一种先墙后拱交叉中隔壁的隧道施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种先墙后拱交叉中隔壁的隧道施工方法，本发明先施工拱脚部位的导洞，再在导洞中施工竖向纵梁及导洞下方施工竖向边桩，然后在超前支护保护下采用CRD工法分部开挖隧道。本发明适用于地质条件差、埋深浅、宽度大且对施工沉降要求严格的隧道，可以将拱部荷载及时传递至承载能力极高的纵梁及边桩上，有效减少施工期沉降，施工安全性高，且初期支护结构整体性好，防水层能够连续铺设、整体浇筑二次衬砌，防水效果好，质量有保障。
【专利说明】一种先墙后拱交叉中隔壁的隧道施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道施工【技术领域】，具体地指一种先墙后拱交叉中隔壁的隧道施工方法。
【背景技术】
[0002]在复杂环境、浅埋条件下大跨度隧道开挖方法较多，其中主要的施工方法为交叉中隔壁法(CRD, Center Cross Diaphragm)或桩梁拱法(PBA, Pile-Beam-Arc)。
[0003]如图1所示，CRD工法是将较大断面的隧道用中隔壁1.1，水平支撑1.2，分隔为若干小洞室，分部开挖小洞室且各自封闭成环直至整个断面开挖完成，然后拆除中隔壁和水平支撑，浇筑二次衬砌，完成隧道施工的方法。该方法将大断面分割为小断面施工，最终完成大断面隧道的施工，可避免一次开挖断面积多大从而对地层产生的扰动过大，有利于隧道结构稳定，但由于初期支护拱脚和墙脚均直接座落于地层上，在强大的地层竖向荷载作用下容易引起结构整体下沉和左右不均匀下沉，当下沉量过大时不仅难以控制地面沉降，也可能使结构产生破坏。此外，该工法的中隔壁、水平支撑与初期支护的连接质量难以保证，可能出现连接部位局部失稳进而导致整个结构破坏的风险。
[0004]如图2所示，PBA工法，是利用先施工的小导洞2.1，竖向施工边桩2.2、中柱2.3及设置在小导洞2.1内的纵梁2.4，然后分步开挖拱部、浇筑两侧纵梁之间的拱部结构，在拱部结构、边桩的保护下，开挖隧道其余部分，再分层浇筑内部结构直至完成整个隧道结构。
[0005]该工法主要应用于地铁车站施工，其借鉴了地下工程中常用的盖挖施工方法的优点，在先施工的顶部结构保护下完成主洞施工，但在实际使用过程中存在以下问题:
[0006]①施工工序多，转换节点多:结构的主要节点都是在狭小空间内施作，施工质量难以保证；
[0007]②中柱2.3上方的纵梁2.4与边桩2.2上方的纵梁2.4通过分段的拱部结构连接，在节点位置处防水施工困难，此位置漏水较严重，施工质量难以保证；
[0008]③内部结构施工缝多，整体性差，防水效果差。
[0009]因此，需对现有技术进行改进。
【发明内容】
[0010]本发明的目的就是要解决上述【背景技术】的不足，提供一种先墙后拱交叉中隔壁的隧道施工方法，以解决【背景技术】中存在的问题。
[0011]本发明的技术方案为:一种先墙后拱交叉中隔壁的隧道施工方法，其特征在于，它包括以下步骤:
[0012]I)、施工左导洞和右导洞；
[0013]2)、在左导洞的底部向下施工左边桩，在右导洞的底部向下施工右边桩；
[0014]3)、在左导洞内施工左纵梁，在右导洞内施工右纵梁；
[0015]4)、从左导洞右侧开挖第一分部，并施工第一分部的第一拱部初期支护、第一中隔壁及第一水平支撑，第一水平支撑设置在左导洞和第一中隔壁之间；
[0016]5)、从右导洞左侧开挖第二分部，并施工第二分部的第二拱部初期支护、及第二水平支撑，第二拱部初期支护与第一拱部初期支护构成隧道拱部初期支护，第二水平支撑设置在右导洞和第一中隔壁之间；
[0017]6)、从左边桩右侧、第一水平支撑下方开挖第三分部，并施工第三分部的第二中隔墙和第三水平支撑，第二中隔墙上端与第一中隔壁下端连接，第三水平支撑设置在左边桩和第二中隔墙之间；
[0018]7 )、从右边桩左侧、第二水平支撑下方开挖第四分部，并施工第四分部的第四水平支撑，第四水平支撑设置在右边桩和第二中隔墙之间；
[0019]8)、按照步骤6、7向下开挖，直至隧道全部开挖完成；
[0020]9)、隧道开挖完成后，分段拆除中隔墙、隧道内的水平支撑及左导洞和右导洞侵入隧道范围的结构；
[0021]10)、铺设防水板，浇筑二次衬砌，完成隧道结构施工。
[0022]在上述方案中:
[0023]所述左边桩和右边桩采用人工挖孔桩或钻孔灌注桩进行施工。
[0024]所述左纵梁和右纵梁预留有与拱部初期支护、第一水平支撑和第二水平支撑相连接的预埋件。
[0025]所述第三水平支撑与左边桩固定连接，所述第四水平支撑与左边桩固定连接。
[0026]本发明适用于地质条件差、埋深浅、宽度大且对施工沉降要求严格的隧道，可以将拱部荷载及时传递至承载能力极高的纵梁及边桩上，有效减少施工期沉降，施工安全性高，且初期支护结构整体性好，防水层能够连续铺设、整体浇筑二次衬砌，防水效果好，质量有保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是CRD工法示意图；
[0028]图2是PBA工法示意图；
[0029]图3是施工左导洞和右导洞示意图；
[0030]图4是施工左边桩和右边桩示意图；
[0031]图5是施工左纵梁和右纵梁示意图；
[0032]图6是施工第一分部示意图；
[0033]图7是施工第二分部示意图；
[0034]图8是施工第三分部示意图；
[0035]图9是施工第四分部示意图；
[0036]图10是隧道施工示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0038]如图1所示的CRD工法、图2所示的PBA工法，已在【背景技术】中作了详细说明，于此不再赘述。[0039]本发明所示的一种先墙后拱交叉中隔壁的隧道施工方法，它包括以下步骤:
[0040]I)、利用周边环境条件，施工左导洞I和右导洞2 (如图3所示)，左导洞I和右导洞2的净空尺寸在满足左边桩3、右边桩4及左纵梁5、右纵梁6的施工要求下应尽量的小；
[0041]2)、在左导洞I的底部向下施工左边桩3，在右导洞2的底部向下施工右边桩4(如图4所示)，根据地质条件左边桩3和右边桩4采用人工挖孔桩或钻孔灌注桩进行施工；
[0042]3)、在左导洞I内施工左纵梁5，在右导洞2内施工右纵梁6 (如图5所示)，左纵梁5和右纵梁6预留有与拱部初期支护、第一水平支撑10、第二水平支撑13相连接的预埋件；
[0043]4)、从左导洞I右侧开挖第一分部7，并施工第一分部7的第一拱部初期支护8、第一中隔壁9及第一水平支撑10，第一水平支撑10设置在左导洞I和第一中隔壁9之间(如图6所示)，第一拱部初期支护8、第一水平支撑10与左纵梁5内的预埋件连接牢固；
[0044]5)、从右导洞2左侧开挖第二分部11，并施工第二分部11的第二拱部初期支护12、及第二水平支撑13 (如图7所示)，第二拱部初期支护12与第一拱部初期支护8构成隧道拱部初期支护，隧道拱部初期支护可根据结构受力要求设置型钢拱架或格栅拱架；第二水平支撑13设置在右导洞2和第一中隔壁9之间，第二拱部初期支护12与右纵梁6内的预埋件连接牢固；
[0045]6)、从左边桩3右侧、第一水平支撑10下方开挖第三分部14，并施工第三分部14的第二中隔墙15和第三水平支撑16，第二中隔墙15上端与第一中隔壁9下端连接，第三水平支撑16设置在左边桩3和第二中隔墙15之间(如图8所示)，第三水平支撑16与左边桩3连接牢固；
[0046]7)、从右边桩4左侧、第二水平支撑13下方开挖第四分部17，并施工第四分部17的第四水平支撑18，第四水平支撑18设置在右边桩4和第二中隔墙15之间(如图9所示)，第四水平支撑18与左边桩4连接牢固。
[0047]8)、按照步骤6、7向下开挖，直至隧道全部开挖完成；
[0048]9)、隧道开挖完成后，分段拆除中隔墙、隧道内的水平支撑及左导洞I和右导洞2侵入隧道范围的结构；
[0049]10)、铺设防水板19，浇筑二次衬砌20，完成隧道结构施工(如图10所示)。
[0050]本发明针对CRD工法与PBA工法的缺点，提出采用先墙后拱交叉中隔壁法(简称PBCRD工法，Pile-Beam-Center Cross Diaphragm),以解决现有技术中存在的问题。本发明中，先施工拱脚部位的导洞，再在导洞中施工竖向纵梁及导洞下方施工竖向边桩，然后在超前支护保护下采用CRD工法分部开挖隧道，形成带有中隔壁和临时水平支撑的隧道初期支护，竖向纵梁及竖向边桩作为隧道初期支护的边墙，水平纵梁作为桩墙的冠梁，顶部初期支护支撑于纵梁上，水平临时支撑与纵梁(或桩墙)连接，可以将拱部地层压力传递至纵梁及边桩上，进而通纵梁及边桩传递至深部地层中，从而避免拱顶结构因其拱脚位置沉降过大而造成的结构变形过大。在隧道开挖完成后，分段拆除中隔壁及水平支撑，沿隧道四周连续铺设防水层，整体浇筑二次衬砌。
[0051]本发明适用于地质条件差、埋深浅、宽度大且对施工沉降要求严格的隧道，可以将拱部荷载及时传递至承载能力极高的纵梁及边桩上，有效减少施工期沉降，施工安全性高，且初期支护结构整体性好，防水层能够连续铺设、整体浇筑二次衬砌，防水效果好，质量有保障。
【权利要求】
1.一种先墙后拱交叉中隔壁的隧道施工方法，其特征在于，它包括以下步骤: 1)、施工左导洞(I)和右导洞(2)； 2)、在左导洞(I)的底部向下施工左边桩(3)，在右导洞(2)的底部向下施工右边桩(4)； 3)、在左导洞(I)内施工左纵梁(5)，在右导洞(2)内施工右纵梁(6)； 4)、从左导洞(I)右侧开挖第一分部(7)，并施工第一分部(7)的第一拱部初期支护(8)、第一中隔壁(9)及第一水平支撑(10)，第一水平支撑(10)设置在左导洞(I)和第一中隔壁(9)之间； 5)、从右导洞(2)左侧开挖第二分部(11)，并施工第二分部(11)的第二拱部初期支护(12)、及第二水平支撑(13)，第二拱部初期支护(12)与第一拱部初期支护(8)构成隧道拱部初期支护，第二水平支撑(13)设置在右导洞(2)和第一中隔壁(9)之间； 6)、从左边桩(3)右侧、第一水平支撑(10)下方开挖第三分部(14)，并施工第三分部(14)的第二中隔墙(15)和第三水平支撑(16)，第二中隔墙(15)上端与第一中隔壁(9)下端连接，第三水平支撑(16 )设置在左边桩(3 )和第二中隔墙(15 )之间； 7)、从右边桩(4)左侧、第二水平支撑(13)下方开挖第四分部(17)，并施工第四分部(17)的第四水平支撑(18)，第四水平支撑(18)设置在右边桩(4)和第二中隔墙(15)之间； 8)、按照步骤6、7向下开挖，直至隧道全部开挖完成； 9)、隧道开挖完成后，分段拆除中隔墙、隧道内的水平支撑及左导洞(I)和右导洞(2)侵入隧道范围的结构； 10)、铺设防水板(19)，浇筑二次衬砌(20)，完成隧道结构施工。
2.根据权利要求1所述的一种先墙后拱交叉中隔壁的隧道施工方法，其特征在于:所述左边桩(3)和右边桩(4)采用人工挖孔桩或钻孔灌注桩进行施工。
3.根据权利要求1所述的一种先墙后拱交叉中隔壁的隧道施工方法，其特征在于:所述左纵梁(5)和右纵梁(6)预留有与拱部初期支护、第一水平支撑(10)、第二水平支撑(13)相连接的预埋件。
4.根据权利要求1所示的一种先墙后拱交叉中隔壁的隧道施工方法，其特征在于:所述第三水平支撑(16)与左边桩(3)固定连接，所述第四水平支撑(18)与左边桩(4)固定连接。
【文档编号】E21D9/00GK103527204SQ201310544705
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】肖明清, 邓朝辉, 陈建桦, 李强, 龚彦峰, 鲁志鹏, 季大雪, 胡志广, 李长福 申请人:中铁第四勘察设计院集团有限公司