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1、10申请公布号CN102720504A43申请公布日20121010CN102720504ACN102720504A21申请号201210192863422申请日20120613E21D9/00200601E21D11/0020060171申请人北京市公路桥梁建设集团有限公司地址100068北京市丰台区南四环中路163号72发明人周世生李凌宜杨玉杰吕嘉阳文华孙景凤74专利代理机构北京航忱知识产权代理事务所普通合伙11377代理人陈立航54发明名称双侧壁导坑分部台阶法施工方法57摘要一种双侧壁导坑分部台阶法施工方法，包括步骤一，开挖上台阶两侧导坑，进行临时支撑及初期支护；步骤二，开挖上台阶中间导。
2、洞，进行临时支撑及初期支护；步骤三，开挖下台阶两侧导坑，进行临时支撑及初期支护；以及步骤四，开挖下台阶中间导洞，进行临时支撑及初期支护。本发明的优点是，大断面隧道六部开挖对围岩体扰动影响优于现有技术；增大了工作面，提高了工作效率；提高了围岩收敛变形约束能力；提高初期支护的整体性能；通过减少工序交替提高作业效率以及减少临时支撑来减小对围岩的扰动。51INTCL权利要求书1页说明书6页附图8页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图8页1/1页21一种双侧壁导坑分部台阶法施工方法，包括步骤一开挖上台阶两侧导坑，进行临时支撑及初期支护；步骤二开挖上台阶中间导洞，进。
3、行临时支撑及初期支护；步骤三开挖下台阶两侧导坑，进行临时支撑及初期支护；以及步骤四开挖下台阶中间导洞，进行临时支撑及初期支护。2根据权利要求1所述的双侧壁导坑分部台阶法施工方法，其特征在于，开挖时，上、下台阶间距长度控制在25M。3根据权利要求1或2所述的双侧壁导坑分部台阶法施工方法，其特征在于，开挖上台阶时的临时支撑及初期支护包括对上台阶进行初喷、封闭掌子面、架设格栅钢架、打设锁脚锚管和挂网喷混凝土。4根据权利要求1或2所述的双侧壁导坑分部台阶法施工方法，其特征在于，开挖下台阶时的临时支撑及初期支护包括初喷、架设格栅钢架和挂网喷混凝土。5根据权利要求1所述的双侧壁导坑分部台阶法施工方法，其特。
4、征在于，在步骤一之前，沿隧道拱部打设大管棚，注浆加固地层。6根据权利要求1所述的双侧壁导坑分部台阶法施工方法，其特征在于，采用台阶法依次开挖上台阶的一侧、上台阶的另一侧和上台阶的中间导洞。7根据权利要求6所述的双侧壁导坑分部台阶法施工方法，其特征在于，开挖上台阶的一侧、另一侧和中间导洞的间隔为5米。8根据权利要求6或7所述的双侧壁导坑分部台阶法施工方法，其特征在于，在开挖上台阶的中间导洞后，采用台阶法依次开挖下台阶的所述一侧、下台阶的所述另一侧和下台阶的中间导洞。9根据权利要求8所述的双侧壁导坑分部台阶法施工方法，其特征在于，开挖下台阶的所述一侧、所述另一侧和中间导洞的间隔为5米。权利要求书C。
5、N102720504A1/6页3双侧壁导坑分部台阶法施工方法技术领域0001本发明涉及城市轨道交通工程技术领域，具体来说涉及一种城市浅埋暗挖大断面隧道开挖施工方法。背景技术0002随着我国发展大中型城市轨道交通的步伐日渐加快，城市地铁、轻轨等线路经常需要建设城市浅埋隧道。部分区段线路交叉汇集，形成大断面甚至特大断面隧道。大断面隧道施工对周围的建筑物、路面及环境等影响较大。此外，城市轨道交通多处于人口密集区域，施工致使人们出行交通压力大，对工期要求高，很多地方甚至不能使用爆破技术。0003如何在城市繁华市区中快速、安全地修建城市地下隧道成为急需解决的问题。目前针对大断面浅埋暗挖隧道的施工方法多为。
6、分部开挖施工。常用的有九步、七步开挖等施工方法。这些方法初期支护整体性较差，反复扰动造成隧道结构受力较大，先两侧再中间的施工方法也需要较长的施工工期。发明内容0004有鉴于此，本发明提供一种双侧壁导坑分部台阶法施工方法，以改善作业步骤，加强初期支护，缩短施工工期，减少施工扰动。0005为了实现上述目的，本发明提供一种双侧壁导坑分部台阶法施工方法，包括步骤一，开挖上台阶两侧导坑，进行临时支撑及初期支护；步骤二，开挖上台阶中间导洞，进行临时支撑及初期支护；步骤三，开挖下台阶两侧导坑，进行临时支撑及初期支护；以及步骤四，开挖下台阶中间导洞，进行临时支撑及初期支护。0006本发明将全断面分解为六个施工。
7、组成部分，并按顺序依次实施，在加强临时支撑的基础上，以提高施工工期、减少对围岩扰动为主要控制目标，同时结合了分部开挖法、双侧壁导坑法以及台阶法的施工特点。其优点是，大断面隧道六部开挖通过减少工序交替提高作业效率，增大了工作面，加快了施工进度；对围岩体扰动影响优于现有技术；提高了围岩收敛变形约束能力；提高初期支护的整体性能；通过减少临时支撑来减小对围岩的扰动。0007本发明具有如下特点00081减少工期；00092减少对围岩的扰动；00103提高围岩收敛变形约束能力；以及00114安全性能良好。附图说明0012图1是根据本发明一实施方式的双侧壁导坑分部台阶法施工方法示意图。0013图2示出步序1。
8、1，注浆加固。说明书CN102720504A2/6页40014图3示出步序12，开挖左上导洞。0015图4示出步序13，开挖右上导洞和支护左上导洞。0016图5示出步序14，开挖中上导洞和支护右上导洞。0017图6示出步序15，开挖左下导洞支护中上导洞。0018图7示出步序16，开挖右下导洞支护左下导洞。0019图8示出步序17，开挖中下导洞支护右下导洞。0020图9示出步序18，支护中下导洞。0021图10示出步序21，注浆加固。0022图11示出步序22，开挖左上导洞。0023图12示出步序23，开挖右上导洞支护左上导洞。0024图13示出步序24，开挖左下导洞支护右上导洞。0025图14。
9、示出步序25，开挖右下导洞支护左下导洞。0026图15示出步序26，开挖上中导洞支护右下导洞。0027图16示出步序27，开挖下中导洞支护上中导洞。0028图17示出步序28，支护下中导洞。0029图18示出工况1步序12竖向位移云图。0030图19示出工况2步序22竖向位移云图。0031图20示出工况1步序13竖向位移云图。0032图21示出工况2步序23竖向位移云图。0033图22示出工况1步序14竖向位移云图。0034图23示出工况2步序24竖向位移云图。0035图24示出工况1步序15竖向位移云图。0036图25示出工况2步序25竖向位移云图。0037图26示出工况1步序16竖向位移云。
10、图。0038图27示出工况2步序26竖向位移云图。0039图28示出工况1步序17竖向位移云图。0040图29示出工况2步序27竖向位移云图。0041图30示出工况1步序18竖向位移云图。0042图31示出工况2步序28竖向位移云图。0043图32示出工况1步序12水平位移云图。0044图33示出工况2步序22水平位移云图。0045图34示出工况1步序13水平位移云图。0046图35示出工况2步序23水平位移云图。0047图36示出工况1步序14水平位移云图。0048图37示出工况2步序24水平位移云图。0049图38示出工况1步序15水平位移云图。0050图39示出工况2步序25水平位移云图。
11、。0051图40示出工况1步序16水平位移云图。0052图41示出工况2步序26水平位移云图。说明书CN102720504A3/6页50053图42示出工况1步序17水平位移云图。0054图43示出工况2步序27水平位移云图。0055图44示出工况1步序18水平位移云图。0056图45示出工况2步序28水平位移云图。具体实施方式0057以下详细说明本发明。0058图1是根据本发明一实施方式的双侧壁导坑分部台阶法施工方法示意图。如图1所示，该双侧壁导坑分部台阶法施工方法包括下述步骤00591首先开挖上台阶两侧导坑，进行临时支撑及初期支护；00602然后开挖上台阶中间导洞，进行临时支撑及初期支护；。
12、00613开挖下台阶两侧导坑，进行临时支撑及初期支护；00624开挖下台阶中间导洞，进行临时支撑及初期支护。0063也就是说，如图1所示，开挖顺序为。0064先沿隧道拱部打设大管棚，注浆加固地层，然后采用人工开挖，先开挖上台阶，开挖进尺按设计格栅钢架纵向间距控制，及时初喷，封闭掌子面，架设格栅钢架，打设锁脚锚管，挂网喷混凝土；下台阶紧跟，上下台阶间距长度控制在25M左右，下台阶开挖及时初喷，随即架设格栅钢架，挂网喷混凝土，完成初支封闭。0065本发明的具体施工工序如下00661施做大管棚，注浆加固地层；采用台阶法开挖1部土体，施做锁脚锚管及初期支护并及时封闭掌子面。00672待1部完成5米后，。
13、采用台阶法开挖2部土体，施做锁脚锚管及初期支护并及时封闭掌子面。00683待2部完成5米后，用台阶法开挖3部土体，施做锁脚锚管及拱部初支并及时封闭掌子面。00694待3部完成5米后，采用台阶法开挖4部土体，施做锁脚锚管及初期支护并及时封闭掌子面。00705待4部完成5米后，用台阶法开挖5部土体，施做初期支护并及时封闭掌子面。00716待5部完成5米后，开挖6导洞，施做初期支护封闭成环，并及时封闭掌子面。00727通过围岩收敛变形监控数据确定二次衬砌施做时机。0073作为本发明的隧道双侧壁导坑分部台阶施工方法，可作为城市轨道工程、山体隧道工程、地下硐室等掩埋结构物施工提供参考。0074与已有的施。
14、工方法对比分析0075现有的双侧壁导坑施工方法有很多种，通常有九步、六步、七步等。相较于七步、九步双侧壁导坑施工法，六步能减少围岩扰动的次数，通常情况下，在围岩及支护结构的位移能满足要求的条件下，通常优先选用步数较少的施工方法。现在常见的双侧壁导坑六步施工方法主要是先施工两侧导洞，然后施工中间的导洞，或者是先施工中间导洞，然后施工两侧导洞。本施工方法先开挖上部分两侧导洞，然后开挖上部分中间导洞，接着开挖下部分两侧导洞，最后开挖下部分中间导洞，在每部开挖完后进行相应的支护。说明书CN102720504A4/6页60076现针对最常用的先施工两侧导洞，后施工中间导洞和本发明施工方法进行数值模拟对比。
15、。本发明的施工方法为工况1，先施工两侧导洞，后施工中间导洞的施工方法为工况2。0077工况1的有限元模型及相应的施工工序如图29所示。0078工况2的有限元模型及相应的施工工序如图1017所示。0079通过有限元模拟分析，得到各施工步围岩及支护结构的位移及内力。0080图1831为两种施工方法的各施工工序的竖向位移云图拱顶沉降与底部隆起，图3245为两种施工方法的各施工工序的水平位移云图。0081将分析结果整理成表1。0082表1两种施工方法各工序围岩及支护结构位移对比00830084从表1可以看出，工况1拱顶沉降最大位移为1662MM，地表隆起为4478MM，水平位移为1392MM；工况2拱。
16、顶沉降最大位移为1228MM，地表隆起为4177MM，水平位移为519MM。通过对比可知，在相同的支护条件下，按照传统的施工方法围岩及支护结构的位移均比本发明的施工方法要略小，特别是水平位移。但总体说来，两种施工方法围岩及支护结构的位移均不大，在可以控制的范围内。0085图1831为两种施工方法的各施工工序的竖向位移云图拱顶沉降与底部隆说明书CN102720504A5/6页7起，图3245为两种施工方法的各施工工序的水平位移云图。0086从图可以看出，本发明的施工方法临时钢支撑内力的规律如下上部钢支撑的轴力大于下部钢支撑的轴力，竖向钢支撑均受压，横向钢支撑局部受轴拉力，在隧道断面施作完成阶段步。
17、序18，横向钢支撑的最大轴拉力为78KN。上中导洞临时仰拱钢支撑局部受拉力作用，且上中导洞临时仰拱钢支撑所受轴力相对于其他部位钢支撑的轴力小。临时钢支撑的最大弯矩值均出现在钢支撑与初次衬砌接触的位置。上部导洞的钢支撑的弯矩值大于下部导洞的弯矩值，临时钢支撑的最大弯矩值均出现在上部导洞的钢支撑处，中部导洞临时仰拱横向钢支撑下边缘受拉。0087常规施工方法临时钢支撑内力的规律如下上部钢支撑的轴力大于下部钢支撑的轴力，竖向、横向钢支撑基本均受压，在大洞双线施作完成阶段步序18，钢支撑的最大轴压力为1102KN。上中导洞临时仰拱钢支撑所受轴力大于上左导洞、上右导洞临时仰拱的轴力值。临时钢支撑的最大弯矩。
18、值均出现在钢支撑与初次衬砌接触的位置，中部导洞临时仰拱横向钢支撑下边缘受拉，且弯矩值较大，最大弯矩为198KNM步序28。0088两种施工方法各步序临时钢支撑轴力弯矩值见表2所示。0089表2两种施工方法各工序临时支撑内力00900091从表2可以看出，在施工工程中，内力的极值工况1大于工况2，工况1和工况2竖向钢支撑均受压力作用。但是，对于工况1，横向钢支撑局部受拉力作用，最大拉力值为78KN，整体而言，横向钢支撑的轴压力值均小于竖向钢支撑轴压力值，横向钢支撑弯矩值分布较均匀；对于工况2，横向钢支撑基本轴轴压力作用，最大轴压力为364KN步序24，横向钢支撑的弯矩值在中部达到最大，最大弯矩值。
19、为231KNM。开挖完成后，由于行成封闭的空间受力体系，内力重分布后，工况1的内力最大值比工况2要略小。0092总而言之，以上两种工法均满足安全的要求，虽然两种施工方法各工序围岩及支护体系的位移及内力变化规律有所不同，而且本专利的施工方法相较常规的施工方法而言，围岩及支护结构的位移略大，在施工过程中，临时支撑的内力极值略大，但围岩和支护说明书CN102720504A6/6页8结构的位移和内力均在可控制范围内。0093最重要的是，与目前已有的施工方法对比，本施工方法因先把上部分全部开挖完后再开挖下部分，提供施工工作面增大很多，对施工工期的缩短和各施工工序及施工工种的协调施工均有很大优势。可为城市。
20、轨道工程、山体隧道工程、地下硐室等掩埋结构物施工提供参考。说明书CN102720504A1/8页9图1图2图3图4图5图6说明书附图CN102720504A2/8页10图7图8图9图10图11图12说明书附图CN102720504A103/8页11图13图14图15图16图17图18说明书附图CN102720504A114/8页12图19图20图21图22图23图24说明书附图CN102720504A125/8页13图25图26图27图28图29图30说明书附图CN102720504A136/8页14图31图32图33图34图35图36说明书附图CN102720504A147/8页15图37图38图39图40图41图42说明书附图CN102720504A158/8页16图43图44图45说明书附图CN102720504A16。