一种超大跨度隧道上台阶CD法的施工方法与流程

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种超大跨度隧道上台阶CD法的施工方法。

背景技术：

上台阶CD法是一种兼顾传统CD法与台阶法各自优点的隧道施工方法，一方面它能够减小隧道开挖跨度，有效控制拱部沉降，另一方面施工工序相对较少，对围岩扰动次数也较少，施工速度相对较快。近些年在上软下硬地层以及Ⅴ级围岩深埋段的隧道施工中应用较多，且主要应用于开挖跨度为15m以内的大跨度或中等跨度隧道。随着我国单洞四车道公路隧道等这类超大跨度隧道工程数量的不断增多，上台阶CD法也逐渐得到应用，目前主要被应用于Ⅳ级围岩深埋段的隧道施工。

采用上台阶CD法施工尽管具有明显的优势，但在超大跨度隧道施工中仍遇到一些问题：由于超大跨度隧道开挖断面大，若按照传统上台阶CD法施工，先行导坑和后行导坑均采用一次开挖，那么先行导坑和后行导坑的开挖高度将达到9m之多，相当于对两个单洞两车道公路隧道进行全断面开挖，在遇到掌子面围岩条件变差(先行导坑和后行导坑均采用一次开挖，开挖面无法自稳)的情况时，很可能产生掌子面的失稳、坍塌等问题，严重影响施工安全和进度，而且工程造价也会大大增加。因此，在超大跨度隧道上台阶CD法施工过程中，针对围岩条件变差的情况，不应禁锢于既有的施工方法，而应该勇于尝试对既有工法进行改进或研发新的工法。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供一种超大跨度隧道上台阶CD法的施工方法，以解决围岩条件较差(先行导坑和后行导坑均采用一次开挖，开挖面无法自稳)时超大跨度隧道上台阶CD法施工中因先行导坑和后行导坑一次开挖高度过高造成的掌子面失稳、坍塌等问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种超大跨度隧道上台阶CD法的施工方法，所述方法基于传统上台阶CD法，在先行导坑和后行导坑的开挖过程中，通过增加先行导坑和后行导坑的台阶数量使先行导坑和后行导坑分别由传统的一步开挖调整为两步开挖，避免超大跨度隧道上台阶CD法施工中因先行导坑和后行导坑一次开挖高度过高造成的掌子面失稳、坍塌。

进一步地，先行导坑的两步开挖过程具体为：

1)开挖先行导坑上台阶：先行导坑上台阶高度为3～5m，台阶长度为5～10m；

2)施工先行导坑上台阶初期支护，施作先行导坑上台阶中隔壁临时支护；

3)开挖先行导坑下台阶：先行导坑下台阶高度为3～5m，长度为10～30m；

4)施工先行导坑下台阶初期支护，施作先行导坑下台阶中隔壁临时支护。

进一步地，后行导坑的两步开挖过程具体为：

1)开挖后行导坑上台阶：当先行导坑上台阶开挖长度大于15m后，开始开挖后行导坑上台阶，台阶长度为5～10m；

2)施工后行导坑上台阶初期支护；

3)开挖后行导坑下台阶：台阶长度为10～20m；

4)施工后行导坑下台阶初期支护。

进一步地，超大跨度隧道上台阶CD法的施工方法具体为：

1)先行导坑的两步开挖；

2)后行导坑的两步开挖；

3)拆除中隔壁临时支护：拆除先行导坑上台阶中隔壁临时支护以及拆除先行导坑下台阶中隔壁临时支护；每次拆除长度为3～5米；

4)开挖下台阶左侧部分，并及时施作下台阶左侧初期支护，开挖下台阶右侧部分，并及时施作下台阶左侧初期支护；

5)开挖下台阶核心土；

6)开挖仰拱部分，并进行仰拱初期支护的施作；

7)施作二次衬砌：先施做仰拱二次衬砌，再施作拱墙二次衬砌；

8)重复1)-7)步骤，完成超大跨度隧道的施工。

进一步地，所述超大跨度隧道为单洞四车道公路隧道或开挖跨度不小于18m的隧道。

本发明的有益技术效果：

提供的超大跨度隧道上台阶CD法的施工方法，主要解决了围岩条件较差(先行导坑和后行导坑均采用一次开挖，开挖面无法自稳)时超大跨度隧道上台阶CD法施工中因先行导坑和后行导坑一次开挖高度过高造成的掌子面失稳、坍塌等问题；另外，增强了上台阶CD法施工的灵活性和适用性，无论围岩稳定性变好还是变差，都能及时更改、变换成其他工法。

附图说明

图1为本发明上台阶CD法改进工法的工序示意图；

图2为传统上台阶CD法工序示意图；

附图标记：

1.先行导坑；2.先行导坑初期支护；3.中隔壁临时支护；4.后行导坑；5.后行导坑初期支护；6.下台阶左侧部分；7.下台阶左侧初期支护，8.下台阶右侧部分；9.下台阶右侧初期支护；10.下台阶核心土；11.仰拱部分；12.仰拱初期支护；13.仰拱二次衬砌；14.拱墙二次衬砌；2-1.先行导坑上台阶；2-2.先行导坑上台阶初期支护；2-3.先行导坑上台阶中隔壁临时支护；2-4.先行导坑下台阶；2-5.先行导坑下台阶初期支护；2-6先行导坑下台阶中隔壁临时支护；2-7.后行导坑上台阶；2-8.后行导坑上台阶初期支护；2-9.后行导坑下台阶；2-10.后行导坑下台阶初期支护。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

实施例1

本实施例提供一种超大跨度隧道上台阶CD法的施工方法，针对超大跨度隧道围岩稳定性变差的情况，通过增加上台阶CD法中先行导坑和后行导坑的台阶数量对传统上台阶CD法进行改进，以避免因先行导坑和后行导坑一次开挖高度过高造成的掌子面失稳、坍塌等问题。改进后上台阶CD法工序示意图如图1所示。工法改进后的具体工序如下：

①开挖先行导坑上台阶2-1：先行导坑上台阶高度为3～5m，台阶长度为5～10m；

②施工先行导坑上台阶初期支护2-2，施作先行导坑上台阶中隔壁临时支护2-3；

③开挖先行导坑下台阶2-4：先行导坑下台阶高度为3～5m，长度为10～30m；

④施工先行导坑下台阶初期支护2-5，施作先行导坑下台阶中隔壁临时支护2-6；

⑤开挖后行导坑上台阶2-7：当先行导坑上台阶开挖长度大于15m后，开始开挖后行导坑上台阶，台阶长度为5～10m；

⑥施工后行导坑上台阶初期支护2-8；

⑦开挖后行导坑下台阶2-9：台阶长度为10～20m；

⑧施工后行导坑下台阶初期支护2-10；

⑨拆除先行导坑上台阶中隔壁临时支护2-3和先行导坑下台阶中隔壁临时支护2-6：每次拆除长度以3～5米为宜；

⑩开挖下台阶左侧部分6，并及时施作下台阶左侧初期支护7，开挖下台阶右侧部分8，并及时施作下台阶右侧初期支护9；

开挖下台阶核心土10；

开挖仰拱部分11，并进行仰拱初期支护12的施作；

施作二次衬砌：先施做仰拱二次衬砌13，再施作拱墙二次衬砌14；

重复步骤，完成超大跨度隧道上台阶CD法施工。

传统上台阶CD法的施工工序如图2所示，具体施工工序如下：

①开挖先行导坑1：先行导坑高度为8～9m，先行导坑长度为15～40m；

②施工先行导坑初期支护2，施作中隔壁临时支护3；

③开挖后行导坑4：当先行导坑开挖长度大于15m后，开始开挖后行导坑，后行导坑长度为15～30m；

④施工后行导坑初期支护5；

⑤拆除中隔壁临时支护3：每次拆除长度以3～5米为宜；

⑥开挖下台阶左侧部分6，并及时施作下台阶左侧初期支护7，开挖下台阶右侧部分8，并及时施作下台阶右侧初期支护9；

⑦开挖下台阶核心土10；

⑧开挖仰拱部分11，并进行仰拱初期支护12的施作；

⑨施作二次衬砌：先施做仰拱二次衬砌13，再施作拱墙二次衬砌14；

⑩重复①～⑨步骤，完成隧道上台阶CD法施工。

当超大跨度隧道按照传统上台阶CD法施工时，先行导坑和后行导坑均采用一次开挖，开挖高度将有可能达到9m之多，相当于对两个单洞两车道公路隧道进行全断面开挖，在遇到掌子面围岩条件变差(先行导坑和后行导坑均采用一次开挖，开挖面无法自稳)的情况时，很可能产生掌子面的失稳、坍塌等问题，严重影响施工安全和进度，而且工程造价也会大大增加。