上软下硬复合地层的大跨度隧道开挖方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种上软下硬复合地层的大跨度隧道开挖方法。适用于隧道施工技术领域。
【背景技术】
[0002]在隧道施工中，开挖方法是影响隧道稳定的重要因素之一，同时也制约着工程的施工进度和工程造价。对于II1、IV级围岩大跨度隧道，较多采用台阶法施工，洞内有较大的工作空间，适合机械化施工，施工速度较快，但开挖面大，围岩相对稳定性降低；对于V、VI级软弱围岩，目前较多采用交叉中隔壁法(CRD)，它是通过将大断面分割成4个或6个小断面施工，可避免一次开挖断面过大从而对地层产生过大扰动，确保了开挖安全。
[0003]然而，由于地层的非均质性，隧道开挖断面较多出现处于上软下硬的复合地层情况，即隧道断面上部是软土层，而下部是较硬的土层或岩石，围岩等级往往是V级，甚至是VI级；在该地层条件下，采用传统的台阶法施工或交叉中隔壁法(CRD)施工，适用性较差，前者无法保证隧道上台阶施工安全，后者因分多部开挖，开挖面工作空间较小，无法实现机械化施工，且工序复杂，施工进度较慢。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:针对上述存在的问题，提供一种上软下硬复合地层的大跨度隧道开挖方法，以确保上软下硬地层大跨度隧道施工安全，加快施工进度，缩短工期。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种上软下硬复合地层的大跨度隧道开挖方法，该方法将隧道分为上、下台阶进行开挖，其特征在于步骤如下:
[0006]a、根据地勘资料确定开挖面上软下硬地层的分界线，并在与地层分界线重合或以下位置确定上、下台阶的分界线；
[0007]b、上台阶采用中隔壁法施工，将上台阶分为上台阶先行导洞和上台阶后行导洞施工，两者进尺错开3?5m，分别设置上台阶初期支护、上台阶临时仰拱，上台阶先行导洞和上台阶后行导洞之间设置中隔壁临时支护，分部封闭成环；
[0008]C、下台阶采用预留核心土施工，滞后上台阶0.5?I倍隧道开挖跨度，预留下台阶底部仰拱和中间的下台阶核心土，开挖下台阶两侧形成导坑，并施作下台阶两侧导坑初期支护；
[0009]d、滞后下台阶两侧导坑2?3m，开挖预留的下台阶核心土和仰拱，开挖进尺小于等于2m，施作下台阶仰拱初期支护以封闭整环初期支护；
[0010]e、在下台阶仰拱初期支护表面布置土工布和EVA防水板，并饶筑仰拱二衬；
[0011]f、分段拆除上台阶的中隔壁临时支护和上台阶临时仰拱，紧贴上台阶初期支护和下台阶两侧导坑初期支护浇筑路面二衬。
[0012]步骤b中先开挖上台阶先行导洞，再开挖上台阶后行导洞；
[0013]施作上台阶先行导洞的外轮廓线超前注浆小导管和沿中隔壁临时支护布置的中隔壁超前注浆小导管，当导管内注浆固结体强度达到设计标准后，开挖上台阶先行导洞土体，紧跟施作上台阶先行导洞初期支护、中隔壁临时支护和上台阶先行导洞临时仰拱；
[0014]进行上台阶后行导洞的外轮廓线超前注浆小导管的打设和注浆，待注浆固结体强度达到设计标准后进行上台阶后行导洞开挖，施作上台阶后行导洞初期支护和上台阶后行导洞临时仰拱。
[0015]所述上台阶与下台阶的拱脚处均设置锁脚锚杆并注浆。
[0016]步骤f中一次性拆除长度小于等于Sm。
[0017]本发明的有益效果是:本发明的开挖方法对上软下硬地层大跨度隧道开挖适用性较强，较传统台阶法，有效保证了上台阶施工安全，而较交叉中隔壁法(CRD)，施工工序减小，实现部分机械化施工，施工进度加快，工期缩短，具有极大推广价值，社会效益良好。
【附图说明】
[0018]图1为本发明施工工序横断面图。
[0019]图2为本发明施工工序平面图。
【具体实施方式】
[0020]如图1、图2所示，本实施例为一种上软下硬复合地层的大跨度隧道开挖方法，该方法将隧道分为上、下台阶进行开挖，具体步骤如下:
[0021]a、根据地勘资料，确定开挖面上软下硬地层的分界线，选定经济合理的上台阶开挖高度，上下台阶分界线应与地层分界线重合或以下。
[0022]b、上台阶穿越软土地层，采用中隔壁法施工；将上台阶分为上台阶先行导洞I和上台阶后行导洞2施工，两者进尺错开3?5m，分别设置上台阶初期支护(包括上台阶先行导洞初期支护6和上台阶后行导洞初期支护7)、上台阶临时仰拱(包括上台阶先行导洞临时仰拱11和上台阶后行导洞临时仰拱12)，上台阶先行导洞I和上台阶后行导洞2之间设置中隔壁临时支护10，分部封闭成环。本例在上台阶的拱脚处均设置锁脚锚杆17并注浆。
[0023]本实施例中先开挖上台阶先行导洞1，再开挖上台阶后行导洞2:施作上台阶先行导洞I的外轮廓线超前注浆小导管13和沿中隔壁临时支护10布置的中隔壁超前注浆小导管14，当导管内注浆固结体强度达到设计标准后，开挖上台阶先行导洞I的土体，紧跟施作上台阶先行导洞初期支护6、中隔壁临时支护10和上台阶先行导洞临时仰拱11 ;滞后上台阶先行导洞3?5m，开挖上台阶后行导洞2，先进行上台阶后行导洞2的外轮廓线超前注浆小导管13的打设和注浆，待注浆固结体强度达到设计标准后进行上台阶后行导洞2开挖，施作上台阶后行导洞初期支护7和上台阶后行导洞临时仰拱12。
[0024]C、下台阶采用预留核心土施工，滞后上台阶0.5?I倍隧道开挖跨度，预留下台阶底部仰拱5和中间的下台阶核心土 4，开挖下台阶两侧形成导坑3，然后施作下台阶两侧导坑初期支护8，并在下台阶的拱脚处均设置锁脚锚杆17并注浆。导坑3 土体开挖应尽量减小对下台阶核心土 4的扰动，以保持其原有的承载能力。
[0025]d、滞后下台阶两侧导坑3部2?3m，开挖预留的下台阶核心土 4和仰拱5，严格控制开挖进尺，一般不超过2m，施作下台阶仰拱初期支护9，封闭整环初期支护；控制下台阶核心土 4长度不超过3m，以利于下台阶机械化施工。
[0026]e、在下台阶仰拱初期支护9表面布置土工布和EVA防水板，并浇筑仰拱二衬15 ；
[0027]f、分段拆除上台阶的中隔壁临时支护10和上台阶临时仰拱，紧贴上台阶初期支护和下台阶两侧导坑初期支护8浇筑路面二衬16。
【主权项】
1.一种上软下硬复合地层的大跨度隧道开挖方法，该方法将隧道分为上、下台阶进行开挖，其特征在于步骤如下: a、根据地勘资料确定开挖面上软下硬地层的分界线，并在与地层分界线重合或以下位置确定上、下台阶的分界线； b、上台阶采用中隔壁法施工，将上台阶分为上台阶先行导洞(I)和上台阶后行导洞(2)施工，两者进尺错开3?5m，分别设置上台阶初期支护、上台阶临时仰拱，上台阶先行导洞(I)和上台阶后行导洞(2)之间设置中隔壁临时支护(10)，分部封闭成环； c、下台阶采用预留核心土施工，滞后上台阶0.5?I倍隧道开挖跨度，预留下台阶底部的仰拱(5)和中间的下台阶核心土(4)，开挖下台阶两侧形成导坑(3)，并施作下台阶两侧导坑初期支护(8); d、滞后下台阶两侧导坑(3)2?3m，开挖预留的下台阶核心土(4)仰拱(5)，开挖进尺小于等于2m，施作下台阶仰拱初期支护(9)以封闭整环初期支护； e、在下台阶仰拱初期支护表面布置土工布和EVA防水板，并浇筑仰拱二衬(15)； f、分段拆除上台阶的中隔壁临时支护(10)和上台阶临时仰拱，紧贴上台阶初期支护和下台阶两侧导坑初期支护浇筑路面二衬(16)。
2.根据权利要求1所述的上软下硬复合地层的大跨度隧道开挖方法，其特征在于:步骤b中先开挖上台阶先行导洞(1)，再开挖上台阶后行导洞(2); 施作上台阶先行导洞(I)的外轮廓线超前注浆小导管(13)和沿中隔壁临时支护(10)布置的中隔壁超前注浆小导管(14)，当导管内注浆固结体强度达到设计标准后，开挖上台阶先行导洞(I) 土体，紧跟施作上台阶先行导洞初期支护(6)、中隔壁临时支护(10)和上台阶先行导洞临时仰拱(11); 进行上台阶后行导洞(2)的外轮廓线超前注浆小导管(13)的打设和注浆，待注浆固结体强度达到设计标准后进行上台阶后行导洞(2)开挖，施作上台阶后行导洞初期支护(7)和上台阶后行导洞临时仰拱(12)。
3.根据权利要求1或2所述的上软下硬复合地层的大跨度隧道开挖方法，其特征在于:所述上台阶与下台阶的拱脚处均设置锁脚锚杆(17)并注浆。
4.根据权利要求1或2所述的上软下硬复合地层的大跨度隧道开挖方法，其特征在于:步骤f中一次性拆除长度小于等于Sm。
【专利摘要】本发明涉及一种上软下硬复合地层的大跨度隧道开挖方法。本发明的目的是提供一种上软下硬复合地层的大跨度隧道开挖方法，以确保上软下硬地层大跨度隧道施工安全，加快施工进度，缩短工期。本发明的技术方案是：该方法将隧道分为上、下台阶进行开挖，步骤如下：a、根据地勘资料确定开挖面上软下硬地层的分界线；b、上台阶采用中隔壁法施工；c、下台阶采用预留核心土施工；d、滞后下台阶两侧导坑2～3m；e、在下台阶仰拱初期支护表面布置土工布和EVA防水板，并浇筑仰拱二衬；f、分段拆除上台阶的中隔壁临时支护和上台阶临时仰拱，紧贴上台阶初期支护和下台阶两侧导坑初期支护浇筑路面二衬。本发明适用于隧道施工技术领域。
【IPC分类】E21D9-00, E21D11-00, E21D11-10
【公开号】CN104879131
【申请号】CN201510228004
【发明人】邹金杰, 章立峰, 潘乘浪, 胡贤国, 闫自海, 彭加强, 朱双厅
【申请人】中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月6日