CN102287194A - 一种多跨平拱隧道的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多跨平拱隧道的施工方法，包括如下进行的步骤：竖井开挖，当竖井开挖至多跨平拱隧道的起拱线时打设大管棚超前支护；隧道开挖，将整个多跨平拱隧道预先分为多个导洞(A、B、C、D、E、F、G)分别挖进，并及时跟进初期支护及临时支护，形成多个导洞的封闭框架结构，以完成整个多跨平拱隧道的进洞；隧道二次衬砌，对所述多个导洞的封闭框架结构进行处理，以形成完整的多跨平拱隧道；其中，所述多个导洞包含：位于多跨平拱隧道的跨位置处的跨导洞，位于所述多跨平拱隧道两侧的侧导洞，以及位于多跨平拱隧道其他位置处的普通导洞。形成的多跨平拱隧道提高了空间利用率，减少了隧道埋深，降低了工程造价。

Description

一种多跨平拱隧道的施工方法

技术领域

本发明涉及一种隧道的施工方法，尤其涉及一种多跨平拱隧道的施工方法。

背景技术

由于城市道路交通量大、地下管线纵横交错，桩基等地下建(构)筑物密布，地下空间非常有限。在建筑物密集的城市建成区修建地下商场、人行通道等地下结构时，为了满足地下商业空间开发所需的大空间环境要求，地下隧道的开挖宽度不断增加，同时受到隧道结构埋深及地下管线的限制，隧道顶部无法起拱，而传统的单洞拱形隧道(或多跨拱形隧道)存在以下不足：

1)隧道的开挖宽度有限，受埋深和自然稳定坍落拱高度的限制，地下隧道开挖宽度不能太大，否则会导致隧道的坍塌。尤其是浅埋暗挖隧道的开挖宽度更是受到了限制，无法实现地下空间的大规模开发；

2)采用拱形隧道时，为了避开地下管线等建(构)筑物，势必要增加隧道的埋深，使得工程造价增加；

3)采用拱形结构的隧道，增加了不必要的建筑空间，提高了工程造价，也不利于节约资源；

4)受空间限制，拱形隧道无法采用单跨大跨结构；若采用多洞平行结构又无法充分利用地下空间，并且增加了很多连通通道，使得工程造价增高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种多跨平拱隧道的施工方法，采用该施工方法施工质量高，施工时间短，施工形成的多跨平拱隧道提高了空间的利用率，减少了隧道埋深，降低了工程造价。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案：

一种多跨平拱隧道的施工方法，包括如下进行的步骤：竖井开挖，当竖井开挖至多跨平拱隧道的起拱线时打设大管棚超前支护；隧道开挖，将整个多跨平拱隧道预先分为多个导洞，多个导洞分别挖进，并及时跟进初期支护及临时支护，形成多个导洞的封闭框架结构，以完成整个多跨平拱隧道的进洞；隧道二次衬砌，对所述多个导洞的封闭框架结构进行处理，以形成完整的多跨平拱隧道；其中，所述多个导洞包含：位于多跨平拱隧道的跨位置处的跨导洞，位于所述多跨平拱隧道两侧的侧导洞，以及位于多跨平拱隧道其他位置处的普通导洞。

其中，大管棚为超长大管棚，并且超长大管棚采用导向跟管法一次施作。

特别是，超长大管棚的钢管分为多节，节与节之间采用丝扣连接；所述导向跟管法包括如下进行的步骤：采用大功率定向钻机，将所述多节管棚钢管依次作为钻机的钻杆钻进，使得钻进、铺管一次成形。

特别是，超长大管棚施作时还采用小导管联合注浆，以便加固所述隧道的开挖面。

其中，隧道开挖时，将所述多个导洞分为上半断面多个导洞和下半断面多个导洞分别挖进；所述隧道开挖包括如下顺序进行的步骤：(1a)进行上半断面多个导洞的开挖，边挖边在导洞内壁上进行初期支护，并在导洞内设置临时支护，形成多个封闭的框架结构，以完成整个隧道上半部分的进洞；(1b)继续开挖竖井至设计标高，打设隧道边墙剩余大管棚及小导管超前支护；(1c)进行下半断面多个导洞的开挖，边挖边在导洞内壁上进行初期支护，并在导洞内设置临时支护，形成多个封闭的框架结构，以完成整个隧道下半部分的进洞。

特别是，上半断面多个导洞分别与下半断面多个导洞一一对应；上半断面多个导洞以及下半断面多个导洞中的任意两相邻导洞分别先后开挖。

其中，隧道开挖还包括在所述初期支护上铺设防水层的步骤。

其中，每个导洞的封闭框架结构均包括：横向临时支撑和竖向临时支撑。

特别是，隧道二次衬砌包括：拆除所述跨导洞的封闭框架结构中的横向临时支撑，然后从所述跨导洞底部到跨导洞顶部依次浇筑隧道底板、中梁或中墙、隧道顶板；拆除所述侧导洞的封闭框架结构中的横向临时支撑，然后从所述侧导洞底部到侧导洞顶部依次浇筑隧道底板、隧道边墙、隧道顶板；之后，拆除所述普通导洞的封闭框架结构中的横向临时支撑和竖向临时支撑，然后在所述普通导洞的底部和顶部分别浇筑隧道底板和顶板，使之分别与跨导洞和侧导洞中的隧道底板和顶板连为一体。

特别是，还包括在所述隧道二次衬砌完成后进行的铺筑结构的地面铺装、沟槽，以及进行照明设备安装和装饰工程。

本发明的有益效果体现在以下方面：

1、采用导向跟管法一次性钻进超长大管棚，保证了管棚施工精度，加快了施工进度，减少了钻孔和铺管时间差造成的塌孔风险，提高了成孔的成功率；

2、采用超长大管棚、小导管联合注浆技术，减少管棚工作室开挖对底层变形的影响；

3、隧道开挖时将整个隧道预先分为多个导洞间隔开挖、支护，避免大跨度开挖造成过大的地层变形。

附图说明

图1是采用本发明方法施工形成的多跨平拱隧道的结构示意图；

图2是本发明施工方法中多跨平拱隧道初期支护的平面示意图；

图3是本发明施工方法中多跨平拱隧道上半断面开挖的平面示意图；

图4是本发明施工方法中多跨平拱隧道下半断面开挖的平面示意图；

图5是本发明施工方法中多跨平拱隧道中墙和边墙二次衬砌的平面示意图；

图6是本发明施工方法中多跨平拱隧道顶板和底板二次衬砌的平面示意图。

附图标记说明：1-隧道洞壁；2-复合式衬砌；3-初期支护；4-防水层；5-二次衬砌；6-中梁或中墙；7-钢拱架；8-超前大管棚；9-超前小导管；10-喷射混凝土。

具体实施方式

如图1为采用本发明方法施工形成的多跨平拱隧道的结构示意图，图1示出的平拱隧道的跨数为三跨，相邻两跨之间由梁柱支撑或者形成中墙，以便支撑整个平拱隧道，平拱隧道的顶部为平形，这样使得整个隧道可以不受埋深和宽度的限制，充分利用了地下的空间。

本实施例以三跨平拱隧道为例对本发明的多跨平拱隧道的施工方法进行说明，其它跨数的多跨平拱隧道的施工方法与此相类似。

本发明的多跨平拱隧道的施工方法包括如下顺序进行的步骤：

1、竖井的开挖

开挖竖井，当竖井开挖至隧道起拱线时，打设大管棚及小导管超前支护，如图2所示。

其中，大管棚为超长大管棚，超长大管棚的钢管分为多节，节与节之间采用丝扣连接；超长大管棚采用导向跟管法一次施作，即采用大功率定向钻机，将所述多节管棚钢管依次作为钻机的钻杆一次钻进，使得钻进和铺管工作一次完成。

超长大管棚施作时还采用小导管联合注浆，以便加固所述隧道的开挖面。

2、隧道开挖

隧道开挖步骤如下：

(1)进行隧道上半断面的开挖

将隧道上半断面预先分为多个导洞a、b、c、d、e、f、g分别开挖，如图3所示，其开挖顺序如下：c、g导洞超前，a、e导洞滞后c、g导洞8m，d导洞滞后a、e导洞8m，b、f导洞滞后d导洞8m，即，使得任意两相邻导洞分别先后开挖，以便保持导洞开挖面的稳定。

导洞边开挖边在导洞的洞壁上进行初期支护以及在导洞内设置临时支护，形成多个导洞的封闭框架结构，完成整个隧道上半部分的进洞。

其中，初期支护包括钢拱架7、超前大管棚8、超前小导管9以及喷射混凝土10，如图2所示，钢拱架7具有横向钢架和竖向钢架。

每个封闭框架结构包括横向临时支撑和竖向临时支撑。

如图3所示，多个导洞a、b、c、d、e、f、g中任意两相邻导洞之间采用由型钢和喷射混凝土组成的竖向临时支撑，导洞的底部采用由型钢和喷射混凝土组成的横向临时支撑；导洞与洞壁之间采用初期支护，并在初期支护上铺设防水层。导洞开挖时预留核心土，以便稳定开挖面。

其中，多个导洞a、b、c、d、e、f、g中导洞c、e位于三跨平拱隧道的跨位置处，即为跨导洞；a、g导洞位于三跨平拱隧道的两侧，即为侧导洞；其余导洞为普通导洞。

(2)进行隧道下半断面的开挖

将隧道下半断面预先分为多个导洞a’、b’、c’、d’、e’、f’、g’分别开挖，如图4所示，其开挖顺序如下：c’、g’导洞超前，a’、e’导洞滞后c’、g’导洞8m，d’导洞滞后a’、e’导洞8m，b’、f’导洞滞后d’导洞8m，即，使得任意两相邻导洞分别先后开挖，以便保持导洞开挖面的稳定。

其中，多个导洞a’、b’、c’、d’、e’、f’、g’中导洞c’、e’位于三跨平拱隧道的跨位置处，即为跨导洞；a’、g’导洞位于三跨平拱隧道的两侧，即为侧导洞；其余导洞为普通导洞。

其中，下半断面的多个导洞a’、b’、c’、d’、e’、f’、g’分别与上半断面的多个导洞a、b、c、d、e、f、g一一对应。

导洞边开挖边在导洞的洞壁上进行初期支护以及在导洞内设置临时支护，形成多个导洞的封闭框架结构，完成整个隧道下半部分的进洞。

每个封闭框架结构包括横向临时支撑和竖向临时支撑。

如图4所示，多个导洞a’、b’、c’、d’、e’、f’、g’中任意两相邻导洞之间采用由型钢和喷射混凝土组成的竖向临时支撑，导洞与洞壁之间采用初期支护。导洞开挖时预留核心土，以便稳定开挖面。并在初期支护上铺设防水层。

3、隧道二次衬砌

(1)首先拆除c、e、c’、e’导洞中的横向临时支撑，以及a、g、a’、g’导洞中的横向临时支撑，使得c、c’导洞合为整体，形成跨导洞C，e、e’导洞合为整体，形成跨导洞E，a、a’导洞合为整体，形成侧导洞A，g、g’导洞合为整体，形成侧导洞G。

(2)在跨导洞C、E的底部至顶部依次浇筑隧道底板、中梁6、顶板，如图5所示，使得中梁6支撑在位于跨导洞C、E中的隧道底板与隧道顶板之间；在侧导洞A、G的底部至顶部依次浇筑隧道地板、边墙5a、隧道顶板，使得边墙紧贴隧道两侧的洞壁。

其中，本实施例中的中梁6也可以是中墙；中梁或中墙的浇筑与边墙的浇筑也可分两步进行。

(3)拆除d、d’、b、f、b’、f’导洞中的横向临时支撑及竖向临时支撑，使得d、d’导洞合为整体，形成导洞D，b、b’导洞合为整体，形成导洞B，f、f’导洞合为整体，形成导洞F。

(4)在导洞D、B、F的底部和顶部分别浇筑隧道底板和顶板，如图6所示，使之分别与跨导洞C、E和侧导洞A、G中的隧道底板和隧道顶板连为一体，形成的整个三跨平拱隧道的结构如图1所示。

4、后期工程的施工

铺筑结构的地面铺装、沟槽，以及进行照明设备安装和装饰工程。

本发明的施工方法还包括在二次衬砌前在初期支护上铺设防水层的步骤。

尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多跨平拱隧道的施工方法，包括如下进行的步骤：

竖井开挖，当竖井开挖至多跨平拱隧道的起拱线时打设大管棚超前支护；

隧道开挖，将整个多跨平拱隧道预先分为多个导洞(A、B、C、D、E、F、G)，多个导洞(A、B、C、D、E、F、G)分别挖进，并及时跟进初期支护及临时支护，形成多个导洞的封闭框架结构，以完成整个多跨平拱隧道的进洞；

隧道二次衬砌，对所述多个导洞的封闭框架结构进行处理，以形成完整的多跨平拱隧道；

其中，所述多个导洞包含：位于多跨平拱隧道的跨位置处的跨导洞，位于所述多跨平拱隧道两侧的侧导洞，以及位于多跨平拱隧道其他位置处的普通导洞。

2.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述大管棚为超长大管棚，并且超长大管棚采用导向跟管法一次施作。

3.如权利要求2所述的施工方法，其特征在于，所述超长大管棚的钢管分为多节，节与节之间采用丝扣连接；

所述导向跟管法包括如下进行的步骤：采用大功率定向钻机，将所述多节管棚钢管依次作为钻机的钻杆钻进，使得钻进、铺管一次成形。

4.如权利要求2或3所述的施工方法，其特征在于，所述超长大管棚施作时还采用小导管联合注浆，以便加固所述隧道的开挖面。

5.如权利要求4所述的施工方法，其特征在于，所述隧道开挖时，将所述多个导洞(A、B、C、D、E、F、G)分为上半断面多个导洞(a、b、c、d、e、f、g)和下半断面多个导洞(a’、b’、c’、d’、e’、f’、g’)分别挖进；所述隧道开挖包括如下顺序进行的步骤：

(1a)进行上半断面多个导洞(a、b、c、d、e、f、g)的开挖，边挖边在导洞内壁上进行初期支护，并在导洞内设置临时支护，形成多个封闭的框架结构，以完成整个隧道上半部分的进洞；

(1b)继续开挖竖井至设计标高，打设隧道边墙剩余大管棚及小导管超前支护；

(1c)进行下半断面多个导洞(a’、b’、c’、d’、e’、f’、g’)的开挖，边挖边在导洞内壁上进行初期支护，并在导洞内设置临时支护，形成多个封闭的框架结构，以完成整个隧道下半部分的进洞。

6.如权利要求5所述的施工方法，其特征在于，所述上半断面多个导洞(a、b、c、d、e、f、g)分别与所述下半断面多个导洞(a’、b’、c’、d’、e’、f’、g’)一一对应；所述上半断面多个导洞以及下半断面多个导洞中的任意两相邻导洞分别先后开挖。

7.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，隧道开挖还包括在所述初期支护上铺设防水层的步骤。

8.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于，每个所述导洞的封闭框架结构均包括：横向临时支撑和竖向临时支撑。

9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述隧道二次衬砌包括：

拆除所述跨导洞(C、E)的封闭框架结构中的横向临时支撑，然后从所述跨导洞底部到跨导洞顶部依次浇筑隧道底板、中梁或中墙、隧道顶板；

拆除所述侧导洞(A、G)的封闭框架结构中的横向临时支撑，然后从所述侧导洞底部到侧导洞顶部依次浇筑隧道底板、隧道边墙、隧道顶板；

之后，拆除所述普通导洞的封闭框架结构中的横向临时支撑和竖向临时支撑，然后在所述普通导洞的底部和顶部分别浇筑隧道底板和顶板，使之分别与所述跨导洞(C、E)和侧导洞(A、G)中的隧道底板和顶板连为一体。

10.如权利要求9所述的施工方法，其特征在于，还包括在所述隧道二次衬砌完成后进行的铺筑结构的地面铺装、沟槽，以及进行照明设备安装和装饰工程。

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