一种大断面隧道施工方法

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种大断面隧道施工方法。

背景技术

顺海站主体结构为地下二层11m(站台宽度)大断面岛式车站，车站总长245m，标准段宽约21.6m、高约19.3m、总长约245m。站台中心处车站顶板覆土约33.5m，轨面埋深约48.4m，拱底埋深约50.9m，为深埋暗挖隧道，地质复杂，围岩级别为Ⅳ、V。车站主体结构位于山林斜坡地区，高差大，由于地形不对称，造成隧道结构两面荷载不对称而形成偏压隧道。施工期间的危害主要是偏压一侧压力大，容易产生大变形，围岩不稳定容易塌方，喷混凝土会产生开裂、掉块、严重的发生坍塌。运营阶段，由于受偏压荷载的影响，隧道结构容易产生开裂、渗漏等危害。

鉴于以上工程特点，隧道开挖及支护时易产生较大变形，严重的会引发喷混凝土掉块、坍塌重大社会安全事故。

因隧道偏压且开挖断面过大，由于爆破开挖的扰动，导致隧道初期支护不稳定，容易产生变形，一方面对隧道本身的安全产生影响，另一方面由于设计要求架设两道临时横撑，对后期施工造成影响，工期得不到保障。

发明内容

本发明针对隧道偏压且开挖断面过大，由于爆破开挖的扰动，导致隧道初期支护不稳定，容易产生变形等问题，提供一种大断面隧道施工方法，本发明通过临时横撑+对拉锚杆来平衡两侧压力，使隧道受力均匀，控制隧道变形。采用加强监测的方式来实现对隧道的稳定及正常使用提供的一系列保障措施。

本发明采用如下技术方案：

一种大断面隧道施工方法，包括如下步骤：

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；

第二步，车站主体结构3、4部导洞开挖支护完成后，架设临时横撑，导洞一侧通过中隔壁预留连接板用高强螺栓连接，另一侧凿开喷射混凝土露出主体格栅钢架；

第三步，临时横撑嵌入格栅钢架，浇筑混凝土与主体初期支护形成一体，铺设钢筋网片，焊接连接筋，临时横撑与连接筋焊接，最后浇筑C15混凝土，最终与车站初期支护形成整体；

第四步，临时横撑上方施作对拉锚杆，于1部中隔壁穿过7部导洞至2部导洞中隔壁打孔，放入钢筋，钢筋两端车丝，孔内注浆，1、2部导洞中隔壁施做牛腿与钢架焊接，使用工型钢双拼腰梁，与牛腿焊接，腰梁与初支面空隙处使用木楔填充，用高强螺栓使钢筋与腰梁连接受力；

第五步，施工完成后，继续开挖两侧导洞落底，开挖7号导洞，拆除对拉锚杆，架设临时横撑，采用连接板连接，浇筑混凝土，使其与两侧临时横撑形成整体。

进一步地，所述施工方法还包括加强洞内沉降和收敛的监测，出现单日监测数据或累积数值过大等现象时及时分析原因并采取相应措施，保证既有结构及隧道安全。

进一步地，第三步中所述对拉锚杆位于临时横撑上方3m位置。

进一步地，第三步中所述打孔每隔3米打设一个孔。

本发明的有益效果如下：

采用本发明可较好控制隧道偏压对隧道产生的不均匀变形，通过监测发现可有效的控制净空收敛和拱顶沉降，确保了其正常的使用功能，保证了其结构安全。

随着城市内公共设施建设进入了一个全新的时期，各方对隧道施工安全方面的重视程度越来越高，对安全施工的要求越来越苛刻，在确保施工进度的情况下通过该工法使得隧道施工安全受控，将社会不良影响降到最低。本工法对地质条件复杂的深埋、大断面双侧壁导坑法施工进行了总结，为以后类似施工条件下的施工积累了经验。

附图说明

图1为车站大断面隧道开挖步序示意图；

图2为大断面隧道中间岩体临时横撑及对拉锚杆横向剖面示意图；

图3为大断面隧道中间岩体临时横撑平面示意图；

图4为大断面隧道中间岩体对拉锚杆平面示意图；

图5为图2中A局部放大图；

图6为图2中B局部放大图；

图7为钢筋与螺栓的连接示意图；

其中：1-工字钢；2-连接筋；3-钢筋网片；4-钢花管；5-钢筋；6-连接钢板；7-加劲肋；8-高强螺栓；9-双拼钢腰梁；10-牛腿；11-初支中隔壁；12-砂浆填充层；13-初支完成面；14-已开挖区域。

具体实施方式

结合附图，对本发明做进一步说明。

一种大断面隧道施工方法，包括如下步骤：

1. 车站主体结构3、4部导洞开挖支护完成后，架设临时横撑，导洞一侧通过中隔壁预留连接板用高强螺栓连接，另一侧凿开喷射混凝土露出主体格栅钢架，工22型钢嵌入格栅钢架，浇筑混凝土与主体初期支护形成一体。铺设钢筋网片，所有型钢钢架与C22连接筋有效焊接，最后浇筑C15混凝土。最终与车站初期支护形成整体。有效抵抗隧道偏压形成的两侧受力不均匀产生的变形。

2. 临时横撑上方3m处施作对拉锚杆，于1部中隔壁穿过7部至2部中隔壁打孔，放入C50钢筋，钢筋两端车丝，孔内注浆，1、2部中隔壁施做牛腿与钢架焊接，使用工16型钢双拼腰梁L=5m，与牛腿焊接，腰梁与初支面空隙处使用木楔填充，用高强螺栓使钢筋与腰梁连接受力。

3. 施工过程中加强洞内沉降和收敛的监测，出现单日监测数据或累积数值过大等现象时及时分析原因并采取相应措施，保证既有结构及隧道安全。

具体实施步骤

施工工艺顺序为:

1. 开挖支护完成左右两侧3、4号上台阶，测量放线临时横撑位置。

2. 凿除中隔壁混凝土露出预留连接板，即凿除侧墙拱架上的混凝土。

3. 架设工22型钢，连接牢固；铺设A8@200*200的钢筋网片；采用八字形焊接方式，焊接C22连接筋；浇筑C15混凝土。

4. 开挖至临时横撑上3米位置，测量放线对拉锚杆位置。

5. 采用潜孔钻，每隔3米打设一个孔洞；放入C50钢筋；孔内采用1:1水泥砂浆进行注浆；架设焊接牛腿及工16双拼腰梁，腰梁与初支面空隙处使用木楔填充；用扭力扳手将2个高强度螺栓拧紧，使钢筋与腰梁连接受力。

6. 施工完成后，继续开挖两侧小导洞落底，开挖7号导洞，拆除对拉锚杆，架设临时横撑，采用连接板连接，浇筑混凝土，使其与两侧临时横撑形成整体。

操作要点

一、施工前准备

1、技术准备

1）、具有可操作性的基坑工程的施工组织设计或施工方案和有关施工工艺的试验参考资料。

2）、隧道开挖过程中做好拱顶沉降及净空收敛的数据监测。

3）、对作业人员的技术交底。

2、机械设备准备

根据现场施工要求，安排性能好的机械设备进场，并对进场设备进行必要的维护与保养，以保证设备正常运转。

3、测量准备

依据经监理工程师批准并能满足工程需要的测量控制网，组织测量人员对隧道断面进行精确放样，并保证隧道内部监控测量数据的准确性。

4、试验准备

根据业主联合招标结果和业主准入的地材厂家，在监理工程师见证下随机抽取相应的钢筋、水泥、砂以及碎石等材料样品，进行相关的原材料及混凝土配合比试验工作并报监理工程师批准。

5、物质材料准备

按照施工设计图相关内容做好钢材、水泥、型材等的准备工作，并按质量保证体系对合格材料供应方进行评价，签订长期的供货合同，保证物质材料按使用计划供应，满足正常施工需要。

二、施工工艺

 第一阶段首先开挖支护左右两侧小导洞，车站主体结构3、4部导洞开挖支护完成后，架设临时横撑，导洞一侧通过中隔壁预留连接板用高强螺栓连接，另一侧凿开喷射混凝土露出主体格栅钢架，工22型钢嵌入格栅钢架，浇筑混凝土与主体初期支护形成一体。铺设钢筋网片，所有型钢钢架与C22连接筋有效焊接，最后浇筑C15混凝土。最终与车站初期支护形成整体。有效抵抗隧道偏压形成的两侧受力不均匀产生的变形。

第二阶段临时横撑架设完成之后，于临时横撑上方3米位置处施作对拉锚杆，于1部中隔壁穿过7部至2部中隔壁打孔，安装R108钢套管，放入C50钢筋，两端车丝，孔内注浆，1、2部中隔壁施做牛腿与钢架焊接，使用工16型钢双拼腰梁L=5m，与牛腿焊接，腰梁与初支面空隙处使用木楔填充，用2个高强螺栓使钢筋与腰梁连接受力。

第三阶段隧道开挖方式为双侧壁导坑9部开挖法，左右两侧小导洞临时横撑及对拉锚杆施工完成后，把左右两侧小导洞开挖落底，然后施工开挖中岩柱7部小导洞，采用连接板临时横撑，架设临时横撑。从而制止隧道内部的变形及检测数据的稳定。