CN114718595B - 基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系及其施工方法 - Google Patents

基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系及其施工方法，其包括隧道开挖轮廓线外的超前管棚，一层初支，二层初支，二衬与临时支撑，多个临时支撑将隧道拱顶部位分成多个导洞，并于每个导洞与拱部一层初支形成封闭结构，二层初支位于一层初支下，且只分布于拱顶位置，二层初支的两端与纵梁相连。本发明基于拱盖法的思想，并充分发挥超前管棚支护作用，提出了化整为零、分部开挖、封闭成环的超大跨隧道开挖思路，提出开挖过程中基于临时支撑与多层衬砌联合支护的荷载承担体系，实现了基于拱盖法的超大跨隧道开挖施工技术，满足隧道工程施工中对拱顶沉降的控制要求，实现地层稳定与周边环境的安全保障，有效的保证了施工质量。

Description

基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系及其施工方法
技术领域
本发明涉及地下工程技术领域，特别是涉及一种基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系及其施工方法。
背景技术
随着社会的发展，城市轨道交通在人们的出行中扮演着越来越重要的角色，并逐渐成为我国现代化城市建设的主要发展方向之一。随着地下轨道交通的大量建设，出现了越来越多的折返线、小近距隧道、地下车站等超大跨地下结构。很多城市市区基岩埋深浅，为规避常规的明挖或盖挖施工引起大量管线迁改、绿化迁移和交通拥堵等难题，城市轨道交通超大跨暗挖工法的使用频率越来越高。
传统的大跨暗挖隧洞施工工法有单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、洞桩(柱)法、中隔壁法等，然而面对超大跨隧道，传统施工方法难以保障城市对地下施工地表沉降、隧道变形和周边建筑物倾斜的严格要求，特别对于浅埋软弱地层情况下的超大跨隧道，隧道顶部附近范围内存在建构筑物时，若仍采用传统的施工方法进行超大跨度隧道的设计和施工，则隧道施工安全性和环境安全性就更难以保证。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明旨在提供一种基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系及其施工方法，在开挖过程中，最大程度减小施工扰动，最大程度限制隧道拱顶沉降和地表沉降，确保地层稳定和施工安全，解决了运用传统的施工方法开挖超大跨度隧道过程中，难以达到城市对地下施工地表沉降、隧道变形和周边建筑物倾斜的严格要求的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：提供了基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系，其包括超前大管棚、一层初支、二层初支、二衬和多个临时支撑；
超前大管棚设置在隧道开挖轮廓线外；
一层初支为封闭环形结构并覆盖整个隧道开挖轮廓线；
二层初支设置在一层初支下方并位于隧道拱腰以上位置，二层初支的两端分别设置有左侧纵梁和右侧纵梁，左侧纵梁和右侧纵梁的长度方向与隧道开挖方向同向；
多个临时支撑设置在隧道内并将隧道拱腰以上的开挖部分分割成多个独立的导洞，多个临时支撑的顶部均与一层初支连接且连接后形成各个导洞的支护结构。
本发明的基本原理为：在隧道开挖之前，在拟建隧道拱顶施做超前大管棚，有效减小隧道开挖对地层的扰动，同时在开挖隧道过程中采用了一层初支和二层初支，能够较好的分散顶部载荷，有利于沉降控制。隧道开挖过程中，通过多个临时支撑将隧道分为多个导洞，每个导洞开挖后，及时加设钢管并喷射混凝土，实现了分区域开挖且各区域封闭成环，可最大程度实现开挖期间隧道拱顶沉降变形可控，周边环境安全风险可控。同时各个导洞之间开挖相互干扰小，可在确保施工安全的同时，保障施工速度和施工质量。
进一步地，作为多个导洞的具体设置方式，多个导洞包括第一导洞、第二导洞、第三导洞、第四导洞、第五导洞和第六导洞；
第一导洞、第三导洞、第五导洞位于隧道拱顶左侧开挖区域，第二导洞、第四导洞、第六导洞位于隧道拱顶右侧开挖区域；
第一导洞、第三导洞、第五导洞与第二导洞、第四导洞、第六导洞关于隧道中线对称；
第一导洞、第二导洞、第三导洞、第四导洞、第五导洞和第六导洞按照第三导洞、第五导洞、第一导洞、第二导洞、第六导洞、第四导洞的顺序依次水平向右排列。依次开挖第三导洞和第四导洞、第一导洞、第二导洞、第五导洞和第六导洞的开挖思路，确保顶部一层初期支护和多个临时支撑均可形成封闭成环的支护体系，最大程度减小开挖对地层的扰动。
进一步地，作为多个临时支撑的具体设置方式上，多个临时支撑包括与第一导洞对应的第一临时支撑、与第二导洞对应的第二临时支撑、与第三导洞对应的第三临时支撑、与第四导洞对应的第四临时支撑、与第五导洞对应的第五临时支撑和与第六导洞对应的第六临时支撑。每个临时支撑均对应一个导洞，隔离导洞，使得导洞处于相对封闭状态，在开挖当前导洞时，不会对周围的导洞产生影响，进而减少开挖对地层的扰动。
进一步地，作为一层初支的一种具体设置方式，一层初支包括设置在隧道拱腰以上的顶部一层初期支护和设置在拱腰以下的底部一层初期支护；
顶部一层初期支护包括设置在隧道左侧开挖区域的左侧顶部一层初支、左侧中间一层初支和左侧外部一层初支，以及设置在隧道右侧开挖区域的右侧顶部一层初支、右侧中间一层初支和右侧外部一层初支；
左侧顶部一层初支位于为第一导洞区域上方并与第一临时支撑连接；左侧中间一层初支位于为第五导洞区域上方并与第五临时支撑连接；左侧外部一层初支位于为第三导洞区域上方并与第三临时支撑连接；右侧顶部一层初支位于为第二导洞区域上方并与第二临时支撑连接；右侧中间一层初支位于为第六导洞区域上方并与第六临时支撑连接，右侧外部一层初支位于为第四导洞区域上方并与第四临时支撑连接；
底部一层初期支护包括设置在隧道底部左侧和右侧的边墙一层初支和设置在两个边墙一层初支之间的仰拱一层初支；
两个边墙一层初支的顶部分别与左侧外部一层初支的底部和右侧外部一层初支的底部固定连接。
进一步地，二衬包括顶部二次衬砌、两个边墙二次衬砌和仰拱二次衬砌；
顶部二次衬砌设置在二层初支下方，且其两端分别与左侧纵梁和右侧纵梁固定连接；
两个边墙二次衬砌分别设置在两个边墙一层初支上方，仰拱二次衬砌设置在两个边墙二次衬砌之间且位于仰拱一层初支上方；顶部二次衬砌、两个边墙二次衬砌和仰拱二次衬砌连接形成封闭的支护结构。
进一步地，左侧纵梁和右侧纵梁分别设置于第三导洞和第四导洞内。左侧纵梁和右侧纵梁能更好的使二层初支发挥拱效应，将上部围岩压力转化为压力进行承载，能充分发挥混凝土自身性能的优势；再二层初支施做完成并拆除临时支撑后，上部荷载通过一层初支和二层初支传递到周边围岩，下部土体开挖时几乎不产生额外沉降，对于穿越建构筑物或穿越城市交通干线的隧道及地下空间，控制地表及拱顶沉降方面有巨大优势。
进一步地，为了提高第三导洞和第四导洞外部围岩的稳定性，左侧外部一层初支的外侧设置有多根用于与土体锚固的左侧锁脚锚杆，右侧外部一层初支的外侧设置有多根用于与土体锚固的右侧锁脚锚杆；
为了锚固两个边墙一层初支，位于隧道底部左侧的边墙一层初支的外侧设置有与土体锚固的左侧普通砂浆锚杆，位于隧道底部右侧的边墙一层初支的外侧设置有与土体锚固的右侧普通砂浆锚杆。
本方案还提供了基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系的施工方法，其包括：
步骤一：待盾构隧道通过后，施做超前大管棚；
步骤二：开挖第三导洞和第四导洞，并及时施做左侧锁脚锚杆和右侧锁脚锚杆，然后施做左侧外部一层初支、第三临时支撑以及右侧外部一层初支、第四临时支撑，并且待第三导洞和第四导洞贯通后或落后第三导洞和第四导洞开挖面20～40m时，分别施做左侧纵梁和右侧纵梁；
步骤三：第一导洞滞后第三导洞3～5m时，开挖，第一导洞开挖后及时施做左侧顶部一层初支和第一临时支撑；
步骤四：第二导洞滞后第一导洞3～5m时，开挖，开挖后及时施做右侧顶部一层初支和第二临时支撑；
步骤五：第五导洞和第六导洞滞后于第二导洞3～5m时，开挖，开挖后及时施做左侧中间一层初支、第五临时支撑以及右侧中间一层初支、第六临时支撑；
步骤六：待各个导洞全部贯通或开挖距离最短的导洞开挖20～40m后，施做二层初支；
步骤七：二层初支施做完成且强度达到要求后，或者落后二层初支施做面一定距离并且前端二层初支强度达到要求后，拆除多个临时支撑；
步骤八：拆除多个临时支撑拆除后，施做顶部二次衬砌；
步骤九：拆除隧道范围内盾构管片，之后开挖隧道下部土体，开挖土体时，设置岩台，施做两个边墙一层初支和边墙二次衬砌、左侧普通砂浆锚杆和右侧普通砂浆锚杆，并对岩台进行岩台临时支护；
步骤十：开挖隧道范围内剩余土体，施做仰拱二次衬砌和仰拱一层初支。
施工方法基于化整为零、分部开挖的思路，将超大跨隧道开挖区域分成6个导洞分别进行开挖，开挖前先施做超前大管棚，每个导洞开挖后及时施做对应部位一层初支及临时支撑，做到导洞支护结构封闭成环，而后施做二层初支，待二层初支强度满足要求后，拆除多个临时支撑，再进行下部土体开挖及进行施做二衬。采用超前管棚支护加一层初支和二层初支支护结构，多个临时支撑将大跨隧道“化整为零”，隧道开挖过程更加安全，此施工方法能有效限制隧道拱顶沉降和地表沉降，确保地层稳定和施工安全。
进一步地，在步骤二中，当第三导洞和第四导洞的地基承载力差时，在第三导洞和第四导洞下部的土体中打桩，打桩完成后，左侧纵梁和右侧纵梁分别施做于第三导洞和第四导洞内。
进一步地，岩台临时支护采用钢筋网片覆盖在岩台上，并通过喷射混泥土将钢筋网片与岩台固定。
本发明的有益效果为：1、本发明提供的基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系及其施工方法，丰富了现有的大断面地下空间施工方法。在隧道开挖之前，在拟建隧道拱顶施做超前大管棚，有效减小隧道开挖对地层的扰动，同时采用双层初期支护结构，能够较好的分散顶部荷载，有利于沉降控制。隧道开挖过程中，通过多个临时支撑将隧道分为多个导洞，每个导洞开挖后，及时加设钢架并喷射混凝土，实现了分区域开挖且各区域封闭成环，可最大程度实现开挖期间隧道拱顶沉降变形可控，周边环境安全风险可控；各个导洞纵向上的错距，可利用先行导洞作为后行导洞的地质参考，校核地质预报，以对后行导洞的开挖进尺、导洞间的错距及支护时机进行适当调整。同时各个导洞之间开挖相互干扰小，可在确保施工安全的同时，保障施工速度和施工质量。
2、多个临时支撑拆除后，上部荷载通过一层初支和二层初支传递到周边围岩，下部土体开挖时几乎不产生额外沉降，对于穿越建构筑物或穿越城市交通干线的隧道及地下空间，最大程度的保障了施工安全和对地层沉降的控制；除上部导洞施工时需进行开挖、初期支护等多工序施工外，下部洞体可进行快速开挖，开挖与支护不相互制约。隧道在一层初支二层初支支护下处于稳定状态，隧道内不存在任何临时结构，可根据模板台车进行二衬施工，不受任何制约，可提高二衬施工质量的同时保障工程进度。
附图说明
图1为基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系的结构示意图。
图2为本发明施工方法步骤一的方案图。
图3为本发明施工方法步骤二方案图。
图4为本发明施工方法步骤三方案图。
图5为本发明施工方法步骤四方案图。
图6为本发明施工方法步骤五方案图。
图7为本发明施工方法步骤六方案图。
图8为本发明施工方法步骤七方案图。
图9为本发明施工方法步骤八方案图。
图10为本发明施工方法步骤九方案图。
图11为本发明施工方法步骤十方案图。
其中，1、第一导洞；2、第二导洞；3、第三导洞；4、第四导洞；5、第五导洞；6、第六导洞；7、超前大管棚；8、左侧外部一层初支；9、第三临时支撑；10、左侧纵梁；11、左侧锁脚锚杆；12、左侧普通砂浆锚杆；13、右侧外部一层初支；14、第四临时支撑；15、右侧纵梁；16、右侧锁脚锚杆；17、右侧普通砂浆锚杆；18、左侧顶部一层初支；19、第一临时支撑；20、右侧顶部一层初支；21、第二临时支撑；22、左侧中间一层初支；23、第五临时支撑；24、右侧中间一层初支；25、第六临时支撑；26、二层初支；27、顶部二次衬砌；28、盾构管片；29、边墙二次衬砌；30、边墙一层初支；31、岩台临时支护；32、岩台；33、仰拱二次衬砌；34、仰拱一层初支。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1～11所示，本发明提供了基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系，其包括超前大管棚7、一层初支、二层初支26、二衬和多个临时支撑；初支与二衬之间存在防水层，防水层为无纺布和1.5mm厚PVC防水板。
超前大管棚7设置在隧道开挖轮廓线外；以减小隧道开挖对地层的扰动。优选但不局限地，管棚与开挖隧道轮廓净距在250mm左右，管棚的长度一般可按20～40m考虑，纵向搭接长度不小于3m。
一层初支为封闭环形结构并覆盖整个隧道开挖轮廓线；
二层初支26设置在一层初支下方并位于隧道拱腰以上位置，二层初支26的两端分别设置有左侧纵梁10和右侧纵梁15，左侧纵梁10和右侧纵梁15的长度方向与隧道开挖方向同向。
多个临时支撑设置在隧道内并将隧道拱腰以上的开挖部分分割成多个独立的导洞，多个临时支撑的顶部均与一层初支连接且连接后形成各个导洞的支护结构。
作为多个导洞的具体设置方式，多个导洞包括第一导洞1、第二导洞2、第三导洞3、第四导洞4、第五导洞5和第六导洞6。
第一导洞1、第三导洞3、第五导洞5位于隧道拱顶左侧开挖区域，第二导洞2、第四导洞4、第六导洞6位于隧道拱顶右侧开挖区域。
第一导洞1、第三导洞3、第五导洞5与第二导洞2、第四导洞4、第六导洞6关于隧道中线对称。
第一导洞1、第二导洞2、第三导洞3、第四导洞4、第五导洞5和第六导洞6按照第三导洞3、第五导洞5、第一导洞1、第二导洞2、第六导洞6、第四导洞4的顺序依次水平向右排列。依次开挖第三导洞3和第四导洞4、第一导洞1、第二导洞2、第五导洞5和第六导洞6的开挖思路，确保顶部一层初期支护和多个临时支撑均可形成封闭成环的支护体系，最大程度减小开挖对地层的扰动。
作为多个临时支撑的具体设置方式上，多个临时支撑包括与第一导洞1对应的第一临时支撑19、与第二导洞2对应的第二临时支撑21、与第三导洞3对应的第三临时支撑9、与第四导洞4对应的第四临时支撑14、与第五导洞5对应的第五临时支撑23和与第六导洞6对应的第六临时支撑25。每个临时支撑均对应一个导洞，隔离导洞，使得导洞处于相对封闭状态，在开挖当前导洞时，不会对周围的导洞产生影响，进而减少开挖对地层的扰动。
作为一层初支的一种具体设置方式，一层初支包括设置在隧道拱腰以上的顶部一层初期支护和设置在拱腰以下的底部一层初期支护。
顶部一层初期支护采用型钢钢架加喷射混泥土，底部一层初期支护为素混凝土垫层。
顶部一层初期支护包括设置在隧道左侧开挖区域的左侧顶部一层初支18、左侧中间一层初支22和左侧外部一层初支8，以及设置在隧道右侧开挖区域的右侧顶部一层初支20、右侧中间一层初支24和右侧外部一层初支13。
左侧顶部一层初支18位于为第一导洞1区域上方并与第一临时支撑19连接；左侧中间一层初支22位于为第五导洞5区域上方并与第五临时支撑23连接；左侧外部一层初支8位于为第三导洞3区域上方并与第三临时支撑9连接；右侧顶部一层初支20位于为第二导洞2区域上方并与第二临时支撑21连接；右侧中间一层初支24位于为第六导洞6区域上方并与第六临时支撑25连接，右侧外部一层初支13位于为第四导洞4区域上方并与第四临时支撑14连接；
底部一层初期支护包括设置在隧道底部左侧和右侧的边墙一层初支30和设置在两个边墙一层初支30之间的仰拱一层初支34；
两个边墙一层初支30的顶部分别与左侧外部一层初支8的底部和右侧外部一层初支13的底部固定连接。
二衬包括顶部二次衬砌27、两个边墙二次衬砌29和仰拱二次衬砌33；
顶部二次衬砌27设置在二层初支26下方，且其两端分别与左侧纵梁10和右侧纵梁15固定连接；
两个边墙二次衬砌29分别设置在两个边墙一层初支30上方，仰拱二次衬砌33设置在两个边墙二次衬砌29之间且位于仰拱一层初支34上方；顶部二次衬砌27、两个边墙二次衬砌29和仰拱二次衬砌33连接形成封闭的支护结构。
左侧纵梁10和右侧纵梁15分别设置于第三导洞3和第四导洞4内。左侧纵梁10和右侧纵梁15能更好的使二层初支26发挥拱效应，将上部围岩压力转化为压力进行承载，能充分发挥混凝土自身性能的优势；再二层初支26施做完成并拆除临时支撑后，上部荷载通过一层初支和二层初支26传递到周边围岩，下部土体开挖时几乎不产生额外沉降，对于穿越建构筑物或穿越城市交通干线的隧道及地下空间，控制地表及拱顶沉降方面有巨大优势。
为了提高第三导洞3和第四导洞4外部围岩的稳定性，左侧外部一层初支8的外侧设置有多根用于与土体锚固的左侧锁脚锚杆11，右侧外部一层初支13的外侧设置有多根用于与土体锚固的右侧锁脚锚杆16；
为了锚固两个边墙一层初支30，位于隧道底部左侧的边墙一层初支30的外侧设置有与土体锚固的左侧普通砂浆锚杆12，位于隧道底部右侧的边墙一层初支30的外侧设置有与土体锚固的右侧普通砂浆锚杆17。
本方案还提供了基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系的施工方法，其包括：
步骤一：待盾构隧道通过后，施做超前大管棚7；
步骤二：开挖第三导洞3和第四导洞4，并及时施做左侧锁脚锚杆11和右侧锁脚锚杆16，然后施做左侧外部一层初支8、第三临时支撑9以及右侧外部一层初支13、第四临时支撑14，并且待第三导洞3和第四导洞4贯通后或落后第三导洞3和第四导洞4开挖面20～40m时，分别施做左侧纵梁10和右侧纵梁15；
步骤三：第一导洞1滞后第三导洞33～5m时，开挖，第一导洞1开挖后及时施做左侧顶部一层初支18和第一临时支撑19；
步骤四：第二导洞2滞后第一导洞13～5m时，开挖，开挖后及时施做右侧顶部一层初支20和第二临时支撑21；
步骤五：第五导洞5和第六导洞6滞后于第二导洞23～5m时，开挖，开挖后及时施做左侧中间一层初支22、第五临时支撑23以及右侧中间一层初支24、第六临时支撑25；
步骤六：待各个导洞全部贯通或开挖距离最短的导洞开挖20～40m后，施做二层初支26；
步骤七：二层初支26施做完成且强度达到要求后，或者落后二层初支26施做面一定距离并且前端二层初支26强度达到要求后，拆除多个临时支撑；
步骤八：拆除多个临时支撑拆除后，施做顶部二次衬砌27；在拆除多个临时支撑时，采用分段施工，将多个临时支撑划分为多个施工隔区，每个施工隔区的跨度为6～8m，先对单个施工隔区进行拆除工作，拆除当前施工隔区后施加二次衬砌27，当前施工隔区监测数据稳定后再进行与当前施工隔区相邻的施工隔区的支撑拆除工作，直至完全拆除多个临时支撑。
步骤九：拆除隧道范围内盾构管片28，之后开挖隧道下部土体，开挖土体时，采用分段跳槽开挖，每段(6-8m)开挖，且左右错开进行开挖土石方并及时施做侧墙喷锚等临时支护；设置预留岩台32，施做两个边墙一层初支30和边墙二次衬砌29、左侧普通砂浆锚杆12和右侧普通砂浆锚杆17，并对预留岩台32进行岩台临时支护31；
步骤十：开挖隧道范围内剩余土体，施做仰拱二次衬砌33和仰拱一层初支34。
施工方法基于化整为零、分部开挖的思路，将超大跨隧道开挖区域分成6个导洞分别进行开挖，开挖前先施做超前大管棚7，每个导洞开挖后及时施做对应部位一层初支及临时支撑，做到导洞支护结构封闭成环，而后施做二层初支26，待二层初支26强度满足要求后，拆除多个临时支撑，再进行下部土体开挖及进行施做二衬。采用超前管棚支护加一层初支和二层初支26支护结构，多个临时支撑将大跨隧道“化整为零”，隧道开挖过程更加安全，此施工方法能有效限制隧道拱顶沉降和地表沉降，确保地层稳定和施工安全。
各个导洞之间开挖错距并不局限于3～5m，宜根据实际现场地层情况进行灵活调整。
在步骤二中，当第三导洞3和第四导洞4的地基承载力差时，在第三导洞3和第四导洞4下部的土体中打桩，打桩完成后，左侧纵梁10和右侧纵梁15分别施做于第三导洞3和第四导洞4内。
岩台临时支护31采用钢筋网片覆盖在预留的岩台32上，并通过喷射混泥土将钢筋网片与预留的岩台32固定。是否预留岩台32、是否需要临时支护以及岩台临时支护31的支护形式亦可根据现场地层情况而定。
超前大管棚7的大小及压注的水泥砂浆，可根据计算要求的抗弯刚度进行确定，同时对周边地层注浆加固所采用的水泥，应根据渗透性、富水量等地层条件确定，以保障注浆加固效果。并可在超前大管棚7内插入钢筋，以增加整体抗弯刚度。
临时支撑一般采用型钢钢架和喷射混凝土，型钢钢架通常采用工字钢或H型钢。开挖后通过再钢架后喷混，确保地层与钢架密实接触，减少地层应立释放和导洞拱顶沉降。
多个临时支撑拆除后，上部荷载通过一层初支和二层初支26传递到周边围岩，下部土体开挖时几乎不产生额外沉降，对于穿越建构筑物或穿越城市交通干线的隧道及地下空间，最大程度的保障了施工安全和对地层沉降的控制；除上部导洞施工时需进行开挖、初期支护等多工序施工外，下部洞体可进行快速开挖，开挖与支护不相互制约。隧道在一层初支二层初支26支护下处于稳定状态，隧道内不存在任何临时结构，可根据模板台车进行二衬施工，不受任何制约，可提高二衬施工质量的同时保障工程进度。
相较于常规的超大跨度隧道施工工法，本工法可极大程度的减小隧道开挖对地层的扰动，降低施工对周边环境的影响，保障了施工安全和对地层沉降的控制，同时提高了施工质量和施工效率，对于超大跨隧道施工具有重要意义。

Claims (5)

1.一种基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系的施工方法，其特征在于，基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系包括超前大管棚、一层初支、二层初支、二衬和多个临时支撑；
所述超前大管棚设置在隧道开挖轮廓线外；
一层初支为封闭环形结构并覆盖整个隧道开挖轮廓线；一层初支包括设置在隧道拱腰以上的顶部一层初期支护和设置在拱腰以下的底部一层初期支护；
二层初支设置在一层初支下方并位于隧道拱腰以上位置，二层初支的两端分别设置有左侧纵梁和右侧纵梁，所述左侧纵梁和右侧纵梁的长度方向与隧道开挖方向同向；
二衬包括顶部二次衬砌、两个边墙二次衬砌和仰拱二次衬砌；
多个临时支撑设置在隧道内并将隧道拱腰以上的开挖部分分割成多个独立的导洞，多个导洞包括第一导洞、第二导洞、第三导洞、第四导洞、第五导洞和第六导洞；
第一导洞、第三导洞、第五导洞位于隧道拱顶左侧开挖区域，第二导洞、第四导洞、第六导洞位于隧道拱顶右侧开挖区域；
第一导洞、第三导洞、第五导洞与第二导洞、第四导洞、第六导洞关于隧道中线对称；
第一导洞、第二导洞、第三导洞、第四导洞、第五导洞和第六导洞按照第三导洞、第五导洞、第一导洞、第二导洞、第六导洞、第四导洞的顺序依次水平向右排列；
多个临时支撑的顶部均与一层初支连接且连接后形成各个导洞的支护结构；
施工方法包括：
步骤一：待盾构隧道通过后，施做超前大管棚；
步骤二：开挖第三导洞和第四导洞，并及时施做左侧锁脚锚杆和右侧锁脚锚杆，然后施做左侧外部一层初支、第三临时支撑以及右侧外部一层初支、第四临时支撑，并且待第三导洞和第四导洞贯通后或落后第三导洞和第四导洞开挖面20~40m时，分别施做左侧纵梁和右侧纵梁；在步骤二中，当第三导洞和第四导洞的地基承载力差时，在第三导洞和第四导洞下部的土体中打桩，打桩完成后，左侧纵梁和右侧纵梁分别施做于第三导洞和第四导洞内；
步骤三：第一导洞滞后第三导洞3~5m时，开挖，第一导洞开挖后及时施做左侧顶部一层初支和第一临时支撑；
步骤四：第二导洞滞后第一导洞3~5m时，开挖，开挖后及时施做右侧顶部一层初支和第二临时支撑；
步骤五：第五导洞和第六导洞滞后于第二导洞3~5m时，开挖，开挖后及时施做左侧中间一层初支、第五临时支撑以及右侧中间一层初支、第六临时支撑；
步骤六：待各个导洞全部贯通或开挖距离最短的导洞开挖20~40m后，施做二层初支；
步骤七：二层初支施做完成且强度达到要求后，或者落后二层初支施做面一定距离并且前端二层初支强度达到要求后，拆除多个临时支撑；
步骤八：拆除多个临时支撑拆除后，施做顶部二次衬砌；
步骤九：拆除隧道范围内盾构管片，之后开挖隧道下部土体，开挖土体时，设置岩台，施做两个边墙一层初支和边墙二次衬砌、左侧普通砂浆锚杆和右侧普通砂浆锚杆，并对岩台进行岩台临时支护；
步骤十：开挖隧道范围内剩余土体，施做仰拱二次衬砌和仰拱一层初支。
2.根据权利要求1所述的基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系的施工方法，其特征在于，顶部一层初期支护包括设置在隧道左侧开挖区域的左侧顶部一层初支、左侧中间一层初支和左侧外部一层初支，以及设置在隧道右侧开挖区域的右侧顶部一层初支、右侧中间一层初支和右侧外部一层初支；
左侧顶部一层初支位于为所述第一导洞区域上方并与所述第一临时支撑连接；左侧中间一层初支位于为所述第五导洞区域上方并与所述第五临时支撑连接；左侧外部一层初支位于为所述第三导洞区域上方并与所述第三临时支撑连接；右侧顶部一层初支位于为所述第二导洞区域上方并与所述第二临时支撑连接；右侧中间一层初支位于为所述第六导洞区域上方并与所述第六临时支撑连接，右侧外部一层初支位于为所述第四导洞区域上方并与所述第四临时支撑连接；
底部一层初期支护包括设置在隧道底部左侧和右侧的边墙一层初支和设置在两个所述边墙一层初支之间的仰拱一层初支；
两个边墙一层初支的顶部分别与左侧外部一层初支的底部和右侧外部一层初支的底部固定连接。
3.根据权利要求1所述的基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系的施工方法，其特征在于，所述顶部二次衬砌设置在二层初支下方，且其两端分别与所述左侧纵梁和右侧纵梁固定连接；
两个边墙二次衬砌分别设置在两个所述边墙一层初支上方，所述仰拱二次衬砌设置在两个边墙二次衬砌之间且位于所述仰拱一层初支上方；顶部二次衬砌、两个边墙二次衬砌和仰拱二次衬砌连接形成封闭的支护结构。
4.根据权利要求2所述的基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系的施工方法，其特征在于，所述左侧外部一层初支外侧设置有多根用于与土体锚固的左侧锁脚锚杆，所述右侧外部一层初支外侧设置有多根用于与土体锚固的右侧锁脚锚杆；
位于隧道底部左侧的所述边墙一层初支的外侧设置有与土体锚固的左侧普通砂浆锚杆，位于隧道底部右侧的边墙一层初支的外侧设置有与土体锚固的右侧普通砂浆锚杆。
5.根据权利要求1所述的基于拱盖法的超大跨隧道开挖体系的施工方法，其特征在于，岩台临时支护采用钢筋网片覆盖在岩台上，并通过喷射混泥土将钢筋网片与岩台固定。
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