專利名稱：特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一種工程施工方法，特別涉及一種特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法。
背景技術(shù)：
對于位于城市鬧市中央、淺埋暗挖的大斷面隧道，安全施工是重點。特大斷面暗挖隧道普通開挖法是將大斷面分左右側(cè)壁，分部進行，特大斷面隧道開挖施工方法主要為雙側(cè)壁導坑法施工。該施工方法主要是將隧道開挖分成九次進行開挖，該種開挖方法開挖能夠保證開挖時的安全，但存在以下幾個不足1、開挖工序多，施工工序復雜，工期長。2、質(zhì)量很難得到保證因左右雙導坑洞因被核心土隔開、封閉成環(huán)的拱架在核心土開挖時很難保持在同一直線上，造成拱架有時無法閉合；3、不利于隧道的出渣外運，因?qū)Э娱_挖斷面較窄，車輛組織及其困難。鑒于特大斷面隧道雙側(cè)壁導坑法施工工序多、每個斷面的鋼拱架很難封閉成環(huán)、質(zhì)量無法保證、施工組織困難等不足。因此急需一種開挖工期短、施工質(zhì)量高且施工組織容易的特大斷面隧道開挖法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種開挖工期短、施工質(zhì)量高且施工組織容易的特大斷面隧道開挖法。本發(fā)明的目的是提出一種特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明提供的特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法，包括以下步驟
第I步左上導洞開挖及支護，在隧道斷面左上部開挖導洞，直至隧道斷面的拱頂，然后在左上導洞設(shè)置臨時中隔墻支護，同時設(shè)置左上臨時型鋼支撐；
第2步右上導洞開挖及支護，在隧道斷面右上部開挖導洞，直至隧道斷面的拱頂；然后在右上導洞設(shè)置臨時中隔墻支護，拆除臨時左上導洞中隔墻支護，同時設(shè)置右上臨時型鋼支撐；
第3步左中導洞開挖及支護，在隧道斷面左中部開挖導洞，然后在左中導洞設(shè)置臨時中隔墻支護，同時設(shè)置左中臨時型鋼支撐；
第4步右中導洞開挖及支護，在隧道斷面右中部開挖導洞，然后在右中導洞設(shè)置臨時中隔墻支護，同時設(shè)置右中臨時型鋼支撐；
第5步左下導洞開挖及支護，在隧道斷面左下部開挖導洞，然后在左下導洞設(shè)置臨時中隔墻支護，同時設(shè)置左下臨時型鋼支撐；
第6步右下導洞開挖及支護，在隧道斷面右下部開挖導洞，然后在右下導洞設(shè)置臨時中隔墻支護，同時設(shè)置右下臨時型鋼支撐；
第7步拆除左上導洞和右上導洞的臨時組合型立柱鋼支撐；
第8步二襯鋼筋砼澆筑；第9步核心土開挖，先進行核心土中部開挖，完成核心中部土開挖后，再進行核心土下部開挖；
第10步隧道中部仰拱施工；
進一步，所述左上臨時型鋼支撐包括沿隧道壁設(shè)置的左上壁臨時型鋼支撐、設(shè)置于核心土上部與隧道拱頂之間的左組合型鋼支撐和橫向設(shè)置于隧道壁和核心土之間的左上橫向臨時型鋼支撐；所述右上臨時型鋼支撐包括沿隧道壁設(shè)置的右上壁臨時型鋼支撐、設(shè)置于核心土上部與隧道拱頂之間的右上組合型鋼支撐和橫向設(shè)置于隧道壁和核心土之間的右上橫向臨時型鋼支撐。進一步，所述左中臨時型鋼支撐包括沿隧道壁設(shè)置的左中壁臨時型鋼支撐、設(shè)置于核心土中部的左中鋼支撐以及橫向設(shè)置于隧道壁和核心土之間的左中橫向臨時型鋼支撐；所述右中臨時型鋼支撐包括沿隧道壁設(shè)置的右中壁臨時型鋼支撐、設(shè)置于核心土中部的右中鋼支撐以及橫向設(shè)置于隧道壁和核心土之間的右中橫向臨時型鋼支撐。進一步，所述左下臨時型鋼支撐包括沿隧道壁設(shè)置的左下壁臨時型鋼支撐和設(shè)置于核心土下部的左下鋼支撐；所述右下臨時型鋼支撐包括沿隧道壁設(shè)置的右下壁臨時型鋼支撐和設(shè)置于核心土下部的右下鋼支撐。進一步，還包括采集所述各種鋼支撐上的豎向軸力、支護應力和錨桿拉力信號。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明采用組合型鋼支撐來替代核心土臨時開挖方法，解決了開挖工期長、施工質(zhì)量無法保證、施工組織困難等技術(shù)難題，為實現(xiàn)特大斷面的快速施工、施工質(zhì)量能夠得以保證的技術(shù)問題。針對超大斷面隧道，在上部利用鋼桁架代替上部核心土的單側(cè)壁施工工法，并輔助施工措施與工序。鋼桁架代替上部核心土的施工，不僅可提高隧道施工的安全性，而且加快了隧道開挖及支護速度，為盡早進行隧道二次襯砌提供了前提條件，取得了顯著的經(jīng)濟價值和社會效應，具有重大的工程意義。該發(fā)明較傳統(tǒng)的雙側(cè)壁導坑法具有以下幾個優(yōu)點1、施工進度得到明顯加快；2、能夠使每個斷面的型鋼支撐全部都封閉成環(huán)、確保隧道初期支護的施工質(zhì)量，同時為盡快施工二襯提供了條件；3、盡早取掉核心土有利于現(xiàn)場的交通組織和運輸；4、減少了臨時鋼支撐的用量，利于節(jié)約鋼材用量。在整個隧道的施工過程中，利用監(jiān)控手段，收集豎向鋼支撐軸力、初期支護應力、錨桿拉力等，實施動態(tài)監(jiān)控以供隨時監(jiān)控隧道的安全，并為后期分析處理數(shù)據(jù)提供依據(jù)，進一步優(yōu)化方案，同時為其他類似工程提供參考。本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其它優(yōu)點可以通過下面的說明書，權(quán)利要求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中
圖I為本發(fā)明實施例提供的特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法流程圖；
圖2為本發(fā)明實施例提供的型鋼支撐結(jié)構(gòu)大樣圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的特大斷面組合型鋼臨時支撐開挖法開挖順序 圖4為本發(fā)明實施例提供的豎向支撐施工 圖5為本發(fā)明實施例提供的左導洞上臺階的開挖及支護施工 圖6為本發(fā)明實施例提供的右導洞中臺階的開挖及支護施工 圖7為本發(fā)明實施例提供的臨時立柱鋼支撐拆除施工圖。其中，第一根鋼支撐I、第二根鋼支撐2、第三根鋼支撐3、鋼拱架4、槽鋼支撐5。
具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。圖I為本發(fā)明實施例提供的特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法流程圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的型鋼支撐結(jié)構(gòu)大樣圖，圖3為本發(fā)明實施例提供的特大斷面組合型鋼臨時支撐開挖法開挖順序圖，如圖所示本發(fā)明提供的特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法，包括以下步驟
首先通過ansys有限元軟件建立其隧道開挖的工況，分析出隧道開挖過程中各個最不利工況，找出最大應力，以供支撐參數(shù)的確定，確定后再次應用有限元分析確定各參數(shù)的合理性，最終確定出鋼桁架代替核心土的各種豎向鋼支撐、橫向鋼支撐、初期支護參數(shù)，到達最優(yōu)化設(shè)計，節(jié)約成本。然后進行以下步驟
(1)左導洞上臺階的開挖及支護
開挖前先施做該隧道頂部超前錨桿，開挖后立即施做該處初期支護及臨時支護
(2)左導洞臨時立柱鋼支撐
待左導洞上臺階開挖開挖3m后，開始施做豎向臨時鋼支撐。第一步機械找平場地，立模、澆筑距中心線2. 5m寬IOcm厚快硬C25混凝土 ； 第二步在墊層混凝土上滿鋪2m寬2cm厚鋼墊板，采用運載車轉(zhuǎn)運至立架地點，吊車輔
助裝卸；
第三步施做第一根鋼支撐I為豎向支撐，如圖4所示的豎向支撐施工圖，并保證垂直，因隧道開挖高度無法做到十分精準，對工字鋼立好后，立柱過短無法接觸拱頂時，在工字鋼的上部加設(shè)400 X 400 X 20mm的鋼板鍥子，使鋼支撐與鋼拱架之間的空隙緊密相連，鋼板塊數(shù)由現(xiàn)場實際情況而定；
第四步施做第二根鋼支撐2為豎向支撐，并保證垂直，因隧道開挖高度無法做到十分精準，對工字鋼立好后，立柱過短無法接觸拱頂時，在工字鋼的上部加設(shè)400X400X20mm的鋼板鍥子，使鋼支撐與鋼拱架4之間的空隙緊密相連，鋼板塊數(shù)由現(xiàn)場實際情況而定；第五步施做橫向連接及剪刀撐(由下至上);第一根鋼支撐I和第二根鋼支撐2之間通過多個槽鋼支撐5連接；
第六步施做縱向連接及剪刀撐(由下至上)。(3)右導洞上臺階的開挖及支護
如圖5所示，待左右導洞掌子面錯開15m后，開始右導洞上臺階的開挖，每次進尺小于
Im0第一步開挖右導洞及施做初期支護；第二步機械拆除臨時支護I;
第三步澆筑距中心線2. 5m寬IOcm厚快硬C25混凝土 ；
第四步在墊層混凝土上滿鋪2m寬2cm厚鋼墊板，采用農(nóng)用車轉(zhuǎn)運至立架地點，吊車輔助裝卸；
第五步施做第三根鋼支撐3為豎向支撐，并保證垂直，因隧道開挖高度無法做到十分精準，對工字鋼立好后，立柱過短無法接觸拱頂時，在工字鋼的上部加設(shè)400X400X 20mm的鋼板鍥子，使鋼支撐與鋼拱架4之間的空隙緊密相連，鋼板塊數(shù)由現(xiàn)場實際情況而定；第六步施做橫向連接及剪刀撐(由下至上);第二根鋼支撐2和第三根鋼支撐3之間通過多個槽鋼支撐5連接；
第七步施做縱向連接及剪刀撐(由下至上)。(4)左導洞中臺階的開挖及支護
開始左導洞中臺階的開挖可與左導洞上臺階同步掘進；每次進尺小于I. 2m。第一步左導洞中臺階開挖；
第二步邊墻初期支護及中部核心土臨時支護并預埋連接板 第三步橫向支撐4安裝；
(5)右導洞中臺階的開挖及支護
如圖6所示，待左導洞中臺階掌子面距右側(cè)中臺階IOm后開始施做右導洞中臺階的開挖及支護，每次進尺小于I. 2m。具體實施步驟參見(4)左導洞中臺階的開挖及支護。(6)左洞下臺階的開挖及支護
待左導洞中臺階的開挖一定距離具備下臺階開挖條件時，開始根據(jù)下臺階開挖及支護，每次進尺小于1.2m。(7)右導洞下臺階的開挖及支護
待左導洞下臺階掌子面距右側(cè)下臺階IOm后開始施做右導洞中臺階的開挖及支護，每次進尺小于I. 2m。具體實施步驟參見(6)左導洞下臺階的開挖及支護。(8)臨時立柱鋼支撐拆除
如圖7所示，待右導洞下下臺階開挖l(Tl5m后且隧道沉降基本穩(wěn)定后，人工拆除上臺階臨時立柱鋼支撐；每次拆除長度與二次襯砌澆筑長度基本相同。第一步在相應工作面按照縱、橫、步距0. 6m搭設(shè)高腳手架(采用三排腳手架)，人工拆除縱向剪刀撐及橫向剪刀撐，材料用吊車轉(zhuǎn)運至地表，經(jīng)運載車轉(zhuǎn)運至洞外。第二步人工拆除橫向連接及縱向連接，材料用吊車轉(zhuǎn)運至地表；
第三步人工用氧焊拆除作為臨時立柱鋼支撐的第一根鋼支撐I和第三根鋼支撐3，拆除時必須用吊車拉緊工字鋼，防止工字鋼倒落砸傷操作人員，最后材料用吊車吊運至地表，經(jīng)運載車轉(zhuǎn)運至洞外；
第四步人工用氧焊拆除作為臨時立柱鋼支撐的第二根鋼支撐2，拆除時必須用吊車拉緊工字鋼，防止工字鋼倒落砸傷操作人員，最后材料用吊車吊運至地表，經(jīng)農(nóng)用車轉(zhuǎn)運至洞外；
(9)中下部核心土的開挖
待上臺階臨時立柱鋼支撐拆除超過5m后，開始機械開挖核心土，人工拆除左右導洞臨時橫撐。
第一步機械拆除中臺階臨時支護，人工拆除左右導洞中臺階橫撐；
第二步機械開挖中臺階；
第三步待中臺階開挖完成后開始機械拆除下臺階臨時支護，人工拆除左右導洞下臺階橫撐；
第四步機械開挖下臺階；
第五步仰拱澆筑及回填。( 10)左右導坑下部仰拱澆筑及二次襯砌
(11)采集所述各種鋼支撐上的豎向軸力、支護應力和錨桿拉力信號。該工法因通過鋼桁架代替原有的核心土，在加快施工進度的同時也保證了隧道開挖安全，特別有利于城市密集地區(qū)地表沉降要求高的地區(qū)工程項目。適用范圍適用于淺埋超大斷面隧道；適用于超大斷面偏壓隧道；適用于地表沉降要求高的超大斷面隧道。在整個隧道的施工過程中，利用監(jiān)控手段，收集豎向鋼支撐軸力、初期支護應力、錨桿拉力等，實施動態(tài)監(jiān)控以供隨時監(jiān)控隧道的安全，并為后期分析處理數(shù)據(jù)提供依據(jù)，進一步優(yōu)化方案，同時為其他類似工程提供參考。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法，其特征在于包括以下步驟 第I步左上導洞開挖及支護，在隧道斷面左上部開挖導洞，直至隧道斷面的拱頂，然后在左上導洞設(shè)置臨時中隔墻支護，同時設(shè)置左上臨時型鋼支撐； 第2步右上導洞開挖及支護，在隧道斷面右上部開挖導洞，直至隧道斷面的拱頂；然后在右上導洞設(shè)置臨時中隔墻支護，拆除臨時左上導洞中隔墻支護，同時設(shè)置右上臨時型鋼支撐； 第3步左中導洞開挖及支護，在隧道斷面左中部開挖導洞，然后在左中導洞設(shè)置臨時中隔墻支護，同時設(shè)置左中臨時型鋼支撐； 第4步右中導洞開挖及支護，在隧道斷面右中部開挖導洞，然后在右中導洞設(shè)置臨時中隔墻支護，同時設(shè)置右中臨時型鋼支撐； 第5步左下導洞開挖及支護，在隧道斷面左下部開挖導洞，然后在左下導洞設(shè)置臨時中隔墻支護，同時設(shè)置左下臨時型鋼支撐； 第6步右下導洞開挖及支護，在隧道斷面右下部開挖導洞，然后在右下導洞設(shè)置臨時中隔墻支護，同時設(shè)置右下臨時型鋼支撐； 第7步拆除左上導洞和右上導洞的臨時組合型立柱鋼支撐； 第8步二襯鋼筋砼澆筑； 第9步核心土開挖，先進行核心土中部開挖，完成核心中部土開挖后，再進行核心土下部開挖； 第10步隧道中部仰拱施工。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法，其特征在于所述左上臨時型鋼支撐包括沿隧道壁設(shè)置的左上壁臨時型鋼支撐、設(shè)置于核心土上部與隧道拱頂之間的左組合型鋼支撐和橫向設(shè)置于隧道壁和核心土之間的左上橫向臨時型鋼支撐；所述右上臨時型鋼支撐包括沿隧道壁設(shè)置的右上壁臨時型鋼支撐、設(shè)置于核心土上部與隧道拱頂之間的右上組合型鋼支撐和橫向設(shè)置于隧道壁和核心土之間的右上橫向臨時型鋼支撐。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法，其特征在于所述左中臨時型鋼支撐包括沿隧道壁設(shè)置的左中壁臨時型鋼支撐、設(shè)置于核心土中部的左中鋼支撐以及橫向設(shè)置于隧道壁和核心土之間的左中橫向臨時型鋼支撐；所述右中臨時型鋼支撐包括沿隧道壁設(shè)置的右中壁臨時型鋼支撐、設(shè)置于核心土中部的右中鋼支撐以及橫向設(shè)置于隧道壁和核心土之間的右中橫向臨時型鋼支撐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法，其特征在于所述左下臨時型鋼支撐包括沿隧道壁設(shè)置的左下壁臨時型鋼支撐和設(shè)置于核心土下部的左下鋼支撐；所述右下臨時型鋼支撐包括沿隧道壁設(shè)置的右下壁臨時型鋼支撐和設(shè)置于核心土下部的右下鋼支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法，其特征在于還包括采集所述各種鋼支撐上的豎向軸力、支護應力和錨桿拉力信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種特大斷面隧道組合型鋼臨時支撐開挖法，包括以下步驟首先對左右上導洞開挖及支護，然后對左右中導洞開挖及支護，左右下導洞開挖及支護，在隧道斷面左下部開挖導洞，然后對左右上中下各部分設(shè)置臨時中隔墻支護和臨時型鋼支撐；最后拆除左上導洞和右上導洞的臨時組合型立柱鋼支撐；并進行二襯鋼筋砼澆筑和核心土開挖以及隧道中部仰拱施工，本發(fā)明采用組合型鋼支撐來替代核心土臨時開挖方法，解決了開挖工期長、施工質(zhì)量無法保證、施工組織困難等技術(shù)難題，實現(xiàn)特大斷面的快速施工、施工質(zhì)量能夠得以保證的技術(shù)問題。采用鋼桁架代替上部核心土的施工，不僅可提高隧道施工的安全性，而且加快了隧道開挖及支護速度。
文檔編號E21D19/00GK102704939SQ20121021245
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者劉燦, 張艷濤, 羅明, 陽外光 申請人:中國建筑第五工程局有限公司