一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法与流程

本发明属于隧道支护体系的，具体涉及一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法。

背景技术：

1、在世界范围的隧道施工技术得到高速的发展，逐步向高速化、自动化、智能化的方向发展，并且能够战胜各种困难和不良地质的能力，技术不断提高，隧道的修建速度也不断地提高。不断地提高我国的隧道施工的机械化水平，将会是隧道施工，尤其是长大隧道施工的发展趋势。不过，隧道施工的机械设备的配置并不是越先进越好、越高越好。应该随着隧道的长度及断面面积的不同而使用不相同的模式。必须从整体上思考设备的经济方面与配套技术的合理性，充分地思考机械设备的工序时间、工作效率及工期的要求、功能及性能之间的相互匹配、能源消耗、设备的通用性、易操作性、灵活性、耐久性及维修的难易性、劳动力资源等因素的影响；与此同时还应该注意设备的配置的同时实现安全、快速施工时，能够极大程度的适应地质变化的功能。加强隧道施工在不良地质条件下的施工技术研究势在必行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法，施工安全性高，围岩变形量小，施工速度较快。

2、为实现上述目的，本发明提供一种大断面隧道衬砌分块施工支护结构的方法，主要为在隧道开挖施工双侧壁导坑法9部开挖的基础上，结合衬砌分块施工结构支护，施工过程中经过多道换撑，保证开挖过程中始终对隧道围岩存在支撑的状态，从而减小围岩的变形量，又确保隧道开挖的持续性。

3、本发明采用如下技术方案：

4、一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法，包括如下步骤：

5、第一步，将车站断面划分为左、中、右三个开挖单元，其中左单元从上至下分别为1、3、5部导坑，右单元从上至下分别为2、4、6部导坑，中单位从上至下分别为7、8、9部导坑；

6、第二步，对上台阶1、2部导坑进行超前支护后进行开挖作业，并及时进行封闭成环支护；

7、第三步，对中台阶3、4部导坑进行开挖并及时进行封闭成环支护；

8、第四步，对下台阶5、6部导坑进行开挖并及时进行封闭成环支护，5、6部导坑开挖至拱脚位置时，避免出现超挖情况；

9、第五步，5、6部导坑初期支护完成后，开始进行二次衬砌结构和仰拱回填的施工，仰拱二衬底部分别顶紧中岩柱和边墙初支；

10、第六步，待5、6部导坑仰拱及边墙二衬施工完成后对第二道临时仰拱进行换撑，换撑顶至已完成的混凝土侧墙和中岩柱上，随后拆除第二道临时仰拱；

11、第七步，采用满堂式支架施工3、4部导坑边墙二衬结构，衬砌施工高度至第一道临时仰拱下方1m；

12、第八步，施工1、2部导坑衬砌结构，中台阶和下台阶施工过程中，竖向采用格构柱进行不断加高，最终顶至1、2部导坑二衬的拱部混凝土；

13、第九步，对上台阶7部导坑进行开挖并及时进行封闭成环支护；

14、第十步，拆除中隔壁竖向支撑，施工7部导坑二衬结构；

15、第十一步，开挖中单元的8部导坑，拆除两侧的竖向格构柱支撑，开挖至中板标高以下位置时，采用支撑对左右侧的二衬进行临时支撑；

16、第十二步，继续向下开挖9部导坑并及时封闭成环，施工剩余的仰拱二衬；

17、第十三步，拆除临时支撑，施工隧道的其他内部结构。

18、进一步地，1、2部导坑施工时，前后拉开距离不宜小于12m。

19、进一步地，左右侧单元开挖支护过程中采用径向注浆钢花管对中岩柱进行注浆加固，保证中岩柱的稳定。

20、进一步地，5、6部导坑边墙衬砌施工高度为3、4部导坑临时仰拱下1m。

21、进一步地，拆除中隔壁竖向支撑，每次拆除长度不大于6m。

22、进一步地，所述竖向格构柱截面呈矩形，包括角钢和若干缀板，角钢的数量为四个，角钢的直角端分别位于矩形的四个顶角，角钢的直角边通过缀板连接，角钢的侧壁设有加劲板。

23、进一步地，所述缀板等间距布置。

24、进一步地，所述竖向格构柱与初支中隔壁通过二衬水平支撑以及钢腰梁连接，钢腰梁的一端与初支中隔壁连接，另一端与二衬水平支撑通过螺栓连接，二衬水平支撑位于加劲板的顶端。

25、进一步地，所述竖向格构柱的顶端设有顶锚板，顶锚板与二衬/仰拱回填层通过若干锚筋连接。

26、本发明的有益效果如下：

27、1. 围岩变形小。在复杂或软弱的地质条件下，所有的施工工序均在有支撑或换撑的情况下进行，对围岩的扰动较小，围岩的应力释放少，变形量极小；

28、2. 安全性能高：对比目前较为流行的大断面衬砌台车施工工法，在摘除临时中岩柱，隧道大断面形成时为隧道施工的最不利工况，往往会发生较大的拱顶沉降和初支收敛，本施工方法避免了最不利工况的出现，隧道大断面形成时，隧道结构二衬也紧随开挖施工完毕，极大降低了施工中的安全风险；

29、3. 材料可周转利用：本工法中使用的临时竖向格构柱、临时横向支撑和609钢管，均可根据现场施工进度流动性架设，一次性投入少，材料可周转和回收利用，从一定程度上降低了成本；

30、4. 可连续作业。本工法的开挖支护和二衬施工工序可衔接进行，同时在空间上，可通过支架门洞的方式预留施工通道，保证掌子面开挖施工的连续，从一定程度上能够缩短工期。

技术特征：

1.一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法，其特征在于：1、2部导坑施工时，前后拉开距离不宜小于12m。

3.根据权利要求1所述的一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法，其特征在于：左右侧单元开挖支护过程中采用径向注浆钢花管对中岩柱进行注浆加固，保证中岩柱的稳定。

4.根据权利要求1所述的一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法，其特征在于：5、6部导坑边墙衬砌施工高度为3、4部导坑临时仰拱下1m。

5.根据权利要求1所述的一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法，其特征在于：拆除中隔壁竖向支撑，每次拆除长度不大于6m。

6.根据权利要求1所述的一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法，其特征在于：所述竖向格构柱截面呈矩形，包括角钢和若干缀板，角钢的数量为四个，角钢的直角端分别位于矩形的四个顶角，角钢的直角边通过缀板连接，角钢的侧壁设有加劲板。

7.根据权利要求6所述的一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法，其特征在于：所述缀板等间距布置。

8.根据权利要求7所述的一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法，其特征在于：所述竖向格构柱与初支中隔壁通过二衬水平支撑以及钢腰梁连接，钢腰梁的一端与初支中隔壁连接，另一端与二衬水平支撑通过螺栓连接，二衬水平支撑位于加劲板的顶端。

9.根据权利要求8所述的一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法，其特征在于：所述竖向格构柱的顶端设有顶锚板，顶锚板与二衬/仰拱回填层通过若干锚筋连接。

技术总结
本发明的目的在于提供一种大断面隧道衬砌分块施工支护方法，属于隧道支护体系的技术领域，在隧道开挖施工双侧壁导坑法9部开挖的基础上，结合衬砌分块施工结构支护，施工过程中经过多道换撑，保证开挖过程中始终对隧道围岩存在支撑的状态。在复杂或软弱的地质条件下，所有的施工工序均在有支撑或换撑的情况下进行，对围岩的扰动较小，围岩的应力释放少；本工法的开挖支护和二衬施工工序可衔接进行，同时在空间上，可通过支架门洞的方式预留施工通道，保证掌子面开挖施工的连续，施工时间较短，安全性高。

技术研发人员：赵爱辉,王金,姜鹏,张金成,李龙峰,张旭,刘宁,马静,李鑫,张锐鑫,尚磊,马祥鹏,陈国平,曹朝峰,刘苗苗
受保护的技术使用者：中铁三局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11