WO2016095630A1 - 超大变断面隧道施工方法 - Google Patents

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WO2016095630A1
WO2016095630A1 PCT/CN2015/094285 CN2015094285W WO2016095630A1 WO 2016095630 A1 WO2016095630 A1 WO 2016095630A1 CN 2015094285 W CN2015094285 W CN 2015094285W WO 2016095630 A1 WO2016095630 A1 WO 2016095630A1
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support
guide hole
arch
tunnel
temporary
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PCT/CN2015/094285
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French (fr)
Inventor
徐向东
龚彦峰
江胜林
李树鹏
焦齐柱
颜志伟
张俊儒
隗建波
孙文昊
王春梅
郭海满
洪军
陈利杰
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中铁第四勘察设计院集团有限公司
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/10—Lining 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • 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.

Abstract

一种超大变断面隧道施工方法，首先开挖左导洞(11)并及时施作初期支护、临时支护；之后完成靴型大墙脚(13)的灌筑，并采用相同工序完成右导洞(12)施工。开挖主洞(2)左侧上半部分并及时施作第一层初期支护(23)、临时竖撑(91)、临时仰拱；之后开挖其下半部并及时施作第一层初期支护(23)、临时竖撑(91)。采用相同程序完成主洞右侧上半部施工后开挖中部拱部并及时施作第一层初期支护。施作第二层初期支护(24)后拆除拱部临时竖撑、临时仰拱。然后开挖核心，并及时施作仰拱初期支护(8)。拆除左、右下导洞的临时支护(17)后，灌筑仰拱二次衬砌，之后进行隧底填充灌注；最后用模板台车一次性灌筑拱墙二次衬砌(22)。该施工方法有效降低拆除临时支撑的安全风险，增加作业自由度，加快施工进度。

Description

超大变断面隧道施工方法 技术领域
本发明涉及软弱围岩中的隧道施工领域，具体涉及一种超大变断面隧道施工方法。
背景技术
随着隧道工程建设的发展，以及施工技术研究的深入和机械设备的不断更新，超大断面隧道施工方法有了长足的进步。目前，交通隧道开挖的具体方法主要有：全断面法、台阶法、台阶分部法、中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)及侧壁导坑法等。但在工程实践中，对于软弱围岩中修建跨度达到20～30m的特大跨度隧道，若采用上述施工方法非常困难，前三者施工安全不能保证，围岩变形不可控，易塌方；后三者存在临时支撑多，不经济且施工操作不便，降低施工自由度，拆除临时支撑有受力体系转换风险，导致一次拆撑距离受限等问题，工期进度将不能保证。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种超大变断面隧道施工方法，减少临时支撑的使用，降低拆除临时支撑的安全风险，增加作业自由度，加快施工进度。
本发明提供了一种超大变断面隧道施工方法，包括以下步骤：
A.开挖左导洞和右导洞，并及时施作相应的导洞初期支护和导洞临时支护；
B.现场采用混凝土灌注左导洞和右导洞内的靴型大墙脚；
C.在左导洞和右导洞之间开挖主洞，并及时施作相应的第一层初期支护、临时横撑和临时竖撑；
D.一次性施作主洞的第二层初期支护；
E.在第一层初期支护和第二层初期支护的保护下，拆除主洞的临时竖撑和临时横撑；
F.开挖主洞的核心土，并及时施作仰拱初期支护；
G.拆除左导洞和右导洞的导洞临时支护；
H.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。
所述步骤A中先开挖左导洞和右导洞上半部，并及时施作相应的导洞拱墙初期支护和导洞临时支护；再开挖左导洞和右导洞下半部，并及时施作相应的导洞接长初期支护、导洞仰拱初期支护和导洞临时支护，使导洞拱墙初期支护、导洞接长初期支护、导洞仰拱初期支护和导洞临时支护封闭成环。
所述步骤C中先开挖主洞拱部左侧上半部，施作相应的第一层初期支护、临时横撑和临时竖撑；再开挖主洞拱部左侧下半部，施作相应的第一层初期支护和临时竖撑；然后开挖主洞拱部右侧上半部，施作相应的第一层初期支护、临时横撑和临时竖撑；再开挖主洞拱部右侧下半部，施作相应的第一层初期支护和临时竖撑；最后开挖主洞拱部中部上半部，施作相应的第一层初期支护，使主洞拱部的第一层初期支护连接成拱形后开挖主洞拱部中部下半部；
所述二衬衬砌包括封闭成环的仰拱二次衬砌和拱墙二次衬砌，仰拱二次衬砌和拱墙二次衬砌的施工缝位于靴型大墙脚的中部。
所述步骤H中先采用钢筋混凝土现场模筑仰拱二次衬砌，并用混凝土进行隧底填充灌筑；再采用钢筋混凝土一次性模筑拱墙二次衬砌，完成隧道结构施工。
所述左导洞、右导洞、主洞的拱部和核心土均采用台阶法进行开挖。
所述主洞拱部的第二层初期支护位于第一层初期支护的内侧，第二层初期支护和第一层初期支护两端均支承于左导洞和右导洞的靴型大墙脚。
所述导洞拱墙初期支护和导洞接长初期支护构成导洞初期支护，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。
所述主洞拱部的第一层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；主洞拱部的第二层初期支护由格栅钢架和喷射混凝土组成，主洞的仰拱初期支护由钢筋网、型钢钢架与喷射混凝土组成。
所述步骤A之前先沿隧道开挖方向在待挖掘的主洞的核心土施作超前玻纤锚管，然后在待挖掘的主洞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，在两层旋喷桩之间施作沿隧道纵向方向布置的超前长管棚。在待挖掘的左 导洞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，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。然后沿隧道开挖方向在待挖掘的主洞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。
本发明先行施工位于主洞两侧边墙的外扩式导洞，其结构形式既满足了施工稳定要求，探明了前方地质条件，也为扩大的靴型基础施作留下了空间。本发明在软弱地层中通过扩大隧道支护墙脚形成靴型大墙脚，为上部结构提供稳定基础，同时强化与仰拱的连接。本发明形成的施工结构通过第一层初期支护和第二层初期支护形成复合的加劲拱部结构，满足拱部大跨结构的复杂受力要求，并能根据监控量测情况灵活掌控下步结构施作时机。本发明为全断面协调性开挖方法，使得各部开挖断面化大为小，同时能保证流水式的协同作业，合理加快施工进度；本发明精心设计了临时支护、初期支护和二衬结构体系，使得各部支护体系有机衔接、工序转换有序而灵活、衔接有效，具有良好的协调性和稳定性以及施工灵活性。
附图说明
图1为本发明施工结构示意图
图2为本发明施工过程示意图a
图3为本发明施工过程示意图b
图4为本发明施工过程示意图c
图5为本发明施工过程示意图d
图6为本发明施工过程示意图e
图7为本发明施工过程示意图f
图8为本发明施工过程示意图g
图9为本发明施工过程示意图h
图10为本发明施工过程示意图i
图11为本发明施工过程示意图j
图12为本发明施工过程示意图k
图13为本发明施工过程示意图l
图14为本发明施工过程示意图m
图15为本发明施工过程示意图n
图16为本发明施工过程示意图o
图17为本发明施工过程示意图p
图18为本发明的超前支护示意图
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
本发明提供了一种超大变断面隧道施工方法，包括以下步骤：
采用上、下台阶法开挖左导洞11上半部，如图2所示，及时施作相应的由砂浆锚杆、工字钢钢架与喷射混凝土组成的导洞拱墙初期支护16，以及由工字钢钢架与喷射混凝土组成的导洞临时支护17；
B.采用上、下台阶法开挖左导洞11下半部，如图3所示，及时施作相应的带有砂浆锚杆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；
C.现场采用C30混凝土灌注左导洞11内的靴型大墙脚13，如图4所示；
D.采用上、下台阶法开挖右导洞12上半部，如图5所示，及时施作相应的由砂浆锚杆、工字钢钢架与喷射混凝土组成的导洞拱墙初期支护16，以及由工字钢钢架与喷射混凝土组成的导洞临时支护17；
E.采用上、下台阶法开挖右导洞12下半部，并及时施作相应的带有砂浆锚杆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；
F.现场采用C30混凝土灌注右导洞12内的靴型大墙脚13；
G.如图6所示，开挖主洞拱部左侧上半部31，施作相应的由自钻式锚杆、钢筋网、 型钢钢架与喷射混凝土组成的第一层初期支护23，以及工字钢钢架与喷射混凝土组成的临时竖撑91和临时横撑92；
H.如图7所示，开挖主洞拱部左侧下半部32，施作相应的由自钻式锚杆、钢筋网、型钢钢架与喷射混凝土组成的第一层初期支护23，以及工字钢钢架与喷射混凝土组成的临时竖撑91；
I.如图8所示，开挖主洞拱部右侧上半部41，施作相应的由自钻式锚杆、钢筋网、型钢钢架与喷射混凝土组成的第一层初期支护23，以及工字钢钢架与喷射混凝土组成的临时竖撑91和临时横撑92；
J.开挖主洞拱部右侧下半部42，施作相应的由自钻式锚杆、钢筋网、型钢钢架与喷射混凝土组成的第一层初期支护23，以及工字钢钢架与喷射混凝土组成的临时竖撑91；
K.如图9所示，开挖主洞拱部中部上半部51，施作相应的由自钻式锚杆、钢筋网、型钢钢架与喷射混凝土组成的第一层初期支护23，使主洞2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，如图10所示；
L.如图11所示，一次性施作由格栅钢架和喷射混凝土组成的主洞拱部的第二层初期支护24；
M.如图12所示，在第一层初期支护23和第二层初期支护24的保护下，拆除拱部的临时竖撑91和临时横撑92，降低拆除临时支撑的安全风险，减少临时支撑的使用，增加作业自由度，加快施工进度；
N.如图13、14所示，先后开挖主洞的核心土上部6和核心土下部7，并及时施作由钢筋网、型钢钢架与喷射混凝土组成的仰拱初期支护8；
O.如图15所示，拆除左导洞11和右导洞12的导洞临时支护17；
P.如图16所示，采用C35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；
Q.如图17所示，采用C35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。
如图18所示，进行上述步骤之前可进行超前支护结构的施工，先完成核心土的超前 玻纤锚管7的施工锚喷，保证主洞2掌子面在旋喷过程中的稳定性。然后按照“先周边、后掌子面”顺序进行旋喷施工，周边按照每次间隔一孔，孔位从下到上左、右交替进行。跳跃式成桩，两边强度平衡，可以减少因钻杆偏移造成桩间咬合率低的问题。后施工的旋喷桩必须在相邻桩超过初凝时间，达到一定强度时才能开钻，确保相邻桩相互咬合。双层旋喷预加固结构应先施工外层旋喷桩，后施工内层旋喷桩。旋喷桩施作完成后，在两层高压水平旋喷桩3之间打设超前长管棚4并注浆，形成水平旋喷与大管棚复合隧道预支护结构。在左导洞11和右导洞12拱顶外轮廓处围岩施作一层高压水平旋喷桩3，在待挖掘的左右导洞与待挖掘的主洞2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。待挖掘的左右导洞拱顶外侧的相邻高压水平旋喷桩的咬合处和待挖掘的主洞拱顶外侧的相邻高压水平旋喷桩的咬合处间隙可施作超前小导管并注浆，超前小导管将桩串联成整体受力，实现旋喷桩的整体加固。最后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。
如图1所示，本发明的施工结构分为左导洞11、主洞2和右导洞12。左导洞11和右导洞12分别位于主洞2的边墙两侧，两个导洞既满足了施工稳定要求，探明了前方地质条件，也为扩大的靴型基础施作留下了空间。左右导洞内部的靴型大墙脚13为上部结构提供稳定基础，同时强化与主洞仰拱的连接。本发明形成的施工结构通过主洞的第一层初期支护23和第二层初期支护24形成复合的加劲拱部结构，第一层初期支护23和第二层初期支护24两端支承于左导洞和右导洞的靴型大墙脚，满足拱部大跨度结构的复杂受力要求，并能根据监控量测情况灵活掌控下步结构施作时机。主洞1的拱部为分为多块施工，包括拱部左侧上半部31、拱部左侧下半部32、拱部右侧上半部41、拱部右侧下半部42、拱部中部上半部51、拱部中部下半部52、核心土上部6、核心土下部7，使得各部开挖断面化大为小，同时能保证流水式的协同作业，合理加快施工进度。
本发明提出的一种超大变断面隧道施工方法不同于以往常规的复杂条件下施工方法如CD法、CRD法等，该工法着重强调先墙后拱、稳定扩大基础、强化拱部等特点，抓住了施工中的关键技术要点，技术思路新颖，结构体系和施工方法具有原创性，主要体 现在：(1)位于两侧边墙的外扩式导洞先行施工，其结构形式既满足了施工稳定要求，探明了前方地质条件，也为扩大的靴型基础施作留下了空间；(2)在软弱地层中通过扩大隧道支护墙脚形成靴型大墙脚(Dilated Wall)，为上部结构提供稳定基础，同时强化与仰拱的连接；(3)采用复合的加劲拱部结构(Enhanced Arch)，满足拱部大跨结构的复杂受力要求，并能根据监控量测情况灵活掌控下步结构施作时机；(4)全断面协调性开挖方法，使得各部开挖断面化大为小，同时能保证流水式的协同作业，合理加快施工进度；(5)精心设计了临时支护、初期支护和二衬结构体系，着重完善了支护体系的施工转换技术，使得各部支护体系有机衔接、工序转换有序而灵活、衔接有效，具有良好的协调性和稳定性以及施工灵活性。
按照本发明提出的工法技术思路和支护结构体系方案，有效指导了工程设计和施工，技术成果及时得到了工程建设的成功检验，工程实践证明本专利提出的各项技术措施合理有效，体现了本专利的创新性和工程有效性。

Claims (10)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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)；
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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)。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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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