CN113309526A - 一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，包括以下步骤：超前地质预报；马头门扣拱处大管棚施工；导洞施工；中桩及边桩施工；马头门拱部超前小导管注浆；马头门扣拱破除；扣拱开挖及支护；堵头墙施工。本专利方法中，采用了超前地质预报的预测工序，大大减少和降低了危险事故的发生；本专利方法中，在两个侧导洞和中间导洞贯通后，在两个侧导洞内进行边桩施工，在中间导洞内进行中柱施工，为稳固的扣拱施工，打下了基础；本专利方法中，对扣拱开挖及支护的工序作了改进，大大提高了地铁站扣拱牢固性，避免了暗挖坍塌、突泥涌水、地下管线破坏、周边建筑物沉降开裂、道路沉降或塌陷的危险。

Description

一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法

技术领域

本发明涉及一种地铁工程技术领域，具体是涉及一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法。

背景技术

根据扣拱施工特点、地质水文条件和周边环境分析，在扣拱开挖过程中，存在以下危险源：暗挖坍塌、突泥涌水、地下管线破坏、周边建(构)筑物沉降开裂、道路沉降或塌陷等。在开挖过程中，如果超前支护措施不强、开挖方式不当、初期支护不及时、工法选择不当、隧顶失水固结引发地层沉降变形和土体扰动可能发生失稳、坍塌；暗挖隧道地质突变、初期支护受压变形等原因均会导致暗挖隧道突泥涌水；因施工原因导致土体下沉、失水导致管线沉降不均匀，引发地下管线破坏的灾害；车站施工造成周边建(构)筑物的地面沉降可能导致周边建(构) 筑物结构开裂下沉。

发明内容

本发明的目的在于提出一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，包括以下步骤：

S100、超前地质预报：施工前，为提前了解拟开挖地层情况，以便调整开挖方法和支护类型，对地质须进行超前预测分析；

S200、马头门扣拱处大管棚施工：马头门开挖轮廓定位后，扣拱超前支护大管棚沿拱部范围布设，管棚打设完毕后进行超前注浆加固地层；

S300、导洞施工：先进行侧导洞和中间导洞的拱部超前小导管注浆施工，然后进行两个侧导洞和一个中间导洞的台阶法开挖，先开挖两侧导洞，后开挖中间导洞；台阶法开挖两个侧导洞，导洞掌子面前后错开开挖，错开距离不小于5m；

S400、中桩及边桩施工：两个侧导洞和中间导洞贯通后，在两个侧导洞内进行边桩施工，在中间导洞内进行中柱施工；

S500、马头门拱部超前小导管注浆：沿拱部打设超前小导管，并注浆加固地层，根据地层情况及要求选用水泥浆或水泥—水玻璃双液浆进行注浆加固，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；

S600、马头门扣拱破除：沿拱部轮廓线采用机械破除上台阶马头门处侧壁混凝土，割除破除范围内横通道侧壁钢架和连接筋。扣拱钢架连接前，测量定位好导洞预埋钢板的准确位置，控制好钢架连接在同一个断面内，安装扣拱马头门处型钢钢架，且扣拱型钢拱架与侧壁钢架用连接板加强连接；

S700、扣拱开挖及支护，具体包括以下步骤：1)超前支护：导洞间扣拱随车站拱顶土石方开挖及时跟进；为防止扣拱时出现坍塌，在扣拱之前应对前方拱部地层进行超前加固，采用超前大管棚+超前小导管进行超前支护及加固，注浆材料根据地层变化选择注水泥浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；2)土石方开挖：土石方开挖以爆破施工为主，渣土通过农用车运输至横通道洞门处，倒入竖井底的渣斗内，然后由桥式起重机提升至地面，倒入渣场内，夜间土石方外运，当遇见微风化砾岩、含砾粗砂岩等紧密坚硬围岩时，采取爆破方式和风镐等小型机具配合开挖，以加快施工进度；3)型钢拱架安装：扣拱支护采用型钢拱架+纵向连接筋、钢筋网片+C25P6喷射混凝土支护体系；4)喷射混凝土：为了保证施工安全，型钢钢拱架经检验合格后应及时喷射混凝土，采用湿喷或干喷技术，混凝土采用C25P6喷射砼，喷射厚度为350mm，喷射时采用分层喷射，当开挖过程中，拱顶有坍塌迹象时，应先喷一层混凝土，再安装型钢拱架。喷射混凝土时不能出现虚喷漏喷，喷射混凝土应密实，表面平整，避免拱顶背后出现空洞；5)回填注浆：扣拱与导洞之间拱顶形成三角区域是重点关注区域，初支施工完成后，应加强该三角区域回填注浆加固，注浆压力控制在0.3～0.5MPa；6)二衬扣拱施工：中拱及边拱初支贯通后，分段截断侧导洞和中间导洞的边墙，分段长度为4～ 6m，铺设防水层，二衬扣拱钢筋绑扎，后退浇筑二衬中拱及二衬边拱，留设回填注浆管，后续进行二衬扣拱背后回填注浆；

S800、堵头墙施工：扣拱施工端头墙采用型钢拱架+水平型钢支撑+竖向连接筋+自进式中空锚杆+喷射混凝土的封堵措施，堵头墙的水平型钢支撑，通过连接钢板与导洞格栅钢架连接。

进一步地，所述步骤S100中，具体包括以下预测内容：S101、地质素描：记录掌子面揭示的地层岩性、风化程度、围岩完整性，围岩结构、构造以及地下水情况，探测范围为掌子面；S102、地面地质雷达：探查浅地表地层中的空洞以及不密实情况，探测范围为地表以下5m内；S103、洞内地质雷达：短距离预报，预报掌子面前方的地质情况，包括围岩的完整性、地下水情况，探测范围为掌子面前方20～30m；S104、加深炮孔探测法：探测掌子面前方围岩等级强度、岩体完整程度、富水程度，探测范围为掌子面前方5m以上，搭接3m。

进一步地，所述步骤S200中，管棚主材采用A159mm热轧无缝钢管，壁厚 t＝12mm，环向间距为400mm；管棚打设高度距扣拱初支300mm，管棚角度0～2°，管棚搭接长度3m。

进一步地，所述步骤S200中，扣拱处大管棚的具体作业流程如下：S201、在施工区域，设置横通道1部、横通道2部、横通道3部共计三条横通道，三条横通道施工完成后，导洞开挖前或者扣拱开挖前需施工扣拱大管棚，测量人员在现场放出扣拱管棚位置并复核，不得侵限，并使用红油漆标记；S202、制作钢花管，在钢管顶端焊接楔子板，尾部为2m长作为不注浆的止浆段，在管壁上钻直径为10mm-16mm的溢浆孔，间距为15cm，梅花形布设；S203、钻机就位，根据测量放样点进行钻机位置的校正，固定钻机；S204、开始钻孔，钻进过程中不断检查校正钻机的大臂位置，以确保管棚的施工误差在设计的允许范围内；S205、达到设计的深度后结束钻进，使用钻杆配合高压风管对管棚钢管由里至外进行反复清孔，直至将管棚钢管内的钻渣清除干净为止；S206、安装管棚钢管，管棚钢管由钻机顶进，顶到位后，钢管与孔壁间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液冒出；S207、安装好有孔钢花管后即可对孔内注浆。

进一步地，所述步骤S200中，管棚打设完毕后进行超前注浆的施工流程如下：S①、管棚施工钢花管外露出扣拱洞口初支面50cm，尾部用5mm厚钢板满焊封堵，钢板中间焊接注浆导管；S②、注浆导管端部安装止浆阀，以便注浆完毕后防止浆液回流；S③、配置水泥浆液：水泥为P.O.42.5号普通硅酸盐水泥，水泥水灰比为W:C＝0.5:1～1:1；注浆前进行注浆试验，根据实验结果确定注浆参数，水泥浆液由高速制浆机拌制；S④、将注浆管接到钢花管尾部的注浆导管上面，开始注浆；用挤压式注浆泵将水泥净浆压注进钢花管，初压0.5～1.0MPa，终压1.5～2.0MPa，持压15min后停止注浆；S⑤、注浆完成后将止浆阀关闭，确保封堵质量。

进一步地，所述步骤S400中，中柱施工的方法如下：中间导洞洞通后，先在洞内中柱采用人工挖孔成孔，下基础桩钢筋笼，下钢管柱，定位浇筑钢管柱基础桩混凝土，钢管柱边与孔壁之间填砂临时稳定钢管柱，浇筑钢管柱混凝土。

进一步地，所述步骤S500中，超前小导管采用A42×4mm小导管，L＝4.0m，环向间距400mm，纵向间距2.5m，水平倾角10°～25°。

进一步地，所述步骤S700中的1)超前支护中，超前小导管采用A42×4mm， L＝4.0m，环向间距0.4mm，纵向间距2.5m设一环，水平倾角10～25°。

进一步地，所述步骤S700中，3)型钢拱架安装的具体步骤如下：A、准确测放出型钢钢架位置，并用红油漆准确标注拱顶等控制点位置；B、型钢钢架就位：沿预先标注点对正安设钢架，若钢架与初喷层之间有较大的间隙，应设垫块； C、安设纵向连接筋：钢架与钢架之间用螺纹钢筋沿着纵向连接起来，以增强钢架的整体稳定性；在拱架内外两侧布设C22纵向连接筋，环向间距1000mm，梅花型设置，与型钢拱架焊接牢固，纵向搭接长度不小于10d，d为钢筋直径，焊缝厚度不小于8mm；D、铺挂钢筋网片：在围岩与拱架之间铺设钢筋网片，钢筋网片采用A8盘条制作，钢筋表面不应有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀；网格间距为150×150mm，采用点焊焊接，钢筋网搭接长度不应小于200mm，网片与型钢之间点焊牢固。

进一步地，所述步骤S800中，竖向连接筋间距为1.0m，内外侧错开布置。

本发明的有益效果在于：

本专利地铁站扣拱施工方法中，采用了超前地质预报的预测工序，大大减少和降低了危险事故的发生；

本专利地铁站扣拱施工方法中，在两个侧导洞和中间导洞贯通后，在两个侧导洞内进行边桩施工，在中间导洞内进行中柱施工，为稳固的扣拱施工，打下了基础；

本专利地铁站扣拱施工方法中，对扣拱开挖及支护的工序作了改进，大大提高了地铁站扣拱牢固性，避免了暗挖坍塌、突泥涌水、地下管线破坏、周边建(构) 筑物沉降开裂、道路沉降或塌陷的危险。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图：

图1为本发明的流程图；

图2为本发明施工中的导洞示意图；

图3为本发明中桩及边桩施工完成后的示意图；

图4为本发明二衬扣拱施工完成后的示意图。

图中：1、拱部超前小导管；2、侧导洞；3、中间导洞；4、边桩；5、中柱； 6、中拱；7、边拱；8、二衬中拱；9、二衬边拱。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上表面”、“下表面”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“正转”、“反转”、“轴向”、“径向”、“周向”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，而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所示，一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，包括以下步骤：

S100、超前地质预报：施工前，为提前了解拟开挖地层情况，以便调整开挖方法和支护类型，对地质须进行超前预测分析；

具体包括以下预测内容：

S101、地质素描：对先行导洞全段进行地质编录，并形成掌子面素描图及洞身地质展示图。记录掌子面揭示的地层岩性、风化程度、围岩完整性，围岩结构、构造以及地下水情况，探测范围为掌子面；

S102、地面地质雷达：探查浅地表地层中的空洞以及不密实情况，探测范围为地表以下5m内；当监测数据显示地表沉降达到报警值时，采用地面雷达方法，岩隧道中线布设一条测线，探查深度自地表向下0～5m，该方法主要探查0～5m 范围内地层中的空洞以及不密实情。

S103、洞内地质雷达：短距离预报，预报掌子面前方的地质情况，包括围岩的完整性、地下水情况，探测范围为掌子面前方20～30m；S104、加深炮孔探测法：探测掌子面前方围岩等级强度、岩体完整程度、富水程度，探测范围为掌子面前方5m以上，搭接3m。对隧道全段采用地质雷达进行短距离精确探测，每次预报长度不超过30m，两次搭接约5m。测线在掌子面呈“一”字形布置，断面较大的掌子面上布设两条测线，测线长度根据天线长度决定，在有限的掌子面上尽可能的长。在隧道内进行地质雷达探测时，掌子面应尽量平整且无水，探测区周围没有金属干扰物等。该方法主要用于对掌子面前方围岩完整性情况、赋水情况、是否有软弱夹层等进行预报。

采用上述超前地质预报的工序，大大减少和降低了危险事故的发生。

S200、马头门扣拱处大管棚施工：马头门开挖轮廓定位后，扣拱超前支护大管棚沿拱部范围布设，管棚打设完毕后进行超前注浆加固地层。

扣拱处大管棚的具体作业流程如下：S201、在施工区域，设置横通道1部、横通道2部、横通道3部共计三条横通道，三条横通道施工完成后，导洞开挖前或者扣拱开挖前需施工扣拱大管棚，测量人员在现场放出扣拱管棚位置并复核，不得侵限，并使用红油漆标记；S202、制作钢花管，在钢管顶端焊接楔子板，尾部为2m长作为不注浆的止浆段，在管壁上钻直径为10mm-16mm的溢浆孔，间距为15cm，梅花形布设；S203、钻机就位，根据测量放样点进行钻机位置的校正，固定钻机；S204、开始钻孔，钻进过程中不断检查校正钻机的大臂位置，以确保管棚的施工误差在设计的允许范围内；S205、达到设计的深度后结束钻进，使用钻杆配合高压风管对管棚钢管由里至外进行反复清孔，直至将管棚钢管内的钻渣清除干净为止；S206、安装管棚钢管，管棚钢管由钻机顶进，顶到位后，钢管与孔壁间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液冒出；S207、安装好有孔钢花管后即可对孔内注浆。管棚主材采用A159mm热轧无缝钢管，壁厚t＝12mm，环向间距为400mm；管棚打设高度距扣拱初支300mm，管棚角度0～2°，管棚搭接长度3m。

上述管棚钻孔轨迹控制中，管棚钢管钻孔一旦出现孔斜或超出设计允许偏差，会妨碍邻近钢管的钻设，造成洞体形状参差不齐，支护效果不良等结果；若钢管下沉到一定程度，开挖时还需要切除，造成间隔增大，易坍塌。为此，钻进时可采取中压给进、中等转速钻进；钻孔平面误差径向应控制在20cm内，角度误差小于1°，以免因孔径过大而造成管棚钢管偏斜和向下弯曲。在实际施工中，水平钻孔弯曲一般较难避免，因此除提高管棚定位精度外，可再给以适当的上抬量(根据现场地质情况定)，以补偿部分钻孔下垂量。

施工注意事项：①钻机要与已测量好的孔位方向平行，必须精确核定钻机位置，管棚不得侵入扣拱开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。②岩质较好的可以一次性管棚跟进成孔。钻进时发生卡钻现象，须补注浆后再钻进。③钻孔时钻机由高孔位向低孔位进行。④钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。⑤钻进过程中经常测定钻机位置，并根据钻机钻进状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。⑥用高压风反复从孔底向孔口清理钻渣，防止堵孔。⑦管棚钢管连接应满足受力要求，钢管节段间用丝扣连接，一端车内丝，一端车外丝，丝牙厚度3mm，丝头长15cm。顶进时，采用 1.5m和3m节长的管节交替使用，以保证扣拱纵向同一断面内的接头数不大于 50％，相邻钢管的接头至少要错开1m。⑧管棚顶到位后，钢管口间隙用速凝水泥等材料堵塞严密，以防注浆时冒浆。

管棚打设完毕后进行超前注浆的施工流程如下：S①、管棚施工钢花管外露出扣拱洞口初支面50cm，尾部用5mm厚钢板满焊封堵，钢板中间焊接注浆导管； S②、注浆导管端部安装止浆阀，以便注浆完毕后防止浆液回流；S③、配置水泥浆液：水泥为P.O.42.5号普通硅酸盐水泥，水泥水灰比为W:C＝0.5:1～1:1；注浆前进行注浆试验，根据实验结果确定注浆参数，水泥浆液由高速制浆机拌制； S④、将注浆管接到钢花管尾部的注浆导管上面，开始注浆；用挤压式注浆泵将水泥净浆压注进钢花管，初压0.5～1.0MPa，终压1.5～2.0MPa，持压15min后停止注浆；S⑤、注浆完成后将止浆阀关闭，确保封堵质量。

注浆施工操作要求及注意事项：①检查各种机具，进行试运转。②注浆过程中根据地质情况等控制注浆压力，注浆压力一般为0.5～1.0MPa，注浆终压为注浆压力的2～3倍，注浆压力应逐步升高，达到终压并继续注浆15min以上，进浆量为20～30L/min。注浆过程中由专人做好记录，浆液达到要求的强度后方可进行扣拱开挖。③注浆过程中严格控制注浆压力，防止引起地面隆起，破坏地表建筑物或竖井本身结构。注浆顺序由拱脚向拱部逐管注浆。④注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。⑤注浆过程中注意观察，若发现有沿该钢管外壁窜浆现象时应暂时停止注浆，将钢管外壁与孔壁之间用速凝水泥重新进行封堵，等达到强度后再次进行注浆；若发现有沿其他未注浆钢管向外冒浆的串浆现象时，暂时停止该管的注浆，对串浆的钢管进行注浆，封堵串浆通路，防止未注浆的钢管被浆液堵塞，影响注浆质量，随后对原管继续注浆达到设计要求。⑥施工过程中，为防止注浆时发生串浆，每钻完一个孔，随即就安设该孔的钢管并注浆，然后再进行下一孔的施工。

S300、导洞施工：先进行侧导洞和中间导洞的拱部超前小导管1注浆施工，然后进行两个侧导洞2和一个中间导洞3的台阶法开挖，先开挖两侧导洞2，后开挖中间导洞3；台阶法开挖两个侧导洞2，侧导洞2的导洞掌子面前后错开开挖，错开距离不小于5m，如图2所示；

S400、中桩及边桩施工：两个侧导洞2和中间导洞3贯通后，在两个侧导洞2内进行边桩4施工，在中间导洞3内进行中柱5施工；中柱5施工的方法如下：中间导洞洞通后，先在洞内中柱采用人工挖孔成孔，下基础桩钢筋笼，下钢管柱，定位浇筑钢管柱基础桩混凝土，钢管柱边与孔壁之间填砂临时稳定钢管柱，浇筑钢管柱混凝土，如图3所示。

S500、马头门拱部超前小导管注浆：沿拱部打设超前小导管，并注浆加固地层，根据地层情况及要求选用水泥浆或水泥—水玻璃双液浆进行注浆加固，注浆压力控制在0.5～1.0MPa，超前小导管采用A42×4mm小导管，L＝4.0m，环向间距400mm，纵向间距2.5m，水平倾角10°～25°；

S600、马头门扣拱破除：沿拱部轮廓线采用机械破除上台阶马头门处侧壁混凝土，割除破除范围内横通道侧壁钢架和连接筋。扣拱钢架连接前，测量定位好导洞预埋钢板的准确位置，控制好钢架连接在同一个断面内，安装扣拱马头门处型钢钢架，且扣拱型钢拱架与侧壁钢架用连接板加强连接。

S700、扣拱开挖及支护，具体包括以下步骤：

1)超前支护：导洞间扣拱随车站拱顶土石方开挖及时跟进。为防止扣拱时出现坍塌，在扣拱之前应对前方拱部地层进行超前加固，采用超前大管棚+超前小导管进行超前支护及加固，超前小导管采用A42×4mm，L＝4.0m，环向间距 0.4mm，纵向间距2.5m设一环，水平倾角10～25°，注浆材料根据地层变化选择注水泥浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；

2)土石方开挖：土石方开挖以爆破施工为主，渣土通过农用车运输至横通道洞门处，倒入竖井底的渣斗内，然后由桥式起重机提升至地面，倒入渣场内，夜间土石方外运，当遇见微风化砾岩、含砾粗砂岩等紧密坚硬围岩时，采取爆破方式和风镐等小型机具配合开挖，以加快施工进度；

3)型钢拱架安装：扣拱支护采用型钢拱架+纵向连接筋、钢筋网片+C25P6 喷射混凝土支护体系。型钢拱架安装的具体步骤如下：A、准确测放出型钢钢架位置，并用红油漆准确标注拱顶等控制点位置；B、型钢钢架就位：沿预先标注点对正安设钢架，若钢架与初喷层之间有较大的间隙，应设垫块；C、安设纵向连接筋：钢架与钢架之间用螺纹钢筋沿着纵向连接起来，以增强钢架的整体稳定性；在拱架内外两侧布设C22纵向连接筋，环向间距1000mm，梅花型设置，与型钢拱架焊接牢固，纵向搭接长度不小于10d，d为钢筋直径，焊缝厚度不小于 8mm；D、铺挂钢筋网片：在围岩与拱架之间铺设钢筋网片，钢筋网片采用A8盘条制作，钢筋表面不应有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀；网格间距为150× 150mm，采用点焊焊接，钢筋网搭接长度不应小于200mm，网片与型钢之间点焊牢固；

4)喷射混凝土：为了保证施工安全，型钢钢拱架经检验合格后应及时喷射混凝土，采用湿喷或干喷技术，混凝土采用C25P6喷射砼，喷射厚度为350mm，喷射时采用分层喷射，当开挖过程中，拱顶有坍塌迹象时，应先喷一层混凝土，再安装型钢拱架。喷射混凝土时不能出现虚喷漏喷，喷射混凝土应密实，表面平整，避免拱顶背后出现空洞；

5)回填注浆：扣拱与导洞之间拱顶形成三角区域是重点关注区域，初支施工完成后，应加强该三角区域回填注浆加固，注浆压力控制在0.3～0.5MPa。

6)二衬扣拱施工：中拱6及边拱7初支贯通后，分段截断侧导洞2和中间导洞3的边墙，分段长度为4～6m，铺设防水层，二衬扣拱钢筋绑扎，后退浇筑二衬中拱8及二衬边拱9，留设回填注浆管，后续进行二衬扣拱背后回填注浆。如图4所示。

S800、堵头墙施工：扣拱施工端头墙采用型钢拱架+水平型钢支撑+竖向连接筋+自进式中空锚杆+喷射混凝土的封堵措施，堵头墙的水平型钢支撑，通过连接钢板与导洞格栅钢架连接。竖向连接筋间距为1.0m，内外侧错开布置。

本发明的应用：本发明在广州地铁11号线得到了应用。其中一个地铁车站位于中山大道华景新城BRT正下方，沿中山大道敷设，呈东西走向，有效站台中心里程为YCK7+636.0。车站为全暗挖岛式车站，采用洞桩法施工，车站全长283m，标准段宽22.6m。车站设置5个临时施工竖井、2个风亭、4个出入口和1个过街通道。暗挖主体结构为两跨扣拱，宽度6.7m，高度5.75m，初支采用A159大管棚+超前小导管的超前支护体系，型钢拱架+钢筋网+喷射混凝土联合支护。

此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、超前地质预报：施工前，为提前了解拟开挖地层情况，以便调整开挖方法和支护类型，对地质须进行超前预测分析；

S200、马头门扣拱处大管棚施工：马头门开挖轮廓定位后，扣拱超前支护大管棚沿拱部范围布设，管棚打设完毕后进行超前注浆加固地层；

S300、导洞施工：先进行侧导洞和中间导洞的拱部超前小导管注浆施工，然后进行两个侧导洞和一个中间导洞的台阶法开挖，先开挖两侧导洞，后开挖中间导洞；台阶法开挖两个侧导洞，导洞掌子面前后错开开挖，错开距离不小于5m；S400、中桩及边桩施工：两个侧导洞和中间导洞贯通后，在两个侧导洞内进行边桩施工，在中间导洞内进行中柱施工；

S500、马头门拱部超前小导管注浆：沿拱部打设超前小导管，并注浆加固地层，根据地层情况及要求选用水泥浆或水泥—水玻璃双液浆进行注浆加固，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；

S600、马头门扣拱破除：沿拱部轮廓线采用机械破除上台阶马头门处侧壁混凝土，割除破除范围内横通道侧壁钢架和连接筋。扣拱钢架连接前，测量定位好导洞预埋钢板的准确位置，控制好钢架连接在同一个断面内，安装扣拱马头门处型钢钢架，且扣拱型钢拱架与侧壁钢架用连接板加强连接；

S700、扣拱开挖及支护，具体包括以下步骤：1)超前支护：导洞间扣拱随车站拱顶土石方开挖及时跟进。为防止扣拱时出现坍塌，在扣拱之前应对前方拱部地层进行超前加固，采用超前大管棚+超前小导管进行超前支护及加固，注浆材料根据地层变化选择注水泥浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；2)土石方开挖：土石方开挖以爆破施工为主，渣土通过农用车运输至横通道洞门处，倒入竖井底的渣斗内，然后由桥式起重机提升至地面，倒入渣场内，夜间土石方外运，当遇见微风化砾岩、含砾粗砂岩等紧密坚硬围岩时，采取爆破方式和风镐等小型机具配合开挖，以加快施工进度；3)型钢拱架安装：扣拱支护采用型钢拱架+纵向连接筋、钢筋网片+C25P6喷射混凝土支护体系；4)喷射混凝土：为了保证施工安全，型钢钢拱架经检验合格后应及时喷射混凝土，采用湿喷或干喷技术，混凝土采用C25P6喷射砼，喷射厚度为350mm，喷射时采用分层喷射，当开挖过程中，拱顶有坍塌迹象时，应先喷一层混凝土，再安装型钢拱架。喷射混凝土时不能出现虚喷漏喷，喷射混凝土应密实，表面平整，避免拱顶背后出现空洞；5)回填注浆：扣拱与导洞之间拱顶形成三角区域是重点关注区域，初支施工完成后，应加强该三角区域回填注浆加固，注浆压力控制在0.3～0.5MPa；6)二衬扣拱施工：中拱及边拱初支贯通后，分段截断侧导洞和中间导洞的边墙，分段长度为4～6m，铺设防水层，二衬扣拱钢筋绑扎，后退浇筑二衬中拱及二衬边拱，留设回填注浆管，后续进行二衬扣拱背后回填注浆；

S800、堵头墙施工：扣拱施工端头墙采用型钢拱架+水平型钢支撑+竖向连接筋+自进式中空锚杆+喷射混凝土的封堵措施，堵头墙的水平型钢支撑，通过连接钢板与导洞格栅钢架连接。

2.根据权利要求1所述的地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于：所述步骤S100中，具体包括以下预测内容：S101、地质素描：记录掌子面揭示的地层岩性、风化程度、围岩完整性，围岩结构、构造以及地下水情况，探测范围为掌子面；S102、地面地质雷达：探查浅地表地层中的空洞以及不密实情况，探测范围为地表以下5m内；S103、洞内地质雷达：短距离预报，预报掌子面前方的地质情况，包括围岩的完整性、地下水情况，探测范围为掌子面前方20～30m；S104、加深炮孔探测法：探测掌子面前方围岩等级强度、岩体完整程度、富水程度，探测范围为掌子面前方5m以上，搭接3m。

3.根据权利要求1所述的地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于：所述步骤S200中，管棚主材采用A159mm热轧无缝钢管，壁厚t＝12mm，环向间距为400mm；管棚打设高度距扣拱初支300mm，管棚角度0～2°，管棚搭接长度3m。

4.根据权利要求3所述的地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于：所述步骤S200中，扣拱处大管棚的具体作业流程如下：S201、在施工区域，设置横通道1部、横通道2部、横通道3部共计三条横通道，三条横通道施工完成后，导洞开挖前或者扣拱开挖前需施工扣拱大管棚，测量人员在现场放出扣拱管棚位置并复核，不得侵限，并使用红油漆标记；S202、制作钢花管，在钢管顶端焊接楔子板，尾部为2m长作为不注浆的止浆段，在管壁上钻直径为10mm-16mm的溢浆孔，间距为15cm，梅花形布设；S203、钻机就位，根据测量放样点进行钻机位置的校正，固定钻机；S204、开始钻孔，钻进过程中不断检查校正钻机的大臂位置，以确保管棚的施工误差在设计的允许范围内；S205、达到设计的深度后结束钻进，使用钻杆配合高压风管对管棚钢管由里至外进行反复清孔，直至将管棚钢管内的钻渣清除干净为止；S206、安装管棚钢管，管棚钢管由钻机顶进，顶到位后，钢管与孔壁间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液冒出；S207、安装好有孔钢花管后即可对孔内注浆。

5.根据权利要求4所述的地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于：所述步骤S200中，管棚打设完毕后进行超前注浆的施工流程如下：S①、管棚施工钢花管外露出扣拱洞口初支面50cm，尾部用5mm厚钢板满焊封堵，钢板中间焊接注浆导管；S②、注浆导管端部安装止浆阀，以便注浆完毕后防止浆液回流；S③、配置水泥浆液：水泥为P.O.42.5号普通硅酸盐水泥，水泥水灰比为W:C＝0.5:1～1:1；注浆前进行注浆试验，根据实验结果确定注浆参数，水泥浆液由高速制浆机拌制；S④、将注浆管接到钢花管尾部的注浆导管上面，开始注浆；用挤压式注浆泵将水泥净浆压注进钢花管，初压0.5～1.0MPa，终压1.5～2.0MPa，持压15min后停止注浆；S⑤、注浆完成后将止浆阀关闭，确保封堵质量。

6.根据权利要求1所述的地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于：所述步骤S400中，中柱施工的方法如下：中间导洞洞通后，先在洞内中柱采用人工挖孔成孔，下基础桩钢筋笼，下钢管柱，定位浇筑钢管柱基础桩混凝土，钢管柱边与孔壁之间填砂临时稳定钢管柱，浇筑钢管柱混凝土。

7.根据权利要求1所述的地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于：所述步骤S500中，超前小导管采用A42×4mm小导管，L＝4.0m，环向间距400mm，纵向间距2.5m，水平倾角10°～25°。

8.根据权利要求1所述的地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于：所述步骤S700中的1)超前支护中，超前小导管采用A42×4mm，L＝4.0m，环向间距0.4mm，纵向间距2.5m设一环，水平倾角10～25°。

9.根据权利要求8所述的地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于：所述步骤S700中，3)型钢拱架安装的具体步骤如下：A、准确测放出型钢钢架位置，并用红油漆准确标注拱顶等控制点位置；B、型钢钢架就位：沿预先标注点对正安设钢架，若钢架与初喷层之间有较大的间隙，应设垫块；C、安设纵向连接筋：钢架与钢架之间用螺纹钢筋沿着纵向连接起来，以增强钢架的整体稳定性；在拱架内外两侧布设C22纵向连接筋，环向间距1000mm，梅花型设置，与型钢拱架焊接牢固，纵向搭接长度不小于10d，d为钢筋直径，焊缝厚度不小于8mm；D、铺挂钢筋网片：在围岩与拱架之间铺设钢筋网片，钢筋网片采用A8盘条制作，钢筋表面不应有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀；网格间距为150×150mm，采用点焊焊接，钢筋网搭接长度不应小于200mm，网片与型钢之间点焊牢固。

10.根据权利要求1所述的地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于：所述步骤S800中，竖向连接筋间距为1.0m，内外侧错开布置。

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