[發明專利]一種地鐵隧道掘進暗挖方法

有效

• 申請號: 202010017302.5
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111140237B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 陳華;李孔軍;阮亮;周仕波;朱傳孔;夏成旭;楊新安;丁春林;馬明杰;田靜
• 申請（專利權）人: 合肥市軌道交通集團有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/14;E21D20/02;E21D21/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺;柯凱敏

1.一種地鐵隧道掘進暗挖方法，其特征在于：本方法包括地層組合工程性質模型計算以及隧道淺埋暗挖施工兩大步驟，其中：

所述地層組合工程性質模型包括以下子步驟：

(1)、將隧道沿線地層劃分為層組和亞組兩個層級，劃分后的地層組合通過“層組+亞組”表示，其中層組以羅馬數字“I”、“II”、“III”…表示，而亞組以“英文字母+阿拉伯數字”表示，具體如下：

1.1)、根據沉積年代和成因類型劃分層組；地表最上一層為填地層,其余下方各地層需要依據當地的地勘資料來對應地質年代表進行劃分至紀(系)層；而若各地層均為同一紀(系)的地層，則需根據其成因類型的不同分為沖擊層、植物層、沖擊層、洪積層、坡積層殘積層、風積層、湖積層、沼澤沉積層、海相沉積層、海陸交互沉積層、冰積層、冰水沉積層、火山堆積層、崩積層、滑坡堆積層、泥石流堆積層、生物堆積層、化學堆積層和成因不明堆積層；對上述劃分后的層組，自上到下，按照羅馬數字的次序編號為“I”、“II”、“III”…；

1.2)、亞組需根據地層的土體狀態劃分；對同一層組的地層，首先分為用字母c表示的黏土和用字母s表示的砂土兩大類；其中：黏土的含水率在土體狀態上用其液性指數描述，可以此劃分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑、流塑五類，其中堅硬～硬塑狀態用c₁表示，可塑狀態用c₂表示，軟塑～流塑狀態用c₃表示；砂土按照密實度分為松散、中密和密實三類，分別用s₁、s₂、s₃表示砂土的狀態；用字母r表示基巖；

(2)、以步驟(1)的層組劃分結果為基礎，選擇地表至隧底以下50m范圍內的地層進行組合，代入如下地層組合工程性質模型中：

上式中，r為地層系數；地層亞組為c₁或s₁時的地層系數r₁為0；地層亞組為c₂或s₂時的地層系數r₂為0.3；地層亞組為c₃或s₃時的地層系數r₃為1.0；h為地層厚度；

地層組合工程性質模型SCI的計算值越小，則表示當前地層組合的工程性質越好，隧道工程施工的安全性越高；從上述地表至隧底以下50m范圍內的地層組合中，選取最小值所對應的地層組合作為當前最優施工地層組合，并隨之進行隧道淺埋暗挖施工流程；

隧道淺埋暗挖施工流程包括超前支護層的建立、洞身開挖步驟、鋼架加工與安裝步驟、砂漿錨桿施工步驟、初支噴射混凝土步驟以及隧道二次襯砌步驟，其中：

所述超前支護層包括管長方向平行隧道長度方向布置的鋼管(A1)以及管體軸線與隧道軸線處于同一面上的打入式錨管(A2)；各鋼管(A1)環繞隧道軸線而在隧道拱形面上彼此平行且依序周向間隔均布，從而形成大管棚預支護；打入式錨管(A2)穿過大管棚預支護所形成拱形面并傾斜打入圍巖土層內，以便與圍巖土層間形成夾角，各打入式錨管(A2)彼此平行且同樣在隧道拱形面上依序周向間隔均布；

所述打入式錨管(A2)包括直管狀的管身(10)以及同軸布置于管身(10)頂端管口處的錨頭(20)，所述錨頭(20)外形呈圓錐狀且錨頭(20)的用于配合管身(10)頂端管口的錐底面直徑等于管身(10)外徑；所述錨頭(20)的錐面處徑向凹設有槽長方向平行錨頭(20)軸線方向的容納槽(21)，所述容納槽(21)為尖部朝向錨頭(20)尖端且尾部朝向管身(10)所在方向的水滴狀的沉槽結構；容納槽(21)內以鉸接軸(32)而鉸接配合有防松翼板(31)；防松翼板(31)外形呈兩梯形邊與容納槽(21)兩槽壁彼此平行的梯形塊狀，鉸接軸(32)用于配合防松翼板(31)的配合位置相對靠近防松翼板(31)的梯形頂邊處，且鉸接軸(32)的兩軸端分別配合于容納槽(21)的兩相對槽壁上；防松翼板(31)存在收攏及展開兩種位置狀態：當防松翼板(31)處于收攏狀態時，防松翼板(31)位于容納槽(21)槽腔內；當防松翼板(31)處于展開狀態時，防松翼板(31)的尾端繞鉸接軸(32)產生鉸接動作，從而撐緊錨孔孔壁以固定打入式錨管(A2)。