CN110924985A - 一种适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法 - Google Patents

一种适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法，将隧道开挖断面分为左、右两个导坑和中部长岩柱，左、右两个导坑上部岩体开挖完成后及时施作初期支护和临时支护，左、右两导坑的临时横撑用横穿中部长岩柱的锚杆连接，再开挖左、右两侧导坑的下部岩体并施作初期支护和临时支护，每个开挖区域支护均闭合成环，最后开挖中部长岩柱，施作初期支护形成大闭合环。该施工方法利用中间预留的长岩柱和上部薄壳状硬岩的组合结构，承担上方的较大覆重，避免岩体变形，在隧道两侧的导坑采用长台阶法配合机械快速施工。

Description

一种适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法
技术领域
本发明涉及一种适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法，属于隧道施工方法技术领域。
背景技术
地铁区间隧道所处地层为硬岩，但上部硬岩厚度薄，隧道开挖后接近薄壳状，硬岩上部为软弱围岩且覆重大。该类型隧道若采用全断面法一次开挖或者台阶法开挖，临空段薄壳状硬岩容易发生较大变形；若采用双侧壁导坑法，尽管能控制围岩的变形且施工安全，但进度缓慢、造价高且没有发挥区间隧道围岩岩性良好的有利条件。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法。该施工方法利用中间预留的长岩柱和上部薄壳状硬岩的组合结构，承担上方的较大覆重，避免岩体变形，在隧道两侧的导坑采用长台阶法配合机械快速施工。
本发明的技术方案：一种适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法，将隧道开挖断面分为左、右两个导坑和中部长岩柱，左、右两个导坑上部岩体开挖完成后及时施作初期支护和临时支护，左、右两导坑的临时横撑用横穿中部长岩柱的锚杆连接，再开挖左、右两侧导坑的下部岩体并施作初期支护和临时支护，每个开挖区域支护均闭合成环，最后开挖中部长岩柱，施作初期支护形成大闭合环。
前述的适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法中，所述中部长岩柱左、右两侧为弧形结构，其中中部最窄处宽度为隧道跨径b的1/5～1/3，顶部和底部最宽处宽度为隧道跨径b的1/3～1/2。
前述的适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法中，该施工方法具体包括有以下步骤：
A.根据施工图纸，将隧道开挖断面分为左、右两个导坑和中部长岩柱三个区域，并确定各个区域的尺寸范围,同时又将左、右两个导坑分为上、下部岩体；
B.开挖左侧导坑上部岩体，并施作初期支护和临时支护，然后开挖右侧导坑上部岩体，并施作初期支护和临时支护，在中部长岩柱中钻眼安设锚杆，将锚杆两端分别与左、右侧导坑的临时支护中的临时横撑连接；
C.开挖左侧导坑下部岩体，并施作初期支护和临时支护，然后开挖右侧导坑下部岩体，并施作初期支护和临时支护；
D.开挖中部长岩柱，施作开挖处顶、底部的初期支护，使整个断面初期支护形成大闭合环，拆除临时支撑，整体模筑二次衬砌。
前述的适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法中，所述左侧导坑和右侧导坑错开开挖，错开距离大于2b，导坑端面距中部长岩柱端面保持距离5b～10b；导坑底部及时施作仰拱和仰拱回填，仰拱端面与中部长岩柱间距小于15m，其它部位待初期支护稳定后施作二次衬砌，二次衬砌与中部长岩柱之间的间距保持在小于40m。
前述的适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法中，所述步骤B和C中，施作初期支护和临时支护，即初喷混凝土、铺设钢筋网，架立初期支护型钢钢架、临时横撑和临时竖撑，并设锁脚锚杆和定位锚杆，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的隧道施工过程中，通过利用中间预留的中部长岩柱和其顶部的薄壳状硬岩组成的支撑结构，承担上方的较大覆重，其良好的承载能力，可以避免开挖过程中出现岩体变形的情况，而开挖过程中，使用长台阶法，配合中型机械开挖导坑，可达到快速施工的目的。在上覆薄岩层的特殊地层中，此方法较全断面法和台阶法施工更加安全，较双侧壁导坑法、CD、CRD施工更为快速，充分利用了隧道所处地层为硬岩的有利条件。
附图说明
附图1为地层纵断面图；
附图2a-附图2d为施工工序示意图；
附图3为纵向施工工序示意图；
附图标记：1-薄壳状硬岩；2-硬岩；3-软土；4-中部长岩柱；5-临时横撑；6-锚杆；7-锁脚锚杆；8-径向锚杆；9-二次衬砌；10-初期支护；11-仰拱；12-仰拱回填；a-薄壳状硬岩厚度；b-隧道跨径。
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，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例：一种适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法，如附图1-3所示，该施工方法主要适用于大断面城市地铁区间暗挖隧道，隧道所处地层为硬岩2，但隧道顶部的薄壳状硬岩1厚度a约为6m，隧道开挖后接近薄壳状，硬岩2上部为软土3且覆重大。
开挖前根据地质情况，将隧道开挖断面分为左、右两个导坑和中部长岩柱4。然后开始进行导坑开挖，左、右两个导坑上部岩体开挖完成后及时施作初期支护10和临时支护，临时支护为紧挨中部长岩柱4表面设置的临时竖撑，以及左、右两个导坑上部岩体开挖完成后在其底部施作的临时横撑5。左、右两导坑的临时横撑5用横穿中部长岩柱4的锚杆6连接，再开挖左、右两个导坑的下部岩体，并施作初期支护10和临时支护，每个开挖区域的初期支护和临时支护均各自闭合成环，即左侧导坑上部岩体区域、右侧导坑上部岩体区域、左侧导坑下部岩体区域和右侧导坑下部岩体区域四个区域，最后开挖中部长岩柱4，施作初期支护10形成大闭合环。
该施工方法具体包括有以下步骤：
A.根据施工图纸，将隧道开挖断面分为左、右两个导坑和中部长岩柱4三个区域，并确定各个区域的尺寸范围,同时又将左、右两个导坑分为上、下部岩体，加上中部长岩柱4共为5个部分，左侧导坑上部岩体区域对应图2中的Ⅰ部，右侧导坑上部岩体区域对应图2中的Ⅱ部，左侧导坑下部岩体区域对应图2中的Ⅲ部，右侧导坑下部岩体区域对应图2中的Ⅴ部，而中部长岩柱4区域对应图2中的Ⅴ部。
B.先开挖左侧导坑上部岩体，并施作初期支护10和临时支护，然后开挖右侧导坑上部岩体，并施作初期支护10和临时支护，在中部长岩柱4中钻眼安设锚杆6，将锚杆6两端分别与左、右侧导坑的临时支护中的临时横撑5连接；
C.开挖左侧导坑下部岩体，并施作初期支护10和临时支护，然后开挖右侧导坑下部岩体，并施作初期支护10和临时支护；
D.开挖中部长岩柱4，施作开挖处顶、底部的初期支护10，使整个断面初期支护10形成大闭合环，拆除临时支撑，整体模筑二次衬砌9。往复循环施工即可。
步骤B和C中，施作初期支护10和临时支护，即初喷混凝土、铺设钢筋网，架立初期支护型钢钢架、临时横撑5和临时竖撑，并设锁脚锚杆7和定位锚杆，钻设径向锚杆8后复喷混凝土至设计厚度。
如图3所示，开挖导坑时，采用长台阶法，台阶宽度大于5b。开挖过程中应严格保证各个部位的开挖尺寸，其中中部长岩柱4设置为左、右两侧为弧形结构，其中中部最窄处宽度为隧道跨径b的1/5～1/3，顶部和底部最宽处宽度为隧道跨径b的1/3～1/2。左侧导坑和右侧导坑错开开挖，错开距离大于2b，以避免在同一断面上同时开挖而不利于围岩稳定。导坑端面距中部长岩柱4端面保持距离5b～10b；导坑底部及时施作仰拱11和仰拱回填12，仰拱11端面与中部长岩柱4间距小于15m，仰拱11和仰拱回填12之间保持距离在20以上，其它部位待初期支护10稳定后施作二次衬砌9，二次衬砌9与中部长岩柱4之间的间距保持在小于40m。

Claims (5)

1.一种适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法，其特征在于：将隧道开挖断面分为左、右两个导坑和中部长岩柱(4)，左、右两个导坑上部岩体开挖完成后及时施作初期支护(10)和临时支护，左、右两导坑的临时横撑(5)用横穿中部长岩柱(4)的锚杆(6)连接，再开挖左、右两侧导坑的下部岩体并施作初期支护(10)和临时支护，每个开挖区域支护均闭合成环，最后开挖中部长岩柱(4)，施作初期支护(10)形成大闭合环。
2.根据权利要求1所述的适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法，其特征在于：所述中部长岩柱(4)左、右两侧为弧形结构，其中中部最窄处宽度为隧道跨径b的1/5～1/3，顶部和底部最宽处宽度为隧道跨径b的1/3～1/2。
3.根据权利要求2所述的适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法，其特征在于：该施工方法具体包括有以下步骤：
A.根据施工图纸，将隧道开挖断面分为左、右两个导坑和中部长岩柱(4)三个区域，并确定各个区域的尺寸范围,同时又将左、右两个导坑分为上、下部岩体；
B.开挖左侧导坑上部岩体，并施作初期支护(10)和临时支护，然后开挖右侧导坑上部岩体，并施作初期支护(10)和临时支护，在中部长岩柱(4)中钻眼安设锚杆(6)，将锚杆(6)两端分别与左、右侧导坑的临时支护中的临时横撑(5)连接；
C.开挖左侧导坑下部岩体，并施作初期支护(10)和临时支护，然后开挖右侧导坑下部岩体，并施作初期支护(10)和临时支护；
D.开挖中部长岩柱(4)，施作开挖处顶、底部的初期支护(10)，使整个断面初期支护(10)形成大闭合环，拆除临时支撑，整体模筑二次衬砌(9)。
4.根据权利要求3所述的适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法，其特征在于：所述左侧导坑和右侧导坑错开开挖，错开距离大于2b，导坑端面距中部长岩柱(4)端面保持距离5b～10b；导坑底部及时施作仰拱(11)和仰拱回填(12)，仰拱(11)端面与中部长岩柱(4)间距小于15m，其它部位待初期支护(10)稳定后施作二次衬砌(9)，二次衬砌(9)与中部长岩柱(4)之间的间距保持在小于40m。
5.根据权利要求3所述的适用于上覆薄岩层的长岩柱施工方法，其特征在于：所述步骤B和C中，施作初期支护(10)和临时支护，即初喷混凝土、铺设钢筋网，架立初期支护型钢钢架、临时横撑(5)和临时竖撑，并设锁脚锚杆(7)和定位锚杆，钻设径向锚杆(8)后复喷混凝土至设计厚度。
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