[發明專利]一種大跨洞室開挖施工方法

有效

• 申請號: 201410250523.1
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104047623A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 許建聰;胡源
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E21D19/00
• 分類號: E21D19/00;E21D11/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及一種洞室開挖方法，尤其是涉及一種大跨洞室開挖施工方法。

背景技術

隨著我國城市地下空間的開拓和交通建設新一輪高潮的掀起，需要修建更多的大跨洞室的隧道，許多隧道經過的地質多是上部為軟弱殘坡積土層和全強風化巖層，而下部是物理力學性質較好的堅硬巖層。由于大跨洞室上部成洞條件差，圍巖易產生坍塌、冒頂，所以為保證這些地方的施工安全，一般都采用傳統CD法、傳統雙側壁導坑施工。

CD法的開挖面分部形式為：一般將洞室斷面分成兩塊：左分部和右分部洞室。CD法的施工作業順序為：

①先行導坑上部開挖及施作該部一次支護、中隔墻支護和臨時橫撐；

②先行導坑下部開挖及施作該部一次支護和中隔墻支護；

③后行導坑上部開挖及施作該部一次支護和臨時橫撐；

④后行導坑下部開挖及施作該部一次支護；

⑤灌注仰拱砼；

⑥拆除中隔墻和臨時橫撐；

⑦全斷面二次襯砌；

⑧灌注填充隧道底部砼。

雙側壁導坑法的開挖面分部形式為：一般將洞室斷面分為四塊：左、右側壁導坑；上部核心土；下臺階。側壁導坑尺寸應本著充分利用臺階的支撐作業，并考慮施工條件和機械設備而定。但寬度不宜超過洞室斷面最大寬度的1/3，高度以到以到起拱線為宜。這樣，導坑可分兩次開挖和支護，不需要另外架設工作平臺，人工架立鋼支撐也較方便。在短隧道中可先挖通導坑，再開挖臺階。雙側壁導坑法的施工作業順序為：

①開挖一側導坑，并及時地將其初支護閉合；

②相隔適當距離后開挖另一側導坑，并修筑此處的初期支護；

③開挖上部核心土，修筑拱部的初期支護，拱腳支承在兩側壁導坑的初支護上；

④開挖下臺階，修筑底部的初期支護，并使初期支護全斷面閉合；

⑤拆除臨空部分的導坑中隔墻；

⑥全斷面二次襯砌；

⑦灌注填充隧道底部砼。

傳統CD法和雙側壁導坑施工方法需進行了多次的初期支護，施工工期長，施工材料多，一定程度上造成隧道建設成本的增加，特別針對上部是軟弱全強風化地層而下部是物理力學性能較好的堅硬巖石的大跨洞室，未能充分考慮、利用堅硬巖石的特點。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種安全可靠、施工工期短、節省材料、特別適用上部全強風化地層下部堅硬圍巖的大跨洞室開挖施工方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種大跨洞室開挖施工方法，包括：

步驟S1：先分左、右、中三部對各分部洞室圍巖進行初期支護；

步驟S2：隧道上部洞室左、右、中三部開挖，每分部開挖縱向錯開1.5～2倍的分部洞室寬度，各分部洞室底部設置臨時支撐，將上部洞室支承固定在下部堅硬圍巖上；

步驟S3：采用光面爆破技術開挖隧道下部洞室左、右、中三部，與上部洞室左、右、中三部的每分部開挖縱向錯開2～3倍的分部洞室寬度；

步驟S4：隧道下部的左分部與中分部洞室之間、中分部與右分部洞室之間均預留出巖柱；

步驟S5：當隧道上部洞室的預設計初期支護施作后，圍巖變形速率與測量斷面實測圍巖變形速率最大值的比值v/v_max降到設定閾值，同時圍巖的變形值u₁小于允許變形值u₀，先拆除上部洞室的臨時支撐，再拆除中部預留的巖柱，最后施作整個洞室的二襯。

所述的初期支護包括：安裝鋼拱架或格柵鋼架及鋼筋網，打設超前管棚、超前注漿導管、鎖腳錨管、中空注漿錨桿，并噴射混凝土。

所述的臨時支撐包括：安裝臨時型鋼拱、打設錨桿并噴射混凝土。

所述的隧道上部洞室左、右、中三部開挖時，每循環進尺0.5～1.0m。

所述的隧道上部洞室的裸洞開挖洞徑比下部洞室的洞徑大1.2m，即上部洞室兩側比下部洞室各縮進0.6m。

所述的巖柱預留寬度為1.2m。

所述的圍巖變形速率和變形值由圍巖變形監控量測數據所得，所述的允許變形值u₀根據洞周允許相對收斂量計算得到。

所述的設定閾值為5-10％。

所述的巖柱采用爆破方式拆除。

所述的二襯施作為：先修筑拱底，再修筑邊墻，最后修筑拱頂。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1)能充分利用下部堅硬巖石的良好物理力學特性，更加安全可靠。