CN117307176A - 一种基于已成型导洞的横通道施工方法 - Google Patents

一种基于已成型导洞的横通道施工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117307176A
CN117307176A CN202311609794.7A CN202311609794A CN117307176A CN 117307176 A CN117307176 A CN 117307176A CN 202311609794 A CN202311609794 A CN 202311609794A CN 117307176 A CN117307176 A CN 117307176A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transverse channel
construction
pilot tunnel
layer
steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202311609794.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117307176B (zh
Inventor
许光耀
赵晓飞
焦啸宇
刘浩
董倩倩
霍团结
董经亮
周伟
郭桂喜
吴琛
包宗灵
刘贵武
黄彪
吕帅
刘晨
薛飞
周正一
王桔
黄静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd
Guangdong Construction Engineering Co Ltd of China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd
China Railway Guangzhou Investment and Development Co Ltd
Original Assignee
China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd
Guangdong Construction Engineering Co Ltd of China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd
China Railway Guangzhou Investment and Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd, Guangdong Construction Engineering Co Ltd of China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd, China Railway Guangzhou Investment and Development Co Ltd filed Critical China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd
Priority to CN202311609794.7A priority Critical patent/CN117307176B/zh
Publication of CN117307176A publication Critical patent/CN117307176A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117307176B publication Critical patent/CN117307176B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D1/00Sinking shafts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/003Linings or provisions thereon, specially adapted for traffic tunnels, e.g. with built-in cleaning devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04Lining with building materials
    • E21D11/10Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04Lining with building materials
    • E21D11/10Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
    • E21D11/107Reinforcing elements therefor; Holders for the reinforcing elements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/14Lining predominantly with metal
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00Setting anchoring-bolts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00Setting anchoring-bolts
    • E21D20/02Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D5/00Lining shafts; Linings therefor
    • E21D5/04Lining shafts; Linings therefor with brick, concrete, stone, or similar building materials
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/006Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries by making use of blasting methods
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/14Layout of tunnels or galleries; Constructional features of tunnels or galleries, not otherwise provided for, e.g. portals, day-light attenuation at tunnel openings
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • G06F30/13Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

本发明涉及隧道施工技术领域,具体地说,涉及一种基于已成型导洞的横通道施工方法;包括以下步骤:S1、建立有限元分析模型,模拟施工阶段,并分析数值模拟结果;S2、挖开竖井,当竖井开挖至一定深度时,第一次封底,进行横通道第一层施工;S3、横通道第一层施工完毕后,拆除第一次封底,继续向下开挖竖井,第二次封底,进行横通道第二层施工;S4、横通道第二层施工完毕后,拆除第二次封底,继续向下开挖竖井,第三次封底,进行横通道第三层施工;S5、横通道第三层施工完毕后,拆除第三次封底,继续向下开挖竖井,第四次封底,进行横通道第四层施工;可以实现保证横通道施工时导洞初支结构的安全。

Description

一种基于已成型导洞的横通道施工方法
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域,具体地说,涉及一种基于已成型导洞的横通道施工方法。
背景技术
一条地铁线路需要挖掘多个导洞,为了保证多条平行隧道内的行车安全和联络,方便统一管理,通常会在多条隧道之间设置横通道,将多条隧道连通起来,一旦某个隧道内发生车祸、火灾等事故,有关人员可从横通道安全转移到另一条隧道内逃生、报警。
现有技术CN112727501B公开了一种横通道施工方法,包括以下步骤:S100、在隧道拱部开挖轮廓线外缘150°范围内进行超前小导管注浆施工;S200、在横通道施工空间内竖直架设第一组门架、第二组门架以及两组门架之间的三组门架横撑;S300、在隧道网喷初支和门架之间的空隙中填充混凝土;S400、凿除顶部的门架横撑和中部的门架横撑之间的对应区域内的中隔壁墙体,之后对中隔壁剩余的墙体进行加固;S500、在中隔壁上部的缺口处沿垂直于隧道正线方向开挖横通道上台阶,并及时依次施作锚杆支护、横通道网喷初支、隧道网喷初支以及竖直架设横通道支架,沿横通道网喷初支轮廓间隔竖直设置的横通道支架的高度逐渐降低,横通道支架顶端穿过隧道网喷初支后延伸至横通道网喷初支内,两相邻等高的横通道支架顶部之间通过横通道支架横撑固定连接,横通道支架的底部通过锁脚锚杆固定;S600、凿除中部的门架横撑和底部的门架横撑之间对应区域内的中隔壁墙体;S700、拆除横通道上台阶施工中架设的横通道支架;S800、在中隔壁下部的缺口处沿垂直于隧道正线方向开挖横通道下台阶,开挖完成后依次施作锚杆支护和隧道网喷初支,但是对于已成型导洞处的横通道如何开挖以及如何防止现有导洞坍塌并没有涉及。
因此,亟需提供一种基于已成型导洞的横通道施工方法,相对于现有技术,保证横通道施工时导洞初支结构的安全。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种基于已成型导洞的横通道施工方法。
为达到上述目的,本发明的技术方案如下:
一种基于已成型导洞的横通道施工方法,包括以下步骤:
S1、建立有限元分析模型,模拟施工阶段,并分析数值模拟结果;
S2、挖开竖井,当竖井开挖至一定深度时,第一次封底,进行横通道第一层施工;
S3、横通道第一层施工完毕后,拆除第一次封底,继续向下开挖竖井,当竖井继续开挖深度为横通道第二层高度时,第二次封底,进行横通道第二层施工,横通道第二层施工采用单侧或双侧交错开挖;
S4、横通道第二层施工完毕后,拆除第二次封底,继续向下开挖竖井,当竖井继续开挖深度为横通道第三层高度时,第三次封底,进行横通道第三层施工,横通道第三层施工采用单侧或双侧交错开挖;
S5、横通道第三层施工完毕后,拆除第三次封底,继续向下开挖竖井,当竖井继续开挖深度为横通道第四层高度时,第四次封底,进行横通道第四层施工,横通道第四层施工采用单侧或双侧交错开挖。
进一步地,S1具体包括以下步骤:
S101、采用修正莫尔-库伦模型建立本构模型;
S102、为了准确的分析横通道施工时导洞初支和临时支撑结构的安全性,对本构模型、施工过程和边界条件作出假设:岩土体本构模型采用修正莫尔-库伦模型,结构体采用线弹性本构模型;结构、岩土层、临时支撑构件之间紧密贴合,位移连续;迭代计算方法采用Newton-Raphson法;收敛标准采用力和位移双重收敛标准;
S103、单元类型的选用:单元类型采用四面体和六面体单元,初支采用板单元,临时初支采用梁单元,超前支护通过对加固范围内土体参数提高来进行;
S104、确定边界条件:约束模型纵向及横向的水平位移,模型底部施加竖向位移约束;
S105、建立有限元模型:有限元模型的尺寸为:水平宽度105m,纵向取120m,模型竖向高度为72m;
S106、根据建立好的有限元模型,进行施工阶段模拟,施工阶段模拟的顺序为:初始地应力场分析-导洞开挖及支护,形成目前施工状态-临时支撑体系架设-横通道按照设计工序分台阶开挖支护-分批次拆除横通道范围的导洞初支、临时支撑体系。
更进一步地,S2具体包括以下步骤:
S201、在竖井侧壁上,打设超前管棚并注浆,首先在竖井侧壁的拱部180度范围内钻若干孔,所钻的孔径比管棚的直径大;
S202、采用炮机破除马头门处围护桩,凿除一榀钢架位置,架设一榀钢架,继续水平开挖横通道,并在横通道洞口处连立若干榀钢架、加密纵向连接筋;
S203、在钢架之间施工第一道临时横撑,然后在横通道内挂网喷射混凝土,并在横通道拱脚位置处打设锁脚锚管;
S204、每次循环进尺0.5m-1m,开挖距离导洞5m位置后,封堵掌子面暂停施工,进行导洞内的支撑加固;
S205、继续开挖横通道,开挖后的横通道内部安装通道钢架,并在拱脚位置处设置锁脚锚管。
进一步地,S204具体包括以下步骤:
S2041、在中导洞与边导洞之间承重土打设预应力锚杆拉结加固,预应力锚杆呈梅花型布设,在边导洞向车站外侧打设岩层树脂锚杆或土层注浆锚杆,也呈梅花型布设;
S2042、在导洞内设置若干钢支撑,纵向等间距设置,钢支撑随横通道开挖随拆。
更进一步地,左侧边导洞向车站外侧打设岩层树脂锚杆,右侧边导洞向车站外侧打设土层注浆锚杆。
进一步地,所述钢支撑包括立柱、横梁、斜撑、小撑、横撑、内衬、拱脚拉结钢和槽钢,导洞断面轮廓设置内衬,横梁下部两端设置立柱且围成门型设置在内衬内部,横梁与内衬之间设置若干小撑,立柱与内衬之间设置若干横撑,横撑与立柱连接处连接槽钢,立柱与仰拱连接处也设置槽钢,导洞拱顶断面外轮廓设置拱脚拉结钢。
更进一步地,S2具体包括以下步骤:
S201、在竖井侧壁上马头门位置打设管棚支护并注浆,采用若干根无缝钢管进行施工,且无缝钢管等间距设置,注浆时,纵向注浆加固长度设为12m,径向加固范围设为开挖轮廓线外2m范围;
S202、采用炮机破除横通道左侧马头门处围护桩,再采用挖机对横通道左侧开挖,在左侧拱顶固定钢网并初喷混凝土,设置钢网处打设锁脚锚管,在左侧墙处架设钢架,钢架与围岩之间采用木楔顶紧;
S203、左侧开挖至不小于15m处,采用炮机破除横通道右侧马头门处围护桩,再采用挖机对横通道右侧开挖,横通道右侧施工操作同横通道左侧施工操作;
S204、循环S202-S203步骤,直至开挖至导洞处;
S205、在横通道内部设置加强环梁,加强环梁包括环框梁和环框梁中柱,环框梁设置在横通道初支外侧,环框梁中部连接环框梁中柱,环框梁中柱竖直设置,环框梁中柱下端与仰拱抵接;
S206、对导洞进行支撑固定;
S207、继续开挖横通道,开挖后的横通道内部安装通道钢架,并在拱脚位置处设置锁脚锚管。
更进一步地,S3具体包括以下步骤:
S301、先破除马头门左半部分围护桩,并对掌子面及左侧墙围岩初喷后,架设钢架并喷射混凝土,并纵向设置连接筋;
S302、左半部分开挖2m-3m后,对右半部分开挖,破除马头门右半部分围护桩,并对掌子面及右侧墙围岩初喷后,架设钢架并喷射混凝土;
S303、循环S301-S302步骤,直到横通道第二层开挖至导洞处,停止开挖;
S304、对导洞进行支撑加固。
更进一步地,S4具体包括以下步骤:
S401、先破除马头门左半部分围护桩,并对掌子面及左侧墙围岩初喷后,架设钢架并喷射混凝土,并纵向设置连接筋;
S402、左半部分开挖2m-3m后,对右半部分开挖,破除马头门右半部分围护桩,并对掌子面及右侧墙围岩初喷后,架设钢架并喷射混凝土;
S403、循环S401-S402步骤,直到横通道第二层开挖结束。
更进一步地,横通道第四层施工方法与横通道第三层施工方法相同。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明进行横通道与导洞之间的有限元模型,可以事先对横通道施工期间导洞初支变形分析、导洞受力分析、导洞受力验算、横通道施工期间临时支撑变形分析、横通道施工期间临时支撑应力分析,有利于在实际进行施工之前,模拟横通道施工,避免实际施工过程中发生导洞坍塌、变形、横通道初支应力不足等情况,保证横通道施工时导洞初支结构的安全。
附图说明
图1为本发明建立的有限元模型示意图。
图2为本发明导洞内部支撑、固定时的示意图。
图3为本发明显示导洞和横通道之间位置关系的示意图。
图4为本发明显示导洞和横通道之间位置关系的另一视角的示意图。
附图标记说明:
1、立柱;2、横梁;3、斜撑;4、小撑;5、横撑;6、内衬;7、拱脚拉结钢;8、槽钢;9、岩层树脂锚杆;10、土层注浆锚杆;11、预应力锚杆。
具体实施方式
下面将结合附图说明对本发明的技术方案进行清楚的描述,显然,所描述的实施例并不是本发明的全部实施例,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他实施例,都属于本发明的保护范围。需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”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,并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。
实施例1
本发明提供一种基于已成型导洞的横通道施工方法,包括以下步骤:
S1、使用MIDAS/GTS软件建立有限元分析模型,模拟施工阶段,并分析数值模拟结果。
S2、挖开竖井,当竖井开挖至一定深度时,第一次封底,进行横通道第一层施工,横通道第一层施工中采用随挖随支护方法进行施工;
S3、横通道第一层施工完毕后,拆除第一次封底,继续向下开挖竖井,当竖井开挖至横通道第二层高度时,第二次封底,进行横通道第二层施工,横通道第二层施工采用单侧或双侧交错开挖,横通道第二层施工中也采用随挖随支护方法进行施工;
S4、横通道第二层施工完毕后,拆除第二次封底,继续向下开挖竖井,当竖井开挖至横通道第三层高度时,第三次封底,进行横通道第三层施工,横通道第三层施工采用单侧或双侧交错开挖,在施工过程中,采用随挖随支护方法;
S5、横通道第三层施工完毕后,拆除第三次封底,继续向下开挖竖井,当竖井开挖至横通道第四层高度时,第四次封底,进行横通道第三层施工,横通道第四层施工采用单侧或双侧交错开挖,在施工过程中,采用随挖随支护方法。
进一步说,S1步骤具体还包括以下步骤:
S101、采用修正莫尔-库伦模型建立本构模型,根据修正莫尔-库伦的剪切破坏和压缩破坏互不影响的屈服准则和弹性区间的非线弹性规律,加之对前期固结的压缩硬化和剪切硬化的考虑,使得该本构模型的计算结果更加贴合土体的实际变化。
S102、为了准确的分析横通道施工时导洞初支和临时支撑结构的安全性,对本构模型、施工过程和边界条件作出假设:岩土体本构模型采用修正莫尔-库伦模型,结构体采用线弹性本构模型;结构、岩土层、临时支撑构件之间紧密贴合,位移连续;迭代计算方法采用Newton-Raphson法;收敛标准采用力和位移双重收敛标准。
S103、单元类型的选用:单元类型采用四面体和六面体单元,初支采用板单元,临时初支采用梁单元,超前支护通过对加固范围内土体参数提高来进行。
S104、确定边界条件:约束模型纵向及横向的水平位移,模型底部施加竖向位移约束。
S105、建立有限元模型:如图1所示,根据工程经验,暗挖隧道开挖施工一般的影响范围为开挖跨度的3-5倍,据此确定的模型的尺寸为:水平宽度105m,纵向取120m,模型竖向高度为72m。
S106、根据建立好的有限元模型,进行施工阶段模拟,施工阶段模拟的顺序为:初始地应力场分析-导洞开挖及支护,形成目前施工状态-临时支撑体系架设-横通道按照设计工序分台阶开挖支护-分批次拆除横通道范围的导洞初支、临时支撑体系。
建立横通道与导洞之间的有限元模型,可以事先对横通道施工期间导洞初支变形分析、导洞受力分析、导洞受力验算、横通道施工期间临时支撑变形分析、横通道施工期间临时支撑应力分析,有利于在实际进行施工之前,模拟横通道施工,避免实际施工过程中发生导洞坍塌、变形、横通道初支应力不足等情况。
更进一步说,S2具体包括以下步骤:
S201、在竖井侧壁上,根据预设马头门位置处打设超前管棚并注浆,首先在竖井侧壁的拱部180度范围内钻孔,所钻的孔径比管棚的直径大30mm-40mm,优选钻8个孔,管棚采用直径为180mm的无缝钢管,在无水条件下,采用水泥单液浆,在有水情况下,采用水泥-水玻璃双液浆,浆液水灰比为0.6:1-1:1,注浆压力控制在0.3-0.8MPa;
S202、采用PC150炮机分块破除马头门处围护桩,凿除一榀钢架位置,架设一榀钢架,继续水平开挖横通道,并在横通道洞口处连立5榀钢架、加密纵向连接筋,钢架的间距设为500mm;
S203、在钢架之间施工第一道临时横撑,然后在横通道内挂网喷射混凝土,并在横通道拱脚位置处打设锁脚锚管;
S204、每次循环进尺0.5m-1m,开挖距离导洞5m位置后,封堵掌子面暂停施工,进行导洞内的支撑加固;
S205、继续开挖横通道,开挖后的横通道内部安装通道钢架,并在拱脚位置处设置直径为42mm、壁厚3.25mm、长4m的锁脚锚管。
具体地说,S204还包括以下步骤:
S2041、如图2所示,在中导洞与边导洞之间承重土打设预应力锚杆11拉结加固,预应力锚杆11长度设为5.5m,预应力锚杆11的环纵间距设为1m,且呈梅花型布设;在边导洞向车站外侧打设岩层树脂锚杆9或土层注浆锚杆10,优选在左侧边导洞向车站外侧打设岩层树脂锚杆9,在右侧边导洞向车站外侧打设土层注浆锚杆10,岩层树脂锚杆9或土层注浆锚杆10的长度都设为4m,环纵间距也都设为1m,且都呈梅花型布设;
S2042、如图2、图3、图4所示,在导洞内设置若干钢支撑,纵向间距设为1000m,钢支撑包括立柱1、横梁2、斜撑3、小撑4、横撑5、内衬6、拱脚拉结钢7和槽钢8,导洞断面轮廓设置内衬6,横梁2下部两端设置立柱1且围成门型设置在内衬6内部,立柱1采用25H钢材质,横梁2与立柱1之间设置斜撑3,横梁2与内衬6之间设置若干小撑4,立柱1与内衬6之间设置若干横撑5,横撑5与立柱1连接处连接槽钢8,立柱1与仰拱连接处也设置槽钢8,导洞拱顶断面外轮廓设置拱脚拉结钢7,钢支撑随横通道开挖随拆。
更进一步说,S3步骤具体包括以下步骤:
S301、先破除马头门左半部分围护桩,并对掌子面及左侧墙围岩初喷后,架设3榀钢架并喷射混凝土,并纵向设置连接筋,间距500mm;
S302、左半部分开挖2m-3m后,对右半部分开挖,破除马头门右半部分围护桩,并对掌子面及右侧墙围岩初喷后,架设钢架并喷射混凝土;
S303、循环S301-S302步骤,直到横通道第二层开挖至导洞处,停止开挖,单侧循环进尺设为1m-1.5m;
S304、对导洞进行支撑加固,操作步骤与S2041-S2043步骤相同。
进一步说,S4步骤具体包括以下步骤:
S401、先破除马头门左半部分围护桩,并对掌子面及左侧墙围岩初喷后,架设3榀钢架并喷射混凝土,并纵向设置连接筋,间距500mm;
S402、左半部分开挖2m-3m后,对右半部分开挖,破除马头门右半部分围护桩,并对掌子面及右侧墙围岩初喷后,架设钢架并喷射混凝土;
S403、循环S401-S402步骤,直到横通道第二层开挖结束,单侧循环进尺设为1m-1.5m。
横通道第四层施工具体步骤与横通道第三层施工具体步骤相同。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于:S2具体包括以下步骤:
S201、在竖井侧壁上按照预设马头门位置打设管棚支护并注浆,采用8根直径为108mm的无缝钢管进行施工,且无缝钢管的间距设为300mm,注浆时,纵向注浆加固长度设为12m,径向加固范围设为开挖轮廓线外2m范围;
S202、采用PC150炮机破除横通道左侧马头门处围护桩,再采用PC35挖机对横通道左侧开挖,开挖进尺为1.5m,在左侧拱顶固定钢网并初喷混凝土,设置钢网处打设锁脚锚管,在左侧墙处架设3榀钢架,钢架与围岩之间采用木楔顶紧,木楔设置在沿钢架间距0.5-1m处;
S203、左侧开挖至不小于15m处,采用PC150炮机破除横通道右侧马头门处围护桩,再采用PC35挖机对横通道右侧开挖,横通道右侧施工操作同横通道左侧施工操作;
S204、循环S202-S203步骤,直至开挖至导洞处;
S205、在横通道内部设置加强环梁,加强环梁包括环框梁和环框梁中柱,环框梁设置在横通道初支外侧,环框梁中部连接环框梁中柱,环框梁中柱竖直设置,环框梁中柱下端与仰拱抵接;
S206、对导洞进行支撑固定。
S207、继续开挖横通道,开挖后的横通道内部安装通道钢架,并在拱脚位置处设置直径为42mm、壁厚3.25mm、长4m的锁脚锚管。
进一步说,S206还包括以下步骤:
S2061、如图2所示,在中导洞与边导洞之间打设预应力锚杆11,预应力锚杆11长度设为5.5m,预应力锚杆11的环纵间距设为1m,且呈梅花型布设;在边导洞向车站外侧打设岩层树脂锚杆9或土层注浆锚杆10,优选在左侧边导洞向车站外侧打设岩层树脂锚杆9,在右侧边导洞向车站外侧打设土层注浆锚杆10,岩层树脂锚杆9或土层注浆锚杆10的长度都设为4m,环纵间距也都设为1m,且都呈梅花型布设;
S2062、如图2、图3、图4所示,在导洞内设置若干钢支撑,纵向间距设为1000m,钢支撑包括立柱1、横梁2、斜撑3、小撑4、横撑5、内衬6、拱脚拉结钢7和槽钢8,导洞断面轮廓设置内衬6,横梁2下部两端设置立柱1且围成门型设置在内衬6内部,立柱1采用25H钢材质,横梁2与立柱1之间设置斜撑3,横梁2与内衬6之间设置若干小撑4,立柱1与内衬6之间设置若干横撑5,横撑5与立柱1连接处连接槽钢8,立柱1与仰拱连接处也设置槽钢8,导洞拱顶断面外轮廓设置拱脚拉结钢7,横梁2以上钢支撑随横通道开挖随拆。
以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于已成型导洞的横通道施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、建立有限元分析模型,模拟施工阶段,并分析数值模拟结果;
S2、挖开竖井,当竖井开挖至一定深度时,第一次封底,进行横通道第一层施工;
S3、横通道第一层施工完毕后,拆除第一次封底,继续向下开挖竖井,当竖井继续开挖深度为横通道第二层高度时,第二次封底,进行横通道第二层施工,横通道第二层施工采用单侧或双侧交错开挖;
S4、横通道第二层施工完毕后,拆除第二次封底,继续向下开挖竖井,当竖井继续开挖深度为横通道第三层高度时,第三次封底,进行横通道第三层施工,横通道第三层施工采用单侧或双侧交错开挖;
S5、横通道第三层施工完毕后,拆除第三次封底,继续向下开挖竖井,当竖井继续开挖深度为横通道第四层高度时,第四次封底,进行横通道第四层施工,横通道第四层施工采用单侧或双侧交错开挖。
2.根据权利要求1所述的一种基于已成型导洞的横通道施工方法,其特征在于,S1具体包括以下步骤:
S101、采用修正莫尔-库伦模型建立本构模型;
S102、为了准确的分析横通道施工时导洞初支和临时支撑结构的安全性,对本构模型、施工过程和边界条件作出假设:岩土体本构模型采用修正莫尔-库伦模型,结构体采用线弹性本构模型;结构、岩土层、临时支撑构件之间紧密贴合,位移连续;迭代计算方法采用Newton-Raphson法;收敛标准采用力和位移双重收敛标准;
S103、单元类型的选用:单元类型采用四面体和六面体单元,初支采用板单元,临时初支采用梁单元,超前支护通过对加固范围内土体参数提高来进行;
S104、确定边界条件:约束模型纵向及横向的水平位移,模型底部施加竖向位移约束;
S105、建立有限元模型:有限元模型的尺寸为:水平宽度105m,纵向取120m,模型竖向高度为72m;
S106、根据建立好的有限元模型,进行施工阶段模拟,施工阶段模拟的顺序为:初始地应力场分析-导洞开挖及支护,形成目前施工状态-临时支撑体系架设-横通道按照设计工序分台阶开挖支护-分批次拆除横通道范围的导洞初支、临时支撑体系。
3.根据权利要求1所述的一种基于已成型导洞的横通道施工方法,其特征在于,S2具体包括以下步骤:
S201、在竖井侧壁上,打设超前管棚并注浆,首先在竖井侧壁的拱部180度范围内钻若干孔,所钻的孔径比管棚的直径大;
S202、采用炮机破除马头门处围护桩,凿除一榀钢架位置,架设一榀钢架,继续水平开挖横通道,并在横通道洞口处连立若干榀钢架、加密纵向连接筋;
S203、在钢架之间施工第一道临时横撑,然后在横通道内挂网喷射混凝土,并在横通道拱脚位置处打设锁脚锚管;
S204、每次循环进尺0.5m-1m,开挖距离导洞5m位置后,封堵掌子面暂停施工,进行导洞内的支撑加固;
S205、继续开挖横通道,开挖后的横通道内部安装通道钢架,并在拱脚位置处设置锁脚锚管。
4.根据权利要求3所述的一种基于已成型导洞的横通道施工方法,其特征在于,S204具体包括以下步骤:
S2041、在中导洞与边导洞之间承重土打设预应力锚杆拉结加固,预应力锚杆呈梅花型布设,在边导洞向车站外侧打设岩层树脂锚杆或土层注浆锚杆,也呈梅花型布设;
S2042、在导洞内设置若干钢支撑,纵向等间距设置,钢支撑随横通道开挖随拆。
5.根据权利要求4所述的一种基于已成型导洞的横通道施工方法,其特征在于,左侧边导洞向车站外侧打设岩层树脂锚杆,右侧边导洞向车站外侧打设土层注浆锚杆。
6.根据权利要求4所述的一种基于已成型导洞的横通道施工方法,其特征在于,所述钢支撑包括立柱、横梁、斜撑、小撑、横撑、内衬、拱脚拉结钢和槽钢,导洞断面轮廓设置内衬,横梁下部两端设置立柱且围成门型设置在内衬内部,横梁与内衬之间设置若干小撑,立柱与内衬之间设置若干横撑,横撑与立柱连接处连接槽钢,立柱与仰拱连接处也设置槽钢,导洞拱顶断面外轮廓设置拱脚拉结钢。
7.根据权利要求1所述的一种基于已成型导洞的横通道施工方法,其特征在于,S2具体包括以下步骤:
S201、在竖井侧壁上马头门位置打设管棚支护并注浆,采用若干根无缝钢管进行施工,且无缝钢管等间距设置,注浆时,纵向注浆加固长度设为12m,径向加固范围设为开挖轮廓线外2m范围;
S202、采用炮机破除横通道左侧马头门处围护桩,再采用挖机对横通道左侧开挖,在左侧拱顶固定钢网并初喷混凝土,设置钢网处打设锁脚锚管,在左侧墙处架设钢架,钢架与围岩之间采用木楔顶紧;
S203、左侧开挖至不小于15m处,采用炮机破除横通道右侧马头门处围护桩,再采用挖机对横通道右侧开挖,横通道右侧施工操作同横通道左侧施工操作;
S204、循环S202-S203步骤,直至开挖至导洞处;
S205、在横通道内部设置加强环梁,加强环梁包括环框梁和环框梁中柱,环框梁设置在横通道初支外侧,环框梁中部连接环框梁中柱,环框梁中柱竖直设置,环框梁中柱下端与仰拱抵接;
S206、对导洞进行支撑固定;
S207、继续开挖横通道,开挖后的横通道内部安装通道钢架,并在拱脚位置处设置锁脚锚管。
8.根据权利要求3或7所述的一种基于已成型导洞的横通道施工方法,其特征在于,S3具体包括以下步骤:
S301、先破除马头门左半部分围护桩,并对掌子面及左侧墙围岩初喷后,架设钢架并喷射混凝土,并纵向设置连接筋;
S302、左半部分开挖2m-3m后,对右半部分开挖,破除马头门右半部分围护桩,并对掌子面及右侧墙围岩初喷后,架设钢架并喷射混凝土;
S303、循环S301-S302步骤,直到横通道第二层开挖至导洞处,停止开挖;
S304、对导洞进行支撑加固。
9.根据权利要求8所述的一种基于已成型导洞的横通道施工方法,其特征在于,S4具体包括以下步骤:
S401、先破除马头门左半部分围护桩,并对掌子面及左侧墙围岩初喷后,架设钢架并喷射混凝土,并纵向设置连接筋;
S402、左半部分开挖2m-3m后,对右半部分开挖,破除马头门右半部分围护桩,并对掌子面及右侧墙围岩初喷后,架设钢架并喷射混凝土;
S403、循环S401-S402步骤,直到横通道第二层开挖结束。
10.根据权利要求9所述的一种基于已成型导洞的横通道施工方法,其特征在于,横通道第四层施工方法与横通道第三层施工方法相同。
CN202311609794.7A 2023-11-29 2023-11-29 一种基于已成型导洞的横通道施工方法 Active CN117307176B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311609794.7A CN117307176B (zh) 2023-11-29 2023-11-29 一种基于已成型导洞的横通道施工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311609794.7A CN117307176B (zh) 2023-11-29 2023-11-29 一种基于已成型导洞的横通道施工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117307176A true CN117307176A (zh) 2023-12-29
CN117307176B CN117307176B (zh) 2024-02-20

Family

ID=89287007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311609794.7A Active CN117307176B (zh) 2023-11-29 2023-11-29 一种基于已成型导洞的横通道施工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117307176B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070003550A (ko) * 2006-04-13 2007-01-05 서동현 쓰리아치 굴착 터널의 중간벽체 시공 방법
CN103452561A (zh) * 2013-08-20 2013-12-18 中铁二局股份有限公司 一种地铁暗挖车站多层横向通道竖向进洞施工方法、以及东、西两侧施工方法
CN103867209A (zh) * 2014-03-12 2014-06-18 西安建筑科技大学 一种地铁竖井分层、分段转横通道施工开挖进洞的方法
CN107391841A (zh) * 2017-08-03 2017-11-24 中铁十局集团第五工程有限公司 临近既有病害隧道新建左右隧道的安全施工方法
CN112727501A (zh) * 2020-12-08 2021-04-30 中交一公局集团有限公司 一种横通道临时支护结构及横通道施工方法
CN216894442U (zh) * 2022-01-18 2022-07-05 中铁三局集团广东建设工程有限公司 一种多导洞联合开挖钢架连接装置
CN115182737A (zh) * 2022-07-04 2022-10-14 北京城建设计发展集团股份有限公司 深埋地铁车站竖向正交顶出式风道结构及施工方法
CN115828652A (zh) * 2022-06-30 2023-03-21 中国科学院武汉岩土力学研究所 基于非旋转参考系下fdem的大变形塑性单元的植入方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070003550A (ko) * 2006-04-13 2007-01-05 서동현 쓰리아치 굴착 터널의 중간벽체 시공 방법
CN103452561A (zh) * 2013-08-20 2013-12-18 中铁二局股份有限公司 一种地铁暗挖车站多层横向通道竖向进洞施工方法、以及东、西两侧施工方法
CN103867209A (zh) * 2014-03-12 2014-06-18 西安建筑科技大学 一种地铁竖井分层、分段转横通道施工开挖进洞的方法
CN107391841A (zh) * 2017-08-03 2017-11-24 中铁十局集团第五工程有限公司 临近既有病害隧道新建左右隧道的安全施工方法
CN112727501A (zh) * 2020-12-08 2021-04-30 中交一公局集团有限公司 一种横通道临时支护结构及横通道施工方法
CN216894442U (zh) * 2022-01-18 2022-07-05 中铁三局集团广东建设工程有限公司 一种多导洞联合开挖钢架连接装置
CN115828652A (zh) * 2022-06-30 2023-03-21 中国科学院武汉岩土力学研究所 基于非旋转参考系下fdem的大变形塑性单元的植入方法
CN115182737A (zh) * 2022-07-04 2022-10-14 北京城建设计发展集团股份有限公司 深埋地铁车站竖向正交顶出式风道结构及施工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN117307176B (zh) 2024-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110145328B (zh) 一种地铁隧道从竖井进暗挖区间洞门的施工方法
CN110486036B (zh) 一种扩大拱脚初支拱盖法施工方法
CN111779510B (zh) 一种高液限红黏土围岩隧道初支侵限换拱方法
CN111472790A (zh) 用于控制浅埋暗挖大断面隧道沉降的施工结构及施工方法
CN114673377B (zh) 历史建筑外墙保留、内部掏空重制施工方法
CN112682048B (zh) 一种新建隧道小净距上跨既有隧道的置换加固施工方法
CN108131145A (zh) 一种超大跨度隧道开挖支护的施工方法
CN112302686B (zh) 隧道斜井进正洞的垂直顶升施工方法
CN111156002A (zh) 一种置于暗挖车站上方底部四通的施工竖井及施工方法
CN114737573A (zh) 一种深基坑工程主楼区域后拆支撑结构及施工方法
CN113586068B (zh) 一种等高隧洞交岔口开挖支护施工方法
CN113294178B (zh) 极破碎围岩隧道联合支护系统及其施工方法
CN114352289A (zh) 一种破除盾构隧道管片矿山法施工区间风井风道及方法
CN114542086A (zh) 一种受地下水影响的大跨度断面暗挖隧道的施工方法
CN112443331B (zh) 扰动敏感地层超小净距大断面群洞并行地铁隧道施工方法
CN105386779A (zh) 浅埋岩层中修建大型地下结构物的拱柱法
CN117307176B (zh) 一种基于已成型导洞的横通道施工方法
CN211648187U (zh) 一种地下通道小断面多管并行顶进系统
CN113006086A (zh) 一种基于框架桩和微型复合桩的组合式基坑支护结构
CN113279787A (zh) 用于修建超浅埋大断面暗挖地铁车站的管幕支护结构的施工方法
CN111236972A (zh) 一种地下通道小断面多管并行顶进系统及施工方法
CN114233302B (zh) 一种适用于暗挖车站的拱盖施工工法
CN114876474B (zh) 一种矿山法扩挖盾构井结构的施工方法
CN113464147B (zh) 一种软岩大跨和变截面隧道的施工方法
CN114687757B (zh) 全封闭拱盖法地铁车站支护结构的施工方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PP01 Preservation of patent right

Effective date of registration: 20240715

Granted publication date: 20240220

PP01 Preservation of patent right