《软岩四线大跨隧道复合双侧壁撑索转换开挖施工方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《软岩四线大跨隧道复合双侧壁撑索转换开挖施工方法.pdf（15页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN102226398A43申请公布日20111026CN102226398ACN102226398A21申请号201110146514422申请日20110602E21D9/04200601E21D11/10200601E21D20/0020060171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发明人杨昌宇朱勇卿伟宸高扬陶伟明于茂春苗增润孙福君林本涛吴孟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复合双侧壁撑索转换开挖施工方法57摘要软岩四线大跨隧道复合双侧壁撑索转换开挖施工方法，具有施工安全、快速和操作。
2、简单的特点，而且适合大型机械进行施工。该方法包括如下步骤开挖两侧侧壁导洞，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；灌筑两侧台座基础；分别开挖两侧拱部侧导洞，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，并在相应初期支护的顶部施作与围岩锚固连接的预应力锚索；分台阶开挖拱部核心土，开挖其上台阶前先施作相应超前支护，开挖后立即施作相应初期支护，并在该初期支护的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索；灌筑拱部二次衬砌；分台阶开挖下部核心土；灌筑仰拱，灌筑仰拱填充至设计高度。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页说明书5页附。
3、图7页CN102226405A1/2页21软岩四线大跨隧道复合双侧壁撑索转换开挖施工方法，包括如下步骤开挖两侧侧壁导洞1，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；灌筑两侧台座基础II；分别开挖两侧拱部侧导洞3、4，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，并在相应初期支护的顶部施作与围岩锚固连接的预应力锚索，该相应初期支护的下端支承于台座基础II顶面；分台阶开挖拱部核心土，开挖其上台阶前先施作相应超前支护，开挖后立即施作相应初期支护，并在该初期支护的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索，拆除步骤中设立的临时支护；灌筑拱部二次衬砌VI；分台阶开挖下。
4、部核心土；灌筑仰拱VIII，灌筑仰拱填充IX至设计高度。2如权利要求1所述软岩四线大跨隧道复合双侧壁撑索转换开挖施工方法，按如下步骤施工开挖两侧侧壁导洞1上台阶1A，开挖前先施作相应超前支护20A、20B，开挖后立即施作相应初期支护21A、21B和临时支护23A、23B；开挖两侧侧壁导洞1下台阶1B，开挖后立即施作相应初期支护21C、21D和临时支护23C、23D；灌筑两侧台座基础II；开挖一侧拱部侧导洞3，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21E和临时支护23E，并在相应初期支护21E的顶部施作与围岩锚固连接的预应力锚索31A，该相应初期支护21E的下端支承于台座基础。
5、II顶面；开挖另一侧拱部侧导洞4，开挖前先施作相应超前支护20D，开挖后立即施作相应初期支护21F和临时支护23F，并在相应初期支护21F的顶部施作与围岩锚固连接的预应力锚索31B，该相应初期支护21F的下端支承于台座基础II顶面；开挖拱部核心土5A，开挖前先施作相应超前支护20E，开挖后立即施作相应初期支护21G，并在该初期支护21G的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31C，拆除临时支护23E、23F；开挖拱部核心土5B；灌筑拱部二次衬砌VI；分台阶开挖下部核心土7A、7B、7C，拆除临时支护23A、23B、23C、23D；灌筑仰拱VIII；11待仰拱VIII砼初凝后灌筑仰拱填充IX至。
6、设计高度；重复上述步骤11若干次，直至隧道该方法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复合双侧壁撑索转换开挖施工方法，按如下步骤施工开挖两侧侧壁导洞1，开挖前先施作相应超前支护20A、20B，开挖后立即施作相应初期支护21A、21B、21C、21D和临时支护23A、23B、23C、23D；权利要求书CN102226398ACN102226405A2/2页3灌筑两侧台座基础II；开挖一侧拱部侧导洞3，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21E和临时支护23E，并在相应初期支护21E的顶部施作与围岩锚固连接的预应力锚索31A，该相应初期支护21E的下端支承于。
7、台座基础II顶面；开挖另一侧拱部侧导洞4，开挖前先施作相应超前支护20D，开挖后立即施作相应初期支护21F和临时支护23F，并在相应初期支护21F的顶部施作与围岩锚固连接的预应力锚索31B，该相应初期支护21G的下端支承于台座基础II顶面；开挖拱部核心土5A，开挖前先施作相应超前支护20E，开挖后立即施作相应初期支护21G，并在该初期支护21G的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31C，拆除临时支护23E、23F；开挖拱部核心土5B；灌筑拱部二次衬砌VI；分台阶开挖下部核心土7A、7B、7C，拆除临时支护23A、23B、23C、23D；灌筑仰拱VIII；待仰拱VIII砼初凝后灌筑仰拱填充I。
8、X至设计高度；重复上述步骤若干次，直至隧道该方法设计段落全长开挖完工。4如权利要求2或3所述的软岩四线大跨隧道复合双侧壁撑索转换开挖施工方法，其特征是所述预应力锚索31A、31B、31C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CN102226398ACN102226405A1/5页4软岩四线大跨隧道复合双侧壁撑索转换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复合双侧壁撑索转换开挖施工方法。背景技术0002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。
9、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。
10、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的开挖施工方法，具有施工安全、快速和操作简单的特点，而且工程造价较低，适合大型机械进行施工。0005本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下0006本发明的软岩四线大跨隧道复合双侧壁撑索转换开挖施工方法，包括如下步骤开挖两侧侧壁导洞，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；灌筑两侧台座基础；分别开挖两侧拱部侧导洞，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，并在相应初期支护的顶部施作与围岩锚固连接的。
11、预应力锚索，该相应初期支护的下端支承于台座基础顶面；分台阶开挖拱部核心土，开挖其上台阶前先施作相应超前支护，开挖后立即施作相应初期支护，并在该初期支护的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索，拆除步骤中设立的临时支护；灌筑拱部二次衬砌；分台阶开挖下部核心土；灌筑仰拱，灌筑仰拱填充至设计高度。0007本发明的有益效果是，四线大跨隧道边墙脚受力集中且围岩软弱，先施工两侧壁导洞，并在导洞中施工台座基础，作为拱部支护体系的承载基础，解决软岩四线大跨隧道施工中拱顶沉降不宜控制，支护结构易变形的问题；采用“外锚”替换“内撑”，在拱部临时钢架拆除后，不改变结构受力形式，内力重分布不明显，保证拱部临时钢架拆除。
12、后支护体系的稳定，保证施工安全；在锚索施作后，可大范围拆除拱部临时钢架，从而大大增加作业空间；拱部二次衬砌可一次性整体浇筑，工艺简便；拱部二衬施工完成后，下台阶未开挖部位作业安全，工作面大，可大台阶进行下部施工，有利于大型机械作业，快速施工。说明书CN102226398ACN102226405A2/5页5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为本发明实施例1的施工工序纵断面示意图；0011图314为本发明实施例1施工步骤分解示意图；0012图15为本发明实施例1的另一种施工工序正面示意图。0013图中示构件、部位名称及所对应的标。
13、记侧壁导洞1、上台阶1A、下台阶1B，拱部侧导洞3、4，拱部核心土5A、5B，下部核心土7A、7B、7C；台座基础II、仰拱VIII、仰拱填充IX、拱部二次衬砌VI；超前支护20、20A、20B、20C、20D、20E；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、23C、23D、23E、23F、锁脚锚管231；预应力锚索31A、31B、31C。具体实施方式0014下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。0015参照图1、图2和图15，软岩四线大跨隧道复合双侧壁。
14、撑索转换开挖施工方法，包括如下步骤0016开挖两侧侧壁导洞1，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；0017灌筑两侧台座基础II；0018分别开挖两侧拱部侧导洞3、4，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，并在相应初期支护的顶部施作与围岩锚固连接的预应力锚索，该相应初期支护的下端支承于台座基础II顶面；0019分台阶开挖拱部核心土，开挖其上台阶前先施作相应超前支护，开挖后立即施作相应初期支护，并在该初期支护的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索，拆除步骤中设立的临时支护；0020灌筑拱部二次衬砌VI；0021分台阶开挖下部核心土；0022灌。
15、筑仰拱VIII，灌筑仰拱填充IX至设计高度。0023按照上述步骤，先施工两侧侧壁导洞，并在导洞中施工台座基础，作为拱部支护体系的承载基础，解决软岩四线大跨隧道施工中拱顶沉降不宜控制，支护结构易变形的问题。采用“外锚”替换“内撑”，在拱部临时钢架拆除后，不改变结构受力形式，内力重分布不明显，保证拱部临时钢架拆除后支护体系的稳定，保证施工安全。在锚索施作后，可大范围拆除拱部临时钢架，从而大大增加作业空间。拱部二次衬砌可一次性整体浇筑，工艺简便。拱部二衬施工完成后，下台阶未开挖部位作业安全，工作面大，可大台阶进行下部施工，有利于大型机械作业，快速施工。0024参照图1、图2示出的本发明实施例1的施工。
16、工序，本发明软岩四线大跨隧道复合双侧壁撑索转换开挖施工方法，具体按如下步骤施工0025参照图3，开挖两侧侧壁导洞1上台阶1A，开挖前先施作相应超前支护20A、20B，说明书CN102226398ACN102226405A3/5页6开挖后立即施作相应初期支护21A、21B和临时支护23A、23B；0026参照图4，开挖两侧侧壁导洞1下台阶1B，开挖后立即施作相应初期支护21C、21D和临时支护23C、23D；0027参照图5，灌筑两侧台座基础II；0028参照图6，开挖一侧拱部侧导洞3，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21E和临时支护23E，并在相应初期支护21E的顶部。
17、施作与围岩锚固连接的预应力锚索31A，该相应初期支护21E的下端支承于台座基础II顶面；0029参照图7，开挖另一侧拱部侧导洞4，开挖前先施作相应超前支护20D，开挖后立即施作相应初期支护21F和临时支护23F，并在相应初期支护21F的顶部施作与围岩锚固连接的预应力锚索31B，该相应初期支护21F的下端支承于台座基础II顶面；0030参照图8，开挖拱部核心土5A，开挖前先施作相应超前支护20E，开挖后立即施作相应初期支护21G，并在该初期支护21G的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31C，拆除临时支护23E、23F；0031参照图9，开挖拱部核心土5B；0032参照图10，灌筑拱部二次衬。
18、砌VI；0033参照图11至图13，分台阶开挖下部核心土7A、7B、7C，拆除临时支护23A、23B、23C、23D；0034参照图14，灌筑仰拱VIII；003511参照图14，待仰拱VIII砼初凝后灌筑仰拱填充IX至设计高度；0036重复上述步骤11若干次，直至隧道该方法设计段落全长开挖完工。0037参照图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复合双侧壁撑索转换开挖施工方法也可按如下步骤施工0038参照图4，开挖两侧侧壁导洞1，开挖前先施作相应超前支护20A、20B，开挖后立即施作相应初期支护21A、21B、21C、21D和临时支护23A、23B、23C、23D；00。
19、39参照图5，灌筑两侧台座基础II；0040参照图6，开挖一侧拱部侧导洞3，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21E和临时支护23E，并在相应初期支护21E的顶部施作与围岩锚固连接的预应力锚索31A，该相应初期支护21E的下端支承于台座基础II顶面；0041参照图7，开挖另一侧拱部侧导洞4，开挖前先施作相应超前支护20D，开挖后立即施作相应初期支护21F和临时支护23F，并在相应初期支护21F的顶部施作与围岩锚固连接的预应力锚索31B，该相应初期支护21G的下端支承于台座基础II顶面；0042参照图8，开挖拱部核心土5A，开挖前先施作相应超前支护20E，开挖后立即施作相。
20、应初期支护21G，并在该初期支护21G的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31C，拆除临时支护23E、23F；0043参照图9，开挖拱部核心土5B；0044参照图10，灌筑拱部二次衬砌VI；0045参照图11至图13，分台阶开挖下部核心土7A、7B、7C，拆除临时支护23A、23B、23C、23D；0046参照图14，灌筑仰拱VIII；说明书CN102226398ACN102226405A4/5页70047待仰拱VIII砼初凝后灌筑仰拱填充IX至设计高度；0048重复上述步骤若干次，直至隧道该方法设计段落全长开挖完工。0049在以上两实施例中，所述相应初期支护21、21A、21B、21C、。
21、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22A、22B、22C、22D、22E、22F、22G沿隧道拱墙周边呈梅花形布置。各相应初期支护21、21A、21B、21C、21D、21E、21F、21G之和即构成隧道全断面初期支护21结构。0050运用实例0051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。
22、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2842M，最大开挖面积为35430M2。其中出口浅埋段设计长度为110M，该段通过地层为泥岩、页岩夹砂岩，岩质软，节理裂隙极发育，岩体较破碎。洞口端因地层风化，土体松散，有流塌现象，因此洞口段35米DK288350315采用双层大管棚支护。根据隧道断面面积、施工机具及地质资料，设计该工法中各导洞断面尺寸。具体为左右两侧壁导洞1宽约75M，高约85M；拱部核心土5A、5B宽约65M；拱部侧导洞3、4高约65M。0052该隧道DK288350240段开挖施工方法的具体步骤。
23、如下0053参照图3，开挖两侧侧壁导洞1上台阶1A，开挖前先施作相应超前支护20A、20B，开挖后立即施作相应初期支护21A、21B和临时支护23A、23B；0054参照图4，开挖两侧侧壁导洞1下台阶1B，开挖后立即施作相应初期支护21C、21D和临时支护23C、23D；0055以上两步骤中，超前支护20A、20B由75MM中管棚构成，外插角35，每根长80M，环向间距04M，纵向每56M一环。临时支护23A、23B、23C、23D包括覆盖侧壁导洞1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I20A临时支护钢架，其锁脚锚管231采用50MM钢管，。
24、长35M。所述相应初期支护21A、21B、21C、21D，喷射混凝土层采用C25混凝土，钢架采用I20A型钢钢架，系统锚杆22A、22B、22C、22D采用22MM砂浆锚杆，锁脚锚管211采用50MM钢管、长50M。0056参照图5，两侧侧壁导洞1开挖110M后，采用C35混凝土沿隧道轴向向洞口倒退浇注两侧台座基础II；0057参照图6，开挖一侧拱部侧导洞3，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21E和临时支护23E，并在相应初期支护21E的顶部施作与围岩锚固连接的预应力锚索31A，该相应初期支护21E的下端支承于台座基础II顶面；0058参照图7，开挖另一侧拱部侧导洞4。
25、，开挖前先施作相应超前支护20D，开挖后立即施作相应初期支护21F和临时支护23F，并在相应初期支护21F的顶部施作与围岩锚固连接的预应力锚索31B，该相应初期支护21F的下端支承于台座基础II顶面；0059参照图8，开挖拱部核心土5A，开挖前先施作相应超前支护20E，开挖后立即施作相应初期支护21G，并在该初期支护21G的两端部位施作与围岩锚固连接的预应力锚索31C，拆除临时支护23E、23F；说明书CN102226398ACN102226405A5/5页80060、三步骤中，超前支护20C、20D、20E，在DK288350315段由108MM大管棚构成，外插角13，每根长40M，每层环向。
26、间距06M，在DK288315240段由75MM中管棚构成，外插角35，每根长80M，环向间距04M，纵向每56M一环。临时支护23E、23F、23G包括覆盖拱部侧导洞3、4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I20B临时支护钢架，其锁脚锚管231采用50MM钢管，长35M。所述相应初期支护21E、21F、21G，喷射混凝土层采用C25混凝土，钢架采用HW300型钢钢架，系统锚杆22E、22F、22G采用25MM中空锚杆。预应力锚索31A、31B、31C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。
27、，分3次逐级进行张拉，锚索张拉完成后锁定。0061参照图9，开挖拱部核心土5B；0062参照图10，灌筑拱部二次衬砌VI；0063参照图11至图13，分台阶开挖下部核心土7A、7B、7C，拆除临时支护23A、23B、23C、23D；0064参照图14，灌筑仰拱VIII；006511参照图14，待仰拱VIII砼初凝后灌筑仰拱填充IX至设计高度；0066重复上述步骤11若干次，直至隧道DK288350240段开挖完工。0067以上所述只是用图解说明本发明软岩四线大跨隧道复合双侧壁撑索转换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。
28、及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。说明书CN102226398ACN102226405A1/7页9图1图2图3说明书附图CN102226398ACN102226405A2/7页10图4图5说明书附图CN102226398ACN102226405A3/7页11图6图7说明书附图CN102226398ACN102226405A4/7页12图8图9说明书附图CN102226398ACN102226405A5/7页13图10图11说明书附图CN102226398ACN102226405A6/7页14图12图13说明书附图CN102226398ACN102226405A7/7页15图14图15说明书附图CN102226398A。