上軟下硬復合地層的大跨度隧道開挖方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種上軟下硬復合地層的大跨度隧道開挖方法。適用于隧道施工技術領域。
【背景技術】
[0002]在隧道施工中，開挖方法是影響隧道穩定的重要因素之一，同時也制約著工程的施工進度和工程造價。對于II1、IV級圍巖大跨度隧道，較多采用臺階法施工，洞內有較大的工作空間，適合機械化施工，施工速度較快，但開挖面大，圍巖相對穩定性降低；對于V、VI級軟弱圍巖，目前較多采用交叉中隔壁法(CRD)，它是通過將大斷面分割成4個或6個小斷面施工，可避免一次開挖斷面過大從而對地層產生過大擾動，確保了開挖安全。
[0003]然而，由于地層的非均質性，隧道開挖斷面較多出現處于上軟下硬的復合地層情況，即隧道斷面上部是軟土層，而下部是較硬的土層或巖石，圍巖等級往往是V級，甚至是VI級；在該地層條件下，采用傳統的臺階法施工或交叉中隔壁法(CRD)施工，適用性較差，前者無法保證隧道上臺階施工安全，后者因分多部開挖，開挖面工作空間較小，無法實現機械化施工，且工序復雜，施工進度較慢。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:針對上述存在的問題，提供一種上軟下硬復合地層的大跨度隧道開挖方法，以確保上軟下硬地層大跨度隧道施工安全，加快施工進度，縮短工期。
[0005]本發明所采用的技術方案是:一種上軟下硬復合地層的大跨度隧道開挖方法，該方法將隧道分為上、下臺階進行開挖，其特征在于步驟如下:
[0006]a、根據地勘資料確定開挖面上軟下硬地層的分界線，并在與地層分界線重合或以下位置確定上、下臺階的分界線；
[0007]b、上臺階采用中隔壁法施工，將上臺階分為上臺階先行導洞和上臺階后行導洞施工，兩者進尺錯開3?5m，分別設置上臺階初期支護、上臺階臨時仰拱，上臺階先行導洞和上臺階后行導洞之間設置中隔壁臨時支護，分部封閉成環；
[0008]C、下臺階采用預留核心土施工，滯后上臺階0.5?I倍隧道開挖跨度，預留下臺階底部仰拱和中間的下臺階核心土，開挖下臺階兩側形成導坑，并施作下臺階兩側導坑初期支護；
[0009]d、滯后下臺階兩側導坑2?3m，開挖預留的下臺階核心土和仰拱，開挖進尺小于等于2m，施作下臺階仰拱初期支護以封閉整環初期支護；
[0010]e、在下臺階仰拱初期支護表面布置土工布和EVA防水板，并饒筑仰拱二襯；
[0011]f、分段拆除上臺階的中隔壁臨時支護和上臺階臨時仰拱，緊貼上臺階初期支護和下臺階兩側導坑初期支護澆筑路面二襯。
[0012]步驟b中先開挖上臺階先行導洞，再開挖上臺階后行導洞；
[0013]施作上臺階先行導洞的外輪廓線超前注漿小導管和沿中隔壁臨時支護布置的中隔壁超前注漿小導管，當導管內注漿固結體強度達到設計標準后，開挖上臺階先行導洞土體，緊跟施作上臺階先行導洞初期支護、中隔壁臨時支護和上臺階先行導洞臨時仰拱；
[0014]進行上臺階后行導洞的外輪廓線超前注漿小導管的打設和注漿，待注漿固結體強度達到設計標準后進行上臺階后行導洞開挖，施作上臺階后行導洞初期支護和上臺階后行導洞臨時仰拱。
[0015]所述上臺階與下臺階的拱腳處均設置鎖腳錨桿并注漿。
[0016]步驟f中一次性拆除長度小于等于Sm。
[0017]本發明的有益效果是:本發明的開挖方法對上軟下硬地層大跨度隧道開挖適用性較強，較傳統臺階法，有效保證了上臺階施工安全，而較交叉中隔壁法(CRD)，施工工序減小，實現部分機械化施工，施工進度加快，工期縮短，具有極大推廣價值，社會效益良好。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明施工工序橫斷面圖。
[0019]圖2為本發明施工工序平面圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1、圖2所示，本實施例為一種上軟下硬復合地層的大跨度隧道開挖方法，該方法將隧道分為上、下臺階進行開挖，具體步驟如下:
[0021]a、根據地勘資料，確定開挖面上軟下硬地層的分界線，選定經濟合理的上臺階開挖高度，上下臺階分界線應與地層分界線重合或以下。
[0022]b、上臺階穿越軟土地層，采用中隔壁法施工；將上臺階分為上臺階先行導洞I和上臺階后行導洞2施工，兩者進尺錯開3?5m，分別設置上臺階初期支護(包括上臺階先行導洞初期支護6和上臺階后行導洞初期支護7)、上臺階臨時仰拱(包括上臺階先行導洞臨時仰拱11和上臺階后行導洞臨時仰拱12)，上臺階先行導洞I和上臺階后行導洞2之間設置中隔壁臨時支護10，分部封閉成環。本例在上臺階的拱腳處均設置鎖腳錨桿17并注漿。
[0023]本實施例中先開挖上臺階先行導洞1，再開挖上臺階后行導洞2:施作上臺階先行導洞I的外輪廓線超前注漿小導管13和沿中隔壁臨時支護10布置的中隔壁超前注漿小導管14，當導管內注漿固結體強度達到設計標準后，開挖上臺階先行導洞I的土體，緊跟施作上臺階先行導洞初期支護6、中隔壁臨時支護10和上臺階先行導洞臨時仰拱11 ;滯后上臺階先行導洞3?5m，開挖上臺階后行導洞2，先進行上臺階后行導洞2的外輪廓線超前注漿小導管13的打設和注漿，待注漿固結體強度達到設計標準后進行上臺階后行導洞2開挖，施作上臺階后行導洞初期支護7和上臺階后行導洞臨時仰拱12。
[0024]C、下臺階采用預留核心土施工，滯后上臺階0.5?I倍隧道開挖跨度，預留下臺階底部仰拱5和中間的下臺階核心土 4，開挖下臺階兩側形成導坑3，然后施作下臺階兩側導坑初期支護8，并在下臺階的拱腳處均設置鎖腳錨桿17并注漿。導坑3 土體開挖應盡量減小對下臺階核心土 4的擾動，以保持其原有的承載能力。
[0025]d、滯后下臺階兩側導坑3部2?3m，開挖預留的下臺階核心土 4和仰拱5，嚴格控制開挖進尺，一般不超過2m，施作下臺階仰拱初期支護9，封閉整環初期支護；控制下臺階核心土 4長度不超過3m，以利于下臺階機械化施工。
[0026]e、在下臺階仰拱初期支護9表面布置土工布和EVA防水板，并澆筑仰拱二襯15 ；
[0027]f、分段拆除上臺階的中隔壁臨時支護10和上臺階臨時仰拱，緊貼上臺階初期支護和下臺階兩側導坑初期支護8澆筑路面二襯16。
【主權項】
1.一種上軟下硬復合地層的大跨度隧道開挖方法，該方法將隧道分為上、下臺階進行開挖，其特征在于步驟如下: a、根據地勘資料確定開挖面上軟下硬地層的分界線，并在與地層分界線重合或以下位置確定上、下臺階的分界線； b、上臺階采用中隔壁法施工，將上臺階分為上臺階先行導洞(I)和上臺階后行導洞(2)施工，兩者進尺錯開3?5m，分別設置上臺階初期支護、上臺階臨時仰拱，上臺階先行導洞(I)和上臺階后行導洞(2)之間設置中隔壁臨時支護(10)，分部封閉成環； c、下臺階采用預留核心土施工，滯后上臺階0.5?I倍隧道開挖跨度，預留下臺階底部的仰拱(5)和中間的下臺階核心土(4)，開挖下臺階兩側形成導坑(3)，并施作下臺階兩側導坑初期支護(8); d、滯后下臺階兩側導坑(3)2?3m，開挖預留的下臺階核心土(4)仰拱(5)，開挖進尺小于等于2m，施作下臺階仰拱初期支護(9)以封閉整環初期支護； e、在下臺階仰拱初期支護表面布置土工布和EVA防水板，并澆筑仰拱二襯(15)； f、分段拆除上臺階的中隔壁臨時支護(10)和上臺階臨時仰拱，緊貼上臺階初期支護和下臺階兩側導坑初期支護澆筑路面二襯(16)。
2.根據權利要求1所述的上軟下硬復合地層的大跨度隧道開挖方法，其特征在于:步驟b中先開挖上臺階先行導洞(1)，再開挖上臺階后行導洞(2); 施作上臺階先行導洞(I)的外輪廓線超前注漿小導管(13)和沿中隔壁臨時支護(10)布置的中隔壁超前注漿小導管(14)，當導管內注漿固結體強度達到設計標準后，開挖上臺階先行導洞(I) 土體，緊跟施作上臺階先行導洞初期支護(6)、中隔壁臨時支護(10)和上臺階先行導洞臨時仰拱(11); 進行上臺階后行導洞(2)的外輪廓線超前注漿小導管(13)的打設和注漿，待注漿固結體強度達到設計標準后進行上臺階后行導洞(2)開挖，施作上臺階后行導洞初期支護(7)和上臺階后行導洞臨時仰拱(12)。
3.根據權利要求1或2所述的上軟下硬復合地層的大跨度隧道開挖方法，其特征在于:所述上臺階與下臺階的拱腳處均設置鎖腳錨桿(17)并注漿。
4.根據權利要求1或2所述的上軟下硬復合地層的大跨度隧道開挖方法，其特征在于:步驟f中一次性拆除長度小于等于Sm。
【專利摘要】本發明涉及一種上軟下硬復合地層的大跨度隧道開挖方法。本發明的目的是提供一種上軟下硬復合地層的大跨度隧道開挖方法，以確保上軟下硬地層大跨度隧道施工安全，加快施工進度，縮短工期。本發明的技術方案是：該方法將隧道分為上、下臺階進行開挖，步驟如下：a、根據地勘資料確定開挖面上軟下硬地層的分界線；b、上臺階采用中隔壁法施工；c、下臺階采用預留核心土施工；d、滯后下臺階兩側導坑2～3m；e、在下臺階仰拱初期支護表面布置土工布和EVA防水板，并澆筑仰拱二襯；f、分段拆除上臺階的中隔壁臨時支護和上臺階臨時仰拱，緊貼上臺階初期支護和下臺階兩側導坑初期支護澆筑路面二襯。本發明適用于隧道施工技術領域。
【IPC分類】E21D9-00, E21D11-00, E21D11-10
【公開號】CN104879131
【申請號】CN201510228004
【發明人】鄒金杰, 章立峰, 潘乘浪, 胡賢國, 閆自海, 彭加強, 朱雙廳
【申請人】中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月6日