大断面隧道临时中隔墙加固结构开挖方法

摘要

本公开涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种大断面隧道临时中隔墙加固结构开挖方法。本公开提供的大断面隧道临时中隔墙加固结构开挖方法挖掘操作包括以下步骤：步骤S1开挖左上导洞；步骤S2开挖右上导洞；步骤S3开挖左中导洞；步骤S4开挖右中导洞；步骤S5开挖左下导洞；步骤S6开挖右下导洞；步骤S7开挖临时中隔墙。侧壁导洞初期支护成拱形，初期支护、临时竖撑、第一临时横撑和第二临时横撑闭合成环，初期支护、临时竖撑、第一临时横撑和第二临时横撑闭合成环，初期支护、临时竖撑、底部垫层和第二临时横撑闭合成环，提高了暗挖车站的稳定性。

说明书

技术领域

本公开涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种大断面隧道临时中隔墙加固结构开挖方法。

背景技术

鉴于地铁的功能所决定，地铁车站多修建在地面建筑物密集、地下管线复杂、人口稠密的城区，由于地理位置特殊，环境条件复杂，导致地铁车站经常不能按期开工。暗挖车站的施工由于开挖断面大、工序多、工期长，而区间盾构掘进施工速度相对较快，必然产生区间盾构与车站主体施工之间的“工筹”矛盾。在盾构机步进过站及过站后区间盾构掘进期间，如何确保侧壁导洞初期支护及高大临时中隔墙长时间暴露的安全稳定，是一个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种大断面隧道临时中隔墙加固结构开挖方法。

本公开提供了一种大断面隧道临时中隔墙加固结构开挖方法，将隧道端面分成左侧导洞、临时中隔墙和右侧导洞，所述左侧导洞分为从上到下依次设置的左上、左中和左下三个导洞，所述右侧导洞分为从上到下依次设置的右上、右中和右下三个导洞；

其中，挖掘操作包括以下步骤：

步骤S1开挖左上导洞，并作相应的初期支护、临时竖撑和第一临时横撑，使相应的初期支护、临时竖撑和第一临时横撑闭合成环；

步骤S2开挖右上导洞，并作相应的初期支护、临时竖撑和第一临时横撑，使相应的初期支护、临时竖撑和临时横撑闭合成环；

步骤S3开挖左中导洞，并作相应的初期支护、临时竖撑和第二临时横撑，使相应的初期支护、临时竖撑、第一临时横撑和第二临时横撑闭合成环；

步骤S4开挖右中导洞，并作相应的初期支护、临时竖撑和第二临时横撑，使相应的初期支护、临时竖撑、第一临时横撑和第二临时横撑闭合成环；

步骤S5开挖左下导洞，并作相应的初期支护、临时竖撑和底部垫层，使相应的初期支护、临时竖撑、底部垫层和第二临时横撑闭合成环；

步骤S6开挖右下导洞，并作相应的初期支护、临时竖撑和底部垫层，使相应的初期支护、临时竖撑、底部垫层和第二临时横撑闭合成环；

步骤S7开挖临时中隔墙，并作相应的初期支护，使分别位于左侧导洞和右侧导洞中的初期支护连接成拱形。

作为本发明所述方法的优选技术方案，初期支护包括第一钢筋网、第一钢架和混凝土；

所述混凝土将所述第一钢筋网和所述第一钢架浇筑成一体。

作为本发明所述方法的优选技术方案，所述初期支护包括侧墙锚杆，所述侧墙锚杆一端固定在所述钢架上，侧墙锚杆穿过第一钢筋网将第一钢架、第一钢筋网固定在左侧导洞的左侧壁和右侧导洞的右侧壁。

作为本发明所述方法的优选技术方案，在喷射混凝土之前，在第一钢架上焊接第一槽钢。

作为本发明所述方法的优选技术方案，所述临时竖撑包括第二钢筋网、第二钢架和混凝土；

所述混凝土将所述第二钢筋网和所述第二钢架浇筑成一体。

作为本发明所述方法的优选技术方案，在喷射混凝土之前，在第二钢架上焊接第二槽钢。

作为本发明所述方法的优选技术方案，在喷射混凝土之前，在第一钢架和第二钢架上均焊接角钢支架，第一槽钢和第二槽钢均设置在角钢支架的上方。

作为本发明所述方法的优选技术方案，第一临时横撑两端分别与第一槽钢和第二槽钢通过螺栓连接；

第二临时横撑两端分别与第一槽钢和第二槽钢通过螺栓连接。

作为本发明所述方法的优选技术方案，在步骤S2、步骤S4和步骤S6后均包括：步骤S8在临时中隔墙上设对拉锚杆；

其中，步骤S8包括在临时中隔墙上钻孔，钻孔完成后进行对拉锚杆安装，对拉锚杆安装完毕后进行张拉。。

作为本发明所述方法的优选技术方案，

步骤S7中，将临时中隔墙分为中上、中部和中下三个部分进行开挖，

其中，开挖中上部分包括拆除位于左上和右上的临时竖撑，开挖中上区域，对导洞顶部做初期支护；

开挖中部包括拆除第一临时横撑，拆除位于左中和右中的临时竖撑，开挖位于中部区域；

开挖中下部分包括拆除第二临时横撑，拆除位于左下和右下的临时竖撑，开挖位于中下区域，做底部垫层。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本实施例提供的大断面隧道临时中隔墙加固结构开挖方法侧壁导洞初期支护成拱形；初期支护、临时竖撑、第一临时横撑和第二临时横撑闭合成环；初期支护、临时竖撑、第一临时横撑和第二临时横撑闭合成环；初期支护、临时竖撑、底部垫层和第二临时横撑闭合成环；提高了暗挖车站的稳定性，降低了施工成本，经济效益和社会效益显著。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述大断面隧道临时中隔墙加固结构开挖方法的流程图；

图2为本公开实施例所述隧道开挖的结构示意图；

图3为本公开实施例所述隧道开挖的结构中第二槽钢与角钢支架的结构示意图。

附图标记：11-左上；12-左中；13-左下；21-右上；22-右中；23-右下；31-初期支护；32-临时竖撑；33-第一临时横撑；34-第二临时横撑；35-侧墙锚杆；36-对拉锚杆；37-第一槽钢；38-第二槽钢；39-角钢支架；40-底部垫层；41-临时中隔墙。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

结合图1、图2和图3所示，本公开实施例提供的大断面隧道临时中隔墙加固结构开挖方法，将隧道端面分成左侧导洞、临时中隔墙41和右侧导洞，左侧导洞分为从上到下依次设置的左上11、左中12和左下13三个导洞，右侧导洞分为从上到下依次设置的右上21、右中22和右下23三个导洞；

其中，挖掘操作包括以下步骤：

步骤S1开挖左上11导洞，并作相应的初期支护31、临时竖撑32和第一临时横撑33，使相应的初期支护31、临时竖撑32和第一临时横撑33闭合成环。

步骤S2开挖右上21导洞，并作相应的初期支护31、临时竖撑32和第一临时横撑33，使相应的初期支护31、临时竖撑32和临时横撑闭合成环。

第一临时横撑33的施作，客观上使初支形成了闭合环，增加了支护的整体性；第一临时横撑33的施作对侧壁初期支护31和高大临时中隔墙41支护起到减跨作用，优化支护受力。

步骤S3开挖左中12导洞，并作相应的初期支护31、临时竖撑32和第二临时横撑34，使相应的初期支护31、临时竖撑32、第一临时横撑33和第二临时横撑34闭合成环，提高了暗挖车站的稳定性，降低了施工成本，经济效益和社会效益显著。

步骤S4开挖右中22导洞，并作相应的初期支护31、临时竖撑32和第二临时横撑34，使相应的初期支护31、临时竖撑32、第一临时横撑33和第二临时横撑34闭合成环，提高了暗挖车站的稳定性，降低了施工成本，经济效益和社会效益显著。

第二临时横撑34的施作，使初期支护31形成了闭合环，增加了支护的整体性；第二临时横撑34的施作对侧壁初期支护31和高大临时中隔墙41临时支护起到减跨作用，优化支护受力。

步骤S5开挖左下13导洞，并作相应的初期支护31、临时竖撑32和底部垫层40，使相应的初期支护31、临时竖撑32、底部垫层40和第二临时横撑34闭合成环，提高了暗挖车站的稳定性，降低了施工成本，经济效益和社会效益显著。

步骤S6开挖右下23导洞，并作相应的初期支护31、临时竖撑32和底部垫层40，使相应的初期支护31、临时竖撑32、底部垫层40和第二临时横撑34闭合成环，提高了暗挖车站的稳定性，降低了施工成本，经济效益和社会效益显著。底部垫层40通过混凝土浇筑而成，由于TBM盾构机过站需要，无法及时施做仰拱初期支护31使初期支护31封闭成环，采取在底部施做30cm厚C40混凝土临时仰拱兼做TBM过站垫层。

为有效控制下台阶围岩变形和收敛，临时仰拱随下台阶掌子面开挖及时跟进，围岩较好时，临时仰拱至下台阶掌子面距离控制在12～15m，围岩较差时，临时仰拱至下台阶掌子面距离控制在10m以内。

临时仰拱浇筑前，把底部软弱层及虚碴清理干净；采用C40早强混凝土，待混凝土强度达到10MPa后并在其上铺设2cm厚钢板，方能走行施工机械，避免压坏临时仰拱混凝土。严格控制临时仰拱混凝土顶面标高和平整度，并做好混凝土养护。

步骤S7开挖临时中隔墙41，并作相应的初期支护31，使分别位于左侧导洞和右侧导洞中的初期支护31连接成拱形。

TBM过站期间，隧道的变形和稳定依赖于左侧导洞和右侧导洞的初期支护31结构进行控制，增强支护结构的受力性能；盾构过站前，及时浇筑混凝土过站垫层，可以更好的约束导洞拱脚收敛；同时加强监测，如果发现应力、变形突变，及时采用侧墙长锚杆、钢花管注浆等措施对围岩予以加固。

本实施例提供的大断面隧道临时中隔墙加固结构开挖方法侧壁导洞初期支护31成拱形；初期支护31、临时竖撑32、第一临时横撑33和第二临时横撑34闭合成环；初期支护31、临时竖撑32、第一临时横撑33和第二临时横撑34闭合成环；初期支护31、临时竖撑32、底部垫层40和第二临时横撑34闭合成环；提高了暗挖车站的稳定性，降低了施工成本，经济效益和社会效益显著。施工工艺简便、成熟，人员、机械设备投入少，操作容易，便于现场实施。多作业平行流水作业，临时加固速度快。施工技术容易掌握，实用性强，方便推广应用。

作为本发明所述方法的优选技术方案，初期支护31包括第一钢筋网、第一钢架和混凝土；混凝土将第一钢筋网和第一钢架浇筑成一体。

作为本发明所述方法的优选技术方案，初期支护31包括侧墙锚杆35，侧墙锚杆35一端固定在钢架上，侧墙锚杆35穿过第一钢筋网将第一钢架、第一钢筋网固定在左侧导洞的左侧壁和右侧导洞的右侧壁。

由于侧壁导洞初期支护31长时间暴露，为确保TBM过站及掘进期间车站隧道安全稳定，具体的，对软弱围岩段边墙采用Ф42L＝3.5m钢花管注浆加固围岩；或采用Φ25加长砂浆锚杆进行加固，锚杆长度L＝6.0m；锚杆纵向间距1榀钢架、竖向间距1.2m布置。

钢花管注浆加固施工采用YT28风枪钻孔，成孔后用高压风清孔，检查合格后用风枪将钢花管顶入，注浆液采用水泥浆液，水灰比控制在1:0.7～1:0.8，注浆压力控制0.5～0.7MPa；加长砂浆锚杆采用锚杆钻机钻孔，采用孔底后退式注浆，砂浆灌满钻孔后，用钻机将锚杆顶入，砂浆强度达到10MPa后，开始安装锚杆专用垫板，拧紧螺帽。局部侧墙发现应力、变形的突变，及时采用侧墙长锚杆、钢花管注浆等措施对围岩予以加固。

作为本发明所述方法的优选技术方案，在喷射混凝土之前，在第一钢架上焊接第一槽钢37。

作为本发明所述方法的优选技术方案，临时竖撑32包括第二钢筋网、第二钢架和混凝土；混凝土将第二钢筋网和第二钢架浇筑成一体。

作为本发明所述方法的优选技术方案，在喷射混凝土之前，在第二钢架上焊接第二槽钢38。

作为本发明所述方法的优选技术方案，在喷射混凝土之前，在第一钢架和第二钢架上均焊接角钢支架39，第一槽钢37和第二槽钢38均设置在角钢支架39的上方。

作为本发明所述方法的优选技术方案，第一临时横撑33两端分别与第一槽钢37和第二槽钢38通过螺栓连接；

第二临时横撑34两端分别与第一槽钢37和第二槽钢38通过螺栓连接。

具体的，临时横撑与初支钢架和临时中隔墙临时钢架需同步施工，施工干扰大。为解决掌子面开挖与临时横撑安装之间的工序矛盾，对临时横撑与钢架连接方式及安装顺序进行优化，即临时横撑安装滞后相应的中、下台阶掌子面8～10m，横撑与初支及临时中隔墙钢架不直接连接，采用在初支喷射混凝土上用围檩[30槽钢固定。

初支及临时中隔墙钢架施工时，每隔5榀钢架在横撑位置将围檩[30槽钢支架焊接在初支和侧壁钢架上，支架高度要严格控制，确保后续围檩安装保持在同一水平面上。

围檩[30槽钢安装前，先将其背后初支混凝土凿平，围檩背后局部与初支部不密贴之处用干硬性砂浆填实，围檩支撑在支架上并与支架焊接牢固。

围檩安装完成并经检查合格后，立即将临时横撑φ108无缝钢管，t＝8mm支撑在围檩上。安装时，根据每一根横撑长度对横撑钢管进行准确下料，横撑钢管与围檩间用楔形钢板楔紧并焊接牢固。

作为本发明所述方法的优选技术方案，在步骤S2、步骤S4和步骤S6后均包括：步骤S8在临时中隔墙41上设对拉锚杆36，使不同岩层相互连接，且临时中隔墙向外挤出变形时，发挥对拉锚杆36作为杆元件的抗拉作用。

其中，步骤S8包括在临时中隔墙41上钻孔，钻孔完成后进行对拉锚杆安装，单根锚杆的长度应该比临时中隔墙41的厚度长，预留出安装锚垫板和张拉长度。对拉锚杆安装完毕后进行张拉，可以采用扭力扳手进行张拉。张拉完毕后进行锚杆注浆。

其中，对拉锚杆36可以采用砂浆锚杆，砂浆锚杆采取先灌注砂浆后插入锚杆的方式，灌浆前，用直径稍大于锚杆孔的圆木楔将钻孔另一端封堵楔紧，采用孔底后退式注浆将钻孔灌满水泥砂浆后，将对拉锚杆36用风枪顶入孔内直至将对侧封堵木楔顶出，锚杆顶出另一侧预留安装锚垫板长度，孔口采用M25干硬性砂浆找平，经检查合格后安装锚垫板和螺帽并拧紧，完成对拉锚杆36施工。

具体的，临时中隔墙对拉锚杆36采用Φ25cm砂浆锚杆，纵向间距与临时中隔墙临时钢架间距相同，竖向间距120cm。侧壁导洞每层开挖支护完成且左右导洞同时具备施做条件时立即进行此段对拉锚杆36施工。

对拉锚杆36成孔采用锚杆钻机施工，孔径50mm,成孔后及时采取高压风清孔并进行成孔检查；当钻孔过程中发现孔壁岩石严重破碎时，需根据现场情况对钻孔进行固结灌浆，保证对拉锚杆36顺利安装。

砂浆对拉锚杆36采取先灌注砂浆后插入对拉锚杆36的方式，灌浆前，用直径稍大于对拉锚杆36孔的圆木楔将钻孔另一端封堵楔紧，采用孔底后退式注浆将钻孔灌满水泥砂浆后，将对拉锚杆36用风枪顶入孔内直至将对侧封堵木楔顶出，对拉锚杆36顶出另一侧预留安装锚垫板长度，孔口采用M25干硬性砂浆找平，经检查合格后安装锚垫板和螺帽并拧紧，完成对拉锚杆36施工。

每次对拉锚杆36施工前，先用油漆标注对拉锚杆36位置，每批对拉锚杆36钻孔一次完成，钻孔注浆及对拉锚杆36安装逐孔平行流水作业。对拉锚杆36两端螺帽安装及拧紧尽可能同步进行。在临时中隔墙41上设对拉锚杆36，使不同岩层相互连接，且临时中隔墙向外挤出变形时，发挥锚杆作为杆元件的抗拉作用。

作为本发明所述方法的优选技术方案，锚垫板安装要与临时中隔墙喷射混凝土密贴，不平顺处采用干硬性砂浆找平，待砂浆强度达到M10时，拧紧锚垫板螺栓。

本实施例提供的大断面隧道临时中隔墙加固结构开挖方法通过侧壁初期支护31和高大临时中隔墙41，临时中隔墙41拉锚杆加固+导洞第一临时横撑33+导洞第二临时横撑34+临时仰拱兼TBM过站垫层混凝土+侧墙锚杆35，提高了暗挖车站的稳定性，降低了施工成本，经济效益和社会效益显著，通过贯通钢围檩和临时横撑共同作用，增强了侧壁初期支护31和临时中隔墙41临时支护的纵向整体受力。

作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤S7中，将临时中隔墙41分为中上、中部和中下三个部分进行开挖，

其中，开挖中上部分包括拆除位于左上和右上的临时竖撑32，开挖中上区域，对导洞顶部做初期支护31；

开挖中部包括拆除第一临时横撑33，拆除位于左中和右中的临时竖撑32，开挖位于中部区域；

开挖中下部分包括拆除第二临时横撑34，拆除位于左下和右下的临时竖撑32，开挖位于中下区域，做底部垫层40。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。