【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地铁隧道施工，涉及一种深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法。
技术介绍
1、随着我国经济建设及城市建设的快速发展，城市人均汽车保有量持续增多，城市交通压力剧增，城市交通拥堵问题在各大城市已日渐突出。为缓解城市交通压力，城市轨道交通正在全面快速建设。地铁车站通常设置于城市的核心地段，传统明挖法对地表交通和环境产生极大的影响，明挖法逐渐已不能适应复杂环境下车站施工，加之明挖法不适用于对埋深较大的线路，导致暗挖车站在逐年增加，各种类型的浅埋暗挖大断面车站隧道层出不穷。
2、常规隧道监测为人工监测方法，主要存在间断性、人员操作、监测数据评断具有主观性等不足之处，通过引入自动化监测手段进行数据采集确保监测数据的时效性、可靠性，为大断面隧道安全提供可靠支撑；大断面暗挖车站的施工方法主要包含双侧壁导坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法，尤其双侧壁导坑法常被应用在浅埋暗挖大跨度断面地铁隧道的开挖施工，其优点为能够有效控制地表、拱顶沉降，缺点为施工工序转换次数多且转换繁琐、施工速度缓慢、工期长、施工成本高等。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于解决上述问题，提出一种深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，通过采用有限元软件midas gts建立三维有限元模型对大断面隧道进行模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时产生的破坏
4、而后由车站施工通道挑顶进入，进行隧道挑顶施工；挑顶施工完成后对隧道进行双侧壁导坑法施工，具体工艺流程为：挑顶施工→主体隧道上台阶左右侧导洞开挖支护→主体隧道中台阶左右侧导洞开挖支护→主体隧道上台阶中间导洞同开挖支护→主体隧道中台阶中间导洞开挖支护→主体隧道下台阶左右导洞开挖支护→主体隧道下台阶中间导洞开挖支护→仰拱及填充施工→拱墙衬砌结构施工。
5、进一步，在挑顶施工步骤中，车站主体隧道开挖支护施工，由车站施工通道挑顶进入，采用挖机进行机械开挖施工，施工通道末端5m范围内进行逐步扩挖、挑高，在施工通道末端密排3榀门型钢架，钢架顶部设置整块钢板和挑顶段二层钢架支撑钢板；
6、挑顶段按照2台阶法开挖，先进行上台阶开挖，安装门式钢架，上台阶开挖高度≤8m，按破碎锤有效工作高度控制上台阶开挖高度，开挖完成后安装门式钢架等支护施工，单循环开挖进尺为2榀钢架间距，上台阶开挖支护完成后进行二层环向钢架安装；再进行挑顶段通道下台阶开挖支护。
7、进一步，在主体隧道上台阶左右侧导洞开挖支护步骤中，具体施工过程如下：
8、(1)挑顶施工完成后，先将车站大里程方向上台阶右导洞位置的挑顶初支结构破除，进行大里程方向上台阶右导洞开挖支护；大里程方向上台阶右导洞开挖支护完成15m，破除小里程上台阶左导洞位置的挑顶初支结构，进行小里程上台阶左导洞开挖支护；
9、(2)小里程上台阶左导洞开挖支护完成约15m后，进行小里程上台阶右导洞位置挑顶初支结构破除，进行小里程上台阶右导洞开挖支护；
10、(3)小里程上台阶右导洞开挖支护完成15m后，进行大里程方向上台阶左导洞开挖支护；然后同时进行大里程、小里程方向4个导洞开挖支护，直至上台阶左右导洞开挖支护完成；
11、(4)上台阶各导洞在破除挑顶段初支结构时，在挑顶段通道进行局部垫渣，以满足挖机和车辆通行。
12、进一步，在主体隧道中台阶左右侧导洞开挖支护步骤中，具体施工过程如下：
13、(1)上台阶左导洞分别开挖支护施工至大、小里程端头后，由支通道分别向车站两端进行中台阶左导洞开挖支护；
14、(2)上台阶右导洞分别开挖支护施工至大、小里程端头后，由支通道分别向车站两端进行中台阶右导洞开挖支护；
15、(3)为保证车辆进出条件，临近施工通道的位置进行降坡施工，坡度为19％，降坡至中台阶底标高后，向车站端头进行导洞开挖支护，直至中台阶施工完成。
16、进一步，在主体隧道上台阶中间导洞同开挖支护步骤中，具体施工过程如下：
17、(1)车站大里程端、小里程端头开挖施工、渣土和材料运输，同时为车站附属结构接口位置施工，在车站上台阶左右导洞贯通的条件下，提前开挖车站端头、附属结构与车站结构位置10m范围内的上台阶中部导洞；
18、(2)剩余上台阶中导洞按照由车站大里程端、小里程端向车站中间部位进行开挖支护施工；每循环开挖支护进尺控制≤2.5m，开挖完成后及时进行支护施工，同时控制上台阶中导洞岩柱的安全步距≤60m；
19、(3)中岩柱拆除时拱部排危修边采用机械施工，将中台阶右导洞采用局部垫渣的方式以满足挖掘机设备通行要求。
20、进一步，在主体隧道中台阶中间导洞开挖支护步骤中，中台阶中导洞紧跟上台阶中导洞进行开挖施工，施工先拆除中隔壁，后进行中岩柱开挖施工，开挖循环进尺不大于3.5m。
21、进一步，主体隧道下台阶开挖施工时，先进行下台阶左导洞开挖支护，后进行下台阶右导洞开挖支护，最后破除下台阶中导洞，开挖循环进尺不大于3.5m。
22、进一步，施工全过程对隧道拱顶沉降、净空收敛、周边管线沉降进行人工监测，同时采用钢筋应力计、土压力盒和无线数据采集仪、数据自动化处理及预警平台对隧道施工进行全过程动态监测，对隧道初支应力以及围岩压力展开全方位、立体化、实时性监测，预警信息自动推送到个人手机端，确保监测数据的及时性和准确性，达到应力监测可视化效果；人工监测与自动化监测并行确保隧道初期支护安全稳定可控。
23、本专利技术的有益效果在于：
24、1、本专利技术优化了传统双侧壁导坑法的各导洞的施工顺序，为机械开挖修边提供了良好的作业空间，避免了传统工法左右导洞完全落底，核心岩柱上台阶、中台阶岩柱无法采用机械修边和拱部开挖的难题，降低了施工过程中的安全风险；在重庆地区针对浅埋暗挖大断面隧道安全步距由45m优化为55m，解决了隧道中下台阶与车站二衬因距离不足、操作空间不够，车站隧道开挖与仰拱、二衬无法同时施工的问题，提高了施工效率；施工过程中，对周边建构筑物、隧道拱顶沉降、净空收敛等监测项目进行监控量测，监测数据稳定，隧道施工安全可控，有效的保证了隧道自身和周边环境的安全，为今后类似工程提供借鉴，社会效益明显。
25、2、本专利技术在中台阶左右导洞开挖完成后，对中台阶左导洞或右导洞进行垫渣拆除上台阶中导洞，同时除上台阶左右导洞采用机械开挖外，其余导洞开挖作业采用精细爆破开挖。有效降低了大型机械设备的使用率，使密闭空间作业环境得到改善，提升了隧道空气质量，减少了大型机械设备的碳排放和粉尘污染。
26本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，其特征在于：通过采用有限元软件Midas GTS建立三维有限元模型对大断面隧道进行模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时产生的破坏或塑性流动的力学特性，分析渐进破坏失稳及模拟大变形，确定车站主体开挖过程中二衬至中岩柱的安全距离，并将隧道断面按一次性开挖高度划分为上台阶、中台阶、下台阶，三个台阶，每个台阶又划分为左中右三个导洞；
2.根据权利要求1所述的深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，其特征在于：在挑顶施工步骤中，车站主体隧道开挖支护施工，由车站施工通道挑顶进入，采用挖机进行机械开挖施工，施工通道末端5m范围内进行逐步扩挖、挑高，在施工通道末端密排3榀门型钢架，钢架顶部设置整块钢板和挑顶段二层钢架支撑钢板；
3.根据权利要求1所述的深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，其特征在于，在主体隧道上台阶左右侧导洞开挖支护步骤中，具体施工过程如下：
4.根据权利要求1所述的深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，其特征在于，在主体隧道中台阶左右侧导洞开挖支护步骤中，
5.根据权利要求1所述的深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，其特征在于，在主体隧道上台阶中间导洞同开挖支护步骤中，具体施工过程如下：
6.根据权利要求1所述的深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，其特征在于，在主体隧道中台阶中间导洞开挖支护步骤中，中台阶中导洞紧跟上台阶中导洞进行开挖施工，施工先拆除中隔壁，后进行中岩柱开挖施工，开挖循环进尺不大于3.5m。
7.根据权利要求1所述的深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，其特征在于：主体隧道下台阶开挖施工时，先进行下台阶左导洞开挖支护，后进行下台阶右导洞开挖支护，最后破除下台阶中导洞，开挖循环进尺不大于3.5m。
8.根据权利要求1所述的深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，其特征在于：施工全过程对隧道拱顶沉降、净空收敛、周边管线沉降进行人工监测，同时采用钢筋应力计、土压力盒和无线数据采集仪、数据自动化处理及预警平台对隧道施工进行全过程动态监测，对隧道初支应力以及围岩压力展开全方位、立体化、实时性监测，预警信息自动推送到个人手机端，确保监测数据的及时性和准确性，达到应力监测可视化效果；人工监测与自动化监测并行确保隧道初期支护安全稳定可控。
...【技术特征摘要】
1.一种深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，其特征在于：通过采用有限元软件midas gts建立三维有限元模型对大断面隧道进行模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时产生的破坏或塑性流动的力学特性，分析渐进破坏失稳及模拟大变形，确定车站主体开挖过程中二衬至中岩柱的安全距离，并将隧道断面按一次性开挖高度划分为上台阶、中台阶、下台阶，三个台阶，每个台阶又划分为左中右三个导洞；
2.根据权利要求1所述的深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，其特征在于：在挑顶施工步骤中，车站主体隧道开挖支护施工，由车站施工通道挑顶进入，采用挖机进行机械开挖施工，施工通道末端5m范围内进行逐步扩挖、挑高，在施工通道末端密排3榀门型钢架，钢架顶部设置整块钢板和挑顶段二层钢架支撑钢板；
3.根据权利要求1所述的深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，其特征在于，在主体隧道上台阶左右侧导洞开挖支护步骤中，具体施工过程如下：
4.根据权利要求1所述的深部地下空间超大断面硬岩隧道中岩柱解除施工工法，其特征在于，在主体隧道中台阶左右侧导洞开挖支护步骤中，具体施工过程如下：
5.根据权利要求1所述的深...
【专利技术属性】
技术研发人员：李皓文，王亮，夏洪波，马昭，孟凡坤，刘福洋，王重阳，王飞，杨晓东，刘文涛，余潭秋，程波，周捷，吕朝辉，谢璟，陈继平，
申请(专利权)人：中国交通建设股份有限公司轨道交通分公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。