[發(fā)明專(zhuān)利]隧道中隔墻結(jié)構(gòu)及利用中隔墻法實(shí)現(xiàn)隧道分步開(kāi)挖的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711171887.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107725064A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔恒;吳進(jìn)科;譚忠盛;杜文濤;孫強(qiáng);張鵬;周陽(yáng);文言;靳利軍;馬少軍;高飛;高明生;程立華;汪涼;吳江;張全賀;黃振龍;劉羽;王雄;付貴慶;高萬(wàn)夫;王鵬;陳斌;陳偉;湯明;崔宇聲;王彬;張冰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司;北京市市政一建設(shè)工程有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21D11/00
• 分類(lèi)號(hào): E21D11/00;E21D11/10
• 代理公司: 北京律譜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11457
• 代理人: 羅建書(shū)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土木工程施工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種隧道中隔墻結(jié)構(gòu)及利用中隔墻法實(shí)現(xiàn)隧道分步開(kāi)挖的方法。

背景技術(shù)

中隔墻法是指開(kāi)挖過(guò)程中利用中隔墻的臨時(shí)支撐作用，將斷面分割為多個(gè)小的掌子面分別掘進(jìn)，該法能夠減少對(duì)地層的擾動(dòng)，主要適用于地層較差和不穩(wěn)定巖體且地面沉降要求嚴(yán)格的地下工程施工。

中隔墻法是20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著城市地下工程修建的增多，尤其是非掘進(jìn)機(jī)方法運(yùn)用于軟弱、松散地層中淺埋暗挖的隧道工程后，在原正臺(tái)階法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種工法，它更有效地解決了將大、中跨的洞室開(kāi)挖轉(zhuǎn)變?yōu)橹行】绲亩词议_(kāi)挖的問(wèn)題。幾十年來(lái)，中隔墻法已被成功運(yùn)用于眾多隧道的修建過(guò)程中，是勞動(dòng)者的智慧與自然實(shí)踐相結(jié)合的優(yōu)良典范。

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是一種典型的中隔墻法，常用于大斷面洞室開(kāi)挖，如圖1所示，可以看出，傳統(tǒng)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法中的中隔墻都由彎曲的鋼支撐構(gòu)成，具有一定的曲率。在松散、破碎圍巖中這樣做有兩點(diǎn)好處：1.與已開(kāi)挖部分巖體的初期支護(hù)形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，有利于傳遞垂直壓力，從而控制拱頂沉降。2.抵抗未開(kāi)挖巖體的側(cè)向土壓力，從而保證中隔墻的穩(wěn)定。然而，在整體性較好的圍巖中，不僅上述兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)不能發(fā)揮，還會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題：

首先，彎曲形狀的鋼支撐受力包括軸力、剪力和彎矩，不僅型鋼段整體易失穩(wěn)，螺栓連接處也很容易由于復(fù)雜的受力情況而發(fā)生破壞。彎曲中隔墻豎向受力能力差，對(duì)拱頂?shù)闹巫饔貌蛔悖诠绊斕幉灰追€(wěn)定且不能有效控制拱頂沉降。

其次，彎曲中隔墻中鋼支撐的制作和安裝復(fù)雜耗時(shí)，且有可能因?yàn)闇y(cè)量誤差引起連接困難。

再次，彎曲鋼支撐在后期拆除時(shí)非常不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法中的彎曲中隔墻存在的上述問(wèn)題，提供一種隧道中隔墻結(jié)構(gòu)及利用中隔墻法實(shí)現(xiàn)隧道分步開(kāi)挖的方法，解決了傳統(tǒng)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法中中隔墻受力不合理，在拱頂處不易穩(wěn)定且對(duì)拱頂?shù)闹巫饔貌蛔愕葐?wèn)題，本發(fā)明能夠增強(qiáng)大斷面隧道施工圍巖的穩(wěn)定性，滿足快速、安全施工要求，并且能夠降低施工成本。

本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供一種隧道中隔墻結(jié)構(gòu)，其包括：

第一直立中隔墻、第二直立中隔墻和橫隔墻和隧道初期支護(hù)；

隧道初期支護(hù)的一側(cè)貼合且固定在隧道圍巖上，隧道初期支護(hù)的另一側(cè)附有二次襯砌；第一直立中隔墻、第二直立中隔墻平行豎立布置在隧道內(nèi)，其上下兩端分別與隧道初期支護(hù)相連；橫隔墻與第一直立中隔墻、第二直立中隔墻交叉橫向布置在隧道內(nèi)，其左右兩端分別與隧道初期支護(hù)相連接。

更優(yōu)選地，所述第一直立中隔墻和第二直立中隔墻分別位于隧道橫斷面跨度的三等分點(diǎn)位置。

更優(yōu)選地，所述第一直立中隔墻、第二直立中隔墻、橫隔墻和隧道初期支護(hù)，分別由鋼支撐和噴射在鋼支撐外部的混凝土構(gòu)成。

更優(yōu)選地，所述鋼支撐由多個(gè)鋼架單元連接而成，相鄰鋼架單元間固定連接。

更優(yōu)選地，所述每個(gè)鋼架單元由型鋼和/或鋼板焊接而成。

本發(fā)明還提供一種利用中隔墻法實(shí)現(xiàn)隧道分步開(kāi)挖的方法，其包括：

首先，按照待挖隧道的位置將隧道導(dǎo)坑劃為：左側(cè)導(dǎo)坑上臺(tái)階、左側(cè)導(dǎo)坑下臺(tái)階、右側(cè)導(dǎo)坑上臺(tái)階、右側(cè)導(dǎo)坑下臺(tái)階、中導(dǎo)坑上臺(tái)階和中導(dǎo)坑下臺(tái)階，共六部分導(dǎo)坑；

然后按照如下步驟對(duì)隧道進(jìn)行分步開(kāi)挖：

步驟①開(kāi)挖左側(cè)導(dǎo)坑上臺(tái)階；

步驟②施工左側(cè)導(dǎo)坑上臺(tái)階位置處的隧道初期支護(hù)、第一直立中隔墻及橫隔墻；

步驟③開(kāi)挖左側(cè)導(dǎo)坑下臺(tái)階；

步驟④施工左側(cè)導(dǎo)坑下臺(tái)階位置處的隧道初期支護(hù)及第一直立中隔墻；

步驟⑤開(kāi)挖右側(cè)導(dǎo)坑上臺(tái)階；

步驟⑥施工右側(cè)導(dǎo)坑上臺(tái)階位置處的隧道初期支護(hù)、第二直立中隔墻及橫隔墻；

步驟⑦開(kāi)挖右側(cè)導(dǎo)坑下臺(tái)階；

步驟⑧施工右側(cè)導(dǎo)坑下臺(tái)階位置處的隧道初期支護(hù)及第二直立中隔墻；

步驟⑨開(kāi)挖中導(dǎo)坑上臺(tái)階；

步驟10施工中導(dǎo)坑上臺(tái)階位置處的隧道初期支護(hù)及橫隔墻；

步驟開(kāi)挖中導(dǎo)坑下臺(tái)階；

步驟施工中導(dǎo)坑下臺(tái)階位置處的隧道初期支護(hù)；

步驟隧道底部的仰拱二襯施作及仰拱回填；

步驟拆除第一直立中隔墻、第二直立中隔墻及橫隔墻；拆除過(guò)程中，每拆除一段隔墻隨后就襯砌一段拱部二次襯砌，襯砌完該段，再拆除下一段；

步驟鋪設(shè)排水管及防水層，整體澆筑拱部及墻部的二次襯砌；

更優(yōu)選地，沿隧道縱向?qū)λ淼肋M(jìn)行分布開(kāi)挖過(guò)程中，按照如下原則進(jìn)行：