一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，包括以下步骤：超前地质预报；马头门扣拱处大管棚施工；导洞施工；中桩及边桩施工；马头门拱部超前小导管注浆；马头门扣拱破除；扣拱开挖及支护；堵头墙施工。本专利方法中，采用了超前地质预报的预测工序，大大减少和降低了危险事故的发生；本专利方法中，在两个侧导洞和中间导洞贯通后，在两个侧导洞内进行边桩施工，在中间导洞内进行中柱施工，为稳固的扣拱施工，打下了基础；本专利方法中，对扣拱开挖及支护的工序作了改进，大大提高了地铁站扣拱牢固性，避免了暗挖坍塌、突泥涌水、地下管线破坏、周边建筑物沉降开裂、道路沉降或塌陷的危险。

【技术实现步骤摘要】
一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法
本专利技术涉及一种地铁工程
，具体是涉及一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法。
技术介绍
根据扣拱施工特点、地质水文条件和周边环境分析，在扣拱开挖过程中，存在以下危险源：暗挖坍塌、突泥涌水、地下管线破坏、周边建(构)筑物沉降开裂、道路沉降或塌陷等。在开挖过程中，如果超前支护措施不强、开挖方式不当、初期支护不及时、工法选择不当、隧顶失水固结引发地层沉降变形和土体扰动可能发生失稳、坍塌；暗挖隧道地质突变、初期支护受压变形等原因均会导致暗挖隧道突泥涌水；因施工原因导致土体下沉、失水导致管线沉降不均匀，引发地下管线破坏的灾害；车站施工造成周边建(构)筑物的地面沉降可能导致周边建(构)筑物结构开裂下沉。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，包括以下步骤：S100、超前地质预报：施工前，为提前了解拟开挖地层情况，以便调整开挖方法和支护类型，对地质须进行超前预测分析；S200、马头门扣拱处大管棚施工：马头门开挖轮廓定位后，扣拱超前支护大管棚沿拱部范围布设，管棚打设完毕后进行超前注浆加固地层；S300、导洞施工：先进行侧导洞和中间导洞的拱部超前小导管注浆施工，然后进行两个侧导洞和一个中间导洞的台阶法开挖，先开挖两侧导洞，后开挖中间导洞；台阶法开挖两个侧导洞，导洞掌子面前后错开开挖，错开距离不小于5m；S400、中桩及边桩施工：两个侧导洞和中间导洞贯通后，在两个侧导洞内进行边桩施工，在中间导洞内进行中柱施工；S500、马头门拱部超前小导管注浆：沿拱部打设超前小导管，并注浆加固地层，根据地层情况及要求选用水泥浆或水泥—水玻璃双液浆进行注浆加固，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；S600、马头门扣拱破除：沿拱部轮廓线采用机械破除上台阶马头门处侧壁混凝土，割除破除范围内横通道侧壁钢架和连接筋。扣拱钢架连接前，测量定位好导洞预埋钢板的准确位置，控制好钢架连接在同一个断面内，安装扣拱马头门处型钢钢架，且扣拱型钢拱架与侧壁钢架用连接板加强连接；S700、扣拱开挖及支护，具体包括以下步骤：1)超前支护：导洞间扣拱随车站拱顶土石方开挖及时跟进；为防止扣拱时出现坍塌，在扣拱之前应对前方拱部地层进行超前加固，采用超前大管棚+超前小导管进行超前支护及加固，注浆材料根据地层变化选择注水泥浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；2)土石方开挖：土石方开挖以爆破施工为主，渣土通过农用车运输至横通道洞门处，倒入竖井底的渣斗内，然后由桥式起重机提升至地面，倒入渣场内，夜间土石方外运，当遇见微风化砾岩、含砾粗砂岩等紧密坚硬围岩时，采取爆破方式和风镐等小型机具配合开挖，以加快施工进度；3)型钢拱架安装：扣拱支护采用型钢拱架+纵向连接筋、钢筋网片+C25P6喷射混凝土支护体系；4)喷射混凝土：为了保证施工安全，型钢钢拱架经检验合格后应及时喷射混凝土，采用湿喷或干喷技术，混凝土采用C25P6喷射砼，喷射厚度为350mm，喷射时采用分层喷射，当开挖过程中，拱顶有坍塌迹象时，应先喷一层混凝土，再安装型钢拱架。喷射混凝土时不能出现虚喷漏喷，喷射混凝土应密实，表面平整，避免拱顶背后出现空洞；5)回填注浆：扣拱与导洞之间拱顶形成三角区域是重点关注区域，初支施工完成后，应加强该三角区域回填注浆加固，注浆压力控制在0.3～0.5MPa；6)二衬扣拱施工：中拱及边拱初支贯通后，分段截断侧导洞和中间导洞的边墙，分段长度为4～6m，铺设防水层，二衬扣拱钢筋绑扎，后退浇筑二衬中拱及二衬边拱，留设回填注浆管，后续进行二衬扣拱背后回填注浆；S800、堵头墙施工：扣拱施工端头墙采用型钢拱架+水平型钢支撑+竖向连接筋+自进式中空锚杆+喷射混凝土的封堵措施，堵头墙的水平型钢支撑，通过连接钢板与导洞格栅钢架连接。进一步地，所述步骤S100中，具体包括以下预测内容：S101、地质素描：记录掌子面揭示的地层岩性、风化程度、围岩完整性，围岩结构、构造以及地下水情况，探测范围为掌子面；S102、地面地质雷达：探查浅地表地层中的空洞以及不密实情况，探测范围为地表以下5m内；S103、洞内地质雷达：短距离预报，预报掌子面前方的地质情况，包括围岩的完整性、地下水情况，探测范围为掌子面前方20～30m；S104、加深炮孔探测法：探测掌子面前方围岩等级强度、岩体完整程度、富水程度，探测范围为掌子面前方5m以上，搭接3m。进一步地，所述步骤S200中，管棚主材采用A159mm热轧无缝钢管，壁厚t＝12mm，环向间距为400mm；管棚打设高度距扣拱初支300mm，管棚角度0～2°，管棚搭接长度3m。进一步地，所述步骤S200中，扣拱处大管棚的具体作业流程如下：S201、在施工区域，设置横通道1部、横通道2部、横通道3部共计三条横通道，三条横通道施工完成后，导洞开挖前或者扣拱开挖前需施工扣拱大管棚，测量人员在现场放出扣拱管棚位置并复核，不得侵限，并使用红油漆标记；S202、制作钢花管，在钢管顶端焊接楔子板，尾部为2m长作为不注浆的止浆段，在管壁上钻直径为10mm-16mm的溢浆孔，间距为15cm，梅花形布设；S203、钻机就位，根据测量放样点进行钻机位置的校正，固定钻机；S204、开始钻孔，钻进过程中不断检查校正钻机的大臂位置，以确保管棚的施工误差在设计的允许范围内；S205、达到设计的深度后结束钻进，使用钻杆配合高压风管对管棚钢管由里至外进行反复清孔，直至将管棚钢管内的钻渣清除干净为止；S206、安装管棚钢管，管棚钢管由钻机顶进，顶到位后，钢管与孔壁间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液冒出；S207、安装好有孔钢花管后即可对孔内注浆。进一步地，所述步骤S200中，管棚打设完毕后进行超前注浆的施工流程如下：S①、管棚施工钢花管外露出扣拱洞口初支面50cm，尾部用5mm厚钢板满焊封堵，钢板中间焊接注浆导管；S②、注浆导管端部安装止浆阀，以便注浆完毕后防止浆液回流；S③、配置水泥浆液：水泥为P.O.42.5号普通硅酸盐水泥，水泥水灰比为W:C＝0.5:1～1:1；注浆前进行注浆试验，根据实验结果确定注浆参数，水泥浆液由高速制浆机拌制；S④、将注浆管接到钢花管尾部的注浆导管上面，开始注浆；用挤压式注浆泵将水泥净浆压注进钢花管，初压0.5～1.0MPa，终压1.5～2.0MPa，持压15min后停止注浆；S⑤、注浆完成后将止浆阀关闭，确保封堵质量。进一步地，所述步骤S400中，中柱施工的方法如下：中间导洞洞通后，先在洞内中柱采用人工挖孔成孔，下基础桩钢筋笼，下钢管柱，定位浇筑钢管柱基础桩混凝土，钢管柱边与孔壁之间填砂临时稳定钢管柱，浇筑钢管柱混凝土。进一步地，所述步骤S500中，超前小导管采用A42×4mm小导管，L＝4.0m，环向间距400mm，纵向间距2.5m，水平倾角10°～25°。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS100、超前地质预报：施工前，为提前了解拟开挖地层情况，以便调整开挖方法和支护类型，对地质须进行超前预测分析；/nS200、马头门扣拱处大管棚施工：马头门开挖轮廓定位后，扣拱超前支护大管棚沿拱部范围布设，管棚打设完毕后进行超前注浆加固地层；/nS300、导洞施工：先进行侧导洞和中间导洞的拱部超前小导管注浆施工，然后进行两个侧导洞和一个中间导洞的台阶法开挖，先开挖两侧导洞，后开挖中间导洞；台阶法开挖两个侧导洞，导洞掌子面前后错开开挖，错开距离不小于5m；S400、中桩及边桩施工：两个侧导洞和中间导洞贯通后，在两个侧导洞内进行边桩施工，在中间导洞内进行中柱施工；/nS500、马头门拱部超前小导管注浆：沿拱部打设超前小导管，并注浆加固地层，根据地层情况及要求选用水泥浆或水泥—水玻璃双液浆进行注浆加固，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；/nS600、马头门扣拱破除：沿拱部轮廓线采用机械破除上台阶马头门处侧壁混凝土，割除破除范围内横通道侧壁钢架和连接筋。扣拱钢架连接前，测量定位好导洞预埋钢板的准确位置，控制好钢架连接在同一个断面内，安装扣拱马头门处型钢钢架，且扣拱型钢拱架与侧壁钢架用连接板加强连接；/nS700、扣拱开挖及支护，具体包括以下步骤：1)超前支护：导洞间扣拱随车站拱顶土石方开挖及时跟进。为防止扣拱时出现坍塌，在扣拱之前应对前方拱部地层进行超前加固，采用超前大管棚+超前小导管进行超前支护及加固，注浆材料根据地层变化选择注水泥浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；2)土石方开挖：土石方开挖以爆破施工为主，渣土通过农用车运输至横通道洞门处，倒入竖井底的渣斗内，然后由桥式起重机提升至地面，倒入渣场内，夜间土石方外运，当遇见微风化砾岩、含砾粗砂岩等紧密坚硬围岩时，采取爆破方式和风镐等小型机具配合开挖，以加快施工进度；3)型钢拱架安装：扣拱支护采用型钢拱架+纵向连接筋、钢筋网片+C25P6喷射混凝土支护体系；4)喷射混凝土：为了保证施工安全，型钢钢拱架经检验合格后应及时喷射混凝土，采用湿喷或干喷技术，混凝土采用C25P6喷射砼，喷射厚度为350mm，喷射时采用分层喷射，当开挖过程中，拱顶有坍塌迹象时，应先喷一层混凝土，再安装型钢拱架。喷射混凝土时不能出现虚喷漏喷，喷射混凝土应密实，表面平整，避免拱顶背后出现空洞；5)回填注浆：扣拱与导洞之间拱顶形成三角区域是重点关注区域，初支施工完成后，应加强该三角区域回填注浆加固，注浆压力控制在0.3～0.5MPa；6)二衬扣拱施工：中拱及边拱初支贯通后，分段截断侧导洞和中间导洞的边墙，分段长度为4～6m，铺设防水层，二衬扣拱钢筋绑扎，后退浇筑二衬中拱及二衬边拱，留设回填注浆管，后续进行二衬扣拱背后回填注浆；/nS800、堵头墙施工：扣拱施工端头墙采用型钢拱架+水平型钢支撑+竖向连接筋+自进式中空锚杆+喷射混凝土的封堵措施，堵头墙的水平型钢支撑，通过连接钢板与导洞格栅钢架连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、超前地质预报：施工前，为提前了解拟开挖地层情况，以便调整开挖方法和支护类型，对地质须进行超前预测分析；
S200、马头门扣拱处大管棚施工：马头门开挖轮廓定位后，扣拱超前支护大管棚沿拱部范围布设，管棚打设完毕后进行超前注浆加固地层；
S300、导洞施工：先进行侧导洞和中间导洞的拱部超前小导管注浆施工，然后进行两个侧导洞和一个中间导洞的台阶法开挖，先开挖两侧导洞，后开挖中间导洞；台阶法开挖两个侧导洞，导洞掌子面前后错开开挖，错开距离不小于5m；S400、中桩及边桩施工：两个侧导洞和中间导洞贯通后，在两个侧导洞内进行边桩施工，在中间导洞内进行中柱施工；
S500、马头门拱部超前小导管注浆：沿拱部打设超前小导管，并注浆加固地层，根据地层情况及要求选用水泥浆或水泥—水玻璃双液浆进行注浆加固，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；
S600、马头门扣拱破除：沿拱部轮廓线采用机械破除上台阶马头门处侧壁混凝土，割除破除范围内横通道侧壁钢架和连接筋。扣拱钢架连接前，测量定位好导洞预埋钢板的准确位置，控制好钢架连接在同一个断面内，安装扣拱马头门处型钢钢架，且扣拱型钢拱架与侧壁钢架用连接板加强连接；
S700、扣拱开挖及支护，具体包括以下步骤：1)超前支护：导洞间扣拱随车站拱顶土石方开挖及时跟进。为防止扣拱时出现坍塌，在扣拱之前应对前方拱部地层进行超前加固，采用超前大管棚+超前小导管进行超前支护及加固，注浆材料根据地层变化选择注水泥浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa；2)土石方开挖：土石方开挖以爆破施工为主，渣土通过农用车运输至横通道洞门处，倒入竖井底的渣斗内，然后由桥式起重机提升至地面，倒入渣场内，夜间土石方外运，当遇见微风化砾岩、含砾粗砂岩等紧密坚硬围岩时，采取爆破方式和风镐等小型机具配合开挖，以加快施工进度；3)型钢拱架安装：扣拱支护采用型钢拱架+纵向连接筋、钢筋网片+C25P6喷射混凝土支护体系；4)喷射混凝土：为了保证施工安全，型钢钢拱架经检验合格后应及时喷射混凝土，采用湿喷或干喷技术，混凝土采用C25P6喷射砼，喷射厚度为350mm，喷射时采用分层喷射，当开挖过程中，拱顶有坍塌迹象时，应先喷一层混凝土，再安装型钢拱架。喷射混凝土时不能出现虚喷漏喷，喷射混凝土应密实，表面平整，避免拱顶背后出现空洞；5)回填注浆：扣拱与导洞之间拱顶形成三角区域是重点关注区域，初支施工完成后，应加强该三角区域回填注浆加固，注浆压力控制在0.3～0.5MPa；6)二衬扣拱施工：中拱及边拱初支贯通后，分段截断侧导洞和中间导洞的边墙，分段长度为4～6m，铺设防水层，二衬扣拱钢筋绑扎，后退浇筑二衬中拱及二衬边拱，留设回填注浆管，后续进行二衬扣拱背后回填注浆；
S800、堵头墙施工：扣拱施工端头墙采用型钢拱架+水平型钢支撑+竖向连接筋+自进式中空锚杆+喷射混凝土的封堵措施，堵头墙的水平型钢支撑，通过连接钢板与导洞格栅钢架连接。


2.根据权利要求1所述的地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于：所述步骤S100中，具体包括以下预测内容：S101、地质素描：记录掌子面揭示的地层岩性、风化程度、围岩完整性，围岩结构、构造以及地下水情况，探测范围为掌子面；S102、地面地质雷达：探查浅地表地层中的空洞以及不密实情况，探测范围为地表以下5m内；S103、洞内地质雷达：短距离预报，预报掌子面前方的地质情况，包括围岩的完整性、地下水情况，探测范围为掌子面前方20～30m；S104、加深炮孔探测法：探测掌子面前方围岩等级强度、岩体完整程度、富水程度，探测范围为掌子面前方5m以上，搭接3m。


3.根据权利要求1所述的地铁站扣拱开挖及支护的施工方法，其特征在于：所述步骤S200中，管棚主材采用A159mm热轧无缝钢管，壁厚t＝12mm，环向间距为400mm；管棚打设高度距扣拱初支...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晓刚，王忠钊，许光耀，马利鹏，兰平，崔凯，尹学鑫，吴伟强，刘辉，王帅，周焕，武美容，
申请(专利权)人：中铁三局集团广东建设工程有限公司，中铁三局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44