一种控制暗挖大跨地铁车站围岩变形的施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种控制暗挖大跨地铁车站围岩变形的施工方法，其实施步骤为：(1)洞外锚固端施作：施工前沿隧道两侧施作桩或明梁等结构作为锚索张拉端，并钻设锚索孔；(2)洞内结构体系施作：隧道初期支护(300)施作后，将纵向连接件(210)、临时支撑(100)、锚索(220)和洞外承力端(230)组装完毕；(3)以锚代撑：先于洞外承力端施加设计预应力，之后拆除该段的临时支撑；(4)二次衬砌：该段完成以锚代撑后，施工防水板和二次衬砌。本发明方法一方面能够保证暗挖大跨地铁车站临时支撑拆除期间的天窗期施工安全；另一方面通过控制隧道围岩变形，解决隧道施工引起周边建构筑变形过大的问题，保证周边环境的安全。
【专利说明】—种控制暗挖大跨地铁车站围岩变形的施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地下工程施工领域，特别适用于暗挖大跨地铁车站或浅埋隧道的围岩变形控制问题。
【背景技术】
[0002]城市快速轨道交通系统是目前解决各大城市交通拥堵的必然选择，其中一定数量的地铁车站采用暗挖工法，跨度大、工序多、埋深浅、周边环境复杂是其显著特点。由于暗挖地铁车站工程量大、施工效率慢，往往成为整条线路的控制性工程。地铁车站一般位于人口聚集区，交通流量大，存在诸多重要的建(构)筑物，其抗变形能力不一，且破坏后果严重，所以合理控制隧道围岩变形，是保证地铁车站本体和周边环境安全的关键。
[0003]对于浅埋暗挖大跨地铁车站的围岩变形控制主要通过调整开挖工法和支护设计来实现，一般来讲，双侧壁导坑法、CRD法、CD法、台阶法、全断面法对围岩变形的控制效果逐步降低。开挖工法的变形控制机理主要利用的是临时支撑的减跨效果，将大跨、大断面隧道在施工期内转化成小跨、小断面隧道，从而达到控制围岩变形的目的。支护设计的变形控制机理一方面是改进围岩、提高其自承能力，另一方面是提高支护刚度和时效性，从而抑制围岩变形。不论是变换开挖工法还是支护设计，均是在隧道内采取相应的措施，使狭小的隧道空间更加拥堵，从而影响施工效率。
[0004]目前岩土工程中广泛采用的锚固技术，对控制一般隧道的围岩变形有较好效果，但由于暗挖大跨地铁车站埋深浅、上部围岩强度低，导致锚固段无法提供足够的锚固力，使其抑制围岩变形的能力大幅降低，为了提升围岩变形控制能力，保证地铁车站本体和周边环境安全，充分利用隧道埋深浅的特点，力图对锚固技术有所突破。
【发明内容】
[0005]鉴于现有技术的以上不足，针对采用洞内临时支撑的暗挖大跨地铁车站，本发明的目的是发明一种围岩变形控制新方法，以满足其施工安全和进度要求，同时使之具有现场可行、效果可靠的优点。
[0006]本发明的目的通过以下手段实现:
[0007]一种控制暗挖大跨地铁车站围岩变形的施工方法，用于采用暗挖工法施工的大跨地铁车站或浅埋隧道等地下工程，以控制隧道围岩变形，解决隧道施工引起周边建构筑变形过大的问题，其实施包含如下步骤:
[0008](I)根据隧道实际情况，借助地表空间，施作桩或梁等结构作为外部锚索系统的承载结构，并在其内预留锚索孔；
[0009](2)从地表向隧道方向按设计参数钻设锚索孔，至设计深度；
[0010](3)进行隧道开挖后，将锚索从地表通过钻孔放入隧道内，并初步固定，进行初期支护施作，之后通过纵向连接件将锚索、初期支护连接牢固；
[0011 ] (4)隧道施工防水板和二次衬砌前，先从地表对该段锚索进行张拉，达到设计值后再拆除该段的临时支撑；此操作分段依次循环沿隧道纵向推进。
[0012]各施工步骤具体按如下程序:
[0013](1)洞外锚固端施作:施工前沿隧道两侧施作桩或明梁等结构作为锚索张拉端，并钻设锚索孔；(2)洞内结构体系施作:隧道初期支护(300)施作后，将纵向连接件(210)、临时支撑(100)、锚索(220)和洞外承力端(230)组装完毕；(3)以锚代撑:先于洞外承力端施加设计预应力，之后拆除该段的临时支撑，全过程加强监测，及时反馈；(4) 二次衬砌:该段完成以锚代撑后，施工防水板和二次衬砌。
[0014]具体实施时，外部锚索系统的承载结构不仅包括桩结构，也包括地表纵梁、横梁等其他承力结构形式；洞内固定端的连接件不仅仅指钢板，也包括槽钢、Η型钢等连接方式。
[0015]本发明采用桩或梁等外部锚索承载结构采用地表预先施作的方式，锚索孔采用从地表向隧道方向钻设的方式，以减少对隧道内施工的干扰，而且施工质量易得到保证。洞内连接必须采用纵向贯通的连接件，保证锚索系统与初期支护结构形成整体。在临时支撑拆除过程中，应注重监控量测并保证及时反馈，从而指导施工，保证安全。
[0016]采用本发明的方法，具有以下优点:
[0017](1)外部锚索系统的承力段和钻孔施工主要在地表进行，减少对隧道内施工的干扰，保证施工质量，具有较高的生产速率和作业自由度。
[0018](2)在内部临时支撑拆除后，外部锚索系统即时代替内撑体系，起到支撑作用，消除传统工法中临时支撑拆除后的天窗期安全问题，避免围岩变形的急剧发展，提升围岩和结构的安全性。
[0019](3)借助地表绿化带、人行道等地表空间，降低地铁施工对交通的影响，具有可行性强，干扰较低的特点，适用于城市地下工程施工。
[0020]【专利附图】
【附图说明】如下:
[0021]图1是本围岩变形控制体系的构件组成图
[0022]图2是本围岩变形控制体系的三维视图
【具体实施方式】
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[0023]下面结合附图对本发明做进一步的说明:
[0024](1)根据隧道实际情况，借助地表绿化带和人行道等空间，施作桩或梁等结构作为外部锚索系统的承载结构，并在其内预留锚索孔；
[0025](2)从地表向隧道方向按设计参数钻设锚索孔，至设计深度；
[0026](3)进行隧道开挖后，将锚索从地表通过钻孔放入隧道内，并初步固定，进行初期支护施作，之后通过纵向连接件将锚索、初期支护连接牢固，并施作洞内临时支撑，该过程要加强监控量测工作；
[0027](4)隧道具备施工二次衬砌的条件后，先从地表对该段的锚索进行张拉，达到设计值后在拆除该段的临时支撑，分段依次循环，并加强监控量测工作，保证施工安全。
【权利要求】
1.一种控制暗挖大跨地铁车站围岩变形的施工方法，用于采用暗挖工法施工的大跨地铁车站或浅埋隧道等地下工程，以控制隧道围岩变形，解决隧道施工引起地表沉降和周边建构筑变形过大的问题，其实施包含如下步骤: (1)根据隧道实际情况，借助地表空间，施作桩或梁等结构作为外部锚索系统的承载结构，并在其内预留锚索孔； (2)从地表向隧道方向按设计参数钻设锚索孔，至设计深度； (3)进行隧道开挖后，将锚索从地表通过钻孔放入隧道内，并初步固定，进行初期支护施作，之后通过纵向连接件将锚索、初期支护连接牢固； (4)隧道施工防水板和二次衬砌前，先从地表对该段的锚索进行张拉，达到设计值后再拆除该段的临时支撑；此操作分段依次循环沿工程和隧道纵向推进。
2.根据权利要求1所述之控制暗挖大跨地铁车站围岩变形的施工方法，其特征在于，各施工步骤具体按如下程序: (I)洞外锚固端施作:施工前沿隧道两侧施作桩或明梁等结构作为锚索张拉端，并钻设锚索孔；(2)洞内结构体系施作:隧道初期支护(300)施作后，将纵向连接件(210)、临时支撑(100)、锚索(220)和洞外承力端(230)组装完毕；(3)以锚代撑:先于洞外承力端施加设计预应力，之后拆除该段的临时支撑，全过程加强监测，及时反馈；(4) 二次衬砌:该段完成以锚代撑后，施工防水板和二次衬砌。
3.根据权利要求1所述之控制暗挖大跨地铁车站围岩变形的施工方法，其特征在于，外部锚索系统的承载结构不仅包括桩结构，也包括地表纵梁、横梁等其他承力结构形式；洞内固定端的连接件不仅仅指钢板，也包括槽钢、H型钢等连接方式。
【文档编号】E21D9/00GK104405403SQ201410563406
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】孙克国, 仇文革, 许炜萍 申请人:西南交通大学