一种隧道开挖支护施工方法技术

本发明专利技术涉及一种隧道开挖支护施工方法，包括步骤：1)洞口管棚施工；2)超前支护施工；3)洞内土层一开挖；4)钢拱架布设；5)初衬锚杆和初衬混凝土层施工；6)洞内土层二开挖；7)中隔墙施工；8)洞内土层三和洞内土层四开挖；9)洞底仰拱施工。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术单元组拼支架进行管棚模板打设和钢拱架布设施工，可大幅提升支撑结构的打设和拆装施工效率，节省工程措施费用；本发明专利技术在管棚内模与管棚外模之间设置模板内支撑，在墙模的外侧设置墙厚控制体，可有效提升混凝土灌注施工质量，节省材料的用量。

Construction method of tunnel excavation support

The invention relates to a tunnel excavation support construction method, which includes steps: 1) tunnel opening pipe shed construction; 2) advance support construction; 3) soil layer excavation in the tunnel; 4) steel arch frame layout; 5) primary lining anchor and concrete layer construction; 6) soil layer excavation in the tunnel; 7) middle partition wall construction; 8) soil layer three and soil layer four excavation in the tunnel; Tunnel foundation invert construction. The beneficial effects of the invention are as follows: the unit assembling bracket of the invention can be used for the construction of pipe shed formwork and steel arch cloth, which can greatly improve the construction efficiency of structuring and disassembling the supporting structure and save the cost of Engineering measures; the invention sets the formwork inner support between the inner formwork of the pipe shed and the outer formwork of the pipe shed, and sets the wall thickness control on the outer side of the wall formwork. The system can effectively improve the quality of concrete pouring construction and save material consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种隧道开挖支护施工方法
本专利技术涉及隧道工程施工方法，特别涉及一种围岩自稳能力差、隧道宽度大的隧道开挖支护施工方法，属于土木工程领域，适用于软弱岩土层隧道开挖支护施工工程。
技术介绍
在超大断面软弱围岩隧道施工过程中，传统的开挖方法是双侧壁导坑法、CD法、CRD法等，针对超大断面及围岩差的隧道，双侧壁导坑法、CRD法具有较好的适应性，但因临时支撑较多、现场施工速度慢，维护结构的稳定性常难保证、施工成本高。现有技术中已有一种软弱围岩超大断面隧道开挖支护结构及其操作方法，采用上台阶双侧壁分六部开挖支护，下台阶采用台阶法分七部开挖支护。开挖之前，先采用超前小导管进行拱部超前支护，之后按照一定顺序，将隧道断面分成十三部进行。该开挖结构和方法，可实现多作业面平行作业，工效高，但难以解决临时支撑装配化快速施工问题。一种挤压型软弱围岩超大断面短隧道开挖支护结构及施工方法，结构包括由上而下的上部支护、中部支护和下部支护，上部支护包括左侧壁导坑支护、中隔墙支护和右侧壁导坑支护，中部支护包括左中台阶支护和右中台阶支护，下部支护包括左下台阶支护和右下台阶支护。该方法的开挖作业面较多，难以有效提升现场施工工效。综上所述，现有施工虽在适宜的工况下取得了较好的施工效果，但在提升现场施工效率、节省支护结构材料用量、保护生态环境等方面尚存不足。鉴于此，为提高隧道开挖支护的现场施工质量和效率，改善支护结构物的受力性能和拆装效率，保护生态环境，目前亟待专利技术一种不但可以增强隧道支护结构及围岩稳定性，而且可以提升隧道临时支护结构布设和开挖施工效率，还可以提高材料重复利用率的隧道开挖支护施工方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种不但可以增强隧道支护结构及围岩稳定性，而且可以提升隧道临时支护结构布设和开挖施工效率，还可以提高材料重复利用率的隧道开挖支护施工方法。这种隧道开挖支护施工方法，包括以下步骤：1)洞口管棚施工：在工程现场测试确定洞口管棚的空间线形，先布设单元组拼支架，单元组拼支架与管棚内模通过顶面支撑杆和侧面支撑杆连接，并在顶面支撑杆和侧面支撑杆与管棚内模相接处设置压力扩散板一；再在管棚内模上布设模板内支撑、辅助定位筋和钢筋限位管，然后设置管棚外模，在管棚外模与管棚内模之间设置对拉螺杆；同时，在管棚外模与洞外土层相接处设置外模限位体，并在外模限位体与洞外土层之间设置外斜撑和外部支撑墩；最后对管棚外模和管棚内模的间隙内灌注混凝土；2)超前支护施工：对洞内土层一外侧的洞外土层施作超前导管，并对超前导管内进行压浆，形成超前支护体；3)洞内土层一开挖：将土层分区为洞内土层一、洞内土层二、洞内土层三和洞内土层四，先对洞内土层一进行开挖；4)钢拱架布设：洞内土层一开挖完成后立刻布设钢拱架，并在钢拱架的两侧分别设置加筋层一和加筋层二，钢拱架角部设置锁角筋体，钢拱架下表面与单元组拼支架相接，并在顶面支撑杆和侧面支撑杆与钢拱架相接处设置压力扩散板二；5)初衬锚杆和初衬混凝土层施工：自超前支护体外表面向洞外土层打设初衬锚杆，同时对钢拱架的间隙及外侧喷射混凝土形成初衬混凝土层；6)洞内土层二开挖：待初衬混凝土层形成强度后，开挖洞内土层二，并进行初衬锚杆和初衬混凝土层的施工；7)中隔墙施工：在洞内土层三和洞内土层四的外侧设置墙模，并进行混凝土灌注形成中隔墙；墙模的底部插入钢架底板的模板限位槽内，与洞内土层三和洞内土层四之间设置墙厚控制体和横向连接筋，与超前支护体之间设置墙顶限位体，与钢架支柱之间设置横联；钢架底板与钢架支柱之间设置钢架斜撑，与下部土层之间设置板底锚固筋；8)洞内土层三和洞内土层四开挖：中隔墙形成强度后，重复步骤3)～步骤6)，完成洞内土层三和洞内土层四的开挖施工；9)洞底仰拱施工：清除洞底的杂物，进行在洞底仰拱部位设置仰拱模板，并进行混凝土灌注形成洞底仰拱和管线沟槽；仰拱模板上预设管线沟模；洞底仰拱钢筋笼绑扎时，先根据施工需要设置凳墩和凳顶板，并在相邻的凳顶板之间设置凳顶搭板。作为优选:步骤1)所述模板内支撑的高度与洞口管棚厚度相同，与管棚内模焊接连接；辅助定位筋呈圆弧形，与钢筋限位管焊接连接或粘贴连接；所述外模限位体与管棚接触面呈圆弧形，在临空面设置斜撑限位体；所述外部支撑墩横断面呈圆形或矩形，设于外模限位体的外侧，采用钢筋混凝土预制材料或型钢材料。作为优选:步骤1)和步骤4)所述单元组拼支架由平台顶板、平台立柱、顶面支撑杆和侧面支撑杆组成，在顶面支撑杆与平台顶板之间设置支撑底板，侧面支撑杆与平台立柱之间设置支撑转动铰；在平台立柱下部设置柱底承压板；在顶面支撑杆和侧面支撑杆上分别设置支撑调节环一和支撑调节环二。作为优选:步骤4)所述钢拱架采用型钢轧制呈弧形，根据洞内土层一、洞内土层二、洞内土层三和洞内土层四开挖完成后的外轮廓形状制备；所述锁角筋体自钢拱架底端部向斜下方打设，采用钢管或型钢材料；所述加筋层一和加筋层二采用钢筋网格栅或钢纤维格栅或玻璃纤维格栅。作为优选:步骤1)所述压力扩散板一采用钢板制成弧形，与管棚内模无缝相接。作为优选：步骤4)所述压力扩散板二采用钢板制成弧形，与钢拱架无缝相接。作为优选：步骤7)所述中隔墙立面呈数值线或弧形线；所述墙厚控制体采用混凝土材料，与墙模通过粘贴连接或通过铆钉连接。作为优选：步骤9)所述管线沟模横断面呈矩形，与仰拱模板整体预制；所述凳顶板与凳墩焊接连接，与凳顶搭板搭接连接，底面形状与仰拱模板相同。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术单元组拼支架进行管棚模板打设和钢拱架布设施工，可大幅提升支撑结构的打设和拆装施工效率，节省工程措施费用。(2)本专利技术在管棚内模与管棚外模之间设置模板内支撑，在墙模的外侧设置墙厚控制体，可有效提升混凝土灌注施工质量，节省材料的用量。(3)本专利技术在钢拱架两侧分别设置加筋层一和加筋层二，可大幅提升不同时期浇筑混凝土的整体性；同时在钢拱架的角部设置锁角筋体，可限制钢拱架的变形和移动。(4)本专利技术中隔墙施工时的钢架底板、钢架支柱、钢架斜撑和横联可作为一个整体进行移动，不但可以实现墙模施工时临时支撑结构的快速布设，而且可以提高中隔墙施工的质量。附图说明图1是本专利技术中隔墙施工结构断面示意图；图2是本专利技术洞口管棚施工结构断面示意图；图3是本专利技术钢拱架布设施工结构断面示意图；图4是本专利技术开挖土层的分区示意图；图5是本专利技术仰拱模板布设后结构断面示意图；图6是本专利技术洞底仰拱施工完成后结构断面示意图；图7是本专利技术隧道开挖支护施工流程图。附图标记说明：1-洞口管棚；2-单元组拼支架；3-管棚内模；4-模板内支撑；5-辅助定位筋；6-钢筋限位管；7-管棚外模；8-对拉螺杆；9-外模限位体；10-洞外土层；11-外斜撑；12-外部支撑墩；13-平台顶板；14-平台立柱；15-顶面支撑杆；16-侧面支撑杆；17-支撑底板；18-支撑转动铰；19-压力扩散板一；20-洞内土层一；21-超前导管；22-超前支护体；23-钢拱架；24-加筋层一；25-加筋层二；26-锁角筋体；27-压力扩散板二；28-初衬锚杆；29-初衬混凝土层；30-洞内土层二；31-中隔墙；32-洞内土层三；33-洞内土层四；34-墙模；35-钢架底板；36-模板限位槽；37-横向连接筋；38-墙厚控制体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道开挖支护施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：1)洞口管棚(1)施工：在工程现场测试确定洞口管棚(1)的空间线形，先布设单元组拼支架(2)，单元组拼支架(2)与管棚内模(3)通过顶面支撑杆(15)和侧面支撑杆(16)连接，并在顶面支撑杆(15)和侧面支撑杆(16)与管棚内模(3)相接处设置压力扩散板一(19)；再在管棚内模(3)上布设模板内支撑(4)、辅助定位筋(5)和钢筋限位管(6)，然后设置管棚外模(7)，在管棚外模(7)与管棚内模(3)之间设置对拉螺杆(8)；同时，在管棚外模(7)与洞外土层(10)相接处设置外模限位体(9)，并在外模限位体(9)与洞外土层(10)之间设置外斜撑(11)和外部支撑墩(12)；最后对管棚外模(7)和管棚内模(3)的间隙内灌注混凝土；2)超前支护施工：对洞内土层一(20)外侧的洞外土层(10)施作超前导管(21)，并对超前导管(21)内进行压浆，形成超前支护体(22)；3)洞内土层一(20)开挖：将土层分区为洞内土层一(20)、洞内土层二(30)、洞内土层三(32)和洞内土层四(33)，先对洞内土层一(20)进行开挖；4)钢拱架(23)布设：洞内土层一(20)开挖完成后立刻布设钢拱架(23)，并在钢拱架(23)的两侧分别设置加筋层一(24)和加筋层二(25)，钢拱架(23)角部设置锁角筋体(26)，钢拱架(23)下表面与单元组拼支架(2)相接，并在顶面支撑杆(15)和侧面支撑杆(16)与钢拱架(23)相接处设置压力扩散板二(27)；5)初衬锚杆(28)和初衬混凝土层(29)施工：自超前支护体(22)外表面向洞外土层(10)打设初衬锚杆(28)，同时对钢拱架(23)的间隙及外侧喷射混凝土形成初衬混凝土层(29)；6)洞内土层二(30)开挖：待初衬混凝土层(29)形成强度后，开挖洞内土层二(30)，并进行初衬锚杆(28)和初衬混凝土层(29)的施工；7)中隔墙(31)施工：在洞内土层三(32)和洞内土层四(33)的外侧设置墙模(34)，并进行混凝土灌注形成中隔墙(31)；墙模(34)的底部插入钢架底板(35)的模板限位槽(36)内，与洞内土层三(32)和洞内土层四(33)之间设置墙厚控制体(38)和横向连接筋(37)，与超前支护体(22)之间设置墙顶限位体(39)，与钢架支柱(40)之间设置横联(41)；钢架底板(35)与钢架支柱(40)之间设置钢架斜撑(42)，与下部土层之间设置板底锚固筋(43)；8)洞内土层三(32)和洞内土层四(33)开挖：中隔墙(31)形成强度后，重复步骤3)～步骤6)，完成洞内土层三(32)和洞内土层四(33)的开挖施工；9)洞底仰拱(44)施工：清除洞底的杂物，进行在洞底仰拱(44)部位设置仰拱模板(45)，并进行混凝土灌注形成洞底仰拱(44)和管线沟槽(47)；仰拱模板(45)上预设管线沟模(46)；洞底仰拱钢筋笼(48)绑扎时，先根据施工需要设置凳墩(49)和凳顶板(50)，并在相邻的凳顶板(50)之间设置凳顶搭板(51)。...

【技术特征摘要】
1.一种隧道开挖支护施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：1)洞口管棚(1)施工：在工程现场测试确定洞口管棚(1)的空间线形，先布设单元组拼支架(2)，单元组拼支架(2)与管棚内模(3)通过顶面支撑杆(15)和侧面支撑杆(16)连接，并在顶面支撑杆(15)和侧面支撑杆(16)与管棚内模(3)相接处设置压力扩散板一(19)；再在管棚内模(3)上布设模板内支撑(4)、辅助定位筋(5)和钢筋限位管(6)，然后设置管棚外模(7)，在管棚外模(7)与管棚内模(3)之间设置对拉螺杆(8)；同时，在管棚外模(7)与洞外土层(10)相接处设置外模限位体(9)，并在外模限位体(9)与洞外土层(10)之间设置外斜撑(11)和外部支撑墩(12)；最后对管棚外模(7)和管棚内模(3)的间隙内灌注混凝土；2)超前支护施工：对洞内土层一(20)外侧的洞外土层(10)施作超前导管(21)，并对超前导管(21)内进行压浆，形成超前支护体(22)；3)洞内土层一(20)开挖：将土层分区为洞内土层一(20)、洞内土层二(30)、洞内土层三(32)和洞内土层四(33)，先对洞内土层一(20)进行开挖；4)钢拱架(23)布设：洞内土层一(20)开挖完成后立刻布设钢拱架(23)，并在钢拱架(23)的两侧分别设置加筋层一(24)和加筋层二(25)，钢拱架(23)角部设置锁角筋体(26)，钢拱架(23)下表面与单元组拼支架(2)相接，并在顶面支撑杆(15)和侧面支撑杆(16)与钢拱架(23)相接处设置压力扩散板二(27)；5)初衬锚杆(28)和初衬混凝土层(29)施工：自超前支护体(22)外表面向洞外土层(10)打设初衬锚杆(28)，同时对钢拱架(23)的间隙及外侧喷射混凝土形成初衬混凝土层(29)；6)洞内土层二(30)开挖：待初衬混凝土层(29)形成强度后，开挖洞内土层二(30)，并进行初衬锚杆(28)和初衬混凝土层(29)的施工；7)中隔墙(31)施工：在洞内土层三(32)和洞内土层四(33)的外侧设置墙模(34)，并进行混凝土灌注形成中隔墙(31)；墙模(34)的底部插入钢架底板(35)的模板限位槽(36)内，与洞内土层三(32)和洞内土层四(33)之间设置墙厚控制体(38)和横向连接筋(37)，与超前支护体(22)之间设置墙顶限位体(39)，与钢架支柱(40)之间设置横联(41)；钢架底板(35)与钢架支柱(40)之间设置钢架斜撑(42)，与下部土层之间设置板底锚固筋(43)；8)洞内土层三(32)和洞内土层四(33)开挖：中隔墙(31)形成强度后，重复步骤3)～步骤6)，完成洞内土层三(32)和洞内土层四(33...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭申凯，孙学军，刘晓晗，崔健，钱申春，杜海峰，杨文柱，
申请(专利权)人：安徽省公路桥梁工程有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34