CN111927476A - 一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道技术领域,提供了一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,包括如下步骤:S1,采用盾构法掘进山体,并使用预制钢管片拼装出一段盾构隧道;S2,于该段盾构隧道的深处采用矿山法朝入口处反向扩挖所述盾构隧道,并在扩挖的过程中逐步拆除所述预制钢管片;S3,待该段盾构隧道扩挖完成后,再重复所述S1步骤和所述S2步骤,直至完成大断面隧道的修建。本发明的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,通过盾构法构造小直径的盾构隧道,然后采用矿山法反向扩挖盾构隧道,最终形成大断面区间隧道,解决了盾构施工与工期矛盾。
Description
技术领域
本发明涉及隧道技术领域,具体为一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法。
背景技术
目前,城市地铁隧道的施工工法主要有明挖法、盾构法和矿山法。盾构法以安全、经济、快速及对周边环境影响小等优点被广泛应用在国内地铁施工中,但受施工组织、盾构始发接收以及后配套和装备造价等条件限制,其优势不能充分发挥,易造成工期延长。为解决地铁建设中盾构法施工与工期矛盾的问题,目前所采用的方法有单洞单线盾构隧道扩挖岛式站台地铁车站的技术、异型断面盾构直接建造地铁车站的技术、采用“先隧后站”的思路研究了浅埋暗挖法与盾构法相结合建造地铁车站的技术、盾构空推过矿山法隧道的施工技术等,已有研究能有效解决盾构施工受限于车站施工引起的工期延长问题,但有时盾构施工也会受区间施工制约而与工期产生矛盾,导致其优势无法发挥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,包括如下步骤:
S1,采用盾构法掘进山体,并使用预制钢管片拼装出一段盾构隧道;
S2,于该段盾构隧道的深处采用矿山法朝入口处反向扩挖所述盾构隧道,并在扩挖的过程中逐步拆除所述预制钢管片;
S3,待该段盾构隧道扩挖完成后,再重复所述S1步骤和所述S2步骤,直至完成大断面隧道的修建。
进一步,所述S2步骤具体为:
S20,将拼装在一起的环形的预制钢管片划分为六个区段,其中两个区段分别位于所述盾构隧道的顶部和底部,在顶部的区段和底部的区段的两侧均有两个区段,六个区段对应待扩挖的六个扩挖部位;
S21,在所述盾构隧道中设第一临时立柱,所述第一临时立柱的底端与底部的区段连接,且所述第一临时立柱的顶端在所述盾构隧道中;
S22,先开挖顶部的区段上部的土方,并在扩挖的临界处设第一钢架,在顶部的区段上对着所述第一临时立柱的顶端处开孔,并设穿过该孔的第二临时立柱,使所述第二临时立柱的两端分别与所述第一临时立柱的顶端和所述第一钢架连接;
S23,从开挖的土方处继续向周边开挖,逐步将六个待挖部位全部挖除,同时逐步将六个区段的预制钢管片去除。
进一步,在所述S20步骤中,对盾构隧道洞内径向注浆加固,然后施作超前管棚。
进一步,在所述S21步骤中,采用沙袋堆置密实,确保所述第一临时立柱定位稳固。
进一步,在所述S22步骤中,采用风镐人工破除二次注浆保护壳,在第二临时立柱的两端分别与所述第一临时立柱的顶端和所述第一钢架连接后,施作砂浆锚杆、定位筋、超前小导管及连接筋,挂网喷混。
进一步,在所述S23步骤具体为:
S230,先开挖临近顶部的区段的其中一个区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界处设第二钢架,并设第一临时仰拱,使该第一临时仰拱的其中一段与所述第一钢架连接,另一端与所述第一临时立柱连接,使该扩挖部位封闭成环;
S231,再开挖临近顶部的区段的另外一个区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界处设第三钢架,并设第二临时仰拱,使该第二临时仰拱的其中一段与所述第三钢架连接,另一端与所述第一临时立柱连接,使该扩挖部位封闭成环;
S232,以所述第一临时仰拱和所述第二临时仰拱为分界线,拆除顶部的区段的预制钢管片和临近其的两个区段的预制钢管片;
S233,继续开挖临近底部的区段的其中一个区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界处设第四钢架,并拆除该区段的预制钢管片;
S234,继续开挖临近底部的区段的另外一个区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界处设第五钢架,并拆除该区段的预制钢管片;
S235,继续开挖底部的区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界处设第六钢架,并拆除该区段的预制钢管片,设第三临时立柱,该第三临时立柱的上端与第二临时立柱连接,下端与第六钢架连接。
进一步,在设第二钢架和第三钢架后,打设锁脚锚管并施作超前小导管和连接筋,挂网喷混;在设第四钢架和第五钢架后,施作锁脚锚管和连接筋,挂网喷混;在设第六钢架后,施作连接筋,挂网喷混。
进一步,在所述S233步骤中,在开挖前将沙袋移出;在所述S234步骤中,在开挖前将剩余的沙袋也移出。
进一步,在预制钢管片去除后施作二次衬砌,并拆除第一临时立柱、第二临时立柱、第一临时仰拱以及第二临时仰拱。
进一步,在扩挖该段盾构隧道时,采用台阶法施工。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,通过盾构法构造小直径的盾构隧道,然后采用矿山法反向扩挖盾构隧道,最终形成大断面区间隧道,解决了盾构施工与工期矛盾。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法的第一个施工步骤的状态图;
图2为本发明实施例提供的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法的第二个施工步骤的状态图;
图3为本发明实施例提供的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法的第三个施工步骤的状态图;
图4为本发明实施例提供的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法的第四个施工步骤的状态图;
图5为本发明实施例提供的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法的第五个施工步骤的状态图;
图6为本发明实施例提供的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法的第六个施工步骤的状态图;
图7为本发明实施例提供的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法的第七个施工步骤的状态图;
图8为本发明实施例提供的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法的隧道的径向剖视图;
附图标记中:1-超前管棚;2-临界;20-矿山隧道初期支护外轮廓;21-矿山隧道初期支护内轮廓;3-第一临时立柱;4-第二临时立柱;5-超前小导管;6-砂浆锚杆;7-第一临时仰拱;8-第二临时仰拱;9-第三临时立柱;a-预制钢管片。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图8,本发明实施例提供一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,包括如下步骤:S1,采用盾构法掘进山体,并使用预制钢管片a拼装出一段盾构隧道;S2,于该段盾构隧道的深处采用矿山法朝入口处反向扩挖所述盾构隧道,并在扩挖的过程中逐步拆除所述预制钢管片a;S3,待该段盾构隧道扩挖完成后,再重复所述S1步骤和所述S2步骤,直至完成大断面隧道的修建。在本实施例中,通过盾构法构造小直径的盾构隧道,然后采用矿山法反向扩挖盾构隧道,最终形成大断面区间隧道,解决了盾构施工与工期矛盾。具体地,先采用盾构法掘进山体,每次只需要挖开一段,然后施工盾构隧道,然后再从该盾构隧道的最深处反向朝着洞口扩挖该盾构隧道,扩挖时遵循逐步施工原则,慢慢地将预制钢管片a拆除,然后重复这个动作,一段一段地掘进,直至完成大断面隧道的修建。
作为本发明实施例的优化方案,请参阅图1至图7,所述S2步骤具体为:S20,将拼装在一起的环形的预制钢管片a划分为六个区段,其中两个区段分别位于所述盾构隧道的顶部和底部,在顶部的区段和底部的区段的两侧均有两个区段,六个区段对应待扩挖的六个扩挖部位;S21,在所述盾构隧道中设第一临时立柱3,所述第一临时立柱3的底端与底部的区段连接,且所述第一临时立柱3的顶端在所述盾构隧道中;S22,先开挖顶部的区段上部的土方,并在扩挖的临界2处设第一钢架,在顶部的区段上对着所述第一临时立柱3的顶端处开孔,并设穿过该孔的第二临时立柱4,使所述第二临时立柱4的两端分别与所述第一临时立柱3的顶端和所述第一钢架连接;S23,从开挖的土方处继续向周边开挖,逐步将六个待挖部位全部挖除,同时逐步将六个区段的预制钢管片a去除。在本实施例中,在挖掘的过程中,是采用逐步挖掘,为了定义挖掘顺序,将圆形的预制钢管片a划分为六个区段,分别为图1中所示的,TK段、TB1段、TB2段、TA1段、TA3段以及TA2段,其中顶部的区段为TK段,底部的区段为TA2段,在TK段和TA2段的左侧分别是TB1段和TA1段,其中TB1段临近TK段,TA1段临近TA2段,而在TK段和TA2段的右侧分别是TB2段和TA3段,其中TB2段临近TK段,TA3段临近TA2段。然后根据需要扩挖的标准,将这六个区段分别对应出六个扩挖部位,便于逐步扩挖。如图1所示,在扩挖前,先设第一临时立柱3,该第一临时立柱3竖直设置,其底端与TA2段连接,顶端处于盾构隧道中,为了确保第一临时立柱3的稳定,采用沙袋堆置密实,确保所述第一临时立柱3定位稳固。如图2所示,在扩挖时,首先开挖TK段上方的土体,提供能够在TK段的管片上开孔的作业空间,采用风镐人工破除二次注浆保护壳,在TK段的管片上对着第一临时立柱3的顶处端开孔,测量定位第一钢架的尺寸后接着扩挖(后续的钢架的装设也均需要测量定位,就不再赘述),然后在临界2处设第一钢架,该临界2处即矿山隧道初期支护外轮廓20和矿山隧道初期支护内轮廓21之间的部分,然后再采用第二临时立柱4穿过该孔,使第二临时立柱4的两端分别与第一临时立柱3的顶端和第一钢架连接,该第一钢架为钢架A,此时开挖的部位涵盖了部分对应TK段的扩挖部位和部分对应TB1段的扩挖部位,而且该扩挖不仅可以是如图2所示的从第二临时立柱4的左侧开始,也可以是从第二临时立柱4的右侧开始。如图3至图7所示,按照一定的步骤逐步开挖其他几个扩挖部位,逐步将六个待挖部位全部挖除,同时逐步将六个区段的预制钢管片a去除。
进一步优化上述方案,请参阅图3至图7,在所述S23步骤具体为:S230,先开挖临近顶部的区段的其中一个区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界2处设第二钢架,并设第一临时仰拱7,使该第一临时仰拱7的其中一段与所述第一钢架连接,另一端与所述第一临时立柱3连接,使该扩挖部位封闭成环;S231,再开挖临近顶部的区段的另外一个区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界2处设第三钢架,并设第二临时仰拱8,使该第二临时仰拱8的其中一段与所述第三钢架连接,另一端与所述第一临时立柱3连接,使该扩挖部位封闭成环;S232,以所述第一临时仰拱7和所述第二临时仰拱8为分界线,拆除顶部的区段的预制钢管片a和临近其的两个区段的预制钢管片a;S233,继续开挖临近底部的区段的其中一个区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界2处设第四钢架,并拆除该区段的预制钢管片a;S234,继续开挖临近底部的区段的另外一个区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界2处设第五钢架,并拆除该区段的预制钢管片a;S235,继续开挖底部的区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界2处设第六钢架,并拆除该区段的预制钢管片a,设第三临时立柱9,该第三临时立柱9的上端与第二临时立柱4连接,下端与第六钢架连接。在本实施例中,在如上所述的按照一定的步骤逐步开挖的过程中,需要继续即使设支护,确保开挖的稳定性。具体地,如图3所示,继S22的开挖后,继续开挖TB1段对应的扩挖部位,扩挖后及时在临界2处设第二钢架,该第二钢架包括钢架B左1和钢架B左2,然后这两个钢架再与第一临时仰拱7、第一临时立柱3和第二临时立柱4配合封闭成环,此时整个环中的扩挖部位包括了TB1段对应的扩挖部位和部分TK段对应的扩挖部位。如图4所示,如同上述S230步骤一样,接着开挖右侧的扩挖部位,当然,在起初时,也可以先开挖右侧的扩挖部位再开挖左侧的扩挖部位(左侧)。开挖右侧的扩挖部位,也及时设第三钢架,该第三钢架包括钢架B右1和钢架B右2,这两个钢架与第一临时仰拱7、第一临时立柱3和第二临时立柱4也配合封闭成环,此时整个环中的扩挖部位包括了TB2段对应的扩挖部位和部分TK段对应的扩挖部位(右侧)。在挖完后,切割上半断面内的钢管片,即TK段、TB1段和TB2段的钢管片。如图5所示,接着如上述扩挖的形式,继续开挖TA1段对应的扩挖部位,及时设第四钢架,该第四钢架包括钢架C左1和钢架C左2,也跟着拆除TA1段的钢管片。如图6所示,继续开挖TA3段对应的扩挖部位,当然该顺序也可以与上述的S233步骤对调,即先从右侧的TA3段对应的扩挖部位开始挖,然后再挖左侧的,在扩挖后,也是及时在临界2处设第五钢架,该第五钢架包括钢架C右1和钢架C右2,也跟着拆除TA3段的钢管片。最后如图7,继续开挖最后的TA2段,在扩挖后,及时设第六钢架,该第六钢架包括钢架E、钢架F以及钢架G,并拆除该TA2段的钢管片,设第三临时立柱9,该第三临时立柱9的上端与第二临时立柱4连接,下端与第六钢架连接。优选的,如图5和图6所示,在所述S233步骤中,在开挖前将沙袋移出;在所述S234步骤中,在开挖前将剩余的沙袋也移出。
进一步优化上述方案,在设第二钢架和第三钢架后,打设锁脚锚管并施作超前小导管5和连接筋,挂网喷混;在设第四钢架和第五钢架后,施作锁脚锚管和连接筋,挂网喷混;在设第六钢架后,施作连接筋,挂网喷混。另外,在预制钢管片a去除后施作二次衬砌,并拆除第一临时立柱3、第二临时立柱4、第一临时仰拱7以及第二临时仰拱8。
作为本发明实施例的优化方案,请参阅图1,在所述S20步骤中,对盾构隧道洞内径向注浆加固,然后施作超前管棚1,超前支护完成后,再施工第一临时立柱3。
作为本发明实施例的优化方案,请参阅图2,在所述S22步骤中,采用风镐人工破除二次注浆保护壳,在第二临时立柱4的两端分别与所述第一临时立柱3的顶端和所述第一钢架连接后,施作砂浆锚杆6、定位筋、超前小导管5及连接筋,挂网喷混。
作为本发明实施例的优化方案,请参阅图8,在扩挖该段盾构隧道时,采用台阶法施工。在本实施例中,图8是其中一段隧道的径向剖视图,在扩挖时,采用台阶法施工,具体地,由下而上可以有下台阶、下台阶右、下台阶左、上台阶左、上台阶右以及上台阶。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1,采用盾构法掘进山体,并使用预制钢管片拼装出一段盾构隧道;
S2,于该段盾构隧道的深处采用矿山法朝入口处反向扩挖所述盾构隧道,并在扩挖的过程中逐步拆除所述预制钢管片;
S3,待该段盾构隧道扩挖完成后,再重复所述S1步骤和所述S2步骤,直至完成大断面隧道的修建。
2.如权利要求1所述的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,其特征在于,所述S2步骤具体为:
S20,将拼装在一起的环形的预制钢管片划分为六个区段,其中两个区段分别位于所述盾构隧道的顶部和底部,在顶部的区段和底部的区段的两侧均有两个区段,六个区段对应待扩挖的六个扩挖部位;
S21,在所述盾构隧道中设第一临时立柱,所述第一临时立柱的底端与底部的区段连接,且所述第一临时立柱的顶端在所述盾构隧道中;
S22,先开挖顶部的区段上部的土方,并在扩挖的临界处设第一钢架,在顶部的区段上对着所述第一临时立柱的顶端处开孔,并设穿过该孔的第二临时立柱,使所述第二临时立柱的两端分别与所述第一临时立柱的顶端和所述第一钢架连接;
S23,从开挖的土方处继续向周边开挖,逐步将六个待挖部位全部挖除,同时逐步将六个区段的预制钢管片去除。
3.如权利要求2所述的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,其特征在于,在所述S20步骤中,对盾构隧道洞内径向注浆加固,然后施作超前管棚。
4.如权利要求2所述的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,其特征在于:在所述S21步骤中,采用沙袋堆置密实,确保所述第一临时立柱定位稳固。
5.如权利要求2所述的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,其特征在于:在所述S22步骤中,采用风镐人工破除二次注浆保护壳,在第二临时立柱的两端分别与所述第一临时立柱的顶端和所述第一钢架连接后,施作砂浆锚杆、定位筋、超前小导管及连接筋,挂网喷混。
6.如权利要求2所述的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,其特征在于,在所述S23步骤具体为:
S230,先开挖临近顶部的区段的其中一个区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界处设第二钢架,并设第一临时仰拱,使该第一临时仰拱的其中一段与所述第一钢架连接,另一端与所述第一临时立柱连接,使该扩挖部位封闭成环;
S231,再开挖临近顶部的区段的另外一个区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界处设第三钢架,并设第二临时仰拱,使该第二临时仰拱的其中一段与所述第三钢架连接,另一端与所述第一临时立柱连接,使该扩挖部位封闭成环;
S232,以所述第一临时仰拱和所述第二临时仰拱为分界线,拆除顶部的区段的预制钢管片和临近其的两个区段的预制钢管片;
S233,继续开挖临近底部的区段的其中一个区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界处设第四钢架,并拆除该区段的预制钢管片;
S234,继续开挖临近底部的区段的另外一个区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界处设第五钢架,并拆除该区段的预制钢管片;
S235,继续开挖底部的区段对应的扩挖部位,待挖除后在扩挖的临界处设第六钢架,并拆除该区段的预制钢管片,设第三临时立柱,该第三临时立柱的上端与第二临时立柱连接,下端与第六钢架连接。
7.如权利要求6所述的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,其特征在于:在设第二钢架和第三钢架后,打设锁脚锚管并施作超前小导管和连接筋,挂网喷混;在设第四钢架和第五钢架后,施作锁脚锚管和连接筋,挂网喷混;在设第六钢架后,施作连接筋,挂网喷混。
8.如权利要求6所述的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,其特征在于:在所述S233步骤中,在开挖前将沙袋移出;在所述S234步骤中,在开挖前将剩余的沙袋也移出。
9.如权利要求6所述的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,其特征在于:在预制钢管片去除后施作二次衬砌,并拆除第一临时立柱、第二临时立柱、第一临时仰拱以及第二临时仰拱。
10.如权利要求1所述的一种矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道的方法,其特征在于:在扩挖该段盾构隧道时,采用台阶法施工。
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