CN110005440A - 横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法 - Google Patents

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CN110005440A CN201910303081.5A CN201910303081A CN110005440A CN 110005440 A CN110005440 A CN 110005440A CN 201910303081 A CN201910303081 A CN 201910303081A CN 110005440 A CN110005440 A CN 110005440A
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陈文�
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Abstract

一种横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,包含在围挡内施作暗挖施工竖井,在地下空间的预定位置施作第一导洞,在第一导洞内施作垂直于开挖方向的横向管棚,在横向管棚保护下进行第二导洞的施工,当第二导洞的开挖进尺超过第三导洞开挖高度的2倍后开挖第三导洞,沿开挖方向分段拆除支护结构,开挖第一导洞下方的土体,施作多根间隔的水平横撑结构,分段完成剩余部分的永久结构,直至断面全部封闭;由此,本发明能有效替代传统双侧璧导洞法,能用于开挖宽度11~13米,高度在7~8米以上的单层单跨断面的开挖,其除可用于浅埋暗挖,还可用于超浅埋暗挖,其开挖体量小,开挖步序少、施工转换少、施工风险小、综合造价低,适用范围更为广泛。

Description

横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法

技术领域

本发明涉及城市地下空间施工的技术领域,尤其涉及一种横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加速,城市地下空间的开发率及开发规模日渐增高,轨道交通、综合管廊、地下车库及各种一体化设施等正在我国地下空间大规模建设。我国地下工程的建设进入了一个全新的时代,其建设规模及建设速度在世界地下工程建设史上也是少有的。通常建设地下工程的建设方法有明挖法、盖挖法及暗挖法。

明挖法及盖挖法均以自然地面开挖为前提。明挖法在城市环境的应用过程中,通常牵扯大量的交通导改及管线改移,其实施顺序通常为进行交通导改、进行管线改移、施作桩(或墙)式竖向挡土支护结构、在竖向支护结构保护下分层开挖土层且随挖随施作水平向支撑、待基坑结构到底后顺做二村结构直至结构完成。盖挖法分盖挖顺作和盖挖逆作。盖挖顺做实施顺序通常为进行交通导改、进行管线改移、施作桩(或墙)式竖向挡土支护结构、施作临时路面体系、在竖向支护结构保护下分层开挖土层且随挖随施作水平向支撑、待基坑结构到底后顺做二村结构直至结构完成。盖挖逆作在支护结构形成的步序上与盖挖顺做相同,其区别在于利用二衬的顶板结构作为路面体系,同时二村结构先形成顶板后形成底板。盖挖相比与明挖对路面交通的影响相对较少,但改移的管线数量基本没有变化。暗挖法在城市环境的应用过程中,不对路面交通及管线造成影响,其实施顺序为,在路边施作施工竖井、在竖井内施工暗挖横通道、利用横通道施作地下结构开挖所需的支护结构、在支护结构的保护下形成二村结构。

以上施工方法在我国应用多年,在早期的工程建设中因交通导改及管线改移的成本相对较低,明挖法因其土建施工成本较为经济、作业环境优良、技术安全可靠、施工速度快而相对广泛采用。暗挖法因其土建施工成本较高、施工风险大、作业环境差、施工速度慢而相对较少采用。然而,近年随着我国综合国力的增强,人们对于地下工程的建设及服务标准有了更高的要求。以往地下工程建设带来的占用道路施工甚至断路施工,管线迁改给日常生活带来不便等问题被新的建设环境所不能“容忍”。因此明挖法的适用性日趋降低,暗挖法因其不需交通及管线导改、综合建造成本低、综合建造工期短等优势而日趋被广泛采用。在北京等大型城市,地下工程的建设思路已由“能明则明”逐渐转变为“能暗则暗”。

常用的暗挖法依据开挖形成的永久结构的跨度不同,大致可以区分为单跨结构和多跨结构,单跨结构依据断面高度及宽度可采用全断面开挖法、台阶法、CD、CRD、双侧壁导洞法,多跨结构依据断面高度、宽度及开挖方法可采用中洞法、侧洞法、洞柱法、一次扣拱法及管幕法。以上方法各有其应用范围,全断面开挖法、台阶法、CD、CRD法及双侧璧导洞法因其步序简单、开挖方便、施工速度快,综合造价低而被广泛应用。但其在开挖宽度及高度上均受到限制,当超出其适用范围后,开挖期间的地面及管线变形、结构安全均难以保证。侧洞法及中洞法为我国地下大跨度结构建设中早期广泛使用的方法。近些年因其地面沉降大、受力转换复杂、废弃工程量多、结构施工风险大,在较软土地层中已经较少用其开挖多层多跨结构,但单层多跨结构考虑其造价较低、施工速度快仍在广泛应用。此外在土质较硬的地层中,用其开挖多层多跨的案例仍然较多。洞柱法及一次扣拱法为目前大跨多层结构首选的施工方法,其中以洞柱法应用居多。其在大跨多层断面的开挖中,具有地面及管线变形控制好,安全保障度高的特点。但其亦具有施工步序复杂,施工转换多、综合建造成本高的缺点。管幕法建设成本相比洞柱法及一次扣拱法显著增高,同时其对施工场地要求较高,在我国未得到大量应用。此外当管幕顶进长度较长时(30m以上),面临着顶进设备能力不足,对于后配套要求较高、施工作业空间较大,顶进偏差难以控制的技术问题,尤其当管幕直径较大时,上述问题尤为明显。理论上适用于多层多跨断面的中洞法、侧洞法、洞柱法、一次扣拱法及管幕法可以替代适用于单跨断面的CD、CRD及双侧壁导洞法。但因其工序复杂不便于开挖,综合建造成本高,同时在单跨及小断面情况下变形控制优势难以发挥的特点,在实际建设过程中通常不被采用。

双侧壁导洞法在我国应用多年,因其在开挖宽度11~13米左右,开挖高度在7~8米以上的单层单跨断面中具有开挖速度快、综合造价低、风险可控的特点,其在城市轨道交通地下结构、山岭隧道、地下商业结构等地下工程中的有着广泛的应用。但其为浅埋暗挖领域的工法,受其变形受力机理所限,其仅能用于浅埋暗挖的工程,而较难在超浅埋暗挖领域应用。同时其需起拱,拱会增加结构的竖向高度,进而增加结构的埋深,从而进一步使其不具备超浅埋暗挖的条件。此外拱还形成了不必要开挖面积,造成了不必要的工程投资。而且,该方法虽相比中洞法及侧洞法等具有开挖步序简单、施工转化少、施工风险小的优点,但其自身开挖步序仍较为复杂,转换亦较多,风险亦较大。

为此,本发明的设计者有鉴于上述缺陷,通过潜心研究和设计,综合长期多年从事相关产业的经验和成果,研究设计出一种横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,其步骤简单,施工方便,能有效替代传统双侧璧导洞法,能更好的用于开挖宽度11~13米左右,开挖高度在7~8米以上的单层单跨断面的开挖。相比传统双侧璧导洞法,其除可用于浅埋暗挖,还可用于超浅埋暗挖,其开挖体量小,开挖步序少、施工转换少、施工风险小、综合造价低,适用范围更为广泛。

为解决上述问题,本发明公开了一种横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,其特征在于包括如下步骤:

步骤一:对道路两侧的可用空地进行围挡,在围挡内施作暗挖施工竖井,在竖井内施工水平横通道,用于道路下即将施工的地下空间结构暗挖施作期间的出土及进料;

步骤二:在地下空间的选定位置施作第一导洞,所述第一导洞内采用钢格栅结合喷射混凝土或型钢结合喷射混凝土的结构施作,在所述第一导洞内通过管棚机进行横向管棚的施作,所述横向管棚包含多根管棚钢管,所述多根管棚钢管贯穿第一导洞且相对第一导洞横向间隔设置,横向管棚与开挖方向垂直,各管棚钢管为横向双向打设,管长需超出最终开挖外轮廓一定的长度,为后期施作的结构进行有效的顶部棚护,有效的保证地下空间施工作业人员、地面及地下管线的安全;

步骤三:在横向管棚的保护下进行第二导洞的施作,所述第二导洞位于横向管棚下方和第一导洞的两侧,所述第二导洞内采用钢格栅结合喷射混凝土或型钢结合喷射混凝土的结构施作,第二导洞的开挖进尺及钢格栅或型钢的间距与第一导洞的的钢格栅或型钢的间距保持一致,且钢格栅或型钢与第一导洞的格栅进行连接,所述第二导洞的每个钢格栅或型钢的顶部与管棚钢管通过垫片或喷射混凝土进行无缝衔接,以确保对横向管棚形成有效的竖向支撑,形成棚护加钢格栅或型钢结合喷射混凝土的复合结构;

步骤四:当第二导洞的开挖进尺超过第三导洞开挖高度的2倍后,进行第三导洞的施工,所述第三导洞位于第二导洞的下方,第二导洞与第三导洞之间需一直保持2倍第三导洞高的安全距离,第三导洞采用钢格栅结合喷射混凝土或型钢结合喷射混凝土结构施作,第三导洞的开挖进尺及钢格栅或型钢的间距与第二导洞的的钢格栅或型钢的间距保持一致,且钢格栅或型钢与第二导洞的钢格栅或型钢进行连接;

步骤五:沿开挖方向分段拆除第二导洞与第三导洞间的支护结构,在导洞内进行周缘的永久结构施工及设置多根间隔的竖向支撑结构;

步骤六:开挖第一导洞下方的土体,随挖随拆除两侧第二导洞与第三导洞之间的支护结构,在第三导洞底部分段施作多根间隔的水平横撑结构;

步骤七:分段完成剩余部分的永久结构,直至断面全部封闭,完成整体结构施工。

其中:所述第一导洞1的净宽为2.5m-4.0m,净高为2.5m。

其中:第一导洞的最小覆土厚度为1.8m-2.4m。

其中:所述横向管棚中的各管棚钢管的直径为150mm~200mm,壁厚采用8mm~10mm,各管棚钢管的中心线之间的间距为30~40cm。

其中:各管棚钢管由多根管节组成,多根管节从第一导洞的两侧分别通过管棚机依次打设,各管节间采用丝扣连接或者焊接。

其中:在管棚钢管内放置钢筋笼或在管节连接处放置内衬套管,用于连接节点补强。

其中:所述竖向支撑结构采用型钢制成,间距为3m~6m。

其中:所述水平横撑结构采用型钢制成,间距为3m~6m。

其中:所述横向管棚需超过最终开挖外轮廓一定长度。

其中:所述第二导洞与管棚钢管密贴或在第二导洞侧墙顶部插入补充垫块或喷射混凝土从而在第二导洞的顶部与横向管棚结构形成复合受力结构。

通过上述结构可知,本发明的横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法具有如下效果:

(1)可用于开挖宽度11~13米左右,开挖高度在7~8米以上的单层单跨断面的开挖;

(2)管棚结构采用横向布置,同时在管棚结构内放置了钢筋笼或在节点处放置了内衬管,管棚结构整体性及刚度明显提高,使管棚结构变为了主受力结构。

(3)其除可在浅埋暗挖领域应用外,还可用于超浅埋暗挖领域,第一导洞1利用浅埋暗挖原理进行开挖,因其尺寸微小,可在超浅埋空间(以最终要形成的暗挖大断面为衡量标准)实现刚度足够的管棚结构的架设,从而为超浅埋暗挖创造了先决条件。

(4)管棚钢管打设长度较短,管棚不宜产生偏差,管棚与其下方的支护结构更容易密贴,避免了管棚与支护结构之间夹土,带来的沉降问题,更有利于超浅埋暗挖的沉降控制,有利于结构实现超浅埋暗挖。

(5)管棚与第二导洞2顶部的喷射混凝土结构形成复合结构的设计方式,使第二导洞2的侧墙形成横向管棚的支座提高横向管棚结构的承载力,第二导洞2顶部喷射混凝土结构用于横向管棚结构的补强。解决了传统双侧璧导洞等浅埋暗挖结构,顶部设置为平顶后,喷射混凝土结构节点板处于单纯受剪状态(浅埋暗挖喷射混凝土支护结构的节点板须处于压剪状态才安全,因此顶部须设计为拱形,使节点板受压)容易被剪断而开挖不安全的问题。从而可避免结构起拱以实现结构的超浅埋

(6)安全性更高,除第一导洞1外的其余导洞均在刚度较大的管棚下进行开挖,结构施工的安全性得到显著改善。

(7)本方法的开挖工期更优,由施工工序对比可以,本方法的施工步序减少两步,初支及永久结构间的受力转换显著减小,从而可有效节约工期。

(8)避免结构起拱带来的不必要开挖和支护结构的投入,因此有利于降低工程建设成本。同时因工期短,减少了人工成本的投入,造价更优。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1至图6显示了本发明的横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法的步骤示意图。

图7显示了现有的双侧壁导洞法的截面示意图。

图8显示了应用本发明方法的截面示意图。

具体实施方式

参见图1至图6,显示了本发明的横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法。

所述横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法包括如下步骤:

步骤一:对道路两侧的可用空地进行围挡,在围挡内施作暗挖施工竖井,在竖井内施工水平横通道,用于道路下即将施工的地下空间结构暗挖施作期间的出土及进料。可在不影响交通及管线的情况下对道路两侧可用的空地进行围挡,施工竖井及横通道的数量,由建设者综合地下结构的长度、高度、宽度、施工工期及场地情况决定。

步骤二:在地下空间的选定位置施作第一导洞1(当地下空间存在管线时,应躲避管线、在管线的空隙中施作),在所述第一导洞1内通过管棚机进行横向管棚10的施作,所述横向管棚10包含为多根管棚钢管11,所述多根管棚钢管11贯穿第一导洞且相对第一导洞1横向间隔设置,整个横向管棚相比传统双侧壁导洞法中的管棚(及全断面开挖法、台阶法、CD、CRD、中洞法、侧洞法、洞柱法、一次扣拱法中的管棚),采用与开挖方向垂直(与结构主受力方向一致)设置的方式,而非顺开挖方向打设。各管棚钢管为横向双向打设,打设长度显著降低,避免了传统工法延开挖方向打设,管棚长度长施工难度大,定位精度难以保证、对施工机具及打设空间要求高、造价高的问题。同时本发明将以前作为辅助受力结构的管棚调整为主受力结构,且作为支护结构主受力结构的一部分参与结构受力,因其具有足够的刚度,为后期施作的结构进行有效的顶部棚护,确保其不发生较大的变形,有效的保证地下空间施工作业人员、地面及地下管线的安全。

同时,所述第一导洞1的大小根据管棚机的大小和各管棚钢管的管节长度进行设计,在图示实施例中,所述第一导洞1的上端为拱形,下部为方形,所述第一导洞1的净宽选为2.5m-4.0m(外尺寸D为3.0m-4.5m),净高选为2.5m左右。如图1所示。为便于后期管棚的施作,第一导洞1采用钢格栅结合喷射混凝土的结构施作,格栅间距及开挖进尺选为0.5-0.75m。因为浅埋暗挖可在当0.6<H/D≤1.5时的情况下施作,因此第一导洞1的覆土厚度可控制为1.8m-2.4m,优选厚度不小于2m。

所述横向管棚结构中的各管棚钢管11的直径优选为150mm~200mm,壁厚采用8mm~10mm,各管棚钢管11的中心线之间的间距为30~40cm,管棚钢管11的长度要超出后期开挖结构的外边界一定距离A,超出长度根据具体情况计算确定,以确保横向管棚结构受力合理。为提高横向管棚结构的整体刚度,相邻管棚钢管的连接节点应错开布置。且各管棚钢管11由多根管节(钢管)组成,多根管节从第一导洞1的两侧分别通过管棚机依次打入,各管节间采用丝扣连接(或者焊接),两侧分别打入完成后在第一导洞1内实现管棚钢管11的对接,以完成管棚钢管11的施工,各管节的长度由第一导洞1的宽度决定,各管棚钢管施作完成后可在管棚钢管内放置钢筋笼或在管节连接处放置内衬套管,用于连接节点补强,以实现等强连接。在横向打设基础上,为进一步减少管棚结构施作难度,横向管棚结构的各钢管11由第一导洞1从中间向两边双向进行打设,长度显著变短,可以极大的改善因为管棚钢管施作的过长,定位精度难以保证、所需顶进力大需要大功率机械、造价高的问题。

由此,本方法中的管棚结构长度显著减小,其打设的难度显著降低,从而有助于设备小型化,从而降低了顶进对于地下空间的需求,有利于第一导洞1的结构实现超浅埋。。

由于第一导洞1的尺寸较小,根据土层情况,可采用如下两种方法进行开挖第一导洞1,方法1为:根据开挖的步距(每次开挖的步距通常为0.5m或0.75m)打设超前支护(即沿施工方向在断面上方打入一排向上倾斜的超前小导管,以进行有效保护),将步距内的预期断面一次开挖完毕,之后在断面内缘间隔设置多个钢格栅(钢格栅为环形且贴敷于断面内缘)后喷射混凝土以形成断面内的支护结构,然后进行下一步距的超前支护打设、开挖及支护结构施作,依次循环,直至第一导洞的支护结构形成,最终在支护结构的保护下形成永久受力的二衬结构;方法2为:根据开挖的步距(每次开挖的步距通常为0.5m或0.75m)打设超前支护,将步距内的预期断面分两步开挖(先开挖上台阶,再开挖下台阶,通过预留核心土的方式确保掌子面安全),之后施作钢格栅结合喷射混凝土的支护结构,然后进行下一步距的超前支护打设、开挖及支护结构施作。依次循环,直至第一导洞的支护结构形成,最终在支护结构的保护下形成永久受力的二衬结构。

由此,第一导洞1利用浅埋暗挖原理进行开挖,因其尺寸微小,变形微小,可在超浅埋空间(以最终要形成的11~13m以上暗挖大断面为衡量标准)实现刚度足够的横向管棚的架设,从而为超浅埋暗挖创造了先决条件。

第一导洞1的最小覆土厚度为1.8m~2.4m,更为优选的最小覆土厚度是不小于2m。

步骤三:在横向管棚的保护下进行第二导洞2的施作,所述第二导洞2位于管棚钢管11下方和第一导洞1的两侧,所述第二导洞2内采用钢格栅结合喷射混凝土或型钢结合喷射混凝土的结构施作,且钢格栅或型钢与第一导洞1的格栅进行连接,第二导洞2的开挖进尺及钢格栅或型钢的间距与第一导洞1的格栅或者型钢间距保持一致。其中,第二导洞2的开挖及支护方式优选的与第一导洞的相同。第二导洞2的开挖宽度优选为4-6m,具体宽度根据建筑功能、覆土及采用的管棚尺寸经计算后确定。

其中,所述第二导洞2的每个钢格栅或型钢的顶部与管棚钢管11进行无缝衔接(如图2),且优选的可在钢格栅或型钢的顶部和管棚钢管11之间插入钢垫板或者喷射混凝土,从而确保二者之间没有缝隙,以确保其顶部对管棚形成有效的竖向支撑,避免了管棚在第二导洞2结构形成后的变形。

其中,所述横向管棚在第二导洞2外侧延伸了一定距离A,在第二导洞2结构封闭前使土体对顶部管棚形成有效支顶,从而确保第二导洞开挖的安全。

横向管棚结构与第二导洞2顶部的喷射混凝土结构形成复合结构的设计方式,使第二导洞2的侧墙形成横向管棚结构的支座提高横向管棚结构的承载力,第二导洞2顶部喷射混凝土结构用于横向管棚结构的补强。解决了传统双侧璧导洞等浅埋暗挖结构,顶部设置为平顶后,喷射混凝土结构节点板处于单纯受剪状态(浅埋暗挖喷射混凝土支护结构的节点板须处于压剪状态才安全,因此顶部须设计为拱形,使节点板受压)容易被剪断而开挖不安全的问题。从而可避免结构起拱以实现结构的超浅埋。

步骤四:当第二导洞2的开挖进尺超过第三导洞3开挖高度的2倍后,进行第三导洞3的施工,所述第三导洞3位于第二导洞2的下方,第二导洞2与第三导洞3之间需一直保持2倍第三导洞3高的安全距离。第三导洞3的开挖进尺及间距与第二导洞2保持一致。第三导洞3同样采用钢格栅结合喷射混凝土或型钢结合喷射混凝土结构施作,同样采用第一导洞的方法进行开挖施工,第三导洞3与第二导洞2连接为一体,如图3所示。

步骤五:沿开挖方向分段拆除第二导洞2与第三导洞3间的支护结构,在导洞内进行周缘的永久结构施工及设置多根间隔的竖向支撑结构12,所述竖向支撑结构12采用型钢制成,间距为3m~6m。如图4所示。

步骤六:开挖第一导洞1下方的土体,随挖随拆除两侧第二导洞2与第三导洞3之间的支护结构,在第三导洞3底部分段施作多根间隔的水平横撑结构13,所述水平横撑结构13采用型钢制成,间距为3m~6m。如图5所示。

步骤七:分段完成剩余部分的永久结构,直至断面全部封闭,完成整体结构施工,如图6所示。

为了进一步说明本发明的方法及支护结构的创新及优势,以实现同样建筑功能的断面进行对比。根据建筑功能,某商业通道需建造内净空为9700mm×5650mm的地下空间以满足人员通行及商业活动需求,同时其需与既有商业地下二层进行衔接。如采用双侧璧导洞法,其断面形式如图7所示。

图中断面101位于地下商业建筑102的一侧,其下方设有电力管沟103,且上方还需要设置污水管104、雨水管105、上水管106和低压燃气107。

采用本发明的施工方法的断面109的形式可参见图8,由此,从由图7及图8的对比可知,当采用本发明时支护结构的最小覆土为2.45m,且仅为局部点,达70%的断面覆土厚度可达3.7m。但当采用双侧璧导洞结构时,其最小覆土为1.19m,达二分之一的结构覆土小于1.73m,达四分之三的结构覆土小于2.48m,因此,采用双侧璧导洞的开挖方式及结构,其覆土已经不能达到其最小覆土的要求(当0.6<H/D≤1.5时为浅埋暗挖),其开挖已不能实现,采用双侧璧导洞起拱后,结构与管线产生冲突,已不能再进行暗挖作业施工。

而采用本发明的开挖方法及支护结构,其先通过第一导洞1在地下超浅层空间提前实施刚度较大的管棚支护结构,在支护结构的保护下与后期施作的喷射混凝土结构形成复合受力结构,其可保证超浅埋状态下结构变形及受力的安全,且图7的开挖方量为106.5㎡,图8的开挖方量为89.9㎡,本发明的开挖方量显著降低,混凝土结构投入工程量显著降低,因此造价显著降低。

同时,地下结构当面积过大时,通常需设置出地面的疏散口及通风口,当采用双侧璧导洞时结构因覆土需求不得已深埋,疏散口及通风口的爬升高度增加,工程量增加,工程造价增加,本发明第一导洞1下发导洞底部的支护结构采用大间距的型钢结构,支护结构投入量减小,节约了工程投资,且采用本发明的施工方法及结构施工更为简单、施工转换少、风险小。

因此,本发明相比传统浅埋暗挖方法的优点在于:

(1)可用于开挖宽度11~13米左右,开挖高度在7~8米以上的单层单跨断面的开挖;

(2)管棚采用横向布置,同时在管棚内放置了钢筋笼或在节点处放置了内衬管,管棚整体性及刚度明显提高,使管棚变为了主受力结构。

(3)其除可在浅埋暗挖领域应用外,还可用于超浅埋暗挖领域,第一导洞1利用浅埋暗挖原理进行开挖,因其尺寸微小,可在超浅埋空间(以最终要形成的暗挖大断面为衡量标准)实现刚度足够的超前支护(管棚)的架设,从而为超浅埋暗挖创造了先决条件。

(4)管棚打设长度较短,管棚不宜产生偏差,管棚与其下方的支护结构更容易密贴,避免了管棚与支护结构之间夹土,带来的沉降问题,更有利于超浅埋暗挖的沉降控制,有利于结构实现超浅埋暗挖。

(5)管棚与第二导洞2顶部的喷射混凝土结构形成复合结构的设计方式,使第二导洞2的侧墙形成横向管棚结构的支座提高横向管棚结构的承载力,第二导洞2顶部喷射混凝土结构用于横向管棚结构的补强。解决了传统双侧璧导洞等浅埋暗挖结构,顶部设置为平顶后,喷射混凝土结构节点板处于单纯受剪状态(浅埋暗挖喷射混凝土支护结构的节点板须处于压剪状态才安全,因此顶部须设计为拱形,使节点板受压)容易被剪断而开挖不安全的问题。从而可避免结构起拱以实现结构的超浅埋

(6)安全性更高,除第一导洞1外的其余导洞均在刚度较大的管棚下进行开挖,结构施工的安全性得到显著改善。

(7)本方法的开挖工期更优,初支及永久结构间的受力转换显著减小,从而可有效节约工期。

(8)避免结构起拱带来的不必要开挖和支护结构的投入,因此有利于降低工程建设成本。同时因工期短,减少了人工成本的投入,造价更优。

显而易见的是,以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例,但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子,本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (10)

1.一种横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤一:对道路两侧的可用空地进行围挡,在围挡内施作暗挖施工竖井,在竖井内施工水平横通道,用于道路下即将施工的地下空间结构暗挖施作期间的出土及进料;
步骤二:在地下空间的选定位置施作第一导洞,所述第一导洞内采用钢格栅结合喷射混凝土或型钢结合喷射混凝土的结构施作,在所述第一导洞内通过管棚机进行横向管棚的施作,所述横向管棚包含多根管棚钢管,所述多根管棚钢管贯穿第一导洞且相对第一导洞横向间隔设置,横向管棚与开挖方向垂直,各管棚钢管为横向双向打设,管长需超出最终开挖外轮廓一定的长度,为后期施作的结构进行有效的顶部棚护,有效的保证地下空间施工作业人员、地面及地下管线的安全;
步骤三:在横向管棚的保护下进行第二导洞的施作,所述第二导洞位于横向管棚下方和第一导洞的两侧,所述第二导洞内采用钢格栅结合喷射混凝土或型钢结合喷射混凝土的结构施作,第二导洞的开挖进尺及钢格栅或型钢的间距与第一导洞的的钢格栅或型钢的间距保持一致,且钢格栅或型钢与第一导洞的格栅进行连接,所述第二导洞的每个钢格栅或型钢的顶部与管棚钢管通过垫片或喷射混凝土进行无缝衔接,以确保对横向管棚形成有效的竖向支撑,形成棚护加钢格栅或型钢结合喷射混凝土的复合结构;
步骤四:当第二导洞的开挖进尺超过第三导洞开挖高度的2倍后,进行第三导洞的施工,所述第三导洞位于第二导洞的下方,第二导洞与第三导洞之间需一直保持2倍第三导洞高的安全距离,第三导洞采用钢格栅结合喷射混凝土或型钢结合喷射混凝土结构施作,第三导洞的开挖进尺及钢格栅或型钢的间距与第二导洞的的钢格栅或型钢的间距保持一致,且钢格栅或型钢与第二导洞的钢格栅或型钢进行连接;
步骤五:沿开挖方向分段拆除第二导洞与第三导洞间的支护结构,在导洞内进行周缘的永久结构施工及设置多根间隔的竖向支撑结构;
步骤六:开挖第一导洞下方的土体,随挖随拆除两侧第二导洞与第三导洞之间的支护结构,在第三导洞底部分段施作多根间隔的水平横撑结构;
步骤七:分段完成剩余部分的永久结构,直至断面全部封闭,完成整体结构施工。
2.如权利要求1所述的横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,其特征在于:所述第一导洞1的净宽为2.5m-4.0m,净高为2.5m。
3.如权利要求1所述的横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,其特征在于:第一导洞的最小覆土厚度为1.8m-2.4m。
4.如权利要求1所述的横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,其特征在于:所述横向管棚中的各管棚钢管的直径为150mm~200mm,壁厚采用8mm~10mm,各管棚钢管的中心线之间的间距为30~40cm。
5.如权利要求1所述的横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,其特征在于:各管棚钢管由多根管节组成,多根管节从第一导洞的两侧分别通过管棚机依次打设,各管节间采用丝扣连接或者焊接。
6.如权利要求5所述的横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,其特征在于:在管棚钢管内放置钢筋笼或在管节连接处放置内衬套管,用于连接节点补强。
7.如权利要求1所述的横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,其特征在于:所述竖向支撑结构采用型钢制成,间距为3m~6m。
8.如权利要求1所述的横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,其特征在于:所述水平横撑结构采用型钢制成,间距为3m~6m。
9.如权利要求1所述的横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,其特征在于:所述横向管棚需超过最终开挖外轮廓一定长度。
10.如权利要求1所述的横向管棚支护下双侧壁导洞式施工方法,其特征在于:所述第二导洞与管棚钢管密贴或在第二导洞侧墙顶部插入补充垫块或喷射混凝土从而在第二导洞的顶部与横向管棚结构形成复合受力结构。
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