软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110148204.6

申请日:

2011.06.02

公开号:

CN102226399A

公开日:

2011.10.26

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):E21D 9/04申请公布日:20111026|||实质审查的生效IPC(主分类):E21D 9/04申请日:20110602|||公开

IPC分类号:

E21D9/04; E21D11/00; E21D11/10; E21D20/00

主分类号:

E21D9/04

申请人:

中铁二院工程集团有限责任公司

发明人:

朱勇; 杨昌宇; 卿伟宸; 高扬; 陶伟明; 李敬; 苗增润; 孙福君; 仇文革; 吴孟

地址:

610031 四川省成都市通锦路3号

优先权:

专利代理机构:

成都惠迪专利事务所 51215

代理人:

王建国

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内容摘要

软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,具有施工安全、快速、操作简单和特点,而且适合大型机械进行施工。该方法包括如下步骤:①将上台阶分为三个上台阶开挖部,先分别开挖两侧上台阶开挖部,再开挖中间上台阶开挖部;或者,将上台阶分为二个上台阶开挖部,分别开挖两侧上台阶开挖部;开挖前先施作相应超前支护,开挖后立即施作相应初期支护和临时支护,并在两侧上台阶开挖部相应初期支护的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索;②分别开挖两侧中台阶开挖部,开挖后立即施作相应初期支护;③分别开挖两侧下台阶开挖部,开挖后立即施作相应初期支护;④灌筑仰拱,灌筑仰拱填充至设计高度,一次性灌筑拱墙二次衬砌。

权利要求书

1.  软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,将隧道开挖断面由上而下分为的上台阶、中台阶和下台阶,包括如下步骤:
①将上台阶分为三个上台阶开挖部(1、2、3),先分别开挖两侧上台阶开挖部(1、2),再开挖中间上台阶开挖部(3);或者,将上台阶分为二个上台阶开挖部(1、2),分别开挖两侧上台阶开挖部(1、2);开挖前先施作相应超前支护,开挖后立即施作相应初期支护和临时支护,并在两侧上台阶开挖部(1、2)相应初期支护的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索;
②将中台阶分为二个中台阶开挖部(4、5),分别开挖两侧中台阶开挖部(4、5),开挖后立即施作相应初期支护;
③将下台阶分为二个下台阶开挖部(6、7),分别开挖两侧下台阶开挖部(6、7),开挖后立即施作相应初期支护;
④灌筑仰拱(VIII),灌筑仰拱填充(IX)至设计高度,一次性灌筑拱墙二次衬砌(X)。

2.
  如权利要求1所述软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,按如下步骤施工:
①开挖一侧上台阶开挖部(1),开挖前先施作相应超前支护(20a),开挖后立即施作相应初期支护(21a)和临时支护(23a),在初期支护(21a)两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索(31a);
②开挖另一侧上台阶开挖部(2),开挖前先施作相应超前支护(20b),开挖后立即施作相应初期支护(21b)和临时支护(23b),在初期支护(21b)两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索(31b);
③开挖中间上台阶开挖部(3),开挖前先施作相应超前支护(20c),开挖后立即施作相应初期支护(21c),并拆除临时支护(23a、23b);
④开挖一侧中台阶开挖部(4),开挖后立即施作相应初期支护(21d);
⑤开挖另一侧中台阶开挖部(5),开挖后立即施作相应初期支护(21e);
⑥开挖一侧下台阶开挖部(6),开挖后立即施作相应初期支护(21f);
⑦开挖另一侧下台阶开挖部(7),开挖后立即施作相应初期支护(21g);
⑧灌筑仰拱(VIII);
⑨待仰拱(VIII)砼初凝后灌筑仰拱填充(IX)至设计高度;
⑩一次性灌筑拱墙二次衬砌(X);
(11)待拱墙二次衬砌(X)砼达到设计强度后,对衬砌拱顶进行充填注浆;
重复上述步骤①~(11)若干次,直至隧道设计段落全长开挖完工。

3.
  如权利要求1所述软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,按如下步骤施工:
①开挖一侧上台阶开挖部(1),开挖前先施作相应超前支护(20a),开挖后立即施作相应初期支护(21a)和临时支护(23a),在初期支护(21a)两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索(31a);
②开挖另一侧上台阶开挖部(2),开挖前先施作相应超前支护(20b),开挖后立即施作相应初期支护(21b)和临时支护(23b),并拆除临时支护(23a);
③开挖一侧中台阶开挖部(4),开挖后立即施作相应初期支护(21d);
④开挖另一侧中台阶开挖部(5),开挖后立即施作相应初期支护(21e);
⑤开挖一侧下层开挖部(6),开挖后立即施作相应初期支护(21f);
⑥开挖另一侧下层开挖部(7),开挖后立即施作相应初期支护(21g);
⑦灌筑仰拱(VIII);
⑧待仰拱(VIII)砼初凝后灌筑仰拱填充(IX)至设计高度;
⑨一次性灌筑拱墙二次衬砌(X);
⑩待拱墙二次衬砌(X)砼达到设计强度后,对衬砌拱顶进行充填注浆;
重复上述步骤①~⑩若干次,直至隧道设计段落全长开挖完工。

4.
  如权利要求2或3所述软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,其特征是:所述预应力锚索(31a、31b)安装并注浆后,待砂浆达到设计强度,分3次逐级进行张拉,张拉完成后锁定。

说明书

软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法
技术领域
本发明涉及铁路隧道开挖施工方法,特别涉及一种软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法。
背景技术
进入二十一世纪后我国铁路建设高速发展,随着西南山区高速铁路的快速和大规模修建,由于受曲线半径大、地形地质条件复杂、环保要求高等多种因素的制约,铁路沿线部分地段设站条件极为困难。因此,为提高艰险山区修建高速铁路选线、设站的自由度,使得山区车站布置型式更为灵活、车站功能更易得到保证,特大跨度四线车站隧道的修建将愈来愈多。
目前,铁路单双线隧道及公路隧道开挖的基本方法有主要有:全断面法、台阶法、台阶分部法、上下导坑法、上导坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法及双侧壁导坑法等。对于跨度达到20~30m的四线大跨隧道,当围岩地层主要为泥岩,泥质砂岩及砂质泥岩等软(质)岩地层时,若采用上述开挖施工方法非常困难,存在临时支撑多、拆撑距离受限、围岩易变形、不稳定以及施工操作不便等问题,施工安全、工期进度将不能保证。因此,为了保证确保施工安全,提高施工质量,加快施工进度,节约工程投资,必须采用新的开挖施工方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,具有施工安全、快速、操作简单和特点,而且适合大型机械进行施工,有利于降低工程造价。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:
本发明软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,将隧道开挖断面由上而下分为上台阶、中台阶和下台阶,包括如下步骤:①将上台阶分为三个上台阶开挖部,先分别开挖两侧上台阶开挖部,再开挖中间上台阶开挖部;或者,将上台阶分为二个上台阶开挖部,分别开挖两侧上台阶开挖部;开挖前先施作相应超前支护,开挖后立即施作相应初期支护和临时支护,并在两侧上台阶开挖部相应初期支护的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索;②将中台阶分为二个中台阶开挖部,分别开挖两侧中台阶开挖部,开挖后立即施作相应初期支护;③将下台阶分为二个下台阶开挖部,分别开挖两侧下台阶开挖部,开挖后立即施作相应初期支护;④灌筑仰拱,灌筑仰拱填充至设计高度,一次性灌筑拱墙二次衬砌。
本发明的有益效果是,在四线大跨隧道施工中,通过拱部撑索转换实现临时支撑的安全拆除,一方面突破了传统软岩隧道施工中拆撑步长、跳拆等限制,提高拆撑安全度及灵活性,另一方面为后续施工提供了较大的工作面;在四线大跨隧道施工中,利用锚索代替临时横撑,避免软(质)岩大跨度隧道临时横撑施作,一方面使得开挖更灵活,另一方面规避了临时横撑拆除风险,适合大型机械进行施工,有利于降低工程造价;对四线大跨隧道,通过“外锚”代替“内撑”达到“减跨”目的,从而形成无内撑的超大跨结构;由锚索与钢架、喷射混凝土、系统锚杆等初支共同受力而组成的联合支护体系,作为隧道永久支护的一部分,使结构安全度更高。
附图说明
本说明书包括如下十五幅附图:
图1为本发明实施例1的施工工序正面示意图;
图2为本发明实施例1的施工工序纵断面示意图;
图3为本发明实施例1的施工工序平面示意图;
图4~12为本发明本发明实施例1施工步骤分解示意图;
图13为本发明实施例2的施工工序正面示意图;
图14为本发明实施例2的施工工序纵断面示意图;
图15为本发明实施例2的施工工序平面示意图.
图中示构件、部位名称及所对应的标记:上台阶开挖部1、2、3,中台阶开挖部4、5,下台阶开挖部6、7;仰拱VIII,仰拱填充层IX、拱墙二次衬砌X;超前支护20、20a、20b、20c;初期支护21、21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g,锁脚锚管211;系统锚杆22、22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g;临时支护23a、23b、锁脚锚管231;预应力锚索31a、31b。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1和图15,软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,将隧道开挖断面由上而下分为的上台阶、中台阶和下台阶,包括如下步骤:①将上台阶分为三个上台阶开挖部1、2、3,先分别开挖两侧上台阶开挖部1、2,再开挖中间上台阶开挖部3;或者,将上台阶分为二个上台阶开挖部1、2,分别开挖两侧上台阶开挖部1、2;开挖前先施作相应超前支护,开挖后立即施作相应初期支护和临时支护,并在两侧上台阶开挖部1、2相应初期支护的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索;②将中台阶分为二个中台阶开挖部4、5,分别开挖两侧中台阶开挖部4、5,开挖后立即施作相应初期支护;③将下台阶分为二个下台阶开挖部6、7,分别开挖两侧下台阶开挖部6、7,开挖后立即施作相应初期支护;④灌筑仰拱VIII,灌筑仰拱填充IX至设计高度,一次性灌筑拱墙二次衬砌X。通过拱部撑索转换实现临时支撑的安全拆除,一方面突破了传统软岩隧道施工中拆撑步长、跳拆等限制,提高拆撑安全度及灵活性,另一方面为后续施工提供了较大的工作面,适合大型机械进行施工,有利于降低工程造价。
参照图1、图2和图3示出的本发明实施例1的施工工序,本发明的软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,将隧道开挖断面由上而下分为上台阶、中台阶和下台阶,按如下步骤施工:
①参照图4,开挖一侧上台阶开挖部1,开挖前先施作相应超前支护20a,开挖后立即施作相应初期支护21a和临时支护23a,在初期支护21a两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31a;
②参照图5,开挖另一侧上台阶开挖部2,开挖前先施作相应超前支护20b,开挖后立即施作相应初期支护21b和临时支护23b,在初期支护21b两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31b;
③参照图6,开挖中间上台阶开挖部3,开挖前先施作相应超前支护20c,开挖后立即施作相应初期支护21c,并拆除临时支护23a、23b;
④参照图7,开挖一侧中台阶开挖部4,开挖后立即施作相应初期支护21d;
⑤参照图8,开挖另一侧中台阶开挖部5,开挖后立即施作相应初期支护21e;
⑥参照图9,开挖一侧下台阶开挖部6,开挖后立即施作相应初期支护21f;
⑦参照图10,开挖另一侧下台阶开挖部7,开挖后立即施作相应初期支护21g;
⑧参照图10,灌筑仰拱VIII;
⑨参照图10,待仰拱VIII砼初凝后灌筑仰拱填充IX至设计高度;
⑩参照图11,一次性灌筑拱墙二次衬砌X,
(11)待拱墙二次衬砌X砼达到设计强度后,对衬砌拱顶进行充填注浆;
重复上述步骤①~(11)若干次,直至隧道设计段落全长开挖完工。
参照图13、图14和图15示出的本发明实施例2的施工工序,本发明的软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,将隧道开挖断面由上而下分为上台阶、中台阶和下台阶,也可按如下步骤施工:
①参照图13,开挖一侧上台阶开挖部1,开挖前先施作相应超前支护20a,开挖后立即施作相应初期支护21a和临时支护23a,在初期支护(21a)两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31a;
②参照图13,开挖另一侧上台阶开挖部2,开挖前先施作相应超前支护20b,开挖后立即施作相应初期支护21b和临时支护23b,并拆除临时支护23a;
③参照图7,开挖一侧中台阶开挖部4,开挖后立即施作相应初期支护21d;
④参照图8,开挖另一侧中台阶开挖部5,开挖后立即施作相应初期支护21e;
⑤参照图9,开挖一侧下台阶开挖部6,开挖后立即施作相应初期支护21f;
⑥参照图10,开挖另一侧下台阶开挖部7,开挖后立即施作相应初期支护21g;
⑦参照图10,灌筑仰拱VIII;
⑧参照图10,待仰拱VIII砼初凝后灌筑仰拱填充IX至设计高度;
⑨参照图11,一次性灌筑拱墙二次衬砌X;
⑩待拱墙二次衬砌X砼达到设计强度后,对衬砌拱顶进行充填注浆;
重复上述步骤①~⑩若干次,直至隧道设计段落全长开挖完工。
在以上两实施例中,所述相应初期支护21、21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g由喷射混凝土层、型钢钢架、锁脚锚管211和相应的系统锚杆22、22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g构成,内设钢筋网的喷射混凝土层覆盖相应开挖部围岩,型钢钢架沿隧道开挖方向间隔布设且埋设在喷射混凝土层内,锁脚锚管211设置在型钢钢架下端与围岩锚固连接。系统锚杆22、22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g沿相应开挖部围岩侧壁面呈梅花形布置。各相应初期支护21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g之和即构成隧道全断面初期支护21结构。
应用实例:
改建铁路贵(阳)昆(明)线六盘水至沾益段乌蒙山二号隧道,该隧道全长12260m,为六沾铁路最长隧道,受扒挪块车站地形限制和运营管理需要,扒挪块车站伸入乌蒙山二号隧道出口段,形成四线车站隧道,长538m。最大开挖跨度达28.42m,最大开挖面积为354.30m2。该段通过地层主要为:泥质灰岩夹泥灰岩、泥岩、砂岩、页岩、页岩夹砂岩,岩质软,节理裂隙极发育,岩体较破碎。对本车站隧道深埋V级围岩部分段落采用本发明的开挖施工方法。参照图1、图2和图3,根据隧道断面面积、施工机具和地质资料,设计该开挖施工方法中各台阶高度及导洞断面尺寸,具体为:上层开挖部高度(距拱顶)约7m,中层开挖部约4.5m,下层开挖部高度约5m,两侧上层开挖部宽约7m。
该隧道开挖施工方法的具体步骤如下:
①参照图4,开挖一侧上台阶开挖部1,开挖前先施作相应超前支护20a,开挖后立即施作相应初期支护21a和临时支护23a,在初期支护21a两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31a;
②参照图5,开挖另一侧上台阶开挖部2,开挖前先施作相应超前支护20b,开挖后立即施作相应初期支护21b和临时支护23b,在初期支护21b两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31b;
③参照图6,开挖中间上台阶开挖部3,开挖前先施作相应超前支护20c,开挖后立即施作相应初期支护21c,并拆除临时支护23a、23b;
以上三步骤中,超前支护20a、20b、20c由φ75mm中管棚构成,外插角3~5°,每根长8.0m,环向间距0.4m,纵向每5.4m一环。临时支护23a、23b包括覆盖上台阶开挖部1、2内侧围岩的C25临时喷射混凝土层和沿隧道开挖方向间隔布设且埋设于C25临时喷射混凝土层内的I25b临时支护钢架,其锁脚锚管231采用φ50mm钢管,长3.5m。预应力锚索31a、31b每根长21m,纵向间距1.2m,设计预应力500KN。锚索安装并注浆后,待砂浆达到设计强度,分3次逐级进行张拉,锚索张拉完成后锁定。
④参照图7,开挖一侧中台阶开挖部4,开挖后立即施作相应初期支护21d;
⑤参照图8,开挖另一侧中台阶开挖部5,开挖后立即施作相应初期支护21e;
⑥参照图9,开挖一侧下台阶开挖部6,开挖后立即施作相应初期支护21f;
⑦参照图10,开挖另一侧下台阶开挖部7,开挖后立即施作相应初期支护21g;
⑧参照图10,采用C35钢筋混凝土灌筑仰拱VIII;
⑨参照图10,待仰拱VIII砼初凝后采用C20混凝土灌筑仰拱填充层IX至设计高度;
⑩参照图11,利用衬砌模板台车采用C35钢筋混凝土一次性灌筑拱墙二次衬砌X;
(11)待拱墙二次衬砌X砼达到设计强度后,对衬砌拱顶进行充填注浆;
重复上述步骤①~(11)若干次,直至隧道设计段落全长开挖完工。
所述相应初期支护21、21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g,喷射混凝土层采用C25混凝土,钢架采用I28b型钢钢架,系统锚杆22a、22b、22c、22d、22e采用φ25mm中空锚杆、22f、22g采用φ22mm砂浆锚杆,锁脚锚管211采用φ50mm钢管、长5.0m。
以上所述只是用图解说明本发明软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法的一些原理,并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内,故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物,均属于本发明所申请的专利范围。

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1、10申请公布号CN102226399A43申请公布日20111026CN102226399ACN102226399A21申请号201110148204622申请日20110602E21D9/04200601E21D11/00200601E21D11/10200601E21D20/0020060171申请人中铁二院工程集团有限责任公司地址610031四川省成都市通锦路3号72发明人朱勇杨昌宇卿伟宸高扬陶伟明李敬苗增润孙福君仇文革吴孟74专利代理机构成都惠迪专利事务所51215代理人王建国54发明名称软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法57摘要软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,具有。

2、施工安全、快速、操作简单和特点,而且适合大型机械进行施工。该方法包括如下步骤将上台阶分为三个上台阶开挖部,先分别开挖两侧上台阶开挖部,再开挖中间上台阶开挖部;或者,将上台阶分为二个上台阶开挖部,分别开挖两侧上台阶开挖部;开挖前先施作相应超前支护,开挖后立即施作相应初期支护和临时支护,并在两侧上台阶开挖部相应初期支护的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索;分别开挖两侧中台阶开挖部,开挖后立即施作相应初期支护;分别开挖两侧下台阶开挖部,开挖后立即施作相应初期支护;灌筑仰拱,灌筑仰拱填充至设计高度,一次性灌筑拱墙二次衬砌。51INTCL19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2页。

3、说明书4页附图7页CN102226406A1/2页21软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,将隧道开挖断面由上而下分为的上台阶、中台阶和下台阶,包括如下步骤将上台阶分为三个上台阶开挖部1、2、3,先分别开挖两侧上台阶开挖部1、2,再开挖中间上台阶开挖部3;或者,将上台阶分为二个上台阶开挖部1、2,分别开挖两侧上台阶开挖部1、2;开挖前先施作相应超前支护,开挖后立即施作相应初期支护和临时支护,并在两侧上台阶开挖部1、2相应初期支护的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索;将中台阶分为二个中台阶开挖部4、5,分别开挖两侧中台阶开挖部4、5,开挖后立即施作相应初期支护;将下台阶分为二个下台阶开。

4、挖部6、7,分别开挖两侧下台阶开挖部6、7,开挖后立即施作相应初期支护;灌筑仰拱VIII,灌筑仰拱填充IX至设计高度,一次性灌筑拱墙二次衬砌X。2如权利要求1所述软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,按如下步骤施工开挖一侧上台阶开挖部1,开挖前先施作相应超前支护20A,开挖后立即施作相应初期支护21A和临时支护23A,在初期支护21A两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31A;开挖另一侧上台阶开挖部2,开挖前先施作相应超前支护20B,开挖后立即施作相应初期支护21B和临时支护23B,在初期支护21B两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31B;开挖中间上台阶开挖部3,开挖前先施作相应超。

5、前支护20C,开挖后立即施作相应初期支护21C,并拆除临时支护23A、23B;开挖一侧中台阶开挖部4,开挖后立即施作相应初期支护21D;开挖另一侧中台阶开挖部5,开挖后立即施作相应初期支护21E;开挖一侧下台阶开挖部6,开挖后立即施作相应初期支护21F;开挖另一侧下台阶开挖部7,开挖后立即施作相应初期支护21G;灌筑仰拱VIII;待仰拱VIII砼初凝后灌筑仰拱填充IX至设计高度;一次性灌筑拱墙二次衬砌X;11待拱墙二次衬砌X砼达到设计强度后,对衬砌拱顶进行充填注浆;重复上述步骤11若干次,直至隧道设计段落全长开挖完工。3如权利要求1所述软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,按如下步骤施工。

6、开挖一侧上台阶开挖部1,开挖前先施作相应超前支护20A,开挖后立即施作相应初期支护21A和临时支护23A,在初期支护21A两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31A;开挖另一侧上台阶开挖部2,开挖前先施作相应超前支护20B,开挖后立即施作相应初期支护21B和临时支护23B,并拆除临时支护23A;开挖一侧中台阶开挖部4,开挖后立即施作相应初期支护21D;权利要求书CN102226399ACN102226406A2/2页3开挖另一侧中台阶开挖部5,开挖后立即施作相应初期支护21E;开挖一侧下层开挖部6,开挖后立即施作相应初期支护21F;开挖另一侧下层开挖部7,开挖后立即施作相应初期支护21G;灌。

7、筑仰拱VIII;待仰拱VIII砼初凝后灌筑仰拱填充IX至设计高度;一次性灌筑拱墙二次衬砌X;待拱墙二次衬砌X砼达到设计强度后,对衬砌拱顶进行充填注浆;重复上述步骤若干次,直至隧道设计段落全长开挖完工。4如权利要求2或3所述软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,其特征是所述预应力锚索31A、31B安装并注浆后,待砂浆达到设计强度,分3次逐级进行张拉,张拉完成后锁定。权利要求书CN102226399ACN102226406A1/4页4软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法技术领域0001本发明涉及铁路隧道开挖施工方法,特别涉及一种软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法。背景技术000。

8、2进入二十一世纪后我国铁路建设高速发展,随着西南山区高速铁路的快速和大规模修建,由于受曲线半径大、地形地质条件复杂、环保要求高等多种因素的制约,铁路沿线部分地段设站条件极为困难。因此,为提高艰险山区修建高速铁路选线、设站的自由度,使得山区车站布置型式更为灵活、车站功能更易得到保证,特大跨度四线车站隧道的修建将愈来愈多。0003目前,铁路单双线隧道及公路隧道开挖的基本方法有主要有全断面法、台阶法、台阶分部法、上下导坑法、上导坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法及双侧壁导坑法等。对于跨度达到2030M的四线大跨隧道,当围岩地层主要为泥岩,泥质砂岩及砂质泥岩等软质岩地层时,若采用上述开挖施工方法非常困难,存。

9、在临时支撑多、拆撑距离受限、围岩易变形、不稳定以及施工操作不便等问题,施工安全、工期进度将不能保证。因此,为了保证确保施工安全,提高施工质量,加快施工进度,节约工程投资,必须采用新的开挖施工方法。发明内容0004本发明所要解决的技术问题是提供一种软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,具有施工安全、快速、操作简单和特点,而且适合大型机械进行施工,有利于降低工程造价。0005本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下0006本发明软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,将隧道开挖断面由上而下分为上台阶、中台阶和下台阶,包括如下步骤将上台阶分为三个上台阶开挖部,先分别开挖两侧上台阶开挖部,再。

10、开挖中间上台阶开挖部;或者,将上台阶分为二个上台阶开挖部,分别开挖两侧上台阶开挖部;开挖前先施作相应超前支护,开挖后立即施作相应初期支护和临时支护,并在两侧上台阶开挖部相应初期支护的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索;将中台阶分为二个中台阶开挖部,分别开挖两侧中台阶开挖部,开挖后立即施作相应初期支护;将下台阶分为二个下台阶开挖部,分别开挖两侧下台阶开挖部,开挖后立即施作相应初期支护;灌筑仰拱,灌筑仰拱填充至设计高度,一次性灌筑拱墙二次衬砌。0007本发明的有益效果是,在四线大跨隧道施工中,通过拱部撑索转换实现临时支撑的安全拆除,一方面突破了传统软岩隧道施工中拆撑步长、跳拆等限制,提高拆撑安。

11、全度及灵活性,另一方面为后续施工提供了较大的工作面;在四线大跨隧道施工中,利用锚索代替临时横撑,避免软质岩大跨度隧道临时横撑施作,一方面使得开挖更灵活,另一方面规避了临时横撑拆除风险,适合大型机械进行施工,有利于降低工程造价;对四线大跨隧道,说明书CN102226399ACN102226406A2/4页5通过“外锚”代替“内撑”达到“减跨”目的,从而形成无内撑的超大跨结构;由锚索与钢架、喷射混凝土、系统锚杆等初支共同受力而组成的联合支护体系,作为隧道永久支护的一部分,使结构安全度更高。附图说明0008本说明书包括如下十五幅附图0009图1为本发明实施例1的施工工序正面示意图;0010图2为本发。

12、明实施例1的施工工序纵断面示意图;0011图3为本发明实施例1的施工工序平面示意图;0012图412为本发明本发明实施例1施工步骤分解示意图;0013图13为本发明实施例2的施工工序正面示意图;0014图14为本发明实施例2的施工工序纵断面示意图;0015图15为本发明实施例2的施工工序平面示意图0016图中示构件、部位名称及所对应的标记上台阶开挖部1、2、3,中台阶开挖部4、5,下台阶开挖部6、7;仰拱VIII,仰拱填充层IX、拱墙二次衬砌X;超前支护20、20A、20B、20C;初期支护21、21A、21B、21C、21D、21E、21F、21G,锁脚锚管211;系统锚杆22、22A、22。

13、B、22C、22D、22E、22F、22G;临时支护23A、23B、锁脚锚管231;预应力锚索31A、31B。具体实施方式0017下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。0018参照图1和图15,软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,将隧道开挖断面由上而下分为的上台阶、中台阶和下台阶,包括如下步骤将上台阶分为三个上台阶开挖部1、2、3,先分别开挖两侧上台阶开挖部1、2,再开挖中间上台阶开挖部3;或者,将上台阶分为二个上台阶开挖部1、2,分别开挖两侧上台阶开挖部1、2;开挖前先施作相应超前支护,开挖后立即施作相应初期支护和临时支护,并在两侧上台阶开挖部1、2相应初期支护的两端部位施作与围岩。

14、锚固连接的预应力锚索;将中台阶分为二个中台阶开挖部4、5,分别开挖两侧中台阶开挖部4、5,开挖后立即施作相应初期支护;将下台阶分为二个下台阶开挖部6、7,分别开挖两侧下台阶开挖部6、7,开挖后立即施作相应初期支护;灌筑仰拱VIII,灌筑仰拱填充IX至设计高度,一次性灌筑拱墙二次衬砌X。通过拱部撑索转换实现临时支撑的安全拆除,一方面突破了传统软岩隧道施工中拆撑步长、跳拆等限制,提高拆撑安全度及灵活性,另一方面为后续施工提供了较大的工作面,适合大型机械进行施工,有利于降低工程造价。0019参照图1、图2和图3示出的本发明实施例1的施工工序,本发明的软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,将隧道。

15、开挖断面由上而下分为上台阶、中台阶和下台阶,按如下步骤施工0020参照图4,开挖一侧上台阶开挖部1,开挖前先施作相应超前支护20A,开挖后立即施作相应初期支护21A和临时支护23A,在初期支护21A两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31A;0021参照图5,开挖另一侧上台阶开挖部2,开挖前先施作相应超前支护20B,开挖后说明书CN102226399ACN102226406A3/4页6立即施作相应初期支护21B和临时支护23B,在初期支护21B两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31B;0022参照图6,开挖中间上台阶开挖部3,开挖前先施作相应超前支护20C,开挖后立即施作相应初期支护21。

16、C,并拆除临时支护23A、23B;0023参照图7,开挖一侧中台阶开挖部4,开挖后立即施作相应初期支护21D;0024参照图8,开挖另一侧中台阶开挖部5,开挖后立即施作相应初期支护21E;0025参照图9,开挖一侧下台阶开挖部6,开挖后立即施作相应初期支护21F;0026参照图10,开挖另一侧下台阶开挖部7,开挖后立即施作相应初期支护21G;0027参照图10,灌筑仰拱VIII;0028参照图10,待仰拱VIII砼初凝后灌筑仰拱填充IX至设计高度;0029参照图11,一次性灌筑拱墙二次衬砌X,003011待拱墙二次衬砌X砼达到设计强度后,对衬砌拱顶进行充填注浆;0031重复上述步骤11若干次,。

17、直至隧道设计段落全长开挖完工。0032参照图13、图14和图15示出的本发明实施例2的施工工序,本发明的软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法,将隧道开挖断面由上而下分为上台阶、中台阶和下台阶,也可按如下步骤施工0033参照图13,开挖一侧上台阶开挖部1,开挖前先施作相应超前支护20A,开挖后立即施作相应初期支护21A和临时支护23A,在初期支护21A两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31A;0034参照图13,开挖另一侧上台阶开挖部2,开挖前先施作相应超前支护20B,开挖后立即施作相应初期支护21B和临时支护23B,并拆除临时支护23A;0035参照图7,开挖一侧中台阶开挖部4,开挖。

18、后立即施作相应初期支护21D;0036参照图8,开挖另一侧中台阶开挖部5,开挖后立即施作相应初期支护21E;0037参照图9,开挖一侧下台阶开挖部6,开挖后立即施作相应初期支护21F;0038参照图10,开挖另一侧下台阶开挖部7,开挖后立即施作相应初期支护21G;0039参照图10,灌筑仰拱VIII;0040参照图10,待仰拱VIII砼初凝后灌筑仰拱填充IX至设计高度;0041参照图11,一次性灌筑拱墙二次衬砌X;0042待拱墙二次衬砌X砼达到设计强度后,对衬砌拱顶进行充填注浆;0043重复上述步骤若干次,直至隧道设计段落全长开挖完工。0044在以上两实施例中,所述相应初期支护21、21A、2。

19、1B、21C、21D、21E、21F、21G由喷射混凝土层、型钢钢架、锁脚锚管211和相应的系统锚杆22、22A、22B、22C、22D、22E、22F、22G构成,内设钢筋网的喷射混凝土层覆盖相应开挖部围岩,型钢钢架沿隧道开挖方向间隔布设且埋设在喷射混凝土层内,锁脚锚管211设置在型钢钢架下端与围岩锚固连接。系统锚杆22、22A、22B、22C、22D、22E、22F、22G沿相应开挖部围岩侧壁面呈梅花形布置。各相应初期支护21A、21B、21C、21D、21E、21F、21G之和即构成隧道全断面初期支护21结构。0045应用实例0046改建铁路贵阳昆明线六盘水至沾益段乌蒙山二号隧道,该隧道。

20、全长12260M,为六沾铁路最长隧道,受扒挪块车站地形限制和运营管理需要,扒挪块车站伸入乌说明书CN102226399ACN102226406A4/4页7蒙山二号隧道出口段,形成四线车站隧道,长538M。最大开挖跨度达2842M,最大开挖面积为35430M2。该段通过地层主要为泥质灰岩夹泥灰岩、泥岩、砂岩、页岩、页岩夹砂岩,岩质软,节理裂隙极发育,岩体较破碎。对本车站隧道深埋V级围岩部分段落采用本发明的开挖施工方法。参照图1、图2和图3,根据隧道断面面积、施工机具和地质资料,设计该开挖施工方法中各台阶高度及导洞断面尺寸,具体为上层开挖部高度距拱顶约7M,中层开挖部约45M,下层开挖部高度约5M。

21、,两侧上层开挖部宽约7M。0047该隧道开挖施工方法的具体步骤如下0048参照图4,开挖一侧上台阶开挖部1,开挖前先施作相应超前支护20A,开挖后立即施作相应初期支护21A和临时支护23A,在初期支护21A两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31A;0049参照图5,开挖另一侧上台阶开挖部2,开挖前先施作相应超前支护20B,开挖后立即施作相应初期支护21B和临时支护23B,在初期支护21B两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31B;0050参照图6,开挖中间上台阶开挖部3,开挖前先施作相应超前支护20C,开挖后立即施作相应初期支护21C,并拆除临时支护23A、23B;0051以上三步骤中,。

22、超前支护20A、20B、20C由75MM中管棚构成,外插角35,每根长80M,环向间距04M,纵向每54M一环。临时支护23A、23B包括覆盖上台阶开挖部1、2内侧围岩的C25临时喷射混凝土层和沿隧道开挖方向间隔布设且埋设于C25临时喷射混凝土层内的I25B临时支护钢架,其锁脚锚管231采用50MM钢管,长35M。预应力锚索31A、31B每根长21M,纵向间距12M,设计预应力500KN。锚索安装并注浆后,待砂浆达到设计强度,分3次逐级进行张拉,锚索张拉完成后锁定。0052参照图7,开挖一侧中台阶开挖部4,开挖后立即施作相应初期支护21D;0053参照图8,开挖另一侧中台阶开挖部5,开挖后立即。

23、施作相应初期支护21E;0054参照图9,开挖一侧下台阶开挖部6,开挖后立即施作相应初期支护21F;0055参照图10,开挖另一侧下台阶开挖部7,开挖后立即施作相应初期支护21G;0056参照图10,采用C35钢筋混凝土灌筑仰拱VIII;0057参照图10,待仰拱VIII砼初凝后采用C20混凝土灌筑仰拱填充层IX至设计高度;0058参照图11,利用衬砌模板台车采用C35钢筋混凝土一次性灌筑拱墙二次衬砌X;005911待拱墙二次衬砌X砼达到设计强度后,对衬砌拱顶进行充填注浆;0060重复上述步骤11若干次,直至隧道设计段落全长开挖完工。0061所述相应初期支护21、21A、21B、21C、21D。

24、、21E、21F、21G,喷射混凝土层采用C25混凝土,钢架采用I28B型钢钢架,系统锚杆22A、22B、22C、22D、22E采用25MM中空锚杆、22F、22G采用22MM砂浆锚杆,锁脚锚管211采用50MM钢管、长50M。0062以上所述只是用图解说明本发明软岩四线大跨隧道三台阶以索代撑开挖施工方法的一些原理,并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内,故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物,均属于本发明所申请的专利范围。说明书CN102226399ACN102226406A1/7页8图1图2图3说明书附图CN102226399ACN102226406A2/7页9图4图5说明书附图CN102226399ACN102226406A3/7页10图6图7说明书附图CN102226399ACN102226406A4/7页11图8图9说明书附图CN102226399ACN102226406A5/7页12图10图11说明书附图CN102226399ACN102226406A6/7页13图12图13说明书附图CN102226399ACN102226406A7/7页14图14图15说明书附图CN102226399A。

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