浅埋洞室的开挖方法.pdf

本发明公开了一种浅埋洞室的开挖方法，在大洞室顶部的覆盖层中先沿垂直于跨度方向开挖纵向小导洞，并按“新奥法”原理及时进行喷射混凝土、锚杆施作；再沿跨度方向开挖多条横向小隧道，并及时进行喷射混凝土、锚杆施作；然后对横向小隧道和纵向小导洞施作二次衬砌，形成多连拱小隧道棚，成为主要承重结构；最后开挖其下的大洞室。本施工方法只在覆盖层中开挖小隧道，开挖方量大大减少，降低了工程量，节省了施工费用，适用于大跨度浅埋地下洞室，尤其适合于要求保护顶部地表原貌的浅埋地下洞室的设计与施工。

1.  一种浅埋洞室的开挖方法，其特征在于：先在大洞室(3)顶部的覆盖层中间垂直跨度方向开挖纵向小导洞(1)，并按“新奥法”原理及时进行喷射混凝土(4)、锚杆(5)施作；再沿跨度方向开挖多条横向小隧道(2)，并及时进行喷射混凝土(4)、锚杆(5)施作；然后对横向小隧道和纵向小导洞施作二次衬砌(6)，形成多连拱小隧道棚；最后开挖其下的大洞室(3)。

2.  根据权利要求1所述的浅埋洞室的开挖方法，其特征在于：所述横向小隧道(2)横跨洞室跨度且在跨度两端保证一定的搁置长度，并施作锚杆将两端固定在围岩体内。

3.  根据权利要求1所述的浅埋洞室的开挖方法，其特征在于：所述横向小隧道(2)的横截面为矩形、直墙拱形或圆形。

4.  根据权利要求1所述的浅埋洞室的开挖方法，其特征在于：所述横向小隧道(2)的纵截面为直梁形、拱形或变截面形。

5.  根据权利要求1所述的浅埋洞室的开挖方法，其特征在于：所述横向小隧道(2)的数量、截面大小及其平面布置方式可根据实际情形作灵活调整，所述纵向小导洞(1)的截面大小根据施工的可操作性合理确定。

浅埋洞室的开挖方法
技术领域
本发明涉及土木、岩土、交通、水利等工程中的一种施工方法，特别是一种浅埋洞室的开挖方法。
背景技术
洞室位置分为深埋和浅埋两种。在浅埋部位选择洞室位置时，首先要考虑洞顶覆盖深度，即洞顶以上应留有足够的新鲜岩层，其厚度应能在节理裂隙面上产生足够的正应力，以便拱顶能够自成拱，对于拱顶以上厚度不满足要求的情形，以往的做法是常常予以挖除。
目前，对于位置已定的必建地下洞室，浅埋地下洞室的设计和施工一般采用大开挖后浇注洞室，然后再覆土回填的方法。但是大开挖破坏地面环境，占用的施工场地大，施工时间长，开挖难度较高，施工费用也高。也有采用所谓的“明顶暗墙法”，这种设计和施工方法是先浅开挖浇注完成洞顶，回填覆土后再用洞挖法完成下部洞室结构。这种设计和施工方法较大开挖优越，占用的场地由于上部开挖方量的减少而较小，开挖难度也较小，施工费用也相对较低。还有一种方法是对洞室顶部围岩进行固结灌浆，这种方法对提高岩体强度效果显著，但是施工难度高，施工费用亦不菲。上述前两种浅埋地下洞室的设计型式和施工方法都能解决一般地下洞室的开挖施工问题，尤其是第一种方法应用非常普遍。然而这两种方法造价都比较高，对环境地破坏也较大；对洞室上部地表有保护性建筑物、植被等情况缺乏解决方法，适用性相对较低。特别对于大跨度的浅埋地下洞室，覆土回填使得洞顶结构必须要有足够的强度来承受上部荷载，造价很高，施工复杂，且目前对其稳定性缺乏研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种浅埋洞室的开挖方法，这种开挖方法不会破坏地表原貌，开挖方量小，洞室的稳定性好。
为解决上述技术问题，本发明的开挖方法包括以下步骤：先在大洞室顶部的覆盖层中间垂直跨度方向开挖纵向小导洞，并按“新奥法”原理及时进行喷射混凝土、锚杆施作；再沿跨度方向间隔有效距离开挖多条横向小隧道，并及时进行喷射混凝土、锚杆施作；然后对横向小隧道和纵向小导洞施作二次衬砌，形成多连拱小隧道棚；最后开挖其下的大洞室。
作为上述开挖方法的一种优选方案，在开挖横向小隧道时，要使横向小隧道的长度大于洞室跨度，在跨度两端保证一定的搁置长度，并施作锚杆将两端固定在围岩体内。
在开挖上述小隧道棚时，所述横向小隧道的横截面可以是矩形、直墙拱形或圆形；横向小隧道的纵截面可以是直梁形、拱形或变截面形。由于小隧道的纵、横断面形式可以灵活调整，对于拱顶以上厚度不满足自成拱要求但是有一定厚度的情形同样适用，扩大了地下洞室的型式范围。
在上述开挖方法中，横向小隧道的数量、截面大小及其平面布置方式可根据实际情形作灵活调整，所述纵向小导洞的截面大小根据施工的可操作性合理确定。
由于承载的横向小隧道断面较小，并在开挖后及时支护，纵向导洞和横向小隧道棚本身的稳定性得到保证。由于多连拱横向小隧道之间连接锚杆的存在，有利于增强洞室顶部支护结构的整体强度，从而保证洞室的整体稳定性。这种洞室顶部覆盖层中间形成小隧道棚结构能够承受较大的上部载荷，同时部分利用围岩的自承载能力，使两者成为一个受力的联合体，起到支承覆盖荷载与悬吊洞室顶部围岩的作用。
由于洞室上部覆盖层得以保留，地表设施以及植被得到很好的保护，尤其是可满足风景旅游区等对洞室顶保留岩石原貌的特别要求。只在覆盖层中开挖小隧道，开挖方量大大减少，降低了工程量，缩短了工期，节省了施工费用。本发明较适用于大跨度浅埋地下洞室，对地表、洞室顶有保持原貌的特别要求的浅埋地下洞室的设计与施工，本发明尤其适合。
图1是多连拱小隧道棚平面布置图。
图2是洞室横断面示意图。
图3是洞室纵断面示意图。
下面通过具体实例结合附图对本发明做进一步的说明：
我们采用本发明对一旅游景点的洞室开挖设计支护结构，该工程的制约条件是：A、地表因有树木存在，不得大面积开挖；B、洞顶上部覆盖很薄(5-7m，相对洞室20m的跨度)；C、与外侧洞室间间距小，拱脚水平抗力小，侧向稳定性差。实际设计中采用在覆盖中部先施作纵向小导洞，及横向多连拱小隧道棚，在纵向小导洞和横向小隧道内再施作锚杆、喷网、二衬，形成洞室主体承重结构。小导洞和小隧道按新奥法进行设计与施工，衬砌结构为锚喷网初期支护与二次模筑相结合的复合式衬砌，横向多连拱小隧道棚与围岩联合形成其下大洞室的承重体系。
具体实施的施工步骤如下：
1、如图1、图2所示在洞室3顶部围岩7中开挖纵向小导洞1，按新奥法施工原理及时进行纵向小导洞1的初期支护，包括喷射混凝土4、锚杆5施作。
2、如图3所示开挖横向小隧道2，按新奥法施工原理及时进行横向小隧道2的初期支护，包括喷射混凝土4、锚杆5施作。
3、如图2、图3所示，施作横向小隧道和纵向小导洞的二次衬砌6。
4、在多连拱小隧道棚与围岩联合承重下，再开挖下部大洞室3。