WO2016095630A1 - 超大变断面隧道施工方法 - Google Patents
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- E21D9/04—Driving tunnels or galleries through loose materials; Apparatus therefor not otherwise provided for
Definitions
- the invention relates to the field of tunnel construction in soft surrounding rock, and particularly relates to a super large variable section tunnel construction method.
- the specific methods of traffic tunnel excavation mainly include: full-section method, step method, step division method, middle partition method (CD method), cross-section method (CRD method) and side wall guide method.
- CD method middle partition method
- CCD method cross-section method
- side wall guide method mainly include: side wall guide method.
- the present invention provides a super large variable section tunnel construction method, which reduces the use of temporary support, reduces the safety risk of removing temporary support, increases the degree of freedom of operation, and speeds up the construction progress.
- the invention provides a super large variable section tunnel construction method, comprising the following steps:
- the concrete is used to inject the left guide hole in the left guide hole and the right guide hole in the right guide hole;
- the secondary lining of the main hole is built on the reinforced concrete site to complete the tunnel structure construction.
- the left guide hole and the upper half of the right guide hole are first excavated, and the corresponding initial support of the guide arch wall and the temporary support of the guide hole are timely applied; then the left guide hole and the right guide hole are excavated.
- the initial support of the inverted arch and the temporary support of the guide hole are closed and looped.
- the upper left half of the main arch portion is first excavated, and the corresponding first layer initial support, temporary cross support and temporary vertical support are applied; and the lower left half of the main hole arch portion is further excavated.
- Apply the corresponding first layer of initial support and temporary vertical support then excavate the upper right half of the main tunnel arch, apply the corresponding first layer of initial support, temporary cross bracing and temporary vertical support;
- the lower part of the right side of the main arch is applied to the corresponding first layer of initial support and temporary vertical support; finally, the upper part of the middle part of the main hole is excavated, and the corresponding first layer of initial support is applied to make the main
- the first layer of the first layer of the arch portion is connected to form an arch, and the lower half of the central portion of the main hole is excavated;
- the second lining lining comprises a secondary lining of the inverted arch and a secondary lining of the arched wall, and the construction sill of the secondary lining of the inverted arch and the secondary lining of the arched wall is located in the middle of the foot of the shoe.
- the reinforced concrete on-site molding is used to construct the secondary lining of the inverting arch, and the concrete is used for filling and filling the tunnel bottom; and the secondary lining of the arch wall is completed by using the reinforced concrete one-time molding to complete the tunnel structure construction.
- the left guide hole, the right guide hole, the arch portion of the main hole and the core soil are all excavated by the step method.
- the second layer of the main tunnel arch is located on the inner side of the first layer of the initial support, and the second layer of the initial support and the first layer of the initial support are supported by the left and right guide holes. Large wall feet.
- the initial support of the guide arch wall and the initial support of the guide hole are the initial support of the guide hole, and the initial support of the guide hole is composed of a self-drilling anchor rod, a steel mesh, a steel frame and a shotcrete.
- the first layer of the main tunnel arch is composed of a self-drilling anchor, a steel mesh, a steel frame and a shotcrete; the second layer of the main tunnel is initially supported by a grill steel frame and shotcrete.
- the initial support of the main arch is composed of steel mesh, steel frame and shotcrete.
- the advanced glass fiber anchor pipe is applied in the core soil of the main hole to be excavated along the tunnel excavation direction, and then the surrounding rock is applied along the tunnel excavation outline in the longitudinal direction of the tunnel.
- Two layers of high-pressure horizontal jet grouting piles arranged in the direction are applied between the two layers of jet grouting piles as a long tube shed arranged along the longitudinal direction of the tunnel.
- the surrounding rock at the vault of the guide hole is applied as a layer of high-pressure horizontal jet grouting pile arranged along the longitudinal direction of the tunnel along the tunnel excavation contour line, at the arch of the left and right guide holes to be excavated and the main hole to be excavated.
- the surrounding rock is applied as a plurality of high-pressure horizontal jet grouting piles arranged along the longitudinal direction of the tunnel along the excavation outline of the tunnel. Then, along the tunnel excavation direction, a high-pressure horizontal jet grouting pile arranged along the longitudinal direction of the tunnel is applied to the arch of the face of the main hole to be excavated.
- the invention firstly constructs an externally-expanding guide hole located on the side walls of both sides of the main hole, and the structural form satisfies the requirements of construction stability, and the geological conditions in front are proved, and the space for the enlarged boots-type foundation is left.
- the invention forms a shoe-shaped large wall foot by expanding the tunnel supporting wall foot in the weak stratum, providing a stable foundation for the upper structure and strengthening the connection with the inverting arch.
- the construction structure formed by the invention forms a composite stiffened arch structure through the first layer initial support and the second layer initial support, meets the complex force requirements of the arch large-span structure, and can be flexibly controlled according to the monitoring and measurement situation.
- the step structure is used as an opportunity.
- the invention is a full-section coordinated excavation method, which makes the excavation section of each part large and small, and can ensure the coordinated operation of the flow type and reasonably accelerate the construction progress; the invention carefully designs the temporary support, the initial support and the second lining
- the structural system makes the various supporting systems organically connected, the process transformation is orderly and flexible, and the connection is effective, with good coordination and stability and construction flexibility.
- Figure 1 is a schematic view of the construction structure of the present invention
- Figure 2 is a schematic view of the construction process of the present invention a
- Figure 3 is a schematic view of the construction process of the present invention b
- Figure 4 is a schematic view of the construction process of the present invention c
- Figure 5 is a schematic view of the construction process of the present invention d
- Figure 6 is a schematic view of the construction process of the present invention
- Figure 7 is a schematic view of the construction process of the present invention
- Figure 8 is a schematic view of the construction process of the present invention
- Figure 9 is a schematic view of the construction process of the present invention h
- Figure 10 is a schematic view of the construction process of the present invention i
- Figure 11 is a schematic view of the construction process of the present invention
- Figure 12 is a schematic view of the construction process of the present invention
- Figure 13 is a schematic view of the construction process of the present invention
- Figure 14 is a schematic view of the construction process of the present invention m
- Figure 15 is a schematic view of the construction process of the present invention
- Figure 16 is a schematic view of the construction process of the present invention o
- Figure 17 is a schematic view of the construction process of the present invention p
- Figure 18 is a schematic view of the advanced support of the present invention.
- the invention provides a super large variable section tunnel construction method, comprising the following steps:
- the upper and lower steps of the left guide hole 11 are excavated by the upper and lower steps.
- the corresponding initial support of the guide arch wall composed of mortar anchor, I-steel steel frame and shotcrete is applied in time.
- the C10 concrete is used to inject the shoe-shaped large wall leg 13 in the left guide hole 11 as shown in FIG. 4;
- the site uses C30 concrete to infuse the shoe-shaped large wall legs 13 in the right guide hole 12;
- the upper left half 31 of the main arch is excavated, and the corresponding self-drilling anchor, steel mesh, a first layer of initial support 23 composed of a steel frame and shotcrete, and a temporary vertical support 91 and a temporary cross member 92 composed of an I-steel steel frame and shotcrete;
- the left lower half 32 of the main tunnel is excavated, and the corresponding first layer of initial support consisting of self-drilling anchor, steel mesh, steel frame and shotcrete is applied.
- the temporary vertical support 91 composed of the I-steel steel frame and the shotcrete;
- the upper half 41 of the right side of the main arch is excavated, and the corresponding first layer of initial support consisting of self-drilling anchor, steel mesh, steel frame and shotcrete is applied.
- the temporary vertical support 91 and the temporary cross support 92 composed of the I-steel steel frame and the shotcrete;
- the upper half 51 of the central portion of the main hole is excavated, and a corresponding first layer of initial support 23 consisting of a self-drilling anchor, a steel mesh, a steel frame and a shotcrete is applied.
- the first layer of the initial support 23 of the arch portion of the main hole 2 is connected into an arch shape, and then the middle half lower portion 52 of the main hole arch portion is excavated, as shown in FIG. 10;
- a second layer of initial support 24 of the main hole arch composed of a grid steel frame and shotcrete
- the C35 reinforced concrete site is used to form the secondary arch lining 21, and the concrete is filled with the bottom of the tunnel 25;
- the C53 reinforced concrete one-time mold is used to build the secondary lining 22 of the arch wall to complete the tunnel structure construction.
- the construction of the advanced support structure can be carried out, and the advancement of the core soil is completed first.
- the anchoring and spraying of the glass fiber anchor pipe 7 ensures the stability of the main face 2 face during the spinning process.
- the rotary jetting is carried out in the order of one hole at a time, and the holes are alternately arranged from bottom to top left and right. Jumping into piles and balancing the strength on both sides can reduce the problem of low bite ratio between piles due to the deviation of the drill pipe.
- the post-construction jet grouting pile must be drilled when the adjacent piles exceed the initial setting time and reach a certain strength to ensure that the adjacent piles are engaged with each other.
- the double-layer rotary jet pre-reinforcement structure shall first construct the outer jet-jet pile, and then construct the inner-layer jet-spray pile. After the application of the jet grouting pile is completed, a long long pipe shed 4 is set between the two high-pressure horizontal jet grouting piles 3 and grouted to form a horizontal swirling spray and a large pipe shed composite tunnel pre-supporting structure. A layer of high-pressure horizontal jet grouting pile 3 is applied to the surrounding rock at the outer contour of the left guide hole 11 and the right guide hole 12, and the surrounding rock is at the arch between the left and right guide holes to be excavated and the main hole 2 to be excavated.
- a plurality of high-pressure horizontal jet grouting piles 3 arranged along the longitudinal direction of the tunnel are applied along the tunnel excavation contour line.
- the occlusal position of the adjacent high-pressure horizontal jet grouting pile outside the left and right guide arches to be excavated and the adjacent high-pressure horizontal jet grouting pile outside the main cave vault to be excavated may be applied as a lead small pipe and grouted
- the advanced small conduit connects the piles in series to receive the whole force, and realizes the overall reinforcement of the jet grouting pile.
- the high-pressure horizontal jet grouting pile 3 arranged along the longitudinal direction of the tunnel is applied to the face arch portion of the main hole 2 to be excavated.
- the construction structure of the present invention is divided into a left guide hole 11, a main hole 2, and a right guide hole 12.
- the left guide hole 11 and the right guide hole 12 are respectively located on both sides of the side wall of the main hole 2, and the two guide holes not only satisfy the construction stability requirement, but also the geological conditions in front, and also leave the expanded boots foundation. space.
- the shoe-shaped large foot 13 inside the left and right guide holes provides a stable foundation for the upper structure and strengthens the connection with the main hole.
- the construction structure formed by the invention forms a composite stiffened arch structure through the first layer initial support 23 and the second layer initial support 24 of the main hole, the first layer initial support 23 and the second layer initial support 24 both ends
- the large-walled foot of the shoe supported by the left guide hole and the right guide hole meets the complex force requirements of the large-span structure of the arch, and can flexibly control the timing of the next step structure according to the monitoring and measurement situation.
- the arch portion of the main hole 1 is divided into a plurality of blocks, including the upper left portion 31 of the arch portion, the lower left portion 32 of the arch portion, the upper right portion 41 of the arch portion, and the lower right portion 42 of the arch portion.
- the upper part of the middle part of the arch portion 51, the lower half of the middle part of the arch portion 52, the upper part of the core soil 6, and the lower part of the core soil 7 make the excavation section of each part large and small, and at the same time can ensure the coordinated operation of the flow type and reasonably accelerate the construction progress.
- the method for constructing a super-large variable-section tunnel proposed by the invention is different from the conventional construction methods under complicated conditions such as CD method and CRD method, and the method emphasizes the characteristics of the first wall rear arch, the stable expansion of the foundation, and the strengthening of the arch portion.
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Abstract
Description
Claims (10)
- 一种超大变断面隧道施工方法,其特征在于包括以下步骤:开挖左导洞(11)和右导洞(12),并及时施作相应的导洞初期支护和导洞临时支护;现场采用混凝土灌注左导洞(11)和右导洞(12)内的靴型大墙脚(13);在左导洞(11)和右导洞(12)之间开挖主洞,并及时施作相应的第一层初期支护(23)、临时横撑(92)和临时竖撑(91);一次性施作主洞(2)的第二层初期支护(24);在第一层初期支护(23)和第二层初期支护(24)的保护下,拆除主洞(2)的临时竖撑(91)和临时横撑(92);开挖主洞的核心土,并及时施作仰拱初期支护(8);拆除左导洞(11)和右导洞(12)的导洞临时支护(17);采用钢筋混凝土现场模筑主洞的二次衬砌,完成隧道结构施工。
- 根据权利要求1所述的超大变断面隧道施工方法,其特征在于步骤A中先开挖左导洞(11)和右导洞(12)上半部,并及时施作相应的导洞拱墙初期支护(16)和导洞临时支护(17);再开挖左导洞(11)和右导洞(12)下半部,并及时施作相应的导洞接长初期支护(15)、导洞仰拱初期支护(14)和导洞临时支护(17),使导洞拱墙初期支护(16)、导洞接长初期支护(15)、导洞仰拱初期支护(14)和导洞临时支护(17)封闭成环。
- 根据权利要求1所述的超大变断面隧道施工方法,其特征在于步骤C中先开挖主洞拱部左侧上半部(31),施作相应的第一层初期支护(23)、临时横撑(92)和临时竖撑(91);再开挖主洞拱部左侧下半部(32),施作相应的第一层初期支护(23)和临时竖撑(91);然后开挖主洞拱部右侧上半部(41),施作相应的第一层初期支护(23)、临时横撑(92)和临时竖撑(91);再开挖主洞拱部右侧下半部(42),施作相应的第一 层初期支护(23)和临时竖撑(91);最后开挖主洞拱部中部上半部(51),施作相应的第一层初期支护(23),使主洞拱部的第一层初期支护(23)连接成拱形后开挖主洞拱部中部下半部(52);
- 根据权利要求1所述的超大变断面隧道施工方法,其特征在于二衬衬砌包括封闭成环的仰拱二次衬砌(21)和拱墙二次衬砌(22),仰拱二次衬砌和拱墙二次衬砌的施工缝位于靴型大墙脚(13)的中部。
- 根据权利要求4所述的超大变断面隧道施工方法,其特征在于步骤H中先采用钢筋混凝土现场模筑仰拱二次衬砌(21),并用混凝土进行隧底填充(25)灌筑;再采用钢筋混凝土一次性模筑拱墙二次衬砌(22),完成隧道结构施工。
- 根据权利要求1所述的超大变断面隧道施工方法,其特征在于左导洞(11)、右导洞(12)、主洞(2)的拱部和核心土均采用台阶法进行开挖。
- 根据权利要求3所述的超大变断面隧道施工方法,其特征在于主洞(2)拱部的第二层初期支护(24)位于第一层初期支护(23)的内侧,第二层初期支护(24)和第一层初期支护(23)两端均支承于左导洞和右导洞的靴型大墙脚(13)。
- 根据权利要求2所述的超大变断面隧道施工方法,其特征在于导洞拱墙初期支护(16)和导洞接长初期支护(17)构成导洞初期支护,所述导洞初期支护由自钻式锚杆、钢筋网、型钢钢架与喷射混凝土组成。
- 根据权利要求3所述的超大变断面隧道施工方法,其特征在于主洞拱部的第一层初期支护(23)由自钻式锚杆、钢筋网、型钢钢架与喷射混凝土组成;主洞拱部的第二层初期支护(24)由格栅钢架和喷射混凝土组成,主洞的仰拱初期支护(8)由钢筋网、 型钢钢架与喷射混凝土组成。
- 根据权利要求所述的超大变断面隧道施工方法,其特征在于在步骤A之前先沿隧道开挖方向在待挖掘的主洞(2)的核心土施作超前玻纤锚管(7);然后在待挖掘的主洞(2)拱顶处围岩沿隧道开挖轮廓线外施作沿隧道纵向方向布置的两层高压水平旋喷桩(3),两层旋喷桩(3)之间施作沿隧道纵向方向布置的超前长管棚(4);在待挖掘的左导洞(11)和右导洞(12)的拱顶处围岩沿隧道开挖轮廓线外施作一层沿隧道纵向方向布置的高压水平旋喷桩(3),在待挖掘的左右导洞与待挖掘的主洞之间的拱脚处围岩沿隧道开挖轮廓线外施作多根沿隧道纵向方向布置的高压水平旋喷桩(3);再沿隧道开挖方向在待挖掘的主洞(2)的掌子面拱部施作沿隧道纵向方向布置的高压水平旋喷桩(3)。
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