一种超大断面三联拱隧道施工方法与流程

本发明涉及超大断面三联拱隧道施工技术领域，尤其是一种超大断面三联拱隧道施工方法。

背景技术：

VI级围岩地质中超大断面三联拱隧道一般按排布顺序分为左、中、右三部洞室，如附图1。

现行施工方法为先边后中，即先施工左右侧洞，待错开洞距后再施工中洞，其中各洞内均采用CRD法原理进行分部开挖。该方法存在以下缺陷：

1、要求左右侧洞同时进洞，对现场施工组织要求高，当不能同时进洞时将制约中洞开挖时间，进而拖后整体施工工期。并且，暗挖施工过程中容易出现初支偏移进而侵限的情况，因此一旦边洞发生侧移侵限，很容易导致中洞结构侵限的情况发生。

2、左右侧洞开挖时，会对中部土体各进行1次扰动，开挖中部施工时会第3次扰动中部土体，开挖过程中容易发生隧道坍塌。

3、中洞多采用顶部扣拱的方式进行施工，扣拱格栅节点连接性能差，多采用焊接接头进行连接，不够节能减排，与建筑业提倡的绿色环保施工概念相背离。

基于此，亟需一种超大断面三联拱隧道施工方法以解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种超大断面三联拱隧道施工方法，能够解决现有技术中存在的问题。

具体技术方案如下：

本发明公开了一种超大断面三联拱隧道施工方法，包括如下步骤：

1)挖掘中洞；

2)挖掘边洞。

进一步地，所述步骤1)包括：

1.1)施做第一中洞；

1.2)施做第二中洞；所述第二中洞位于所述第一中洞底部；

1.3)施做第三中洞，两个所述第三中洞分别位于所述第一中洞两侧；

1.4)施做第四中洞，两个所述第四中洞分别位于所述第二中洞两侧；所述第四中洞位于所述第三中洞底部；

1.5)贯通所述第一中洞、第二中洞、第三中洞、第四中洞，完成所述中洞挖掘。

进一步地，所述第一中洞的开掘进度超前于所述第二中洞的开掘进度4-6m。

进一步地，所述第二中洞的开掘进度超前于所述第三中洞的开掘进度8-10m。

进一步地，所述第三中洞的开掘进度超前于贴临的所述第四中洞的开掘进度8-10m。

进一步地，两个所述第三中洞的开掘进度相差6-8m。

进一步地，两个所述第四中洞的开掘进度相差6-8m。

进一步地，所述步骤1.1)第一中洞施做步骤包括：拱部深孔注浆，加固地层；台阶法开挖所述第一中洞土体，施做拱部支护及临时隔壁、临时仰拱。

进一步地，所述步骤1.2)第二中洞施做步骤包括，台阶法开挖所述第二中洞土体，施做临时隔壁和临时仰拱。

进一步地，所述步骤1.3)第三中洞施做步骤包括，拱部深孔注浆，加固地层；台阶法开挖所述第三中洞土体，施做拱部支护及临时隔壁、临时仰拱。

进一步地，所述步骤1.4)第四中洞施做步骤包括：台阶法开挖所述第四中洞土体，施做初期支护。

进一步地，所述步骤1.5)包括如下步骤：

1.5.1)分段依次截断仰拱厚度范围内的临时中隔壁，截断纵向长度小于等于6m；保留格栅钢筋不小于200mm长在仰拱二衬内，然后铺设防水板及保护层，搭设模板支撑架浇筑仰拱Ⅰ部二衬混凝土；

1.5.2)依次截断两侧仰拱，截断纵向长度小于等于6m；然后铺设防水板，搭设满堂红架子施做侧壁Ⅱ部二次衬砌。所述搭设的满堂红架子包括所述边洞与所述中洞；

1.5.3)依次截断仰拱范围内的临时中隔壁，截断纵向长度小于等于6m；保留格栅钢筋不小于200mm长在仰拱二衬内，铺设防水层，浇筑仰拱混凝土，并搭设满堂红架子浇筑拱部Ⅲ部二次衬砌；

1.5.4)待混凝土达到设计强度后，随拆满堂红架子(保留所述边洞2侧墙贴临一侧的模板支撑架)、拆除剩余临时隔壁及临时仰拱，封闭成环；二衬背后注浆；

1.5.5)待混凝土达到设计强度后，进行下一段操作，重复步骤1.5.1)至步骤1.5.4)。

进一步地，所述步骤2)包括：

2.1)施做第一边洞；所述第一边洞贴临所述中洞；

2.2)施做第二边洞；所述第二边洞位于所述第一边洞底部；

2.3)施做第三边洞，所述第三边洞位于所述第一边洞边侧，远离所述中洞位置；

2.4)施做第四边洞，所述第四边洞位于所述第三边洞底部；所述第四边洞位于所述第二边洞边侧，远离所述中洞位置；

2.5)贯通所述第一边洞、第二边洞、第三边洞、第四边洞，完成所述边洞挖掘。

进一步地，所述第一边洞的开掘进度超前于所述第二边洞的开掘进度4-6m。

进一步地，所述第二边洞的开掘进度超前于所述第三边洞的开掘进度8-10m。

进一步地，所述第三边洞的开掘进度超前于所述第四边洞的开掘进度4-6m。

进一步地，所述步骤2.1)第一边洞施做步骤包括：施作所述第一边洞拱部初期支护及临时仰拱，打锁脚锚管。

进一步地，所述步骤2.2)第二边洞施做步骤包括，台阶法开挖所述第一边洞土体，及时施作初期支护。

进一步地，所述步骤2.3)第三边洞施做步骤包括，预留核心土，开挖所述第三边洞土体，及时施作初期支护。

进一步地，所述步骤2.4)第四边洞施做步骤包括：开挖所述第四中洞土体，施做初期支护。

进一步地，所述步骤2.5)包括如下步骤：

2.5.1)分段依次拆除所述中洞下部初支，拆除纵向长度小于等于6m；保留格栅钢筋不小于200mm长在仰拱二衬内，铺设防水层，浇筑仰拱混凝土；

2.5.2)依次截断临时仰拱，拆除纵向长度小于等于6m；铺设防水层，满堂支架浇筑隧道侧墙，两个所述边洞对称进行；保留格栅主筋200mm长在二衬范围内；

2.5.3)侧墙浇筑完成并达到设计强度后，分段(根据监测情况确定，纵向不超过6m)拆除上半部中隔壁，铺设防水层，架设支架浇筑顶拱二衬；

2.5.4)拆除剩余临时隔壁及临时仰拱，随拆满堂红架子，封闭成环，二衬背后注浆；

2.5.5)进行下一段操作，重复步骤2.5.1)至步骤2.5.4)。

优选地，一种超大断面三联拱隧道施工方法，包括如下步骤：

1)挖掘中洞，包括：

1.1)施做第一中洞；施做步骤包括：拱部深孔注浆，加固地层；台阶法开挖所述第一中洞土体，施做拱部支护及临时隔壁、临时仰拱；

1.2)施做第二中洞；步骤包括，台阶法开挖所述第二中洞土体，施做临时隔壁和临时仰拱；所述第二中洞位于所述第一中洞底部；所述第一中洞的开掘进度超前于所述第二中洞的开掘进度4-6m；

1.3)施做第三中洞，施做步骤包括，拱部深孔注浆，加固地层；台阶法开挖所述第三中洞土体，施做拱部支护及临时隔壁、临时仰拱；两个所述第三中洞分别位于所述第一中洞两侧，两个所述第三中洞的开掘进度相差6-8m；所述第二中洞的开掘进度超前于所述第三中洞的开掘进度8-10m；

1.4)施做第四中洞，施做步骤包括：台阶法开挖所述第四中洞土体，施做初期支护；两个所述第四中洞分别位于所述第二中洞两侧，两个所述第四中洞的开掘进度相差6-8m；所述第四中洞位于所述第三中洞底部所述第三中洞的开掘进度超前于贴临的所述第四中洞的开掘进度8-10m；

1.5)贯通所述第一中洞、第二中洞、第三中洞、第四中洞，完成所述中洞挖掘，包括如下步骤：

1.5.1)分段依次截断仰拱厚度范围内的临时中隔壁，截断纵向长度小于等于6m；保留格栅钢筋不小于200mm长在仰拱二衬内，然后铺设防水板及保护层，搭设满堂红架子(边洞)浇筑仰拱Ⅰ部二衬混凝土；

1.5.2)依次截断两侧仰拱，截断纵向长度小于等于6m；然后铺设防水板，搭设满堂红架子施做侧壁Ⅱ部二次衬砌。所述搭设的满堂红架子包括所述边洞与所述中洞；

1.5.3)依次截断仰拱范围内的临时中隔壁，截断纵向长度小于等于6m；保留格栅钢筋不小于200mm长在仰拱二衬内，铺设防水层，浇筑仰拱混凝土，并搭设满堂红架子浇筑拱部Ⅲ部二次衬砌；

1.5.4)待混凝土达到设计强度后，随拆满堂红架子(保留所述边洞2侧墙贴临一侧的模板支撑架)、拆除剩余临时隔壁及临时仰拱，封闭成环；二衬背后注浆；

1.5.5)待混凝土达到设计强度后，进行下一段操作，重复步骤1.5.1)至步骤1.5.4)。

2)挖掘边洞，包括：

2.1)施做第一边洞；步骤包括：施作所述第一边洞拱部初期支护及临时仰拱，打锁脚锚管；所述第一边洞贴临所述中洞；

2.2)施做第二边洞，步骤包括，台阶法开挖所述第一边洞土体，及时施作初期支护；所述第二边洞位于所述第一边洞底部；所述第一边洞的开掘进度超前于所述第二边洞的开掘进度4-6m；

2.3)施做第三边洞，步骤包括，预留核心土，开挖所述第三边洞土体，及时施作初期支护；所述第三边洞位于所述第一边洞边侧，远离所述中洞位置；所述第二边洞的开掘进度超前于所述第三边洞的开掘进度8-10m；

2.4)施做第四边洞，步骤包括：开挖所述第四中洞土体，施做初期支护；所述第四边洞位于所述第三边洞底部；所述第四边洞位于所述第二边洞边侧，远离所述中洞位置；所述第三边洞的开掘进度超前于所述第四边洞的开掘进度4-6m；

2.5)贯通所述第一边洞、第二边洞、第三边洞、第四边洞，完成所述边洞挖掘，包括如下步骤：

2.5.1)分段依次拆除所述中洞下部初支，拆除纵向长度小于等于6m；保留格栅钢筋不小于200mm长在仰拱二衬内，铺设防水层，浇筑仰拱混凝土；

2.5.2)依次截断临时仰拱，拆除纵向长度小于等于6m；铺设防水层，满堂支架浇筑隧道侧墙，两个所述边洞对称进行；保留格栅主筋200mm长在二衬范围内；

2.5.3)侧墙浇筑完成并达到设计强度后，分段(根据监测情况确定，纵向不超过6m)拆除上半部中隔壁，铺设防水层，架设支架浇筑顶拱二衬；

2.5.4)拆除剩余临时隔壁及临时仰拱，随拆满堂红架子，封闭成环，二衬背后注浆；

2.5.5)进行下一段操作，重复步骤2.5.1)至步骤2.5.4)。

本发明的有益效果为：

1、原方法需开挖边洞，后开挖中洞，如果两侧边洞有一处与中洞错距不足，需要停止开挖中洞，制约工程进展。新方法采用先开挖中洞，后开挖边洞的方法，当中部洞室与两侧边洞错开洞距后，即可开挖两侧边洞，即使两侧边洞开挖进度不一致，也不会影响工期；

2、原方法开挖过程中，边洞初支发生侧移侵限后，很容易影响中洞净空尺寸。新方法由中部开挖，逐渐扩大至两侧，可避免此问题的发生；

3、原方法对中部土体的直接扰动为3次，对外侧边洞土体直接扰动为左右洞各1次。新方法将中部土体直接扰动次数降为1次，对外侧边洞土体直接扰动为左右洞各1次；

4、原方法由于先边后中，扣拱时容易出现扣拱距离长短不一的情况，因此施工时扣拱接头均采用焊接接头进行施工。新方法避免扣拱焊接施工，所有格栅接头均采用螺栓连接，从根本上保证了环保建筑理念的施行。

附图说明

图1为三联拱隧道的结构示意图；

图2为所述第一中洞施工后结构示意图；

图3为所述第二中洞施工后结构示意图；

图4为所述第三中洞施工后结构示意图；

图5为所述第四中洞施工后结构示意图；

图6为所述步骤1.5.1)施工后结构示意图；

图7为所述步骤1.5.2)施工后结构示意图；

图8为所述步骤1.5.3)施工后结构示意图；

图9为所述步骤1.5.4)施工后结构示意图；

图10为所述第一边洞施工后结构示意图；

图11为所述第二边洞施工后结构示意图；

图12为所述第三边洞施工后结构示意图；

图13为所述第四边洞施工后结构示意图；

图14为所述步骤2.5.1)施工后结构示意图；

图15为所述步骤2.5.2)施工后结构示意图；

图16为所述步骤2.5.3)施工后结构示意图；

图17为所述步骤2.5.4)施工后结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

具体技术方案如下：

本发明公开了一种超大断面三联拱隧道施工方法，包括如下步骤：

1)挖掘中洞1；

2)挖掘边洞2。

本实施例所述的，所述步骤1)包括：

1.1)施做第一中洞11；

1.2)施做第二中洞12；所述第二中洞12位于所述第一中洞11底部；

1.3)施做第三中洞13，两个所述第三中洞13分别位于所述第一中洞11两侧；

1.4)施做第四中洞14，两个所述第四中洞14分别位于所述第二中洞12两侧；所述第四中洞14位于所述第三中洞13底部；

1.5)贯通所述第一中洞11、第二中洞12、第三中洞13、第四中洞14，完成所述中洞1挖掘。

本实施例所述的，所述第一中洞11的开掘进度超前于所述第二中洞12的开掘进度4-6m。

本实施例所述的，所述第二中洞12的开掘进度超前于所述第三中洞13的开掘进度8-10m。

本实施例所述的，所述第三中洞13的开掘进度超前于贴临的所述第四中洞14的开掘进度8-10m。

本实施例所述的，两个所述第三中洞13的开掘进度相差6-8m。

本实施例所述的，两个所述第四中洞14的开掘进度相差6-8m。

本实施例所述的，所述步骤1.1)第一中洞11施做步骤包括：拱部深孔注浆，加固地层；台阶法开挖所述第一中洞11土体，施做拱部支护及临时隔壁、临时仰拱。

本实施例所述的，所述步骤1.2)第二中洞12施做步骤包括，台阶法开挖所述第二中洞12土体，施做临时隔壁和临时仰拱。

本实施例所述的，所述步骤1.3)第三中洞13施做步骤包括，拱部深孔注浆，加固地层；台阶法开挖所述第三中洞13土体，施做拱部支护及临时隔壁、临时仰拱。

本实施例所述的，所述步骤1.4)第四中洞14施做步骤包括：台阶法开挖所述第四中洞14土体，施做初期支护。

本实施例所述的，所述步骤1.5)包括如下步骤：

1.5.1)分段依次截断仰拱厚度范围内的临时中隔壁，截断纵向长度小于等于6m；保留格栅钢筋不小于200mm长在仰拱二衬内，然后铺设防水板及保护层，搭设模板支撑架浇筑仰拱Ⅰ部二衬混凝土；

1.5.2)依次截断两侧仰拱，截断纵向长度小于等于6m；然后铺设防水板，搭设满堂红架子施做侧壁Ⅱ部二次衬砌。所述搭设的满堂红架子包括所述边洞2与所述中洞1；

1.5.3)依次截断仰拱范围内的临时中隔壁，截断纵向长度小于等于6m；保留格栅钢筋不小于200mm长在仰拱二衬内，铺设防水层，浇筑仰拱混凝土，并搭设满堂红架子浇筑拱部Ⅲ部二次衬砌；

1.5.4)待混凝土达到设计强度后，随拆满堂红架子(保留所述边洞2侧墙贴临一侧的模板支撑架)、拆除剩余临时隔壁及临时仰拱，封闭成环；二衬背后注浆；

1.5.5)待混凝土达到设计强度后，进行下一段操作，重复步骤1.5.1)至步骤1.5.4)。

本实施例所述的，所述步骤2)包括：

2.1)施做第一边洞21；所述第一边洞21贴临所述中洞1；

2.2)施做第二边洞22；所述第二边洞22位于所述第一边洞21底部；

2.3)施做第三边洞23，所述第三边洞23位于所述第一边洞21边侧，远离所述中洞1位置；

2.4)施做第四边洞24，所述第四边洞24位于所述第三边洞23底部；所述第四边洞24位于所述第二边洞22边侧，远离所述中洞1位置；

2.5)贯通所述第一边洞21、第二边洞22、第三边洞23、第四边洞24，完成所述边洞2挖掘。

本实施例所述的，所述第一边洞21的开掘进度超前于所述第二边洞22的开掘进度4-6m。

本实施例所述的，所述第二边洞22的开掘进度超前于所述第三边洞23的开掘进度8-10m。

本实施例所述的，所述第三边洞23的开掘进度超前于所述第四边洞24的开掘进度4-6m。

本实施例所述的，所述步骤2.1)第一边洞21施做步骤包括：施作所述第一边洞21拱部初期支护及临时仰拱，打锁脚锚管。

本实施例所述的，所述步骤2.2)第二边洞22施做步骤包括，台阶法开挖所述第一边洞21土体，及时施作初期支护。

本实施例所述的，所述步骤2.3)第三边洞23施做步骤包括，预留核心土，开挖所述第三边洞23土体，及时施作初期支护。

本实施例所述的，所述步骤2.4)第四边洞24施做步骤包括：开挖所述第四中洞14土体，施做初期支护。

本实施例所述的，所述步骤2.5)包括如下步骤：

2.5.1)分段依次拆除所述中洞1下部初支，拆除纵向长度小于等于6m；保留格栅钢筋不小于200mm长在仰拱二衬内，铺设防水层，浇筑仰拱混凝土；

2.5.2)依次截断临时仰拱，拆除纵向长度小于等于6m；铺设防水层，满堂支架浇筑隧道侧墙，两个所述边洞2对称进行；保留格栅主筋200mm长在二衬范围内；

2.5.3)侧墙浇筑完成并达到设计强度后，分段(根据监测情况确定，纵向不超过6m)拆除上半部中隔壁，铺设防水层，架设支架浇筑顶拱二衬；

2.5.4)拆除剩余临时隔壁及临时仰拱，随拆满堂红架子，封闭成环，二衬背后注浆；

2.5.5)进行下一段操作，重复步骤2.5.1)至步骤2.5.4)。

实施例2

一种超大断面三联拱隧道施工方法，包括如下步骤：

1)挖掘中洞1，包括：

1.1)施做第一中洞11；施做步骤包括：拱部深孔注浆，加固地层；台阶法开挖所述第一中洞11土体，施做拱部支护及临时隔壁、临时仰拱；

1.2)施做第二中洞12；步骤包括，台阶法开挖所述第二中洞12土体，施做临时隔壁和临时仰拱；所述第二中洞12位于所述第一中洞11底部；所述第一中洞11的开掘进度超前于所述第二中洞12的开掘进度4-6m；

1.3)施做第三中洞13，施做步骤包括，拱部深孔注浆，加固地层；台阶法开挖所述第三中洞13土体，施做拱部支护及临时隔壁、临时仰拱；两个所述第三中洞13分别位于所述第一中洞11两侧，两个所述第三中洞13的开掘进度相差6-8m；所述第二中洞12的开掘进度超前于所述第三中洞13的开掘进度8-10m；

1.4)施做第四中洞14，施做步骤包括：台阶法开挖所述第四中洞14土体，施做初期支护；两个所述第四中洞14分别位于所述第二中洞12两侧，两个所述第四中洞14的开掘进度相差6-8m；所述第四中洞14位于所述第三中洞13底部所述第三中洞13的开掘进度超前于贴临的所述第四中洞14的开掘进度8-10m；

1.5)贯通所述第一中洞11、第二中洞12、第三中洞13、第四中洞14，完成所述中洞1挖掘，包括如下步骤：

1.5.1)分段依次截断仰拱厚度范围内的临时中隔壁，截断纵向长度小于等于6m；保留格栅钢筋不小于200mm长在仰拱二衬内，然后铺设防水板及保护层，搭设模板支撑架浇筑仰拱Ⅰ部二衬混凝土；

1.5.2)依次截断两侧仰拱，截断纵向长度小于等于6m；然后铺设防水板，搭设满堂红架子施做侧壁Ⅱ部二次衬砌。所述搭设的满堂红架子包括所述边洞2与所述中洞1；

1.5.3)依次截断仰拱范围内的临时中隔壁，截断纵向长度小于等于6m；保留格栅钢筋不小于200mm长在仰拱二衬内，铺设防水层，浇筑仰拱混凝土，并搭设满堂红架子浇筑拱部Ⅲ部二次衬砌；

1.5.4)待混凝土达到设计强度后，随拆满堂红架子(保留所述边洞2侧墙贴临一侧的模板支撑架)、拆除剩余临时隔壁及临时仰拱，封闭成环；二衬背后注浆；

1.5.5)待混凝土达到设计强度后，进行下一段操作，重复步骤1.5.1)至步骤1.5.4)。

2)挖掘边洞2，包括：

2.1)施做第一边洞21；步骤包括：施作所述第一边洞21拱部初期支护及临时仰拱，打锁脚锚管；所述第一边洞21贴临所述中洞1；

2.2)施做第二边洞22，步骤包括，台阶法开挖所述第一边洞21土体，及时施作初期支护；所述第二边洞22位于所述第一边洞21底部；所述第一边洞21的开掘进度超前于所述第二边洞22的开掘进度4-6m；

2.3)施做第三边洞23，步骤包括，预留核心土，开挖所述第三边洞23土体，及时施作初期支护；所述第三边洞23位于所述第一边洞21边侧，远离所述中洞1位置；所述第二边洞22的开掘进度超前于所述第三边洞23的开掘进度8-10m；

2.4)施做第四边洞24，步骤包括：开挖所述第四中洞14土体，施做初期支护；所述第四边洞24位于所述第三边洞23底部；所述第四边洞24位于所述第二边洞22边侧，远离所述中洞1位置；所述第三边洞23的开掘进度超前于所述第四边洞24的开掘进度4-6m；

2.5)贯通所述第一边洞21、第二边洞22、第三边洞23、第四边洞24，完成所述边洞2挖掘，包括如下步骤：

2.5.1)分段依次拆除所述中洞1下部初支，拆除纵向长度小于等于6m；保留格栅钢筋不小于200mm长在仰拱二衬内，铺设防水层，浇筑仰拱混凝土；

2.5.2)依次截断临时仰拱，拆除纵向长度小于等于6m；铺设防水层，满堂支架浇筑隧道侧墙，两个所述边洞2对称进行；保留格栅主筋200mm长在二衬范围内；

2.5.3)侧墙浇筑完成并达到设计强度后，分段(根据监测情况确定，纵向不超过6m)拆除上半部中隔壁，铺设防水层，架设支架浇筑顶拱二衬；

2.5.4)拆除剩余临时隔壁及临时仰拱，随拆满堂红架子，封闭成环，二衬背后注浆；

2.5.5)进行下一段操作，重复步骤2.5.1)至步骤2.5.4)。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。