十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法

《十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法》涉及一種鐵路大斷面隧道穿越帶狀深風化富水軟弱構(gòu)造地帶的開挖及支護施工方法。

帶狀深層風化構(gòu)造帶巖體，具有以下幾個特征：軟弱夾層規(guī)模巨大，極為富水，水壓高，軟弱帶物質(zhì)組成復雜，風化深度大，擾動后極易流失，容易造成涌泥。在這種地質(zhì)條件下修建鐵路隧道時不能采用全斷面、臺階、CRD等常規(guī)方法進行隧道開挖與支護作業(yè)，這些傳統(tǒng)的施工方法施工時圍巖荷載全部是由初期支護承擔的，一般要經(jīng)過較長時間后才進行二次襯砌的施工，靠初期支護承擔圍巖荷載時間較長對于極軟地層在這段時間里極易發(fā)生坍塌、突水涌泥事故，使隧道施工不能正常進行，威脅到施工作業(yè)人員的安全，拖延整體工期，加大工程投資費用。

圖1是《十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法》的結(jié)構(gòu)示意圖。

2020年7月14日，《十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法》獲得第二十一屆中國專利獎優(yōu)秀獎。

一種十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法，包括以下步驟：

第一步、在隧道開挖輪廓線以外施作超前支護加固圈1；

第二步、開挖位于超前支護加固圈左上位置的小扇形的I號導坑，I號導坑開挖深度為10-15米；在I號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼9，在I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼9與I號導坑右側(cè)壁頂部之間支護I號導坑豎向臨時支護鋼架6，在I號導坑豎向臨時支護鋼架6上向右上方打設(shè)固定錨管8，在I號導坑的左側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置I號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼2，在I號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼2與I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼9之間安裝I號導坑橫向臨時支護鋼架7，在I號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼2上沿著隧道開挖方向支護I號導坑初期支護鋼架3，在I號導坑初期支護鋼架3內(nèi)側(cè)安裝I號導坑網(wǎng)格狀排水板4，在I號導坑網(wǎng)格狀排水板4內(nèi)側(cè)灌筑I號導坑二次襯砌層5；

第三步、開挖位于超前支護加固圈右上位置的大扇形的II號導坑，II號導坑開挖深度為10-15米；在II號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置II號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼10，在II號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼10與II號導坑右側(cè)壁頂部之間支護II號導坑初期支護鋼架12，在II號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼10與I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼9之間安裝II號導坑橫向臨時支護鋼架11，在II號導坑初期支護鋼架12內(nèi)側(cè)安裝II號導坑網(wǎng)格狀排水板13，II號導坑網(wǎng)格狀排水板13內(nèi)側(cè)灌筑II號導坑二次襯砌層14；

第四步、開挖位于I號導坑下面的長條形的III號導坑，III號導坑開挖深度為8-10米；在III號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼15，在III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼15與I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼9之間支護III號導坑右側(cè)壁豎向臨時支撐支架16，在III號導坑左側(cè)壁底部沿著開挖方向安裝III號導坑左側(cè)壁底部槽鋼17，在III號導坑左側(cè)壁底部槽鋼17與III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼15之間安裝III號導坑橫向臨時支護鋼架18，在III號導坑左側(cè)壁底部槽鋼17與I號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼2之間支護III號導坑左側(cè)壁豎向初期支護鋼架19，在III號導坑左側(cè)壁豎向初期支護鋼架19內(nèi)側(cè)安裝III號導坑網(wǎng)格狀排水板20，在III號導坑網(wǎng)格狀排水板20內(nèi)側(cè)灌筑III號導坑二次襯砌層21；

第五步、開挖位于大扇形的II號導坑下面的長條形的IV號導坑，IV號導坑開挖深度為8-10米；在長條形的IV號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置IV號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼22，在IV號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼22與II號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼10之間支護IV號導坑右側(cè)壁豎向初期支護鋼架23，在IV號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼22與III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼15之間安裝IV號導坑橫向臨時支護鋼架32，在IV號導坑豎向初期支護鋼架23內(nèi)側(cè)安裝IV號導坑網(wǎng)格狀排水板24，在IV號導坑網(wǎng)格狀排水板24內(nèi)側(cè)灌筑IV號導坑二次襯砌層25；

第六步、開挖位于長條形的III號導坑下部的左半仰拱V號導坑，左半仰拱V號導坑開挖深度為5-8米；在左半仰拱V號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置左半仰拱V號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼26，在左半仰拱V號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼26與III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼15之間支護V號導坑豎向臨時支護鋼架27；開挖位于IV號導坑下部的右半仰拱VI號導坑，右半仰拱VI號導坑開挖深度為5-8米；在III號導坑左側(cè)壁底部槽鋼17與IV號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼22之間沿仰拱底部安裝仰拱初期支護鋼架28，在仰拱初期支護鋼架28內(nèi)側(cè)安裝仰拱網(wǎng)格狀排水板29，在仰拱網(wǎng)格狀排水板29內(nèi)側(cè)安裝仰拱二次襯砌層30，在仰拱二次襯砌層30上面灌注仰拱填充混凝土31。

《十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法》技術(shù)是在隧道穿越帶狀深風化富水陡傾軟弱構(gòu)造層實踐中總結(jié)出的。與傳統(tǒng)方法相比，該方法主要有以下創(chuàng)新點：該十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法，由于在拆除臨時支撐前，二次襯砌已經(jīng)形成封閉結(jié)構(gòu)，因此在拆除臨時支撐的瞬間，二次襯砌將與初期支護組成新的承載體系，圍巖荷載由初期支護和二次襯砌組成的支撐體系共同承擔，確保施工的安全；二次襯砌混凝土分部澆筑，最后成環(huán)；在每一塊的開挖當中，都是由初期支護及臨時支撐來共同擔當承載主體，每一塊都要分部施作二次襯砌，當二次襯砌成環(huán)后，荷載將由初期支護、臨時支撐以及二次襯砌共同承擔，并且能保證在臨時支撐拆除后，二次襯砌能夠瞬間與初期支護共同組成新的承載體系。整個工作面的開挖，是采用“化大為小，步步成環(huán)，將大斷面改為小斷面”的原則施工，減少對圍巖的擾動，使圍巖的變形和下沉得到控制。

《十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法》的施工方法在隧道穿越深風化富水軟弱層可一次開挖進尺5-15米，縮短了循環(huán)時間，大大加快了施工進度。

十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法專利目的

《十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法》提供了一種十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法，解決了2013年之前的技術(shù)在帶狀深層風化構(gòu)造帶巖體地層上開挖隧道時存在的極易發(fā)生坍塌、突水涌泥事故的問題。

十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法技術(shù)方案

一種十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法，包括以下步驟：

第一步、在隧道開挖輪廓線以外施作超前支護加固圈；

第二步、開挖位于超前支護加固圈左上位置的小扇形的I號導坑，I號導坑開挖深度為10-15米；在I號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼，在I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼與I號導坑右側(cè)壁頂部之間支護I號導坑豎向臨時支護鋼架，在I號導坑豎向臨時支護鋼架上向右上方打設(shè)固定錨管，在I號導坑的左側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置I號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼，在I號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼與I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼之間安裝I號導坑橫向臨時支護鋼架，在I號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼上沿著隧道開挖方向支護I號導坑初期支護鋼架，在I號導坑初期支護鋼架內(nèi)側(cè)安裝I號導坑網(wǎng)格狀排水板，在I號導坑網(wǎng)格狀排水板內(nèi)側(cè)灌筑I號導坑二次襯砌層；

第三步、開挖位于超前支護加固圈右上位置的大扇形的II號導坑，II號導坑開挖深度為10-15米；在II號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置II號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼，在II號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼與II號導坑右側(cè)壁頂部之間支護II號導坑初期支護鋼架，在II號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼與I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼之間安裝II號導坑橫向臨時支護鋼架，在II號導坑初期支護鋼架內(nèi)側(cè)安裝II號導坑網(wǎng)格狀排水板，II號導坑網(wǎng)格狀排水板內(nèi)側(cè)灌筑II號導坑二次襯砌層；

第四步、開挖位于I號導坑下面的長條形的III號導坑，III號導坑開挖深度為8-10米；在III號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼，在III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼與I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼之間支護III號導坑右側(cè)壁豎向臨時支撐支架，在III號導坑左側(cè)壁底部沿著開挖方向安裝III號導坑左側(cè)壁底部槽鋼，在III號導坑左側(cè)壁底部槽鋼與III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼之間安裝III號導坑橫向臨時支護鋼架，在III號導坑左側(cè)壁底部槽鋼與I號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼之間支護III號導坑左側(cè)壁豎向初期支護鋼架，在III號導坑左側(cè)壁豎向初期支護鋼架內(nèi)側(cè)安裝III號導坑網(wǎng)格狀排水板，在III號導坑網(wǎng)格狀排水板內(nèi)側(cè)灌筑III號導坑二次襯砌層；

第五步、開挖位于大扇形的II號導坑下面的長條形的IV號導坑，IV號導坑開挖深度為8-10米；在長條形的IV號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置IV號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼，在IV號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼與II號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼之間支護IV號導坑右側(cè)壁豎向初期支護鋼架，在IV號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼與III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼之間安裝IV號導坑橫向臨時支護鋼架，在IV號導坑豎向初期支護鋼架內(nèi)安裝IV號導坑網(wǎng)格狀排水板，在IV號導坑網(wǎng)格狀排水板內(nèi)灌筑IV號導坑二次襯砌層；

第六步、開挖位于長條形的III號導坑下面的左半仰拱V號導坑，左半仰拱V號導坑開挖深度為5-8米；在左半仰拱V號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置左半仰拱V號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼，在左半仰拱V號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼與III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼之間支護V號導坑豎向臨時支護鋼架；開挖位于IV號導坑下面的右半仰拱VI號導坑，右半仰拱VI號導坑開挖深度為5-8米；在III號導坑左側(cè)壁底部槽鋼與IV號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼之間沿仰拱底部安裝仰拱初期支護鋼架，在仰拱初期支護鋼架內(nèi)側(cè)安裝仰拱網(wǎng)格狀排水板，在仰拱網(wǎng)格狀排水板內(nèi)側(cè)安裝仰拱二次襯砌層，在仰拱二次襯砌層上面灌注仰拱填充混凝土。

十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法改善效果

《十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法》的施工方法大大的降低了對敏感巖石層的擾動，使軟弱富水深風化圍巖的變形和下沉得到及時有效的控制，圍巖荷載分步及時向二次襯砌轉(zhuǎn)移，使整個結(jié)構(gòu)體系受力由初期支護和二次襯砌組成的支撐體系共同承擔，提高了軟弱深化帶巖層隧道開挖的安全性，加快了施工進度，提高了施工質(zhì)量。

1.一種十字交叉開挖支撐后拆式隧道施工方法，包括以下步驟：

第一步、在隧道開挖斷面輪廓線以外施作超前支護加固圈（1）；

第二步、開挖位于超前支護加固圈內(nèi)左上位置的小扇形的I號導坑，I號導坑開挖深度為10-15米；在I號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼（9），在I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼（9）與I號導坑右側(cè)壁頂部之間支護I號導坑豎向臨時支護鋼架（6），在I號導坑豎向臨時支護鋼架（6）上向右上方打設(shè)固定錨管（8），在I號導坑的左側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置I號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（2），在I號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（2）與I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼（9）之間安裝I號導坑橫向臨時支護鋼架（7），在I號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（2）上沿著隧道開挖方向支護I號導坑初期支護鋼架（3），在I號導坑初期支護鋼架（3）內(nèi)側(cè)安裝I號導坑網(wǎng)格狀排水板（4），在I號導坑網(wǎng)格狀排水板（4）內(nèi)側(cè)灌筑I號導坑二次襯砌層（5）；

第三步、開挖位于超前支護加固圈右上位置的大扇形的II號導坑，II號導坑開挖深度為10-15米；在II號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置II號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（10），在II號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（10）與II號導坑右側(cè)壁頂部之間支護II號導坑初期支護鋼架（12），在II號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（10）與I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼（9）之間安裝II號導坑橫向臨時支護鋼架（11），在II號導坑初期支護鋼架（12）內(nèi)側(cè)安裝II號導坑網(wǎng)格狀排水板（13），II號導坑網(wǎng)格狀排水板（13）內(nèi)側(cè)灌筑II號導坑二次襯砌層（14）；

第四步、開挖位于I號導坑下面的長條形的III號導坑，III號導坑開挖深度為8-10米；在III號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（15），在III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（15）與I號導坑的豎向臨時支護鋼架支撐槽鋼（9）之間支護III號導坑右側(cè)壁豎向臨時支撐支架（16），在III號導坑左側(cè)壁底部沿著開挖方向安裝III號導坑左側(cè)壁底部槽鋼（17），在III號導坑左側(cè)壁底部槽鋼（17）與III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（15）之間安裝III號導坑橫向臨時支護鋼架（18），在III號導坑左側(cè)壁底部槽鋼（17）與I號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（2）之間支護III號導坑左側(cè)壁豎向初期支護鋼架（19），在III號導坑左側(cè)壁豎向初期支護鋼架（19）內(nèi)側(cè)安裝III號導坑網(wǎng)格狀排水板（20），在III號導坑網(wǎng)格狀排水板（20）內(nèi)側(cè)灌筑III號導坑二次襯砌層（21）；

第五步、開挖位于大扇形的II號導坑下面的長條形的IV號導坑，IV號導坑開挖深度為8-10米；在長條形的IV號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置IV號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（22），在IV號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（22）與II號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（10）之間支護IV號導坑右側(cè)壁豎向初期支護鋼架（23），在IV號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（22）與III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（15）之間安裝IV號導坑橫向臨時支護鋼架（32），在IV號導坑豎向初期支護鋼架（23）內(nèi)側(cè)安裝IV號導坑網(wǎng)格狀排水板（24），在IV號導坑網(wǎng)格狀排水板（24）內(nèi)側(cè)灌筑IV號導坑二次襯砌層（25）；

第六步、開挖位于長條形的III號導坑下面的左半仰拱V號導坑，左半仰拱V號導坑開挖深度為5-8米；在左半仰拱V號導坑的右側(cè)壁底部沿隧道開挖方向放置左半仰拱V號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（26），在左半仰拱V號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（26）與III號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（15）之間支護V號導坑豎向臨時支護鋼架（27）；開挖位于IV號導坑下面的右半仰拱VI號導坑，右半仰拱VI號導坑開挖深度為5-8米；在III號導坑左側(cè)壁底部槽鋼（17）與IV號導坑初期支護鋼架支撐槽鋼（22）之間沿仰拱底部安裝仰拱初期支護鋼架（28），在仰拱初期支護鋼架（28）內(nèi)側(cè)安裝仰拱網(wǎng)格狀排水板（29），在仰拱網(wǎng)格狀排水板（29）內(nèi)側(cè)安裝仰拱二次襯砌層（30），在仰拱二次襯砌層（30）上面灌注仰拱填充混凝土（31）。

《一種先墻后拱交叉中隔壁的隧道施工方法》涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種先墻后拱交叉中隔壁的隧道施工方法。

一種先墻后拱交叉中隔壁的隧道施工方法專利目的

《一種先墻后拱交叉中隔壁的隧道施工方法》的目的就是要解決上述背景技術(shù)的不足，提供一種先墻后拱交叉中隔壁的隧道施工方法，以解決背景技術(shù)中存在的問題。

一種先墻后拱交叉中隔壁的隧道施工方法技術(shù)方案

《一種先墻后拱交叉中隔壁的隧道施工方法》的技術(shù)方案為：一種先墻后拱交叉中隔壁的隧道施工方法，其特征在于，它包括以下步驟：

1）、施工左導洞和右導洞；

2）、在左導洞的底部向下施工左邊樁，在右導洞的底部向下施工右邊樁；

3）、在左導洞內(nèi)施工左縱梁，在右導洞內(nèi)施工右縱梁；

4）、從左導洞右側(cè)開挖第一分部，并施工第一分部的第一拱部初期支護、第一中隔壁及第一水平支撐，第一水平支撐設(shè)置在左導洞和第一中隔壁之間；

5）、從右導洞左側(cè)開挖第二分部，并施工第二分部的第二拱部初期支護、及第二水平支撐，第二拱部初期支護與第一拱部初期支護構(gòu)成隧道拱部初期支護，第二水平支撐設(shè)置在右導洞和第一中隔壁之間；

6）、從左邊樁右側(cè)、第一水平支撐下方開挖第三分部，并施工第三分部的第二中隔墻和第三水平支撐，第二中隔墻上端與第一中隔壁下端連接，第三水平支撐設(shè)置在左邊樁和第二中隔墻之間；

7）、從右邊樁左側(cè)、第二水平支撐下方開挖第四分部，并施工第四分部的第四水平支撐，第四水平支撐設(shè)置在右邊樁和第二中隔墻之間；

8）、按照步驟6、7向下開挖，直至隧道全部開挖完成；

9）、隧道開挖完成后，分段拆除中隔墻、隧道內(nèi)的水平支撐及左導洞和右導洞侵入隧道范圍的結(jié)構(gòu)；

10）、鋪設(shè)防水板，澆筑二次襯砌，完成隧道結(jié)構(gòu)施工。

在上述方案中：

所述左邊樁和右邊樁采用人工挖孔樁或鉆孔灌注樁進行施工。

所述左縱梁和右縱梁預留有與拱部初期支護、第一水平支撐和第二水平支撐相連接的預埋件。

所述第三水平支撐與左邊樁固定連接，所述第四水平支撐與左邊樁固定連接。

一種先墻后拱交叉中隔壁的隧道施工方法改善效果

《一種先墻后拱交叉中隔壁的隧道施工方法》適用于地質(zhì)條件差、埋深淺、寬度大且對施工沉降要求嚴格的隧道，可以將拱部荷載及時傳遞至承載能力極高的縱梁及邊樁上，有效減少施工期沉降，施工安全性高，且初期支護結(jié)構(gòu)整體性好，防水層能夠連續(xù)鋪設(shè)、整體澆筑二次襯砌，防水效果好，質(zhì)量有保障。