CN114439481A - 暗挖隧道中断面由小至大的变截面开挖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道施工领域，具体是一种暗挖隧道中断面由小至大的变截面开挖方法；其特征是：包括步骤1、爬坡段施工；步骤2、临时横通道施工；步骤3、局部反向施工；步骤4、局部正向施工；步骤5、降坡连通右线、左线；步骤6、返渣扩挖作业；步骤7、拆除临时支撑。本施工方法针对的小断面突变特大断面的施工问题，施工中遵循了“CRD”法的施工要领，确保了施工期间的安全问题，也同时在“CRD”法的应用上做出了优化，从而在绝对工期无增减的情况下，提前打通右线的措施使整个暗挖隧道的工期大幅提前的优势。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，具体是一种暗挖隧道中断面由小至大的变截面开挖方法。
背景技术
在隧道施工中由于功能性设置需求的原因，导致隧道断面尺寸多变，尤其是地铁隧道经常会从较小的截面突然变化到特大截面的情况。对于此类情况，存在以下难题：若采用衬砌台车，会大幅度增加施工成本，并且有时台车的拼装及拆除必须在洞内施工，增加了施工难度及工期；而采用满堂支架的散模拼装方式进行浇筑则存在满堂支架搭设拆除工作量大、小块散模拼装对施工要求较高工作难度大的情况。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提出一种机具利用率高、施工效率高且质量、安全均有保障的开挖方法。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的：
一种暗挖隧道中断面由小至大的变截面开挖方法，包括
步骤1、爬坡段施工；
步骤2、临时横通道施工；
步骤3、局部反向施工；
步骤4、局部正向施工；
步骤5、降坡连通右线、左线；
步骤6、返渣扩挖作业；
步骤7、拆除临时支撑；
其中，
步骤1爬坡段施工时，爬坡段做为临时支护作业，在保障安全施工的前提下，综合考虑既有机械设备尺寸及出渣效率，净空尺寸宽6.0m×高5.5m，坡度以12°～17°为宜，***支护参数参照本区段内同等级围岩支护参数施工，接口部分采用洞渣做部分回填，顺接爬坡段通道；爬坡段设置由左、右线两侧隧道均可进入，施工时综合考虑施工进展、施工通道设置及降低成本方面因素综合考虑；
步骤2临时横通道施工时，爬坡段施工进入大断面左侧或右侧上拱部硐室，并进行二次断面调整，使之与大断面上拱部左侧或右侧开挖轮廓一致，再向右线或左线方向施工横通道，横通道断面尺寸：高5.5m×宽6.0m，拱顶下沿标高高于永久断面拱架；临时横通道承接两端隧道的主要施工通道，横通道成型后，进行横通道范围二次永久拱架施工，成型后，方可进行马头门开挖；
步骤3局部反向施工时以临时横通道为基础施工空间，首先反方向施工右上或左上部并安装临时支撑，待右上部或左上部进尺10～15m时，方可打开上中部工作面，形成梯队作业；根据特大断面尺寸划分，各硐室断面尺寸约高5.0m、宽8.0m，均采用台阶法施工，上下台阶间距3.0m，根据围岩情况做适当调整，开挖后立即架设拱架，减少应力释放；
步骤4局部正向施工：当上中部大断面工作部的硐室反向进尺达到10m以上时，即可打开正向右上部的马头门，采用台阶法施工，进行右上部硐室作业；
步骤5降坡连通右线、左线至特大断面右上部硐室施工至两侧接口端头部位，将两侧再降至接线段标高，打通右侧通道，右侧通道根据行车高度及空间利用率，开挖需降至8.1m，在停车线两端设置约20m拉坡段，作为右线施工通道，保证车辆正常通行，满足右线提前进入标准段作业，连续施工；
步骤6返渣扩挖作业：当隧道右线打通，提供了材料及渣土运输通道，并极大缩短工期，此时施工特大断面反向左上部剩余部分；此段左上部施工采用其他硐室开挖产生的石渣将既有爬坡段进行回填垫高，回填高度与临时横通道底标高相同，略低于左上部横向临时支撑，根据设计轮廓，每2～3榀为一个工作循环，拆除爬坡段拱架的同时，立即安装隧道拱架及临时支撑，特大断面施工至本阶段已全部打开工作面，其余各硐室施工依次施工，施工时相邻两个硐室进尺需错开10～15m距离，完成整个特大断面开挖作业；
步骤7拆除临时支撑，特大断面临时支撑拆除遵循“以监测数据指导，由上至下，分段、分区拆除”的原则进行，拆除过程中采用临时脚手架，配合人工破除由上至下分部进行拆除，每组拆除长度为8m～10m，单组采取“隔一拆一”方法进行拆除，拆除前必须完成该段二衬仰拱施工，并达到设计强度的75%，拆除过程中随时对拱部沉降和净空收敛进行监测，如遇频率超限及观测数值突变，应立即对支撑恢复。
本施工方法针对的小断面突变特大断面的施工问题，施工中遵循了“CRD”法的施工要领，确保了施工期间的安全问题，也同时在“CRD”法的应用上做出了优化，增设了爬坡段施工、临时横通道，提前打开右线作业面，也突出了几个方面的优势：
1、依次增加了多个工作面的开展，相互之间存在空间隔离，同时延续了“CRD”法梯形作业的特点，施工安全得到了保障，***时为机械避让提供了空间；
2、在进入特大断面后，优先打开右线通道，相同空间下形成了“直通”型的排风通道，并极大的提前了贯通时间，空气质量完全改善，同时满足出渣等机械车辆的通行需求；
3、工期方面，以64m特大断面为例，各硐室掌子面在进尺达到10～15m的情况下，依次展开，每循环进尺1.5m/d核算，绝对工期约183天。采用本工法特大断面施工的绝对工期无增减，但提前打通右线的措施使整个暗挖隧道的工期提前约3个月。
附图说明
图1为本施工方法的工艺流程图。
图2为爬坡段设置纵断面示意图。
图3为特大断面各硐室分布图。
图4为小断面变特大断面施工组织示意图。
图5为降坡示意图。
图6为返渣扩挖示意图。
图7为拆除顺序示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
某城市地铁暗挖隧道作业条件分析：
停车线断面尺寸约24.0m×16.1m，连接两端左线双线断面及右线单线断面，双线断面尺寸约11.7m×9.1m，单线断面尺寸约6.4m×6.9m，施工至停车线特大断面接口部位，需解决几方面问题：1）小断面拱顶位置不能达到特大断面①部高度；2）机械出渣作业以及施工通道；3）完成断面及拱架转换；4）合理优化开挖步序，加快施工进展。
地质围岩情况以及拟投入的机械设备、作业人员也做为施工前安全重要因素考虑。
具体施工方法：
一、爬坡段施工
区间标准断面与停车线断面高差较大，且为突变型断面，施工前需设置爬坡段作业，爬坡段做为临时支护作业，在保障安全施工的前提下，综合考虑既有机械设备尺寸及出渣效率，净空尺寸宽6.0m×高5.5m，坡度以12°～17°为宜，***支护参数参照本区段内同等级围岩支护参数施工，接口部分采用洞渣做部分回填，顺接爬坡段通道。
爬坡段设置由左、右线两侧隧道均可进入，施工时综合考虑施工进展、施工通道设置及降低成本等方面因素综合考虑，如图2所示。
二、临时横通道
爬坡段施工进入大断面左（右）侧上拱部硐室，并进行二次断面调整，使之与大断面上拱部左（右）侧开挖轮廓一致，再向右（左）线方向施工横通道，横通道断面尺寸：高5.5m×宽6.0m，拱顶下沿标高高于永久断面拱架。
临时横通道承接两端隧道的主要施工通道，是进入特大断面分部施工的关键步骤。横通道成型后，进行横通道范围二次永久拱架施工，成型后，方可进行马头门开挖。
三、反向施工②、③部施工
以临时横通道为基础施工空间，首先反方向施工②部，安装临时支撑，待②部进尺10～15m时，方可打开③部工作面，形成梯队作业。
根据特大断面尺寸划分，各硐室断面尺寸约高5.0m、宽8.0m，均采用台阶法施工，上下台阶间距3.0m，可根据围岩情况做适当调整，开挖后立即架设拱架，减少应力释放。
四、正向完成②部
大断面③部硐室反向进尺达到10m以上时，即可打开正向②部马头门，采用台阶法施工，进行②部硐室作业。
五、降坡连通右（左）线
特大断面②部硐室施工至两侧接口端头部位，可将两侧再降至接线段标高，打通右侧通道，右侧通道根据行车高度及空间利用率，开挖需降至8.1m，在停车线两端设置约20m拉坡段，作为右线施工通道，保证车辆正常通行，满足右线提前进入标准段作业，连续施工。
六、返渣扩挖①部
隧道右线打通，提供了材料及渣土运输通道，并极大缩短工期，此时即可施工特大断面反向①部剩余部分。此段①部施工可采用其他硐室开挖产生的石渣将既有爬坡段进行回填垫高，回填高度与临时横通道底标高相同，略低于①部横向临时支撑，根据设计轮廓，每2～3榀为一个工作循环，拆除爬坡段拱架的同时，立即安装隧道拱架及临时支撑。
特大断面施工至本阶段已全部打开工作面，，其余各硐室施工可参照图3所示依次施工，施工时相邻两个硐室进尺需错开10～15m距离，完成整个特大断面开挖作业。
七、拆除临时支撑
特大断面临时支撑拆除遵循“以监测数据指导，由上至下，分段、分区拆除”的原则进行，拆除过程中采用临时脚手架，配合人工破除由上至下分部进行拆除。每组拆除长度为8m～10m，单组采取“隔一拆一”方法进行拆除，拆除前必须完成该段二衬仰拱施工，并达到设计强度的75%，拆除过程中随时对拱部沉降和净空收敛进行监测，如遇频率超限及观测数值突变，应立即对支撑恢复。
Claims (1)
1.一种暗挖隧道中断面由小至大的变截面开挖方法，其特征是：包括
步骤1、爬坡段施工；
步骤2、临时横通道施工；
步骤3、局部反向施工；
步骤4、局部正向施工；
步骤5、降坡连通右线、左线；
步骤6、返渣扩挖作业；
步骤7、拆除临时支撑；
其中，
步骤1爬坡段施工时，爬坡段做为临时支护作业，在保障安全施工的前提下，综合考虑既有机械设备尺寸及出渣效率，净空尺寸宽6.0m×高5.5m，坡度以12°～17°为宜，***支护参数参照本区段内同等级围岩支护参数施工，接口部分采用洞渣做部分回填，顺接爬坡段通道；爬坡段设置由左、右线两侧隧道均可进入，施工时综合考虑施工进展、施工通道设置及降低成本方面因素综合考虑；
步骤2临时横通道施工时，爬坡段施工进入大断面左侧或右侧上拱部硐室，并进行二次断面调整，使之与大断面上拱部左侧或右侧开挖轮廓一致，再向右线或左线方向施工横通道，横通道断面尺寸：高5.5m×宽6.0m，拱顶下沿标高高于永久断面拱架；临时横通道承接两端隧道的主要施工通道，横通道成型后，进行横通道范围二次永久拱架施工，成型后，方可进行马头门开挖；
步骤3局部反向施工时以临时横通道为基础施工空间，首先反方向施工右上或左上部并安装临时支撑，待右上部或左上部进尺10～15m时，方可打开上中部工作面，形成梯队作业；根据特大断面尺寸划分，各硐室断面尺寸约高5.0m、宽8.0m，均采用台阶法施工，上下台阶间距3.0m，根据围岩情况做适当调整，开挖后立即架设拱架，减少应力释放；
步骤4局部正向施工：当上中部大断面工作部的硐室反向进尺达到10m以上时，即可打开正向右上部的马头门，采用台阶法施工，进行右上部硐室作业；
步骤5降坡连通右线、左线至特大断面右上部硐室施工至两侧接口端头部位，将两侧再降至接线段标高，打通右侧通道，右侧通道根据行车高度及空间利用率，开挖需降至8.1m，在停车线两端设置约20m拉坡段，作为右线施工通道，保证车辆正常通行，满足右线提前进入标准段作业，连续施工；
步骤6返渣扩挖作业：当隧道右线打通，提供了材料及渣土运输通道，并极大缩短工期，此时施工特大断面反向左上部剩余部分；此段左上部施工采用其他硐室开挖产生的石渣将既有爬坡段进行回填垫高，回填高度与临时横通道底标高相同，略低于左上部横向临时支撑，根据设计轮廓，每2～3榀为一个工作循环，拆除爬坡段拱架的同时，立即安装隧道拱架及临时支撑，特大断面施工至本阶段已全部打开工作面，其余各硐室施工依次施工，施工时相邻两个硐室进尺需错开10～15m距离，完成整个特大断面开挖作业；
步骤7拆除临时支撑，特大断面临时支撑拆除遵循“以监测数据指导，由上至下，分段、分区拆除”的原则进行，拆除过程中采用临时脚手架，配合人工破除由上至下分部进行拆除，每组拆除长度为8m～10m，单组采取“隔一拆一”方法进行拆除，拆除前必须完成该段二衬仰拱施工，并达到设计强度的75%，拆除过程中随时对拱部沉降和净空收敛进行监测，如遇频率超限及观测数值突变，应立即对支撑恢复。
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