CN110863841A - 一种大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,在某一施工段内采用先仰拱,再拱墙,最后拱顶闭合的顺序施工,每一步施工前先割除对应施工段内的临时支撑再进行施工,所有施工段施工完成后再拆除剩余的临时支撑。本发明克服了复杂地质条件下高风险大跨度超浅埋暗挖隧道二衬施工导致结构变形,引起地表沉降、隧道失稳等风险;提高隧道二衬结构的密实性;更好控制钢筋保护层厚度及二衬主体结构厚度。

Description

一种大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法

技术领域

本发明涉及矿山法大断面隧道二衬施工技术领域。更具体地说,本发明涉及一种大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法。

背景技术

哈尔滨地铁项目矿山法双侧壁导坑法隧道施工,因地质情况复杂、隧道顶部管线众多、施工风险高、断面跨度大,且大跨度断面与相邻隧道为净间距施工。采用仰拱、拱墙整体衬砌施工模式,整体性破除初支结构临时支撑,施工风险大;为预防临时支撑破除造成隧道变形等重大危害,且破除施工段距离受限,不能满足隧道衬砌的工序流水作业要求,功效较慢;拱墙采用台车整体衬砌或满堂支架法一次性衬砌,施工成本高;拱墙结构混凝土均采用附着式振捣器,混凝土密实度差;整体破除临时支撑,工作量大,导致隧道内施工环境较差;大断面弧度大,拱墙整体衬砌,钢筋绑扎操作困难,效率低。为避免双侧壁导坑法破除临时支撑工序导致结构变形,引起地面沉降、隧道失稳等重大风险,二衬施工采用三步法施工。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,克服了复杂地质条件下高风险大跨度超浅埋暗挖隧道二衬施工导致结构变形,引起地表沉降、隧道失稳等风险;提高隧道二衬结构的密实性;更好控制钢筋保护层厚度及二衬主体结构厚度。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,在某一施工段内采用先仰拱,再拱墙,最后拱顶闭合的顺序施工,每一步施工前先割除对应施工段内的临时支撑再进行施工,所有施工段施工完成后再拆除剩余的临时支撑。

优选的是,在二衬施工前,首先破除临时支撑与初支结构节点处混凝土。

优选的是,临时支撑横向为中隔板,纵向为中隔壁,仰拱施工具体包括:

S11:割除仰拱施工段范围内中隔壁底部,施作防水层,并架设换撑;

S12:浇筑防水保护层,绑扎钢筋,安装模板,浇筑仰拱混凝土,浇筑回填层;

S13:完成设定施工段内的仰拱施工后,进行下一步施工。

优选的是,拱墙施工具体包括:

S21:中隔板两侧的导洞下搭设支撑架;

S22:割除拱墙施工段内中隔板的一部分;

S23:铺设防水层,绑扎钢筋,安装模板,浇筑拱墙混凝土,拆除模板;

S24:拱墙进行回撑;

S25:完成上述仰拱对应的拱墙施工后,进行下一步施工。

优选的是,拱顶闭合施工具体包括:

S31:分段拆除拱顶施工段内竖向中隔壁上部;

S32:铺设防水层,绑扎钢筋,在中隔板上铺设衬砌台车移动枕木和钢轨;

S33:移动式衬砌台车就位于钢轨上,浇筑拱顶混凝土封闭成环;

S34:完成上述仰拱对应的拱顶施工后,在下一施工段重复仰拱、拱墙和拱顶的施工,直至完成所有施工段的二衬施工。

优选的是,拱墙支撑架采用满堂脚手架支撑系统,拱墙模板采用钢模板或整体滑移式模板。

优选的是,移动式衬砌台车的台车面板为散拼模板组合成整体式面板或整体式台车面板。

优选的是,二衬浇筑混凝土达到设计强度后采用人工配合机械分段拆除剩余中隔壁、中隔板。

优选的是,拱墙结构混凝土采用插入式振捣器振捣。

本发明至少包括以下有益效果:

1、本发明施工方法适用于砂卵、黏土、淤泥等软弱地层的二衬施工,且本发明施工断面宽度达12米之多。

2、本发明施工方法局部破除中隔板、中隔壁,有效利用原支撑体系助力二衬施工,其分步截断支撑体系,分步施作二衬,避免因一次性破除临时支撑及拱墙二衬时间长,结构受力体系转化快等因素,导致隧道失稳等事故发生;通过监测数据显示,隧道二衬施工期间拱顶、净空收敛、地面沉降累计变化量、日变化量均在控制值范围内,拱顶、净空收敛日变化最大分别为-0.06mm,-0.09mm;累计变化量最大分别为+2.42mm,-12.41mm。

3、本发明施工方法减少了每个施工循环破除的工作量,提前为下步工序施工做准备,仰拱、拱墙、拱顶形成流水作业,侧墙施工时,竖向中隔壁未拆除,初支结构稳定,也便于利用原中隔板支撑体系作为施工通道,有效缩短了施工周期,功效高,由常规二步法衬砌施工16天/仓提高至11天/仓。

4、本发明施工方法侧墙采用钢模板+脚手架支撑体系,拱顶采用移动式衬砌台车,相比常规衬砌台车成本低。

5、本发明施工方法原支撑体系未完全破除,便于安全应急抢险;因断面跨度大,采用常规衬砌模式施作拱墙二衬时,整体性破除临时支撑,应急抢险物资标准较高,不便于应急抢险。

6、本发明施工方法破除局部临时支撑,分段割除工字钢,对初支结构扰动较小;同时,减少了高空作业破除量小,增加隧道内空气质量,具有较好的施工环境。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明破除临时支撑与初支结构节点处混凝土后的结构示意图;

图2为本发明仰拱施工段范围内中隔壁底部割除的结构示意图;

图3为本发明仰拱施工段施工完成的结构示意图;

图4为本发明拱墙施工段施工完成的结构示意图;

图5为本发明拱顶施工段施工完成的结构示意图;

图6为本发明全部施工完成后的结构示意图;

图7为本发明拱顶衬砌台车横断面图。

附图标记说明:

1、中隔板,2、中隔壁,3、拱墙支撑架,4、衬砌台车,5、仰拱,6、拱墙,7、拱顶。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是,下述实施方案中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得;在本发明的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至7所示,本发明提供一种大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,如下:

首先,双侧壁导坑法二次衬砌施工前,破除临时支撑与初支结构节点处混凝土;

其次,二衬施作采用“仰拱先行,侧墙跟进,拱顶闭合”的三步原则;

A仰拱5先行:仰拱施工时,拆除仰拱施工段内底部中隔壁2工字钢,并架设换撑→施作防水层,绑扎钢筋→回撑工字钢→浇筑防水层→绑扎钢筋→安装模板→浇筑混凝土→浇筑回填层。

B侧墙6跟进:施作仰拱范围内拱墙。两侧下导洞搭建拱墙支撑架3→拆除拱墙施工段内水平部分中隔板1→找平基面→铺设防水板→绑扎钢筋→支护组合钢模板→浇筑拱墙混凝土,采用插入式振捣器→拆除模板→回撑侧墙→下一施工循环。

C拱顶7闭合:施作拱墙范围内拱顶。分段拆除拱顶施工段内上部竖向中隔壁2→找平基面→搭建作业平台→铺设防水层→绑扎钢筋→铺设轨道→6.1m组合整体式移动式衬砌台车4就位→浇筑混凝土使二次衬砌封闭成环→下一施工循环。

最后,二衬混凝土达到设计强度后方采用人工配合机械分段拆除剩余中隔壁、中隔板。

上述施工方案中,二衬施工时临时支撑仅拆除二衬施作结构范围内,其能助力二衬施工,待二衬全部完成后,拆除,另外未拆除的临时支撑能作为临时运输通道和衬砌台车移动基础。回填层施工过程临时支撑浇筑到回填层内,为结构受力提供保障。拱顶采用移动式衬砌模板台车,台车面板为散拼小模板,易于变断面的调整,且制作安装成本低。

实例

起征区间为暗挖区间,双侧壁导坑法断面SD-5、SD-6型长分别为66.8m、159.581m。断面尺寸为11.34m*8.92m、12.34m*9.67m,初支已贯通。区间土层为粉质粘土、硬塑状态。

施工步骤如下:

一、凿除中隔壁砼,凿除高度为仰拱1.4m,拱顶部1.8m;凿除中隔板砼,凿除宽度1.2m。如图1所示。根据监测数据指导凿除范围,如监测数据异常,立即停止凿除,采取加固措施。

二、割除仰拱施工段范围内中隔壁支撑,采用“隔一割二”方式(即三根撑换成一根撑)割除中隔壁支撑,割除高度1.4m,此高度至回填层不少于10cm,即中隔板埋入回填层不少于10cm;根据监控量测数据适当调整割除范围(首段割除长度6m),如监测数据异常立即采取回撑及加固措施。如图2所示。

三、防水保护层施工,未割除的竖向支撑采用止水钢环特殊处理;钢筋绑扎;模板施工;仰拱混凝土浇筑;回填层浇筑,此仰拱施工方法采用现有常规施工方法即可。如图3所示。

四、待仰拱施工18米(三仓)后施作拱墙二衬,拱墙施工高度至临时中隔板以上50~60cm;割除仰拱施作范围内临时支撑,割除宽度1.2m;防水施工;钢筋绑扎施工;模板及支撑体系施工;拱墙混凝土浇筑。如图4所示。二衬拱墙结构模板施工采用300*1500mm组合钢模板拼装;二衬结构施工模板支架体系均采用壁厚t=3.5mm的扣件式满堂脚手架支撑系统支模灌注混凝土,主楞采用100*100mm木方,次楞采用I14工字钢,间距0.75m。立杆布置间距750×750mm,步距800mm。斜撑段采用纵向6m长2道钢管连接固定。

五、待拱墙施工18米(三仓)后施作拱顶二衬;凿除顶部中隔壁,高度1.8m;防水施工;钢筋绑扎施工;衬砌台车及支撑体系施工;拱顶混凝土浇筑。如图5所示。衬砌台车主要构架:主横梁采用16型钢,立柱采用C12槽钢,两侧剪刀撑采用80角钢,底纵梁采用双拼C20,I12型槽钢连接纵梁,如图7所示。衬砌台车面板为散拼小模板,模板采用300mm(宽)*1500mm(长)*55mm(总厚),板面厚度δ=2.75mm标准钢模板,模板之间通过U形扣和螺栓连接,模板与拱架间采取销子锁紧或铁丝绑紧固定。

六、拆除工艺:待二衬混凝土达到设计强度的100%后方可拆除剩余中隔壁、中隔板,采用人工配合机械分段拆除,拆除距离不得大于18米。拆除顺序:由上至下依次拆除,先拆除竖向上部中隔壁,再拆除横向中隔板,最后拆除竖向下部中隔壁。根据监控量测数据指导拆除段长度,如监测数据超标立即停止拆除采用工字钢进行回撑。

上述实际施工中,仰拱、拱墙每仓施工周期5天,拱顶每仓施工周期6天。

尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,其特征在于,在某一施工段内采用先仰拱,再拱墙,最后拱顶闭合的顺序施工,每一步施工前先割除对应施工段内的临时支撑再进行施工,所有施工段施工完成后再拆除剩余的临时支撑。
2.如权利要求1所述的大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,其特征在于,在二衬施工前,首先破除临时支撑与初支结构节点处混凝土。
3.如权利要求1所述的大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,其特征在于,临时支撑横向为中隔板,纵向为中隔壁,仰拱施工具体包括:
S11:割除仰拱施工段范围内中隔壁底部,施作防水层,并架设换撑;
S12:浇筑防水保护层,绑扎钢筋,安装模板,浇筑仰拱混凝土,浇筑回填层;
S13:完成设定施工段内的仰拱施工后,进行下一步施工。
4.如权利要求3所述的大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,其特征在于,拱墙施工具体包括:
S21:中隔板两侧的导洞下搭设支撑架;
S22:割除拱墙施工段内中隔板的一部分;
S23:铺设防水层,绑扎钢筋,安装模板,浇筑拱墙混凝土,拆除模板;
S24:拱墙进行回撑;
S25:完成上述仰拱对应的拱墙施工后,进行下一步施工。
5.如权利要求4所述的大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,其特征在于,拱顶闭合施工具体包括:
S31:分段拆除拱顶施工段内竖向中隔壁上部;
S32:铺设防水层,绑扎钢筋,在中隔板上铺设衬砌台车移动枕木和钢轨;
S33:移动式衬砌台车就位于钢轨上,浇筑拱顶混凝土封闭成环;
S34:完成上述仰拱对应的拱顶施工后,在下一施工段重复仰拱、拱墙和拱顶的施工,直至完成所有施工段的二衬施工。
6.如权利要求4所述的大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,其特征在于,拱墙支撑架采用满堂脚手架支撑系统,拱墙模板采用钢模板或整体滑移式模板。
7.如权利要求5所述的大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,其特征在于,移动式衬砌台车的台车面板为散拼模板组合成整体式面板或整体式台车面板。
8.如权利要求1所述的大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,其特征在于,二衬浇筑混凝土达到设计强度后采用人工配合机械分段拆除剩余中隔壁、中隔板。
9.如权利要求4所述的大跨度浅埋暗挖隧道二衬三步施工方法,其特征在于,拱墙结构混凝土采用插入式振捣器振捣。
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