销杆2为Φ28第一空心销杆，L = 6m ;第二销杆3为Φ22第二空心锚杆，L = 3m。
[0055]为了进一步加固，在上述技术方案的技术上，发明人有进一步进行了加固设计，该布置结构还包括预应力锚索排，由多个均匀相间的预应力锚索(此处没有进行第一预应力锚索、第二预应力锚索的区分，其采用的都是预应力锚索，编号只是为了在权利要求书中说明的更清楚)围成，每个预应力锚索的一端锚固于I 3环形导坑的掌子面(具体来说是掌子面喷的混凝土层)；由于I 3环形导坑为环形结构，因此预应力锚索排为环状结构，相邻两个预应力锚索环向间距为设定值，设定值可以根据具体地下穹顶的大小，及预应力锚索的直径、数目、长度来定，本领域技术人员根据常识可以实施。
[0056]与上述技术方案类似，还包括预应力锚索排，由多个均匀相间的预应力锚索围成，每个预应力锚索(此处没有进行第一预应力锚索、第二预应力锚索的区分，其采用的都是预应力锚索，编号只是为了在权利要求书中说明的更清楚)的一端锚固于III环形导坑的掌子面的混凝土层；对111环形导坑进行加固支护。预应力锚索排为环状结构，相邻两个预应力锚索环向间距为设定值，设定值可以根据具体地下穹顶的大小，及预应力锚索的直径、数目、长度来定，本领域技术人员根据常识可以实施。
[0057]另外，在III环形导坑开挖加固到第一锚杆2、第二锚杆3后，还进行了环形圈梁的加固。环形圈梁的宽和高都根据穹顶的大小、高度来定，本领域技术人员可以根据现有知识实施。
[0058]该施工布置结构在中心支柱上方的穹顶也同样喷了钢纤维混凝土层、混凝土层，同时在钢纤维混凝土层挂钢筋网，在混凝土层锚固第一锚杆2、第二锚杆3，二者长度不同，相间分布。
[0059]接下来，基于上述各技术方案中地下穹顶开挖施工布置结构进行现场开挖:
[0060]步骤101，预留中心支柱支撑穹顶上环形导坑围岩；
[0061]步骤102，开挖穹顶环形导坑围岩，并进行支护加固；
[0062]穹顶环形导坑包括:自下而上的III环形导坑、I 3环形导坑、I I环形导坑、I 2环形导坑、II环形导坑；
[0063]步骤103，开挖中心支柱的中心“十”字架中环形导坑核心柱，进行支护加固；
[0064]步骤104，开挖中心支柱剩余的环形导坑，进行支护加固。
[0065]接下来，通过一个具体的实施例来对上述开挖方法进行说明:
[0066]第一步，如图3、4所示，由主通道采用小导洞进入集散大厅，采用台阶法依次开挖I 1、I 2、I 3环形导坑，其中I I环形导坑比I 2环形导坑超前3-5m，I 2环形导坑比I 3环形导坑超前3_5m ;开挖后初喷5cm厚C30钢纤维混凝土 ；挂Φ6钢筋网@20cmX20cm后，再喷 20cm 厚 C25 混凝土 ；施做 Φ28，@1.5X1.5m，L = 6m 中空锚杆 22 ；Φ22,@1.5X1.5m，L=3m中空锚杆3，长短交替布置；施做第一排1000KN预应力锚索4，长20m，环向间距2.5m。采用Φ28，§1.5X1.5m, L = 6m砂浆锚杆5锚固。
[0067]第二步，开挖II环形导坑岩体，如图5、6所示；开挖后初喷5cm厚C30钢纤维混凝土；挂Φ6钢筋网@20cmX20cm后，再喷20cm厚C25混凝土；施做Φ28中空锚杆2il.5X1.5m, L = 6m ；Φ22中空锚杆3il.5X1.5m, L = 3m,锚杆长短交替布置。
[0068]第三步，开挖III环形导坑岩体，如图7、8所示；开挖后初喷5cm厚C30钢纤维混凝土；挂Φ6钢筋网@20cmX20cm后，再喷20cm厚C25混凝土；施做Φ28中空锚杆201.5X1.5m，L = 6m ;Φ 22中空锚杆301.5X1.5m，L = 3m,锚杆长短交替布置；施做第二排1000KN预应力锚索4，长20m，环向间距2.5m ;施做环形圈梁，圈梁宽1.0m，高1.35m。
[0069]第四步，〃十字形〃对穿开挖中环形导坑核心柱，如图9、10所示；开挖后初喷5cm厚C30钢纤维混凝土 ；挂Φ6钢筋网@20cmX20cm后，再喷20cm厚C25混凝土 ；施做Φ28中空锚杆2il.5X1.5m, L = 6m ；Φ 22中空锚杆3il.5X1.5m, L = 3m,锚杆长短交替布置。
[0070]第五步，开挖V环形导坑岩体，如图11、12所示；开挖后初喷5cm厚C30钢纤维混凝土；挂Φ6钢筋网@20cmX20cm后，再喷20cm厚C25混凝土；施做Φ28中空锚杆2il.5X1.5m, L = 6m ；Φ22中空锚杆3il.5X1.5m, L = 3m,锚杆长短交替布置。
[0071]第六步，待初支稳定后，拆除临时支护，台阶法依次开挖剩余岩体，施做隧道底板及铺面。
[0072]本技术方案的核心思想是先环形开挖穹顶四周围岩，预留中央核心柱支撑穹顶上环形导坑围岩，充分利用穹顶中央预留的核心柱支撑穹顶围岩，以保证围岩的稳定性，待穹顶顶环形导坑支护结构施工完成并稳定后，再开挖核心柱。这种开挖步序的安排可充分利用中央核心柱的支撑作用，从而大幅度地减少临时支撑，节省工程造价，同时提高了穹顶开挖过程中围岩的稳定性和施工的安全性。
[0073]本发明提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本发明的范围内。
[0074]显然，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型。如果对本发明的这些改动和变型是在本发明的权利要求及其等同方案的范围之内，则本发明也将包含这些改动和变型。
【主权项】
1.一种地下穹顶开挖施工布置结构，其特征在于，包括:中心支柱和施工通道；所述施工通道自地下穹顶外延伸至所述中心支柱；所述中心支柱为自下而上递减的台阶状柱形结构；所述中心支柱的侧面自下而上设置III环形导坑的开挖接露面，I 3环形导坑的开挖接露面，I I环形导坑的开挖接露面、I 2环形导坑的开挖接露面、II环形导坑的开挖接露面；所述中心支柱内设置“十”字形开挖接露面。
2.如权利要求1所述的地下穹顶开挖施工布置结构，其特征在于，所述II环形导坑比所述I 2环形导坑超前3-5米，所述I 2环形导坑比所述I 3环形导坑超前3-5米。
3.如权利要求2所述的地下穹顶开挖施工布置结构，其特征在于，所述所述II环形导坑、I 2环形导坑、I 3环形导坑、所述II环形导坑、所述III环形导坑的掌子面、所述中心支柱顶部的面从内到外依次喷有混凝土层、钢纤维混凝土层；所述钢纤维混凝土层挂钢筋网，所述混凝土层锚固第一中空锚杆、第二中空锚杆；所述第一锚杆的长度大于所述第二锚杆的长度，所述第一锚杆和所述第二锚杆交替布置。
4.如权利要求1-3任一项所述的地下穹顶开挖施工布置结构，其特征在于，还包括第一预应力锚索排，所述第一预应力锚索排为环状结构，由多个均匀相间的第一预应力锚索围成，每个所述第一预应力锚索的一端锚固于所述I 3环形导坑的掌子面；相邻两个第一预应力锚索环向间距为设定值。
5.如权利要求4所述的地下穹顶开挖施工布置结构，其特征在于，还包括第二预应力锚索排，所述第二预应力锚索排为环状结构，由多个均匀相间的第二预应力锚索围成，每个所述第二预应力锚索的一端锚固于所述III环形导坑的掌子面；相邻两个第二预应力锚索环向间距为设定值。
6.一种地下穹顶开挖方法，其特征在于，包括: 步骤1，预留中心支柱支撑穹顶上环形导坑围岩； 步骤2，开挖穹顶环形导坑围岩，并进行支护加固；所述穹顶环形导坑包括:自下而上的III环形导坑、I 3环形导坑、I I环形导坑、I 2环形导坑、II环形导坑； 步骤3，开挖所述中心支柱的中心“十”字架中环形导坑核心柱，进行支护加固； 步骤4，开挖所述中心支柱剩余的环形导坑，进行支护加固。
7.如权利要求6所述的地下穹顶开挖方法，其特征在于，所述步骤2包括: 步骤21，台阶法开挖I I环形导坑、I 2环形导坑、I 3环形导坑，进行支护加固，其中I I环形导坑处于I 2环形导坑和I 3环形导坑之间； 步骤22，开挖I 2环形导坑上方的II环形导坑，进行支护加固； 步骤23，开挖I 3环形导坑下方的III环形导坑，进行支护加固。
8.如权利要求7所述的地下穹顶开挖方法，其特征在于，所述步骤21包括: 采用台阶法依次开挖I I环形导坑、I 2环形导坑、I 3环形导坑，所述I I环形导坑比所述I 2环形导坑超前3-5米，所述I 2环形导坑比所述I 3环形导坑超前3-5米；初喷钢纤维混凝土，然后挂钢筋网； 再喷混凝土，环形锚固第一中空锚杆、第二中空锚杆，所述第一锚杆的长度大于所述第二锚杆的长度，所述第一锚杆和所述第二锚杆交替布置； 环形锚固多个第一预应力锚索。
9.如权利要求6-8任一项所述的地下穹顶开挖方法，其特征在于，所述步骤3包括: 在所述中心支柱“十”字形对穿开挖中环形导坑核心柱； 初喷钢纤维混凝土，然后挂钢筋网； 再喷混凝土，环形锚固第一中空锚杆、第二中空锚杆，所述第一锚杆的长度大于所述第二锚杆的长度，所述第一锚杆和所述第二锚杆交替布置； 环形锚固多个第二预应力锚索。
10.如权利要求9所述的地下穹顶开挖方法，其特征在于，所述步骤4之后，所述地下穹顶开挖方法还包括: 拆除临时支护； 台阶法依次开挖剩余的岩体，建设隧道底板及铺面。
【专利摘要】本发明涉及地下工程技术领域，具体涉及地下穹顶开挖施工布置结构及开挖方法。该施工布置结构包括：中心支柱和施工通道；施工通道自地下穹顶外延伸至中心支柱；中心支柱为自下而上递减的台阶状柱形结构；中心支柱的侧面自下而上设置Ⅲ环形导坑的开挖接露面，Ⅰ3环形导坑的开挖接露面，Ⅰ1环形导坑的开挖接露面、Ⅰ2环形导坑的开挖接露面、Ⅱ环形导坑的开挖接露面；中心支柱内设置“十”字形开挖接露面。开挖中先预留中心支柱，然后开挖穹顶环形导坑围岩，然后开挖中心支柱。这种施工布置及开挖方法能够减少临时支撑，节省工程造价，同时提高了穹顶开挖过程中围岩的稳定性和施工的安全性。
【IPC分类】E21D11-00, E21D9-00
【公开号】CN104806252
【申请号】CN201510206255
【发明人】刘建友, 赵勇, 田四明, 唐国荣, 王德福, 陈学峰, 吕刚, 马福东, 王婷, 李力, 杨甲豹, 朱敏, 郭磊
【申请人】中铁工程设计咨询集团有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月28日