CN114109402B - 一种由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建方法，包括：S1、台阶法开挖左、右线区间隧道挑高段并施做初期支护；S2、施作挑高段拱顶的横通道马头门加强梁，后打设横通道拱顶范围的超前支护；S3、采用CRD法开挖横通道；S4、施做左、右线衬砌结构，于渡线拱顶及仰拱位置架设钢支撑；S5、素混凝土回填左、右线挑高段内空置处，于渡线段二次初期支护钢架处预埋钢筋；S6、施做横通道内二次初期支护，拱脚处与相应处预埋的钢筋焊接；S7、分步拆除横通道段临时中隔壁及钢支撑，施做二次衬砌，衬砌与左、右线衬砌结合封闭；本发明的方案具有安全性高、受力稳定、工程投资小、适用范围广的优势。

Description

一种由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建方法
技术领域
本发明公开涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建方法。
背景技术
地铁暗挖区间渡线段具有断面变化多、道岔中心断面宽度大、施工掌子面多，施工组织困难等特点，往往是地铁修建过程中设计和施工风险最大的地方。常规做法是在地面处设置竖井，将岔心最大断面包在横通道范围内，解决最大断面的开挖路径问题。但地铁区间沿线往往是城市闹市区，地面不具备设置竖井横通道的条件，另一种常规做法为传统暗挖工艺，从一处区间斜向暗挖渡线，该做法致使结构受力复杂，工艺繁琐且施工期间地面沉降不易保证，研究一种从地下区间正线挑高，对称、快速、安全的修建渡线段大断面的修建方案显得非常有意义。
解决上述技术问题的难度：
现渡线一般采用单独竖井明挖的方式，如采用明挖法施工，则增加了施工体量且需围挡较大场地，但渡线常位于繁华街道下，围挡易造成交通拥堵且涉及到管线迁改等，工序复杂，对城市的运行影响较大，如采用传统暗挖法施工，则限制了区间工法的选择且开挖过程受力复杂，工序繁琐，且施工过程中风险较高，极易造成地表沉降或发生安全事故。既要保证渡线开挖时的安全性、经济性、实用性，又要尽量减小施工对城市的影响，这是一个亟待解决的问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明提供了一种由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建方法，既能满足渡线开挖的需求，同时又能降低对城市影响的弊端。这样不仅可以减少施工对于地表的影响，而且还能降低施工风险，减少投资，极具推广意义。
本发明的方法包括以下步骤：
S1、台阶法开挖左、右线区间隧道挑高段；
S2、在挑高段内施作开挖渡线处马头门及其加强梁，并打设横通道拱顶范围的超前支护；
S3、采用CRD法分层错距开挖横通道导洞，并同步根据步序在每个横通道导洞周边施作临时中隔壁，完成渡线处横通道的开挖后，临时中隔壁整体在横通道内形成依通道开挖区域划分的支撑网格；
S4、施做左、右线区间二次衬砌；
S5、采用素混凝土回填挑高段与二次衬砌之间的空隙，回填过程中于区间二次衬砌拱顶之上预留预埋钢筋，于拱顶及仰拱处架设临时钢支撑；
S6、施做渡线处二次初期支护，二次初期支护钢架拱脚与先前预留的预埋钢筋进行连接；
S7、沿横通道延伸方向，自两侧向中央、并自上而下分步拆除相应施工段内的临时中隔壁并同步根据步序陆续施做二次衬砌，施做完毕后左、右线区间之间形成完整的二次衬砌。
其中，所述步骤S1还包括在挑高段内设置初期支护的步骤，实现维持挑高段的稳定。
其中，所述步骤S1前，还包括在挑高段之前的开挖爬坡段，所述爬坡段按渐变的形式开挖，断面由小到大，并设置初期支护。
其中，所述步骤S3中，横通道的具体开挖方式包括：采用预留核心土法，间隔开挖横通道上部第一间隔小导洞，施做横通道上部第一间隔小导洞周边临时中隔壁，形成初期支护；然后开挖下部横通道中与横通道上部第一间隔小导洞对应的横通道下部第一间隔小导洞，施做横通道下部第一间隔小导洞周边临时中隔壁，形成初期支护；然后开挖横通道上部剩余间隔部分的第二间隔小导洞，施做横通道上部第二间隔小导洞周边临时中隔壁，形成初期支护；再开挖对应的横通道下部第二间隔小导洞，施做横通道下部第二间隔小导洞周边临时中隔壁，形成初期支护；完成渡线处横通道的开挖。
其中，所述步骤S3中，横通道的开挖自一侧开挖渡线处马头门向另一侧进行，或者自两侧开挖渡线处马头门相向同时相对进行。
其中，所述步骤S4中，区间二次衬砌于渡线连接处设置为错台形式。
其中，所述步骤S7中，二次衬砌的具体施工方式包括：沿横通道延伸方向，拆除上部通道两侧临时中隔壁，随后施做该位置处的上部通道两侧二次衬砌，然后拆除下部通道两侧临时中隔壁，随后施做该位置处的下部通道两侧二次衬砌，然后拆除上部通道中部临时中隔壁，随后施做该位置处的上部通道中部二次衬砌，然后拆除下部通道中部临时中隔壁，随后施做该位置处的下部通道中部二次衬砌，最后拆除中央横向临时中隔壁，期间同步根据步序，在每部分二次衬砌施作完成后跟随拆除该部分的临时钢支撑，施做完毕后左、右线区间之间形成完整的二次衬砌。
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：
本发明解决了传统渡线施工风险高、工序复杂、浪费严重且对城市影响较大的问题。本发明提供了一种新型开挖工法，改变了渡线结构开挖必须采用明挖法或传统暗挖的工艺。在施工过程中可以大大降低施工风险，受力转换稳定，简化施工步序，降低工程投资，减小对城市地表的影响。且该工法适用范围广，可适用于任何形式的断面开挖，尤其适合渡线大断面的开挖。
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是左、右线区间隧道挑高段断面图；
图2是图1的剖面图；
图3是渡线处开挖断面图；
图4是图2的平面图；
图5是左、右线二次衬砌及相关回填断面图；
图6是二次初期支护断面图；
图7是渡线处中隔壁拆除及二次衬砌施做断面图；
图8是渡线处二次衬砌断面图；
附图标记：
101：挑高断面；
102：标准断面；
103：开挖渡线处马头门；
104：横通道上部第一间隔小导洞；
105：横通道下部第一间隔小导洞；
106：横通道上部第二间隔小导洞；
107：横通道下部第二间隔小导洞；
108：区间二次衬砌；
109：素混凝土；
110：预埋钢筋；
111：临时钢支撑；
112：二次初期支护；
113：上部通道两侧临时中隔壁；
114：上部通道两侧二次衬砌；
115：下部通道两侧临时中隔壁；
116：下部通道两侧二次衬砌；
117：上部通道中部临时中隔壁；
118：上部通道中部二次衬砌；
119：下部通道中部临时中隔壁；
120：下部通道中部二次衬砌；
121：中央横向临时中隔壁；
122：二次衬砌断面。
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。
作为一种实施示例，本发明公开了一种由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面的修建方法，包括如下步骤S1至S7：
S1、台阶法开挖左、右线区间隧道挑高段并在挑高段内施做初期支护；
S2、在挑高段内施作开挖渡线处马头门及其加强梁，并打设横通道拱顶范围的超前支护；
S3、采用CRD法分层错距开挖横通道导洞，并同步根据步序在每个横通道导洞周边施作临时中隔壁，完成渡线处横通道的开挖后，临时中隔壁整体在横通道内形成依通道开挖区域划分的支撑网格；
S4、施做左、右线区间二次衬砌；
S5、采用素混凝土回填挑高段与二次衬砌之间的空隙，回填过程中于区间二次衬砌拱顶之上预留预埋钢筋，于拱顶及仰拱处架设临时钢支撑；
S6、施做渡线处二次初期支护，二次初期支护钢架拱脚与先前预留的预埋钢筋进行连接；
S7、沿横通道延伸方向，自两侧向中央、并自上而下分步拆除相应施工段内的临时中隔壁并同步根据步序陆续施做二次衬砌，施做完毕后左、右线区间之间形成完整的二次衬砌。
需要说明的是，本实施示例中从左、右线区间开挖挑高段同时进入渡线段。跟一般渡线开挖的方式进行对比，本实施示例节省了占用的地面面积部分，也降低了施工风险，左右线同时开工节省了工期，另该工法可适用于多种线间距，应用范围广。
上述步骤S1中的挑高段之前的爬坡段按渐变的形式开挖，断面由小到大，降低了施工风险减少了开挖土方量，且横通道处马头门断面高度不高于挑高段侧墙，减少开马头门风险。
上述步骤S2中通过设置马头门加强梁及超前支护降低了后续断面开挖时的施工风险，加强了施工期间抗沉降的能力。
上述步骤S3中的横通道包括上部横通道和下部横通道。通过将横通道分为上下两部分多个导洞的方式，采用分层错距开挖的方法，减小一次开挖高度，比全断面开挖相比减小了施工风险。匹配横通道开挖工序，及时形成渡线大断面处支护体系，减少了施工风险，开挖土方进一步减少，经济性较高。
上述步骤S4中，于施做好的左、右线区间二次衬砌的连接处设置错台，便于后续架设临时钢支撑的稳定性。
上述步骤S5中，回填左、右线区间挑高段空隙部分并同时预埋与后期二次初期支护相对应位置的预埋钢筋，解决了后期二次初期支护施做时拱脚无受力点且固定不牢固的问题，增加了结构安全系数，降低了施工风险，同时，左、右线区间二次衬砌的拱顶及仰拱之间架设临时钢支撑，抵抗变形，避免了后续拆除临时中隔壁时造成结构失稳，出现坍塌、滑块等风险。
上述步骤S6中，增设横通道范围内的二次初期支护，解决了后期拆除横通道临时中隔壁时拱顶的受力稳定问题，实现了拱顶竖向荷载的受力转换。
上述步骤S7中在拆除临时中隔壁并回筑二次衬砌中，采用了自上而下、从两侧向中间的拆除方式并搭配相应的二次衬砌回筑方式，同时随着二次衬砌的施做逐步拆除临时钢支撑，该方案明确了施工步序，降低了施工风险，避免了出现结构失稳、坍塌、滑块等风险。
以下结合图1至图8说明本实施例中由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建的具体施工过程。
参阅图1至图3所示，分别在左右线区间隧道上，在距离渡线段一定距离的标准断面102处渐变开挖，爬坡段断面高度和断面大小逐渐增加，开挖至挑高断面101处，采用平直段挑高段面101开挖至覆盖渡线范围，后施做开挖渡线处马头门103及其加强梁，并于拱顶加强梁上方打设拱顶范围的超前支护。
参阅图4所示，自一侧开挖渡线处马头门103向另一侧、或两侧同时相对进行横通道开挖，首先采用预留核心土法，间隔开挖横通道上部第一间隔小导洞104，施做横通道上部第一间隔小导洞104周边临时中隔壁，形成初期支护；然后开挖下部横通道中与横通道上部第一间隔小导洞104对应的横通道下部第一间隔小导洞105，施做横通道下部第一间隔小导洞105周边临时中隔壁，形成初期支护；然后以此类推开挖横通道上部第二间隔小导洞106，再开挖对应的横通道下部第二间隔小导洞107，完成渡线处横通道的开挖并最终形成整体受力体系，临时中隔壁整体在横通道内形成依通道开挖区域划分的支撑网格。
参阅图5至图6所示，施做左、右线区间二次衬砌108，并于于渡线处二次衬砌连接处设置为错台形式，采用素混凝土109回填挑高段与二次衬砌之间的空隙，回填过程中于区间二次衬砌108拱顶之上预留与后续渡线处二次初期支护112钢架相对应位置的预埋钢筋110，而后于拱顶及仰拱处架设临时钢支撑111，架设完毕后，施做渡线处（即横通道内）二次初期支护112，二次初期支护112钢架拱脚与先前预留的预埋钢筋110进行连接。
参阅图7至图8所示，沿横通道延伸方向，拆除上部通道两侧临时中隔壁113，随后施做该位置处的上部通道两侧二次衬砌114，然后拆除下部通道两侧临时中隔壁115，随后施做该位置处的下部通道两侧二次衬砌116，然后拆除上部通道中部临时中隔壁117，随后施做该位置处的上部通道中部二次衬砌118，然后拆除下部通道中部临时中隔壁119，随后施做该位置处的下部通道中部二次衬砌120，最后拆除中央横向临时中隔壁121，期间同步根据步序，在每部分二次衬砌施作完成后跟随拆除该部分的临时钢支撑111，施做完毕后左、右线区间之间形成完整的二次衬砌，渡线处的二次衬砌断面122如图8所示。
本发明的修建方法在北京地区某地铁的某渡线处施工段进行了内部暗挖的保密施工应用。该项目实施阶段其他渡线处均采用传统暗挖施工手段，施工过程中造成地面沉降严重，最大沉降量达到了22.7mm，最大位移沉降率达到5.2mm/d，超过了设计要求的最大沉降量20.0mm、最大位移沉降率4mm/d的要求，通过紧急增设临时支撑、注浆加固等抢险措施才控制住了沉降。后通过研究并变更设计，于某渡线处采用了本修建方法，经过现场施工监控量测，施工过程中最大沉降14.8mm，最大位移沉降率2.2mm/d，满足了设计要求。较传统施工方法相比，造价进一步降低，安全性进一步提高，工期较传统工法缩短五分之一，优势明显。
本领域技术人员在考虑说明书及实践公开后，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)

1.一种由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建方法，包括以下步骤：
S1、台阶法开挖左、右线区间隧道挑高段；
S2、在挑高段内施作开挖渡线处马头门（103）及其加强梁，并打设横通道拱顶范围的超前支护；
S3、采用CRD法分层错距开挖横通道导洞，并同步根据步序在每个横通道导洞周边施作临时中隔壁，完成渡线处横通道的开挖后，临时中隔壁整体在横通道内形成依通道开挖区域划分的支撑网格；
S4、施做左、右线区间二次衬砌（108）；
S5、采用素混凝土（109）回填挑高段与二次衬砌之间的空隙，回填过程中于区间二次衬砌（108）拱顶之上预留预埋钢筋（110），于拱顶及仰拱处架设临时钢支撑（111）；
S6、施做渡线处二次初期支护（112），二次初期支护（112）钢架拱脚与先前预留的预埋钢筋（110）进行连接；
S7、沿横通道延伸方向，自两侧向中央、并自上而下分步拆除相应施工段内的临时中隔壁并同步根据步序陆续施做二次衬砌，施做完毕后左、右线区间之间形成完整的二次衬砌。
2.根据权利要求1所述的由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建方法，其特征在于，所述步骤S1还包括在挑高段内设置初期支护的步骤，实现维持挑高段的稳定。
3.根据权利要求1所述的由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建方法，其特征在于，所述步骤S1前，还包括在挑高段之前的开挖爬坡段，所述爬坡段按渐变的形式开挖，断面由小到大，并设置初期支护。
4.根据权利要求1所述的由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建方法，其特征在于，所述步骤S3中，横通道的具体开挖方式包括：采用预留核心土法，间隔开挖横通道上部第一间隔小导洞（104），施做横通道上部第一间隔小导洞（104）周边临时中隔壁，形成初期支护；然后开挖下部横通道中与横通道上部第一间隔小导洞（104）对应的横通道下部第一间隔小导洞（105），施做横通道下部第一间隔小导洞（105）周边临时中隔壁，形成初期支护；然后开挖横通道上部剩余间隔部分的第二间隔小导洞（106），施做横通道上部第二间隔小导洞（106）周边临时中隔壁，形成初期支护；再开挖对应的横通道下部第二间隔小导洞（107），施做横通道下部第二间隔小导洞（107）周边临时中隔壁，形成初期支护；完成渡线处横通道的开挖。
5.根据权利要求1所述的由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建方法，其特征在于，所述步骤S3中，横通道的开挖自一侧开挖渡线处马头门（103）向另一侧进行，或者自两侧开挖渡线处马头门（103）相向同时相对进行。
6.根据权利要求1所述的由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建方法，其特征在于，所述步骤S4中，区间二次衬砌（108）于渡线连接处设置为错台形式。
7.根据权利要求1所述的由区间隧道组织实施的暗挖渡线大断面修建方法，其特征在于，所述步骤S7中，二次衬砌的具体施工方式包括：沿横通道延伸方向，拆除上部通道两侧临时中隔壁（113），随后施做该位置处的上部通道两侧二次衬砌（114），然后拆除下部通道两侧临时中隔壁（115），随后施做该位置处的下部通道两侧二次衬砌（116），然后拆除上部通道中部临时中隔壁（117），随后施做该位置处的上部通道中部二次衬砌（118），然后拆除下部通道中部临时中隔壁（119），随后施做该位置处的下部通道中部二次衬砌（120），最后拆除中央横向临时中隔壁（121），期间同步根据步序，在每部分二次衬砌施作完成后跟随拆除该部分的临时钢支撑（111），施做完毕后左、右线区间之间形成完整的二次衬砌。
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