CN112922646B - 叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开是关于叠合拱‑墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，涉及暗挖车站修建方法领域，该方法包括：开挖边导洞；一对边导洞开挖后，分别在外拱初期支护上安装拱脚钢架，并浇筑拱脚模筑混凝土；开挖中心导洞；分别在中心导洞上部以及一对边导洞的相对侧面施作内拱初期支护；开挖第一导坑，并在第一导坑的相对侧面顺接内拱初期支护；拆除临时中隔壁；分步开挖剩余空间。本公开技术方案解决了双侧壁导坑法施工空间有限、工效低的不足，又适应了软岩地层采用拱盖法岩层基本承载力不高的特征，实现了大空间作业条件，满足了日渐趋势的机械化开挖对大作业空间的需求，提升了工程安全性，提高了工程效率、质量和经济性。

Description

叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法

技术领域

本发明公开涉及暗挖隧道施工领域，尤其涉及叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法。

背景技术

大跨度地下空间的开挖一直是土木工程界的热点问题，经久不衰永葆生机，特别是随着城市发展，地下空间开发需求日益旺盛，更有历久弥新的态势，国、内外专家学者对此研究的热情也是日渐高涨，大到技术发展的宏观把控，细到具体技术的微观分析、学科基础理论研究，取得了丰硕的成果，为技术发展奠定了良好的基石。

国内，岩石地层大跨度浅埋暗挖车站的修建是随着大连、青岛、重庆等以岩石地层为主的城市的轨道交通建设的兴起而发展起来，在传统新奥法和浅埋暗挖技术的理论和实践基础上，形成了较为系统的设计施工方法，根据围岩的完整性和岩石强度不同，台阶法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法、拱盖法以及一些特殊车站的针对性工法都有成功应用，总体而言，大连，青岛、贵阳等城市地层以硬岩为主，在围岩完整性较好的情况下，大跨度车站施工中双侧壁导坑法、拱盖法普遍适用，单洞单线、双线、三线、车站附属等开挖跨度小一级的的暗挖断面一般都能在台阶法、CD法、CRD法甚至是双侧壁导坑法中找到合适的工法。

重庆轨道交通建设深度范围内，地层以砂岩和砂质泥岩为主，比例大约25％和75％，岩石抗压强度5-30MPa不等，局部中风化砂岩达强度到45MPa以上，但整体上属于软岩和较软岩范围，中风化砂质泥岩的基本承载力大致在500-800kPa之间，中风化砂岩的基本承载力在1000-1800kPa之间，整体承载能力不高。

重庆轨道交通暗挖单拱大跨结构车站在普遍采用双侧壁导坑法施工的同时，业内也在不断进行技术革新研发和新工法、新工艺的探索和尝试，这其中包括常规单拱车站拱盖法(5号线凤西路站)、台阶法(区间单洞双线、三线大断面)、大拱脚三台阶七步工法(9号线宝圣湖站)，特殊高大断面单拱结构车站“十字岩梁岩柱法”(3号线红旗河沟站)、“先墙后拱双侧壁法”(4号线头塘站)等。

(一)软岩地层传统拱盖法的牵强应用

重庆5号线凤西路站采用的拱盖结构为传统的托梁双层初支拱，拱脚尺寸2.5m，托梁高度尺寸2.5m×2.0m，第一层初支为350mm钢架网喷砼结构，第二层初支为0.5-1.1m厚现浇钢筋混凝土结构。

该站虽然得到了成功的实施，但是从公开发表的科研论文资料中看，尚存存在几方面问题值得研究：

1)大拱脚处结构平均应力达到3.8MPa，最大处3.8MPa，而拱脚处岩层的地基承载力特征值仅为800KPa，结构设计中采用了岩层的饱和单轴抗压强度7MPa进行拱脚承载力检算，检算标准有待商榷，根据重庆类似地层的承载力及覆盖层厚度计算(5A线黄桷坪站)，13m站台浅埋最不利车站主体断面开挖跨度23.5m，开挖高度20.13m，采用深浅埋(26.5m)交接处荷载计算，可知拱脚处最大应力为1500kN/m2左右，而地勘所提地基承载力基本允许值为450kPa，由此可得拱脚最小尺寸至少需要3.5m，拱盖大拱脚过大，可实施性及经济性均较差。

2)初支内拱采用了现浇钢筋混凝土结构，而且做了加强拱脚托梁，内拱采用支模浇筑工艺，若跟进掌子面施工，则会影响导坑作业，存在掌子面停工时间，若不跟进，则需待导洞挖通后再施作内拱，失去了内拱平行作业的时间，工期更长，因此，对比二衬及时跟进的双侧壁导坑工法，下部大开挖争取的工期不足以弥补施作拱脚托梁以及模筑内拱增加的时间，工期上无优势。

(二)大拱脚三台阶七步工法(改良CD法)的欠稳妥表现

从增加开挖跨度和作业空间考虑，由双侧壁导坑向CD法转变是一种可行的方案，结合上述传统拱盖法在软岩地层的不足，CD法中隔壁可有效降低拱脚荷载，达到减少拱脚尺寸和内拱厚度的目的，进而可实现内拱的网喷砼结构形式，理论上是具有可行性，重庆9号线宝圣湖站正是在这种理念下采用的改进型CD法—大拱脚三台阶七步工法，该站为深埋车站，拱脚为中风化砂岩，地层及荷载条件均为重庆地区类似工程中最有利的，设计施工时，在中隔壁的基础上，于上台阶两侧增加大拱脚，同时采用了两侧导坑先落底，初支拱落底后拆除中隔壁及下方岩柱的方案。

工程最终按该工法进行了实施，施工过程中出现了如下不利情况：

1)中隔壁底部落于两侧十几米高的岩台上，岩台的完整性不均匀，局部裂隙发育地段出现中隔壁拱脚变形增加，进而引起拱顶沉降加大，多次出现出现报警情况；

2)拱顶沉降及水平收敛较双侧壁导坑法大5-10mm不等；

3)拱脚部位采用喷射混凝土施工，底部不密实，早期变形明显；

4)上部CD法开挖节省的工期不明显，下部开挖岩台两侧需要适当支护，且导洞步距要求高。整体工期优势不明显。

综上，分析该工法的实施效果，可揭示和预判以下结论：

1)在地层条件极为有利情况下，350mm单层初支刚度还是明显不足，对地层变形控制不够；

2)中隔壁落在岩台上的稳定性受岩层完整性影响较大，表明中隔壁受力明显，需进一步加强，以提升拱部初支的稳定性；

3)拱脚部位网喷不密实引起拱部早期沉降，拱脚密实度是关键，处理密实能及时参与受力，进而可减少中隔壁上的荷载；

4)随着向浅埋发展，拱部荷载增加，且地层条件向不利方向发展，在浅埋地层中的适用性难以保证。

(三)软岩地层浅埋特大跨暗挖车站开挖工法的技术困局及方向

上述工法中，特殊高大断面开挖工法对一般地铁地下车站的指导意义不大，双侧壁导坑法是成熟工法，已被实践证明具备较好的适用性，得到普遍采用，但受制于双侧壁导坑法施工的分部开挖及中隔壁结构，难以适应大型机械化施工的开展，也难以满足大型机械化施工的大趋势和要求，且工效较低。

就常规单拱暗挖车站而言，拱盖法较双侧壁导坑法在施工方面有空间优势，便于施工的快速组织，同时也顺应机械化开挖的需求，但受制于重庆岩石地层较软、承载力不高特点的影响，计算所需拱脚宽度在3m以上，且需要施作纵向托梁以确保拱脚的稳定，随着开挖尺寸的加大以及托梁等结构的施作，拱盖的工期优势难以有效发挥，经济性较双侧壁导坑法也没有明显优势。

大拱脚三台阶七步工法，选取工点为地层条件相对较好的深埋车站，周边环境简单，工程实施期间的技术稳妥性尚未得到很好的印证，且仅为个例，同时，核心岩柱在开挖期间长时间保留，限制施工空间，后期摘核心岩柱工艺复杂，施工难度大，风险高。

解决上述技术问题的意义：大跨度暗挖车站的开挖建造技术一直是技术进步的热点和方向，随着科技水平及机械制造水平的不断提升，岩石地层开挖工艺不断革新，但工艺的革新永远离不开工法的匹配，这是业内共识，针对岩石开挖爆破受限的问题，悬臂式掘进机、液压破碎锤等机械设备是较为有效的手段，但机械设备的使用对施工空间提出了较高的要求，双侧壁导坑等传统分部分块开挖工法难以较好适应，这类机械设备对大空间开挖提出了明确需求。在拱盖法应用受限的情况下，开发一种适用于软岩地层浅埋暗挖大跨车站的修建方法，该方法在满足工程安全的前提下，较常规工法具有工期、造价、环境影响可控性、机械化施工适应性等方面优势，不仅是工艺进步的需求，更有技术性、经济性等内在发展需要，对类似于重庆等软岩地层城市轨道交通工程建设发展具有重大而积极的意义。该工法同样适用于硬岩地层，不仅能减少传统双层初支拱盖法的拱脚尺寸，还能节约投资、节省工期。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法。所述技术方案如下：

根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，该叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法包括以下步骤：

步骤1：开挖一对边导洞、以及一个中心导洞，安设系统锚杆，分别在一对边导洞的相对侧施作外拱初期支护，临时中隔壁，安装系统锚杆，打设锁脚锚管，在中心导洞的上部施作外拱初期支护，安装系统锚杆；

步骤2：一对边导洞开挖后，分别在外拱初期支护上安装拱脚钢架，并浇筑拱脚模筑混凝土；

步骤3：中心导洞开挖后，分别在中心导洞上部以及一对边导洞的相对侧面施作内拱初期支护，打设锁脚锚管；开挖一对第一导坑，并在一对第一导坑的相对侧面顺接内拱初期支护，打设锁脚锚管，安装第一导坑的系统锚杆；

步骤4：第一导坑开挖后，拆除一对边导洞的临时中隔壁；

步骤5：根据工程实际需求，组织后续部分开挖及支护；

步骤6：待隧道掘进长度满足后续二衬施工作业空间时，视二衬施做的空间及需求，跟进二衬施工。

在一个实施例中，所述步骤1中，一对边导洞以及中心导洞开挖跨度均分车站跨度，若三跨过大可考虑采用四跨或更多跨型式；

一对边导洞开挖宽度不小于8m；

一对边导洞大拱脚内侧下沉坑深400mm-600mm，底部宽度不小于1m，顶部宽度不小于1.2m，以满足锁脚锚管施作空间。

在一个实施例中，所述步骤1中，所述拱脚模筑混凝土的单次浇筑长度宜为3-5m。

在一个实施例中，所述初期支护采用型钢钢架+早强喷射混凝土或格栅钢架+早强喷射混凝土结构，初期支护厚度视地层及荷载情况通过地层结构模型、采用有限元或有限差分数值模拟计算确定，其厚度为250mm-400mm；所述拱脚钢架为型钢或格栅钢架。

在一个实施例中，步骤4中，第一导坑开挖完毕并拆除边导洞的临时中隔壁后，形成叠合拱-墙一体式单拱大跨支护体系，根据工程实际需求，组织后续部分的开挖及支护。

在一个实施例中，所述步骤5：根据工程实际需求，组织后续部分开挖及支护，其具体为：采用盆式开挖的方式组织后续部分的开挖及支护，其后续开挖包括以下步骤：

步骤5.1：内拱初期支护架设并拆除临时中隔壁后，开挖第二导坑；

步骤5.2：第二导坑掘进后开挖第三导坑，安设系统锚杆，在第三导坑的相对侧施作初期支护、在施作初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.3：第三导坑掘进后开挖第四导坑，安设系统锚杆，在第四导坑的相对侧施作初期支护、在施作初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.4：第四导坑掘进后开挖第五导坑；

步骤5.5：第五导坑掘进后开挖第六导坑，安设系统锚杆，在第六导坑的相对侧施作初期支护、在施作的初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.6：第六导坑掘进后开挖第七导坑，安设系统锚杆，在第七导坑的相对侧施作初期支护、在施作的初期支护上打设锁脚锚管。

在一个实施例中，所述步骤5：根据工程实际需求，组织后续部分开挖及支护，其具体为：采用预留核心土法开挖的方式组织后续部分的开挖及支护，其后续开挖包括以下步骤：

步骤5.1：内拱初期支护架设并拆除临时中隔壁后，开挖第二导坑，安设系统锚杆，在第二导坑的相对侧施作初期支护、在施作初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.2：第二导坑掘进后开挖第三导坑，安设系统锚杆，在第三导坑的相对侧施作初期支护、在施作初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.3：第三导坑掘进后开挖第四导坑，安设系统锚杆，在第四导坑的相对侧施作初期支护、在施作初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.4：第四导坑掘进后开挖第五导坑，安设系统锚杆，在第五导坑的相对侧施作初期支护、在施作的初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.5：第五导坑掘进后摘除核心土。

本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，解决了软岩地层大跨暗挖车站修建采用双侧壁导坑法时工序复杂、工效低、难以适应大型机械化施工的需要，以及双侧壁导坑法废弃工程量多等困难和不利。该修建方法在拆除初期支护并形成大拱支护后，各区域的开挖方式可根据工程实际需求进行任意组织，极大提高开挖效率，提升大型机械化施工的适应性，同时也更有利于微震控制爆破工艺的实施；

叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，二衬可以根据现场施工空间灵活组织，与车站开挖之间无相互制约，解决了软岩地层大跨暗挖车站修建采用双侧壁导坑法时二衬浇筑及时跟进影响掌子面开挖、二衬跟进滞后影响隧道安全的两难境地，也解决了双侧壁导坑法中采用跳仓拆除中隔壁分仓浇筑引起的小模板浇筑施工、质量可控性差、难以流水作业、工效低的困难；

叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，解决了软岩地层大跨暗挖车站修建采用拱盖法时，拱脚尺寸大、经济性差、成拱时间长，应用受岩层基本承载力限制的困难，在拆除临时中隔壁后，即可实现拱盖效果，拱盖的荷载由大拱脚、边墙初期支护、锁脚锚管共同承担，摆脱了拱盖荷载对大拱脚的完全依赖，设计施工更加灵活；

叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，在传统双侧壁导坑法和拱盖法的基础上，创造性地推陈出新，既解决了双侧壁导坑法施工空间有限的限制，又适应了软岩地层采用拱盖法岩层基本承载力不高的特征，满足了大型机械化开挖对大作业空间的需求，提高了工程效率，保证了工程质量，业内尚无先例。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明中地下结构设计实施例的开挖工序横断面图；

图2是本发明中地下结构设计实施例一的地质横断面图；

图3是本发明中地下结构设计实施例一的钢架及开挖工序横断面图；

图4是本发明中地下结构设计实施例二的地质横断面图；

图5是本发明中地下结构设计实施例二的钢架及开挖工序横断面图；

图6是本发明中地下结构设计实施例一和二的开挖工序平面示意图；

图7是本发明中地下结构设计实施例三的钢架及开挖工序横断面图；

图8是本发明中地下结构设计实施例三的开挖工序平面图；

图9是本发明中地下结构设计实施例内外层初支钢架布置图；

图10是本发明中地下结构设计实施例的a节点大样图；

图11是本发明所述叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法的流程图。

附图标记：

101、第一边导洞 102、第二边导洞

2、中心导洞 301、第一初期支护

302、第二初期支护 401、第一临时中隔壁

402、第二临时中隔壁 5、第三初期支护

601、第一锁脚锚管 6021、第二主锁脚锚管

603、第三锁脚锚管 604、第四锁脚锚管

6051、第五主锁脚锚管 606、第六锁脚锚管

701、第一拱脚钢架 702、第二拱脚钢架

801、第一拱脚模筑混凝土层 802、第二拱脚模筑混凝土层

901、第七锁脚锚管 902、第八锁脚锚管

903、第九锁脚锚管 904、第十锁脚锚管

10、第一导坑 11、第二导坑

12、第三导坑 13、第四导坑

14、第五导坑 15、第六导坑

16、第七导坑 17、第七初期支护

18、第八初期支护 1901、第九初期支护

2001、第十初期支护 21、第五初期支护

2201、第十一锁脚锚管 2202、第十二锁脚锚管

23、第六初期支护 24、第四初期支护

6022、第二辅锁脚锚管 6052、第五辅锁脚锚管

25、临时中隔壁系统锚杆 26、第十三锁脚锚管

1902、第九辅初期支护 2002、第十辅初期支护

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明公开实施例所提供的技术方案涉及叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，尤其涉及软岩地层大跨、特大跨浅埋暗挖施工的地下车站施工领域。在相关技术中，通过外层初支、内层初支和锁脚锚管共同承担开挖面上部荷载，有效规避软岩地层基本承载力不高的问题，拆除临时中隔壁后，单跨双层初支拱的强效支护为其下各种开挖方式的组织提供保障，极大提高了开挖效率，进一步提升了大型机械化在暗挖隧道内施工的适应性，同时减少临时支护工程、缩短工期，综合经济效益显著。

图11示例性示出了本发明公开技术方案所提供的叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法的流程图。根据图11可知，该叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法包括以下步骤：

步骤S01：开挖第一边导洞101以及第二边导洞102、以及一个中心导洞2，安设系统锚杆，分别在第一边导洞101以及第二边导洞102的相对侧施作第一初期支护301、第一临时中隔壁401，第二初期支护302，第二临时中隔壁402，安装系统锚杆，打设第一锁脚锚管601、第二主锁脚锚管6021、第三锁脚锚管603、第四锁脚锚管604、第五主锁脚锚管6051、第六锁脚锚管606，在中心导洞2的上部施作第三初期支护5，安装系统锚杆；

步骤S02：第一边导洞101以及第二边导洞102开挖后，分别在第一初期支护301上安装第一拱脚钢架701以及第二初期支护302上安装第二拱脚钢架702，第一初期支护301与第一拱脚钢架701之间浇筑第一拱脚模筑混凝土层801；第二初期支护302与第二拱脚钢架702之间浇筑第二拱脚模筑混凝土层802。

步骤S03：中心导洞2开挖后，分别在第一边导洞101以及第二边导洞102、中心导洞2上部施作第四初期支护24，打设第二辅锁脚锚管6022和第五辅锁脚锚管6052；开挖一对第一导坑10，在第一导坑10的相对侧，施做第五初期支护21，安设系统锚杆，打设第七锁脚锚管901以及第八锁脚锚管902；

步骤S04：第一导坑10开挖后，拆除第一边导洞101以及第二边导洞102的第一临时中隔壁401、第二临时中隔壁402；

步骤S05：根据工程实际需求，组织后续部分开挖及支护；

步骤S06：待隧道掘进长度满足后续二衬施工作业空间时，视二衬施做的空间及需求，跟进二衬施工。

示例中，所述各步骤中，系统锚杆的设置与一般暗挖工程一致，故不做特殊交代；各步骤中，导洞和导坑的开挖可采用爆破、控爆、非爆开挖，适用于大型机械开挖工艺和微震控制爆破工艺。

所述各步骤中，第一初期支护301、第二初期支护302、第三初期支护5的参数一致，第一临时中隔壁401、第二临时中隔壁402的参数一致，第四初期支护24、第五初期支护21、第六初期支护23、第七初期支护17、第八初期支护18、第九初期支护1901一致，第一初期支护301、第一临时中隔壁401、第二初期支护302、第二临时中隔壁402以及第三初期支护5与第四初期支护24、第五初期支护21、第六初期支护23、第七初期支护17、第八初期支护18、第九初期支护1901交错布置。

在一个实施例中，所述步骤S01中，第一边导洞101以及第二边导洞102以及中心导洞2开挖跨度均分车站跨度，若单跨过大，可采用四跨或更多跨型式；

第一边导洞101以及第二边导洞102的开挖宽度均不小于8m；

第一边导洞101以及第二边导洞102的大拱脚内侧下沉坑深为400mm-600mm，底部宽度不小于1m，顶部宽度不小于1.2m，以满足锁脚锚管施作空间。

在一个实施例中，所述步骤S01中，所述第一拱脚模筑混凝土801、第二拱脚模筑混凝土802的单次浇筑长度为3-5m。

在一个实施例中，所述第一初期支护301、第一临时中隔壁401、第二初期支护302、第二临时中隔壁402均采用型钢钢架+早强喷射混凝土或格栅钢架+早强喷射混凝土结构，初期支护厚度视地层及荷载情况通过地层结构模型、采用有限元或有限差分数值模拟计算确定，其厚度宜为250mm-400mm；所述拱脚钢架为型钢或格栅钢架。

在一个实施例中，步骤S04中，一对第一导坑10开挖完毕并拆除第一边导洞101以及第二边导洞102的第一临时中隔壁401、第二临时中隔壁402后形成叠合拱-墙一体式单拱大跨支护体系，根据工程实际需求，组织后续部分的开挖及支护。

在一个实施例中，所述步骤S05：根据工程实际需求，组织后续部分开挖及支护，其具体为：采用盆式开挖的方式组织后续部分的开挖及支护，其后续开挖包括以下步骤：

步骤S05.1：内拱第四初期支护24及第五初期支护21架设完毕并拆除第一临时中隔壁401和第二临时中隔壁402后，开挖第二导坑11；

步骤S05.2：第二导坑11掘进后开挖第三导坑12，安设系统锚杆，在第三导坑12的相对侧施作第六初期支护23、在施作的第六初期支护23上打设第九锁脚锚管903；

步骤S05.3：第三导坑12掘进后开挖第四导坑13，安设系统锚杆，在第四导坑13的相对侧施作第七初期支护17、在施作的第七初期支护17上打设第十锁脚锚管904；

步骤S05.4：第四导坑13掘进后开挖第五导坑14；

步骤S05.5：第五导坑14掘进后开挖第六导坑15，安设系统锚杆，在第六导坑15的相对侧施作第八初期支护18、在施作的第八初期支护18上打设第十一锁脚锚管2201；

步骤S05.6：第六导坑15掘进后开挖第七导坑16，安设系统锚杆，在第七导坑16的相对侧施作第九初期支护1901、在施作的第九初期支护1901上打设第十二锁脚锚管2202。

在一个实施例中，所述步骤5：根据工程实际需求，组织后续部分开挖及支护，其具体为：采用预留核心土法开挖的方式组织后续部分的开挖及支护，其后续开挖包括以下步骤：

步骤S05.1：内拱第四初期支护24及第五初期支护21架设完毕并拆除第一临时中隔壁401和第二临时中隔壁402后，开挖第二导坑11，安设系统锚杆，在第二导坑11的相对侧施作第六初期支护23、在施作的第六初期支护23上打设第九锁脚锚管903；

步骤S05.2：第二导坑11掘进后开挖第三导坑12，安设系统锚杆，在第三导坑12的相对侧施作第七初期支护17、在施作的第七初期支护17上打设第十锁脚锚管904；

步骤S05.3：第三导坑12掘进后开挖第四导坑13，安设系统锚杆，在第四导坑13的相对侧施作第八初期支护18、在施作的第八初期支护18上打设第十一锁脚锚管2201；

步骤5.4：第四导坑13掘进后开挖第五导坑14，安设系统锚杆，在第五导坑14的相对侧施作第九初期支护1901、在施作的第九初期支护1901上打设第十二锁脚锚管2202；

步骤S05.5：第五导坑14掘进后摘除第六导坑15和第七导坑16。

实施例一：

如图2所示，该实施例为地下双层单拱隧道，岛式站台宽12m，隧身所处围岩为中风化砂岩及中风化砂质泥岩，围岩级别为IV级。隧道开挖断面宽约23.5m，高约20m，隧道拱顶覆岩及覆土厚度小于2.5ha，属浅埋车站，隧道开挖潜在破裂范围内有挡墙、市政道路及建筑等。

如图2-3所示，结合实施例隧道所处地层的地质情况及周边环境，设定外拱初支拱脚宽约1.5m，隧道拱顶系统锚杆选用φ25中空注浆锚杆(L＝4.5m，@1.0m*0.75m，梅花型布置)，隧道侧墙系统锚杆选用C22砂浆锚杆(L＝4.5m，@1.0m*0.75m，梅花型布置)，其余支护代号及参数如下所示：

1、第一初期支护301、第二初期支护302、第三初期支护5：工28a@0.75m；

2、第一临时中隔壁401、第二临时中隔壁402、第四初期支护24、第五初期支护21、第六初期支护23、第七初期支护17、第八初期支护18、第九初期支护1901：工22b@0.75m；

3、第一锁脚锚管601、第二主锁脚锚管6021、第四锁脚锚管604、第五主锁脚锚管6051：φ42锁脚锚管(注浆)，t＝3.5mm，L＝6.0m，打设角度约30-45°；

4、第二辅锁脚锚管6022、第五辅锁脚锚管6052：φ42锁脚锚管(注浆)，t＝3.5mm，L＝6.0m，打设角度约70-80°；

5、第三锁脚锚管603、第六锁脚锚管606：φ42锁脚锚管(注浆)，t＝3.5mm，L＝2.0m，打设角度约30-45°；

6、第七锁脚锚管901、第八锁脚锚管902、第九锁脚锚管903、第十锁脚锚管904、第十一锁脚锚管2201、第十二锁脚锚管2202：φ42锁脚锚管(注浆)，t＝3.5mm，L＝4.5m，打设角度约30-45°；

7、临时中隔壁系统锚杆25：C22砂浆锚杆，L＝2.0m，@1.0m*0.75m，梅花型布置。

其中，图中第一锁脚锚管601、第二主锁脚锚管6021、第二辅锁脚锚管6022、第三锁脚锚管603、第四锁脚锚管604、第五主锁脚锚管6051、第五辅锁脚锚管6052、第六锁脚锚管606、第七锁脚锚管901、第八锁脚锚管902、第九锁脚锚管903、第十锁脚锚管904、第十一锁脚锚管2201、第十二锁脚锚管2202的主要作用是为初期支护提供有效支撑，将初期支护荷载良好传递至围岩深处，其打设角度宜与初期支护走向一致或相近，由于外层初支拱脚处需传递的荷载较大，故将锁脚锚管第一锁脚锚管601、第二主锁脚锚管6021、第四锁脚锚管604、第五主锁脚锚管6051加长至6.0m。

此外，为保证后续开挖时外层初支拱脚围岩的稳定，将第二辅锁脚锚管6022、第五辅锁脚锚管6052加长至6.0m，且加大打设角度至70-80°，第一锁脚锚管601与第四初期支护24及第五初期支护21共同起到类似于基坑开挖时的桩锚支护效果。第二导坑11、第五导坑14开挖时，两侧岩石坡度宜为1:0.6，并挂网喷护。

同时，边墙C22砂浆锚杆，应与隧道潜在破裂面大角度相交，同时应随时调整锚杆长度，以保证锚杆锚入稳定岩体深度不小于1.5m，且最小长度不小于4.5m。

如图9所示，内外层初期支护应交错布置，第一边导洞101、第二边导洞102开挖后，第一初期支护301、第二初期支护302应向下折返至开挖面后以第二主锁脚锚管6021、第五主锁脚锚管6051固定，实现有效落脚，随后施做拱脚处的立柱撑，以C30混凝土立模浇筑，将立柱撑完全包裹，其高度约2m。

如图10所示，第一边导洞101、第二边导洞102开挖并施做外拱第一初期支护301、第二初期支护302及第一临时中隔壁401、第二临时中隔壁402时，应于临时中隔壁钢架之间预留孔洞(或后期凿孔)，以便于在摘除中隔壁之前实现内拱第四初期支护24的一步扣拱。

实施例二：

如图4所示，该实施例为地下双层单拱隧道，岛式站台宽16m，隧身所处围岩为中风化砂岩及中风化砂质泥岩，围岩级别为IV级。隧道开挖断面约27.82m，高约24.15m，隧道拱顶覆岩及覆土厚度小于2.5ha，属浅埋车站，隧道开挖潜在破裂范围内有市政道路、建筑及地下室等。

如图4-5所示，因隧道开挖跨度过大，拱脚所处地层相对较弱，结合实施例隧道所处地层的地质情况及周边环境，设定外层初支拱脚宽约2.2m，隧道拱顶系统锚杆选用φ25中空注浆锚杆(L＝6.0m，@1.0m*0.75m，梅花型布置)，隧道侧墙系统锚杆选用C22砂浆锚杆(L＝4.5-6.0m，@1.0m*0.75m，梅花型布置)，其余支护代号及参数如下所示：

1、第一初期支护301、第一临时中隔壁401、第二初期支护302、第二临时中隔壁402、第三初期支护5、第四初期支护24、第五初期支护21、第六初期支护23、第七初期支护17、第九初期支护1901、第十初期支护2001：工28a@0.75m；

2、第八初期支护18、第九辅初期支护1902、第十辅初期支护2002：工20b@0.75m；

3、第一锁脚锚管601、第二主锁脚锚管6021、第四锁脚锚管604、第五主锁脚锚管6051：φ76锁脚锚管(注浆)，t＝6.0mm，L＝6.0m，打设角度约30-45°；

4、第二辅锁脚锚管6022、第五辅锁脚锚管6052：φ42锁脚锚管(注浆)，t＝3.5mm，L＝8.0m，打设角度约70-80°；

5、第三锁脚锚管603、第六锁脚锚管606、第十一锁脚锚管2201：φ42锁脚锚管(注浆)，t＝3.5mm，L＝2.0m，打设角度约30-45°；

6、第七锁脚锚管901、第八锁脚锚管902、第九锁脚锚管903、第十锁脚锚管904、第十二锁脚锚管2202、第十三锁脚锚管26：φ42锁脚锚管(注浆)，t＝3.5mm，L＝4.5m，打设角度约30-45°；

7、临时中隔壁系统锚杆25：C22砂浆锚杆，L＝2.0m，@1.0m*0.75m，梅花型布置。

其中，图中各锁脚锚管的主要作用是为初期支护提供有效支撑，将初期支护荷载良好传递至围岩深处，其打设角度宜与初期支护走向一致或相近，由于该实施例开挖跨度较大，外层初支拱脚处需传递的荷载远大与实施例一，故将第一锁脚锚管601、第二主锁脚锚管6021、第四锁脚锚管604、第五主锁脚锚管6051加强为φ76的锁脚锚管，并加长至6.0m，以提高其承载能力。

此外，为保证后续开挖时外层初支拱脚围岩的稳定，将第二辅锁脚锚管6022、第五辅锁脚锚管6052加长至8.0m，且加大打设角度至70-80°，第一锁脚锚管601与第五初期支护21共同起到类似于基坑开挖时的桩锚支护效果。第二导坑11及第五导坑14开挖时，两侧岩石坡度宜为1:0.6，并挂网喷护。

同时，边墙C22砂浆锚杆，应与隧道潜在破裂面大角度相交，同时应随时调整锚杆长度，以保证锚杆锚入稳定岩体深度不小于2.0m，且最小长度不小于4.5m。

如图9所示，内外层各初期支护应交错布置，第一边导洞101、第二边导洞102开挖后，第一初期支护301及第一临时中隔壁401应向下折返至开挖面后以第二主锁脚锚管6021、第五主锁脚锚管6051固定，实现有效落脚，随后施做拱脚处的立柱撑，以C30混凝土立模浇筑，将立柱撑完全包裹，其高度约3.5m。

如图10所示，第一边导洞101、第二边导洞102开挖并施做外拱初期支护301及第一临时中隔壁401、第二初期支护302及第二临时中隔壁402时，应于临时中隔壁钢架之间预留孔洞(或后期凿孔)，以便于在摘除中隔壁之前实现内拱第四初期支护24的一步扣拱。

实施例三：

如图7-8所示，该实施例为以上两种实施例的比选方案，其区别在于临时中隔壁摘除后，后续部分因工程需求采取预留核心土方法开挖。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，其特征在于，该叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法包括以下步骤：

步骤1：开挖一对边导洞、以及一个中心导洞，安设系统锚杆，分别在一对边导洞的相对侧施作初期支护，临时中隔壁，安装系统锚杆，打设锁脚锚管，在中心导洞的上部施作初期支护，安装系统锚杆；

步骤2：一对边导洞开挖后，分别在初期支护上安装拱脚钢架，并浇筑拱脚模筑混凝土；

步骤3：中心导洞开挖后，分别在中心导洞上部以及一对边导洞的相对侧面施作内拱初期支护，打设锁脚锚管；开挖一对第一导坑，并在一对第一导坑的相对侧面顺接内拱初期支护，打设锁脚锚管，安装第一导坑的系统锚杆；

步骤4：第一导坑开挖后，拆除一对边导洞的临时中隔壁；

步骤5：根据工程实际需求，组织后续部分开挖及支护；

步骤6：待隧道掘进长度满足后续二衬施工作业空间时，视二衬施做的空间及需求，跟进二衬施工。

2.根据权利要求1所述的叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，其特征在于，所述步骤1中，一对边导洞以及中心导洞开挖跨度均分车站跨度；

一对边导洞开挖宽度不小于8m；

一对边导洞大拱脚内侧下沉坑深400mm-600mm，底部宽度不小宜于1m，顶部宽度不小于1.2m，以满足锁脚锚管施作空间。

3.根据权利要求1所述的叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，其特征在于，所述步骤1中，所述拱脚模筑混凝土的单次浇筑长度为3-5m。

4.根据权利要求1所述的叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，其特征在于，所述初期支护采用型钢钢架+早强喷射混凝土或格栅钢架+早强喷射混凝土结构，初期支护厚度视地层及荷载情况通过地层结构模型、采用有限元或有限差分数值模拟计算确定，其厚度为250mm-400mm；所述拱脚钢架为型钢或格栅钢架。

5.根据权利要求1所述的叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，其特征在于，步骤4中，第一导坑开挖完毕并拆除边导洞的临时中隔壁后，形成叠合拱-墙一体式单拱大跨支护，根据工程实际需求，组织后续部分的开挖及支护。

6.根据权利要求1-5任一所述的叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，其特征在于，所述步骤5：根据工程实际需求，组织后续部分开挖及支护，其具体为：采用盆式开挖的方式组织后续部分的开挖及支护，其后续开挖包括以下步骤：

步骤5.1：内拱初期支护架设并拆除临时中隔壁后，开挖第二导坑；

步骤5.2：第二导坑掘进后开挖第三导坑，安设系统锚杆，在第三导坑的相对侧施作初期支护、在施作初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.3：第三导坑掘进后开挖第四导坑，安设系统锚杆，在第四导坑的相对侧施作初期支护、在施作初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.4：第四导坑掘进后开挖第五导坑；

步骤5.5：第五导坑掘进后开挖第六导坑，安设系统锚杆，在第六导坑的相对侧施作初期支护、在施作的初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.6：第六导坑掘进后开挖第七导坑，安设系统锚杆，在第七导坑的相对侧施作初期支护、在施作的初期支护上打设锁脚锚管。

7.根据权利要求1-5任一所述的叠合拱-墙一体式单跨支护大断面开挖暗挖车站修建方法，其特征在于，所述步骤5：根据工程实际需求，组织后续部分开挖及支护，其具体为：采用预留核心土法开挖的方式组织后续部分的开挖及支护，其后续开挖包括以下步骤：

步骤5.1：内拱初期支护架设并拆除临时中隔壁后，开挖第二导坑，安设系统锚杆，在第二导坑的相对侧施作初期支护、在施作初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.2：第二导坑掘进后开挖第三导坑，安设系统锚杆，在第三导坑的相对侧施作初期支护、在施作初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.3：第三导坑掘进后开挖第四导坑，安设系统锚杆，在第四导坑的相对侧施作初期支护、在施作初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.4：第四导坑掘进后开挖第五导坑，安设系统锚杆，在第五导坑的相对侧施作初期支护、在施作的初期支护上打设锁脚锚管；

步骤5.5：第五导坑掘进后摘除核心土。

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