双线小净距大断面节理岩体地铁隧道的施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种双线小净距大断面节理岩体地铁隧道的施工方法，属于隧道施工技术领域。该施工方法针对节理岩体进行隧道施工，将每个隧道分为九个小部分，然后通过合理开挖顺序以及有效的初期（永久）支护、临时支护手段保证隧道施工过程中的围岩稳定，从而克服应力频繁变化和地面沉降等问题，施工过程中采用的支护结构能够允许大断面节理岩体中的隧道围岩产生多达120mm的形变，大大缓解了交叉双侧壁导坑法施工过程中支护结构受到的安全压力，降低了施工风险。
【专利说明】
双线小净距大断面节理岩体地铁隧道的施工方法
技术领域
[0001]本发明属于城市隧道施工领域，涉及一种节理岩体隧道的施工方法，具体来说，是一种针对双线小净距大断面节理岩体地铁隧道的交叉双侧壁导坑施工方法。
【背景技术】
[0002]随着城市的发展，城市轨道建设正在高速发展，几乎所有省会及部分经济发达地区都正在修建轨道交通。在城市中修建轨道交通，很大一部分是隧道。隧道开挖的第一道工序是岩体开挖，在开挖过程中，围岩是否稳定，除受到管棚、钢拱架、初支等预支护措施和围岩地质条件的影响外，还受开挖方法对隧道断面的直接影响。
隧道工程施工质量的重要衡量标准是地表沉降以及拱顶下沉，大量的工程实践经验表明，针对隧道断面的大小及形状、围岩的工程地质条件、支护措施工期要求、工区长度、机械配备能力、经济等相关因素综合分析，采用恰当的隧道开挖方法，能够有效的改善开挖对于围岩稳定的影响，减小隧道开挖引起的地表沉降。目前采用的开挖方法主要有全断面法、台阶法、CD法、CRD法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法等，对于节理地层中的大断面隧道，其开挖步骤较多，从而所导致应力变化较为频繁，进而引起隧道围岩大范围塑性区，产生土体破坏，一般的全断面法等施工工法很难控制拱顶下沉以及地表的沉降。目前暂时还没有较为有效的针对大断面节理岩体的双线地铁隧道施工方法。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种适宜节理岩体下暗挖双线小净距大断面地铁隧道的施工方法，该方法合理改善作业步骤，具有操作快速、简单、安全、减少施工对围岩扰动的优点。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下:
一种双线小净距大断面节理岩体地铁隧道的施工方法，包括左线和右线两个隧道，每个隧道横截面包括左、右导坑以及位于左、右导坑之间的主洞，所述施工方法包括如下步骤:
(I )、施工准备:准确勘探所挖岩体的岩性和结构特征，确认隧道开挖方向和开挖面，左线隧道左导坑包括左线左上台阶、左线左中台阶和左线左下台阶，左线隧道右导坑包括左线右上台阶、左线右中台阶和左线右下台阶，左线主洞包括左线核心土上台阶、左线核心土中台阶和左线核心土下台阶，右线隧道左导坑包括右线左上台阶、右线左中台阶和右线左下台阶，右线隧道右导坑包括右线右上台阶、右线右中台阶和右线右下台阶，右线主洞包括右线核心土上台阶、右线核心土中台阶和右线核心土下台阶，计算每个台阶的开挖大小并完成超前支护；
(2)、隧道施工:
21)、开挖右线右上台阶，进行临时支护及初期支护，开挖左线右上台阶，进行临时支护及初期支护； 22)、与右线右上台阶深度距离错开开挖右线左上台阶，进行临时支护及初期支护，与左线右上台阶深度距离错开开挖左线左上台阶，进行临时支护及初期支护；
23)、开挖右线右中台阶，进行临时支护及初期支护，开挖右线右下台阶，进行临时支护及初期支护;与右线右中台阶深度距离错开开挖右线左中台阶，进行临时支护及初期支护，与右线右下台阶深度距离错开开挖右线左下部台阶，进行临时支护及初期支护；
24)开挖右线核心土上台阶，在其顶部进行初期支护，并拆除两侧的临时支护;开挖右线核心土中台阶，并拆除两侧的临时支护；开挖右线核心土下台阶，并拆除两侧的临时支护；
25)、依次浇筑右线仰拱、右线边墙以及右线二衬；
26)、开挖左线右中台阶，进行临时支护及初期支护，开挖左线右下台阶，进行临时支护及初期支护;与左线右中台阶深度距离错开开挖左线左中台阶，进行临时支护及初期支护，与左线右下台阶深度距离错开开挖左线左下台阶，进行临时支护及初期支护；
27)、开挖左线核心土上台阶，在其顶部进行初期支护，并拆除两侧的临时支护;开挖左线核心土中台阶，并拆除两侧的临时支护；开挖左线核心土下台阶，并拆除两侧的临时支护；
28)、依次浇筑左线仰拱、左线边墙以及左线二衬；
隧道施工过程中，采用光面爆破，土体开挖后，及时封闭掌子面；
所述初期支护包括:在拱顶和左、右导坑外侧设置初支锚杆和初支钢架，所述初支锚杆呈梅花型布置，所述初支钢架沿拱顶环向布置，初支钢架内外侧交替布置永久纵向连接筋，初支钢架外表面挂设永久钢筋网，并喷射260?300mm厚的早强混凝土；
所述临时支护包括:在左、右导坑内侧设置临支锚杆和临支钢架，所述临支锚杆呈梅花型布置，所述临支钢架竖向布置，临支钢架内外侧交替布置临时纵向连接筋，临支钢架外表面挂设临支钢筋网，并喷射200?250mm厚的早强混凝土。
进一步限定，在左、右导坑中，单侧导坑开挖至少保持4m的错开距离。
进一步限定，所述超前支护采用C50壁厚为4?6mm的超前小导管，长度为4?5m，环、纵向间距为0.4m X 3m。
进一步限定，所述初支锚杆采用C25中空注浆锚杆，环、纵向间距为1.0mX0.5m，长度为5?6m;所述初支钢架采用工25b型钢钢架，纵向间距为0.5m，永久纵向连接筋采用工C25钢筋，环向间距为lm。
进一步限定，在安装初支销杆之前，先在拱顶和左、右导坑外侧表面喷射40?60mm厚的永久混凝土保护层。
进一步限定，所述临支锚杆采用C22砂浆锚杆，环、纵向间距为1.0mX0.5m，长度为2?3m;所述临支钢架采用工22a型钢钢架，纵向间距为0.5m，临时纵向连接筋采用工C22钢筋，环向间距为lm。
进一步限定，在安装临支销杆之前，先在左、右导坑内侧表面喷射20?30mm厚的临时混凝土保护层。
本发明相比现有技术，针对大断面节理岩体两隧道进行了合理开挖，每个隧道分成左、右导坑和主洞三部分，每部分又分三步完成，其可以充分利用围岩的自承能力，让围岩变形趋于稳定，从而克服应力变化频繁、地表沉降的问题，施工过程中采用的支护结构能够允许大断面节理岩体中的隧道围岩产生多达120mm的形变，大大缓解了交叉双侧壁导坑法施工过程中支护结构受到的安全压力，降低了施工风险。
【附图说明】:
图1为左线和右线两个正洞隧道的施工结构示意图；
图2为右线右上台阶开挖后的隧道结构示意图；
图3为左线右上台阶开挖后的隧道结构示意图；
图4为右线左上台阶开挖后的隧道结构示意图；
图5为左线左上台阶开挖后的隧道结构示意图；
图6为右线右侧中部台阶开挖后的隧道结构示意图；
图7为右线右侧下台阶开挖后的隧道结构示意图；
图8为右线左侧中部台阶开挖后的隧道结构示意图；
图9为右线左侧下部台阶开挖后的隧道结构示意图；
图10为右线中部核心土上台阶开挖后的隧道结构示意图；
图11为右线中部核心土中台阶开挖后的隧道结构示意图；
图12为右线中部核心土下台阶开挖后的隧道结构示意图；
图13为浇筑右线仰拱及边墙、右线二衬后的隧道结构示意图；
图14为左线右侧中部台阶开挖后的隧道结构示意图；
图15为左线右侧下台阶开挖后的隧道结构示意图；
图16为左线左侧中部台阶开挖后的隧道结构示意图；
图17为左线左侧下台阶开挖后的隧道结构示意图；
图18为左线线中部核心土上台阶开挖后的隧道结构示意图；
图19为左线中部核心土中台阶开挖后的隧道结构示意图；
图20为左线中部核心土下台阶开挖后的隧道结构示意图；
图21为浇筑左线仰拱及边墙、左线二衬后的隧道结构示意图；
图22为初支/临支钢架浇筑混凝土后的结构示意图；
图中对应标示分别为:1_右线右上台阶，2-左线右上台阶，3-右线左上台阶，4-左线左上台阶，5-右线右中台阶，6-右线右下台阶，7-右线左中台阶，8-右线左下台阶，9-右线核心土上台阶，10-右线核心土中台阶，11-右线核心土下台阶，12-右线仰拱及边墙，13-右线二衬，14-左线右中台阶，15-左线右下台阶，16-左线左中台阶，17-左线左下台阶，18-左线核心土上台阶，19-左线核心土中台阶，20-左线核心土下台阶，21-左线仰拱及边墙，22-左线二衬，23-初支锚杆，24-初支钢架，25-临支锚杆，26-临支钢架，27-永久纵向连接筋，28-临时纵向连接筋。
具体实施方法:
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
本发明中所述的“纵向”是指隧道通道延伸的方向，多个隧道通道沿纵向首尾连接形成隧道，当然，隧道可以是直的、也可以是弯的；隧道通道的任一横截面与隧道通道表面相交而得到的曲线为环向曲线，多个互相平行的环向曲线沿纵向排列形成隧道通道的环向内表面，环向内表面左右两侧为拱璧，上端弧形顶部为拱顶。 一种双线小净距大断面节理岩体地铁隧道的施工方法，包括同时对左线和右线两个隧道进行施工，在施工之前，首先勘探所挖岩体的岩性和结构特征，由于针对的是城市地铁隧道，大部分山体以浅埋为主，因此所挖岩体的岩性及其具体内部结构基本都能够被准确勘探出来，而对于一些深埋的公路开挖山体，其准确岩性以及内部结构很难完整的勘探出来，因此公路隧道的岩性及其结构特征一般是随着掌子面的推进不断完善。
由于城市施工地点的山体主要以节理岩体为主，因此本申请主要是针对节理岩体的施工方法，在结构特征方面主要是确定岩体中节理(裂纹/裂缝)的开裂方向，当然还需要勘探节理密度、岩体透水性、岩体完整性、RQD值等结构参数。
开挖方向的确定:以图2所示，选取节理开裂方向较为统一和规整的岩体部分进行隧道开挖，然后以垂直岩体开裂方向作为主要开挖方向，根据隧道设计需要选取双线隧道合适的开挖口以及掌子面开挖大小。
如图1所示，每个隧道横截面分为左、右导坑A、B以及位于左、右导坑A、B之间的主洞C三个部分，左线隧道左导坑包括左线左上台阶4、左线左中台阶16和左线左下台阶17，左线隧道右导坑包括左线右上台阶2、左线右中台阶14和左线右下台阶15，左线主洞包括左线核心土上台阶18、左线核心土中台阶19和左线核心土下台阶20，右线隧道左导坑包括右线左上台阶3、右线左中台阶7和右线左下台阶8，右线隧道右导坑包括右线右上台阶1、右线右中台阶5和右线右下台阶6，右线主洞包括右线核心土上台阶9、右线核心土中台阶10和右线核心土下台阶11。
具体开挖步骤如下:
(1)、超前支护:采用C50壁厚为4?6mm的超前小导管(钢管)，长度为4.5m，环向间距为0.4m，纵向间距为3m。
(2)、如图2、图3所示，开挖右线右上台阶I，进行临时支护及初期支护，开挖左线右上台阶2，进行临时支护及初期支护。
(3)、如图4、图5所示，与右线右上台阶I深度距离错开开挖右线左上台阶3，进行临时支护及初期支护，与左线右上台阶2深度距离错开开挖左线左上台阶4，进行临时支护及初期支护。
(4)、如图6、图7所示，开挖右线右中台阶5，进行临时支护及初期支护，开挖右线右下台阶6，进行临时支护及初期支护。
(5 )、如图8、图9所示，与右线右中台阶5深度距离错开开挖右线左中台阶7，进行临时支护及初期支护，与右线右下台阶6深度距离错开开挖右线左下部台阶，进行临时支护及初期支护。
(6)、如图10所示，开挖右线核心土上台阶9，在其顶部进行初期支护，并拆除两侧的临时支护。
(7)、如图11、图12所示，开挖右线核心土中台阶10，并拆除两侧的临时支护，开挖右线核心土下台阶11，并拆除两侧的临时支护。
(8)、如图13所示，依次浇筑右线仰拱及边墙12、右线二衬13。
(9)、如图14、图15所示，开挖左线右中台阶14，进行临时支护及初期支护，开挖左线右下台阶15，进行临时支护及初期支护。
(10)、如图16、图17所示，与左线右中台阶14深度距离错开开挖左线左中台阶16，进行临时支护及初期支护，与左线右下台阶15深度距离错开开挖左线左下台阶17，进行临时支护及初期支护。
(11)、如图18所示，开挖左线核心土上台阶18，在其顶部进行初期支护，并拆除两侧的临时支护。
(12)、如图19、图20所示，开挖左线核心土中台阶19，并拆除两侧的临时支护;开挖左线核心土下台阶20，并拆除两侧的临时支护。
(13)、如图21所示，依次浇筑左线仰拱及边墙21、左线二衬22。
隧道施工过程中，采用光面爆破，土体开挖后，及时封闭掌子面，以保持掌子面的稳定，在左线左导坑、左线右导坑、右线左导坑和右线右导坑每个单侧导坑在分三步开挖时至少保持4m的错开距离。
如图22所示，所述初期支护包括:在拱顶和左、右导坑A、B外侧设置初支锚杆23和初支钢架24，在安装初支销杆23之前，最好先在拱顶和左、右导坑A、B外侧表面喷射不小于40mm的永久混凝土保护层，以预留足够的变形量，初支锚杆23采用C25(三级钢25)中空注浆锚杆，呈梅花型布置，环、纵向间距为1.0mX0.5m,长度为6.0m；初支钢架24采用工C25(三级钢
25)型钢钢筋，沿拱顶环向布置，纵向间距为0.5m，初支钢架24内外侧交替布置工C25永久纵向连接筋27，环向间距为lm，初支钢架24外表面挂设双层A8钢筋网(间距150mmX 150mm)，并喷射290mm厚的早强混凝土。
所述临时支护包括:在左、右导坑A、B内侧设置临支锚杆25和临支钢架26，所述临支锚杆25用C22(三级钢22)砂浆锚杆，呈梅花型布置，环、纵向间距为1.0m X 0.5m，长度为2.5m，在安装临支销杆25之前，最好先在左、右导坑A、B内侧表面喷射不小于20mm的临时混凝土保护层；临支钢架26竖向布置，其采用工22a型钢钢筋，纵向间距为0.5m(施工过程中可根据现场实际情况调整)，临支钢架26内外侧交替布置工C22临时纵向连接筋28，环向间距为lm，临支钢架26外表面挂设单层A8钢筋网(间距200mmX 200mm)，并喷射240mm厚的早强混凝土。
初期支护和二衬采用复合式衬砌，预留变形量按120mm考虑，其中拱顶施工完成后，二衬应及时跟进，同步施作完成后才能进行下一阶段的开挖。
以上对本发明提供的双线小净距大断面节理岩体地铁隧道的施工方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种双线小净距大断面节理岩体地铁隧道的施工方法，包括左线和右线两个隧道，每个隧道横截面包括左、右导坑以及位于左、右导坑之间的主洞，其特征在于，所述施工方法包括如下步骤: (1)、施工准备:准确勘探所挖岩体的岩性和结构特征，确认隧道开挖方向和开挖面，左线隧道左导坑包括左线左上台阶、左线左中台阶和左线左下台阶，左线隧道右导坑包括左线右上台阶、左线右中台阶和左线右下台阶，左线主洞包括左线核心土上台阶、左线核心土中台阶和左线核心土下台阶，右线隧道左导坑包括右线左上台阶、右线左中台阶和右线左下台阶，右线隧道右导坑包括右线右上台阶、右线右中台阶和右线右下台阶，右线主洞包括右线核心土上台阶、右线核心土中台阶和右线核心土下台阶，计算每个台阶的开挖大小并完成超前支护； (2)、隧道施工: 21 )、开挖右线右上台阶，进行临时支护及初期支护，开挖左线右上台阶，进行临时支护及初期支护； 22)、与右线右上台阶深度距离错开开挖右线左上台阶，进行临时支护及初期支护，与左线右上台阶深度距离错开开挖左线左上台阶，进行临时支护及初期支护； 23)、开挖右线右中台阶，进行临时支护及初期支护，开挖右线右下台阶，进行临时支护及初期支护;与右线右中台阶深度距离错开开挖右线左中台阶，进行临时支护及初期支护，与右线右下台阶深度距离错开开挖右线左下部台阶，进行临时支护及初期支护； 24)开挖右线核心土上台阶，在其顶部进行初期支护，并拆除两侧的临时支护;开挖右线核心土中台阶，并拆除两侧的临时支护；开挖右线核心土下台阶，并拆除两侧的临时支护； 25)、依次浇筑右线仰拱、右线边墙以及右线二衬； 26 )、开挖左线右中台阶，进行临时支护及初期支护，开挖左线右下台阶，进行临时支护及初期支护;与左线右中台阶深度距离错开开挖左线左中台阶，进行临时支护及初期支护，与左线右下台阶深度距离错开开挖左线左下台阶，进行临时支护及初期支护； 27)、开挖左线核心土上台阶，在其顶部进行初期支护，并拆除两侧的临时支护;开挖左线核心土中台阶，并拆除两侧的临时支护；开挖左线核心土下台阶，并拆除两侧的临时支护； 28)、依次浇筑左线仰拱、左线边墙以及左线二衬； 隧道施工过程中，采用光面爆破，土体开挖后，及时封闭掌子面； 所述初期支护包括:在拱顶和左、右导坑外侧设置初支锚杆和初支钢架，所述初支锚杆呈梅花型布置，所述初支钢架沿拱顶环向布置，初支钢架内外侧交替布置永久纵向连接筋，初支钢架外表面挂设永久钢筋网，并喷射260?300mm厚的早强混凝土； 所述临时支护包括:在左、右导坑内侧设置临支锚杆和临支钢架，所述临支锚杆呈梅花型布置，所述临支钢架竖向布置，临支钢架内外侧交替布置临时纵向连接筋，临支钢架外表面挂设临支钢筋网，并喷射200?250mm厚的早强混凝土。2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在左、右导坑中，单侧导坑开挖至少保持4m的错开距离。3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述超前支护采用C50壁厚为4?6mm的超前小导管，长度为4?5m，环、纵向间距为0.4m X 3m。4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述初支锚杆采用C25中空注浆锚杆，环、纵向间距为1.0m X 0.5m，长度为5?6m;所述初支钢架采用工25b型钢钢架，纵向间距为0.5m,永久纵向连接筋采用工C25钢筋，环向间距为Im。5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于，在安装初支锚杆之前，先在拱顶和左、右导坑外侧表面喷射40?60mm厚的永久混凝土保护层。6.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述临支锚杆采用C22砂浆锚杆，环、纵向间距为1.0m X 0.5m，长度为2?3m；所述临支钢架采用工22a型钢钢架，纵向间距为0.5m，临时纵向连接筋采用工C22钢筋，环向间距为Im。7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，在安装临支锚杆之前，先在左、右导坑内侧表面喷射20?30mm厚的临时混凝土保护层。
【文档编号】E21D11/10GK106014449SQ201610518649
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月5日
【发明人】阳长江, 杨翔, 张志飞, 江真, 李丽萍, 王淼, 谢永辉, 汪兆明, 翟旭茹
【申请人】重庆建工市政交通工程有限责任公司