装质量较差，交叉作业频繁等风险以及问题，为了降低风险，提高结构施工质量与效率，提出大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法，解决现有技术钢支撑拆除时存在地表沉降，隧道结构变形的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法，该隧道挖掘时的大断面通过钢支撑分成多台阶多导洞施工，施工完成后需要将临时钢支撑进行拆撑作业，拆除临时钢支撑依次先于永久性结构各分部分段进行，拆除长度通过结构受力计算以及现场监测数据分析确定，分为中板以上和中板以下两部分的拆除，包括以下操作步骤：

步骤一，首层导洞的破除及第一道竖撑的拆除：首层导洞自洞口向内破除竖撑支撑间的混凝土，并拆除网片、第一道竖撑及其连接材料，拆除一定距离后，及时喷射混凝土，依次循环向前拆除，拆除过程中产生的渣土和支撑材料通过首层台阶运输至洞外；

步骤二，第一道横撑的拆除：首层导洞内的第一道竖撑拆除完成后，根据现场组织和施工安全，自从洞内向洞外破除第一道横撑间的混凝土，拆除网片、第一道横撑及其连接材料，第一道横撑保留性拆除，拆除一定距离后，及时对支撑拆除的位置进行喷射混凝土找平；依次循环拆除至洞口结束，拆除过程中产生的渣土和支撑材料通过第二层导洞运输至洞外；

步骤三，第二道竖撑和第二道横撑的拆除：首层导洞第一道横撑拆除完成后，自洞内向洞外破除第二道竖撑间的混凝土,拆除第二层导洞内的第二道竖撑,拆除过程中产生的渣土和支撑材料通过第二层导洞运输至洞外；第二道竖撑与步骤二中保留的第一道横撑连接的部分保留；

拆除一定距离后，开始破除第二层导洞内第二道横撑间的混凝土，拆除网片、第二道横撑及其连接材料，第二道横撑保留性拆除，拆除过程中产生的渣土及支撑材料通过第三层导洞运输至洞外；

步骤四，第三道横撑和第四道横撑的两侧及第五道竖撑的拆除，首先破除第五层导洞内竖撑和第四层导洞内横撑的两侧周边的混凝土，再依次拆除第三道横撑和第四道横撑的两侧以及第五道竖撑；施工仰拱并做好侧墙的施工准备工作；第五道竖撑根据仰拱的施工计划分节段拆除，且当仰拱施工完成后及时对竖撑进行换撑支撑并焊接锚固；

步骤五，第三道竖撑的拆除，所述侧墙与中板施工前，按照侧墙和中板施工节段提前拆除第三层导洞内的第三道竖撑；

步骤六，第三层导洞内网片及型钢支撑的拆除：首先破除第三层导洞内第三道横撑的混凝土，再拆除网片和矩形管等连接材料，最后切断拆除型钢；

步骤七，第三道横撑和第四道横撑的中间部分的拆除，第三层导洞钢支撑拆除完成后，拆除第四层导洞内的第四道竖撑及第三道横撑和第四道横撑的中间部分，最后拆除换撑的支撑；

步骤八，剩余支撑的竖撑、横撑的拆除：侧墙与中板施工节段完成后，再拆除节段内剩余支撑用的竖撑、横撑。

进一步的，所述步骤一至步骤八竖撑和横撑拆除过程中，所述隧道的中心区域保留至少20榀竖撑和横撑。

再进一步的，所述步骤二中，所述第一道横撑保留性拆除时采取每隔10榀横撑保留2榀的作业方式。

再进一步的，所述步骤三中，所述第二道竖撑和第二道横撑保留性拆除时采取每隔10榀横撑保留2榀的作业方式，且所述第二道竖撑和第二道横撑保留的位置与首层导洞内的所述第一道横撑的位置相对应。

再进一步的，如上所述的步骤一至步骤八的整个拆除过程中，加强监控量测，监控量测的具体方式为在临时钢支撑中埋设沉降点、收敛点、内力监测点，通过现场测量采集数据，最后在室内对数据进行分析。

再进一步的，如上所述的步骤一至步骤八的整个拆除过程中，采用分段对称方式拆除。

再进一步的，如上所述的步骤一至步骤八的整个拆除过程中，利用破碎锤破除横撑和竖撑间的混凝土，再通过小翻斗车将弃渣外运至洞外；横撑和竖撑及连接用的型钢采用火焰切割分离，再通过叉车分段运输至工作井，最后通过自卸车运至洞外。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

1)多台阶多导洞钢支撑拆除方案能够精确控制支护体系和结构变形，根据监测系统及时指导反馈调整，合理控制拆除长度，有效降低长距离大断面隧道施工的风险。

2)本发明可以弥补复杂隧道模拟计算无法准确拆除方法、拆除顺序、拆除长度的不足，采用先破除全部混凝土，再逐个对称断开钢支撑，根据监控量测分析判断，发生变形较大时可立刻恢复钢支撑的连接，保证隧道结构的稳定。

3)临时支撑间隔拆除，能控制隧道受力体系转换引起的结构变形，保证隧道永久性结构安全稳定。

4)对称拆撑，独立分区施工，多点施工不干扰，有利于钢支撑和隧道结构受力平衡，大幅提高了施工效率和安全系数。

5)支撑体系拆除过程中，下部及时换撑，分担竖向承重力，保证钢支撑整个受力体系的安全稳定。

综上本发明采用的大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法，保证了隧道仰拱与侧墙结构连接位置处防水板搭接长度和焊接质量，易于操作，满足隧道防水质量，上下分区错开独立作业，优化作业空间，降低交叉作业干扰，提高工效，并精确控制钢支撑拆除拱顶沉降以及衬砌周边收敛，降低隧道结构施工风险的方法。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法流程图；

图2为本发明大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法结构示意图；

图3为本发明大断面多导洞隧道临时钢支撑结构示意图；

图4为本发明临时钢支撑结构拆卸方便完全拆除的示意图；

图5为本发明隧道内下沉、收敛位移监测布置图；

图6为本发明初期支护及临时支护内应力监测布置图；

附图标记说明：1、管幕冻结支护体系；2、横撑；2-1、第一道横撑；2-2、第二道横撑；2-3、第三道横撑；2-4、第四道横撑；3、竖撑；3-1、第一道竖撑；3-2、第二道竖撑；3-3、第三道竖撑；3-4、第四道竖撑；4、仰拱；5、侧墙；6、中板；7、拱部。

具体实施方式

如图1-4所示，一种大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法，该隧道挖掘时的大断面通过钢支撑分成多台阶多导洞施工，施工完成后需要将临时钢支撑进行拆撑作业，拆除临时钢支撑依次先于永久性结构各分部分段进行，拆除长度通过结构受力计算以及现场监测数据分析确定。具体来说，临时支撑包括多个横撑和竖撑，根据设计相互垂直排布连接，所有的横撑、竖撑均由型钢、网片、矩形管、喷射混凝土组成，型钢为骨架，网片和矩形管将一片片型钢连接起来，最后喷射混凝填充型钢间的空隙。

拆除时遵循以下原则进行作业：

1)拆撑时机：临时支护全部完成且各导洞变形充分稳定后，开始拆除临时支撑；

2)拆撑长度确定：拆撑长度需要通过现场试验和数据分析来确定。施工中先逐个切断钢支撑，监测结构内力及变形情况，评估拆除的距离。钢支撑切断后若支护变形小，在安全范围内则开始拆除临时支撑；若支护变形较大，有极大的安全风险，则立即将临时支撑焊接复原，对变形区域进行加固并重新评估、分析、调整拆除方案；

3)间隔拆除：临时支撑一定要间隔拆除，每10榀临时钢支撑保留2榀不拆，防止因连续拆除距离过长引起隧道结构受力变化引起大变形；

4)拆除顺序：每一个段落的混凝土和钢支撑拆除均从上到下进行；

5)对称拆撑：临时支撑拆除由下向上进行，钢支撑两端同时解除与管幕的连接，形成分段对称方式拆除；

6)及时换撑：临时支撑型钢极重，当仰拱施工时底部竖撑拆除后仅靠横撑与管幕焊接，承受临时钢支撑的全部重量，变形风险较大，需要待仰拱施工完成后及时对底部竖撑进行换撑。施工过程中工序要紧凑，减少支撑悬空时间；

7)永久性结构紧跟：临时支撑每拆除一段后应立即施工永久性结构。

该拆除过程分为中板以上和中板以下两部分的拆除，其中，步骤一到步骤三为中板以上的拆除，步骤四至步骤八为中板以下的拆除，整个拆除过程中，利用破碎锤破除横撑和竖撑间的混凝土，再通过小翻斗车将弃渣外运至洞外；横撑和竖撑及连接用的型钢采用火焰切割分离，再通过叉车分段运输至工作井，最后通过自卸车运至洞外，具体包括以下操作步骤：

步骤一，首层导洞的破除及第一道竖撑3-1的拆除：首层导洞A1/A2自洞口向内破除竖撑支撑间的混凝土，并拆除网片、第一道竖撑3-1及其连接材料，拆除一定距离后，及时喷射混凝土，依次循环向前拆除，拆除过程中产生的渣土和支撑材料通过首层导洞内的台阶运输至洞外。

步骤二，第一道横撑2-1的拆除：首层导洞内的第一道竖撑拆除完成后，根据现场组织和施工安全，自从洞内向洞外破除第一道横撑2-1间的混凝土，拆除网片、第一道横撑及其连接材料，第一道横撑保留性拆除，即采取每隔10榀横撑保留2榀的作业方式，拆除一定距离后，及时对支撑拆除的位置进行喷射混凝土找平；依次循环拆除至洞口结束，拆除过程中产生的渣土和支撑材料通过第二层导洞B/B1/B2运输至洞外。

步骤三，第二道竖撑3-2和第二道横撑2-2的拆除：首层导洞第一道横撑2-1拆除完成后，自洞内向洞外破除第二道竖撑2-2间的混凝土,拆除第二层导洞内的第二道竖撑,拆除过程中产生的渣土和支撑材料通过第二层导洞B/B1/B2运输至洞外；第二道竖撑也采取每隔10榀横撑保留2榀的作业方式，其中与步骤二中保留的第一道横撑连接的部分保留；

拆除一定距离后，开始破除第二层导洞内第二道横撑间的混凝土，拆除网片、第二道横撑及其连接材料，第二道横撑保留性拆除，拆除过程中产生的渣土及支撑材料通过第三层导洞C/C1/C2运输至洞外。根据拆除过程中的监测数据，实时分析并调整横撑拆除的间距。

步骤四，第三道横撑2-3和第四道横撑2-4的两侧及第五道竖撑3-5的拆除，首先破除第五层导洞E/E1/E2内第五道竖撑3-5和第四层导洞D/D1/D2内横撑的两侧周边的混凝土，再依次拆除第三道横撑2-3和第四道横撑2-4的两侧以及第五道竖撑3-5，即第三道横撑2-3和第四道横撑2-4中间的部分保留，将位于第五层导洞E1/E2内的两端部分优先拆除；做好施工仰拱4并做好侧墙5的施工准备工作；在第五道竖撑根据仰拱4的施工计划分节段拆除，且当仰拱施工完成后及时对第四道、第五道竖撑进行换撑支撑并焊接锚固。

步骤五，第三道竖撑3-3的拆除，所述侧墙5与中板6施工前，按照侧墙和中板施工节段提前拆除第三层导洞内的第三道竖撑。

步骤六，第三层导洞内网片及型钢支撑的拆除：首先破除第三层导洞内第三道横撑2-3的混凝土，再拆除网片和矩形管等连接材料，最后切断拆除型钢。

步骤七，第三道横撑2-3和第四道横撑2-4的中间部分的拆除，第三层导洞钢支撑拆除完成后，拆除第四层导洞内的第四道竖撑3-4及第三道横撑2-3和第四道横撑2-4的中间部分，最后拆除换撑的支撑。

步骤八，剩余支撑的竖撑、横撑的拆除：侧墙与中板施工节段完成后，再拆除节段内剩余支撑用的竖撑、横撑。

以上所述步骤一至步骤八竖撑和横撑拆除过程中，所述隧道的中心区域保留至少20榀竖撑和横撑，以保证隧道管幕冻结支护体系1及支撑体系的稳定。

如上所述的步骤一至步骤八的整个拆除过程中，加强监控量测，监控量测的具体方式为在临时钢支撑中埋设沉降点、收敛点、内力监测点，通过现场测量采集数据，最后在室内对数据进行分析。如图5-6所示，为洞内下沉、收敛位移监测布置图和初期支护及临时支护内应力监测布置图，图5中三角代表沉降观测点、圆点代表收敛位移监测点，图6中的长方形阴影位置为应力监测点，多台阶多导洞开挖法施工监测频率见表1，隧道测点精度和预警控制值表2。

(1)拱顶下沉：在隧道顶部设置，一个断面布置3个，每5～10m一个观测断面；

(2)隧道内周边位移(收敛变形)：每断面暂布16个测点，每5～10m一个观测断面；

(3)钢支撑内应力：每个断面暂布22个测点，每20～30m一个观测断面；

(4)初期支护内应力：每个断面设置15个测点，每20～30m一个观测断面。

表1多台阶多导洞开挖法施工监测频率

表中B代表隧道的宽度，d代表“天”。

表2隧道测点精度和预警控制值

序号	监测项目	监测精度	预警值
				1	拱顶下沉	0.5mm	累计值：30mm，位移速率：2mm/d
2	周边位移	0.5mm	相对位移累计值：0.30％
				3	钢支撑内力	0.5％(F.S)	70％设计控制值
4	支护衬砌内力	0.5％(F.S)	70％设计控制值

拆撑作业中需要注意以下事项：

(1)临时支护全断面环形封闭是钢支撑拆除施工的安全基础，必须待隧道临时结构全部完成，确保隧道形成完整、封闭的受力支护体系。

(2)拆撑作业时实时跟进监测，以监控量测数据指导拆除作业，尤其重点关注拆撑附近区域的支撑以及临时支护结构体系的变化。

(3)严格按照支撑拆除方案部署施工，严禁随意拆撑。设置警戒线，安排专职安全员指挥，严禁施工人员和无关机械等通过拆撑区域。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法，该隧道挖掘时的大断面通过钢支撑分成多台阶多导洞施工，施工完成后需要将临时钢支撑进行拆撑作业，其特征在于：拆除临时钢支撑依次先于永久性结构各分部分段进行，拆除长度通过结构受力计算以及现场监测数据分析确定，分为中板以上和中板以下两部分的拆除，包括以下操作步骤：

步骤一，首层导洞的破除及第一道竖撑(3-1)的拆除：首层导洞自洞口向内破除竖撑支撑间的混凝土，并拆除网片、第一道竖撑及其连接材料，拆除一定距离后，及时喷射混凝土，依次循环向前拆除，拆除过程中产生的渣土和支撑材料通过首层台阶运输至洞外；

步骤二，第一道横撑(2-1)的拆除：首层导洞内的第一道竖撑拆除完成后，根据现场组织和施工安全，自从洞内向洞外破除第一道横撑间的混凝土，拆除网片、第一道横撑及其连接材料，第一道横撑保留性拆除，拆除一定距离后，及时对支撑拆除的位置进行喷射混凝土找平；依次循环拆除至洞口结束，拆除过程中产生的渣土和支撑材料通过第二层导洞运输至洞外；

步骤三，第二道竖撑(3-2)和第二道横撑(2-2)的拆除：首层导洞第一道横撑拆除完成后，自洞内向洞外破除第二道竖撑间的混凝土,拆除第二层导洞内的第二道竖撑,拆除过程中产生的渣土和支撑材料通过第二层导洞运输至洞外；第二道竖撑与步骤二中保留的第一道横撑连接的部分保留；

拆除一定距离后，开始破除第二层导洞内第二道横撑间的混凝土，拆除网片、第二道横撑及其连接材料，第二道横撑保留性拆除，拆除过程中产生的渣土及支撑材料通过第三层导洞运输至洞外；

步骤四，第三道横撑(2-3)和第四道横撑(2-4)的两侧及第五道竖撑(3-5)的拆除，首先破除第五层导洞内竖撑和第四层导洞内横撑的两侧周边的混凝土，再依次拆除第三道横撑(2-3)和第四道横撑(2-4)的两侧以及第五道竖撑(3-5)；施工仰拱(4)并做好侧墙(5)的施工准备工作；

第五道竖撑根据仰拱的施工计划分节段拆除，且当仰拱施工完成后及时对竖撑进行换撑支撑并焊接锚固；

步骤五，第三道竖撑(3-3)的拆除，所述侧墙(5)与中板(6)施工前，按照侧墙和中板施工节段提前拆除第三层导洞内的第三道竖撑；

步骤六，第三层导洞内网片及型钢支撑的拆除：首先破除第三层导洞内第三道横撑(2-3)的混凝土，再拆除网片和矩形管等连接材料，最后切断拆除型钢；

步骤七，第三道横撑(2-3)和第四道横撑(2-4)的中间部分的拆除，第三层导洞钢支撑拆除完成后，拆除第四层导洞内的第四道竖撑及第三道横撑(2-3)和第四道横撑(2-4)的中间部分，最后拆除换撑的支撑；

步骤八，剩余支撑的竖撑、横撑的拆除：侧墙与中板施工节段完成后，再拆除节段内剩余支撑用的竖撑、横撑。

2.根据权利要求1所述的大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法，其特征在于：所述步骤一至步骤八竖撑和横撑拆除过程中，所述隧道的中心区域保留至少20榀竖撑和横撑。

3.根据权利要求1所述的大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法，其特征在于：所述步骤二中，所述第一道横撑(2-1)保留性拆除时采取每隔10榀横撑保留2榀的作业方式。

4.根据权利要求3所述的大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法，其特征在于：步骤三中，所述第二道竖撑(3-2)和第二道横撑(2-2)保留性拆除时采取每隔10榀横撑保留2榀的作业方式，且所述第二道竖撑(3-2)和第二道横撑(2-2)保留的位置与首层导洞内的所述第一道横撑(2-1)的位置相对应。

5.根据权利要求1所述的大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法，其特征在于：如上所述的步骤一至步骤八的整个拆除过程中，加强监控量测，监控量测的具体方式为在临时钢支撑中埋设沉降点、收敛点、内力监测点，通过现场测量采集数据，最后在室内对数据进行分析。

6.根据权利要求1所述的大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法，其特征在于：如上所述的步骤一至步骤八的整个拆除过程中，采用分段对称方式拆除。

7.根据权利要求1所述的大断面多导洞隧道临时钢支撑拆除施工方法，其特征在于：如上所述的步骤一至步骤八的整个拆除过程中，利用破碎锤破除横撑和竖撑间的混凝土，再通过小翻斗车将弃渣外运至洞外；横撑和竖撑及连接用的型钢采用火焰切割分离，再通过叉车分段运输至工作井，最后通过自卸车运至洞外。