一種特大斷面黃土隧道下穿鐵路的支護結構及其施工方法
2023-07-22 09:09:56 1
專利名稱：一種特大斷面黃土隧道下穿鐵路的支護結構及其施工方法
技術領域：
本發明涉及一種特大斷面黃土隧道下穿鐵路的支護結構及其施工方法，尤其是在 新黃土地層隧道小角度、特淺埋下穿既有鐵路的支護結構及其施工方法。
背景技術：
黃土隧道尤其是新黃土隧道施工過程中易發生較大變形甚至塌方事故，當前，針 對大斷面黃土隧道，已成功應用預留核心土短臺階分部開挖方法解決開挖面積140m2的大 斷面黃土隧道的施工，以及採用CRD法解決埋深25m、開挖面積120m2的新黃土隧道下穿既 有鐵路的施工。隨著黃土隧道開挖斷面的加大、埋深的變淺以及地層的變差，其施工難度及 風險也逐步變大。尤其是在小角度下穿既有鐵路的情況下，採用側壁導坑法雖能有效地控 制沉降，但施工步序繁多，施工空間狹小，施工進度緩慢。
發明內容
本發明所解決的技術問題是提供一種結構簡單，在保障施工安全的情況下加快下 穿段施工進度的特大斷面黃土隧道下穿鐵路的支護結構及其施工方法。為解決上述的技術問題，本發明採取的技術方案本發明的特殊之處在於包括管棚和小導管超前支護、一次支護、二次支護、二次 襯砌，隧道的拱部下依次設置管棚和小導管超前支護、一次支護、二次支護、二次襯砌；所述 的二次支護和二次襯砌之間設置有防水層。上述的一次支護採用錨杆、鋼筋網、噴混凝土和型鋼鋼架組合支護。上述的二次支護採用噴混凝土和型鋼鋼架組合支護。上述的二次襯砌採用鋼筋混凝土襯砌結構。上述的防水層為無紡布和防水板。本發明的施工方法通過以下步驟實現(1)、沿隧道拱部開挖輪廓線，施做管棚和小導管超前支護；(2)、在超前支護保護下進行上臺階的開挖並留核心土，每次開挖進尺為一榀鋼架 距離，然後施做一次支護的上臺階部分；待上臺階一次支護完成四榀鋼架距離時，開始施工 二次支護的上臺階部分；(3)、交錯開挖左側中臺階和右側下臺階，每次開挖控制在1 2榀型鋼鋼架距離， 然後施做一次支護的中臺階左側和下臺階右側部分；待中臺階一次支護的左側和下臺階一 次支護的右側完成一榀鋼架距離時，開始施工二次支護的中臺階左側和下臺階右側部分；(4)、交錯開挖右側中臺階和左側下臺階，每次開挖控制在1 2榀型鋼鋼架距離， 然後施做一次支護的中臺階右側和下臺階左側部分；待中臺階一次支護的右側和下臺階一 次支護的左側完成一榀鋼架距離時，開始施工二次支護的中臺階右側和下臺階左側部分；(5)、開挖中部上中下臺階三部分核心土 ；(6)、待下臺階左側和右側開挖達到5米時停止掌子面開挖並進行封閉，此時上臺階開挖達到4m，中臺階開挖左側、右側達到3m，開始進行仰拱的開挖，每次開挖五榀鋼架距 離，然後施做一次支護的仰拱部分，緊跟施作二次支護的仰拱部分，待完成兩個開挖、支護 循環後，進行二次襯砌的仰拱部分施工；(7)、待仰拱施工完畢進行下一個循環施工；(8)、待第二個循環施工完畢，停止掌子面開挖並封閉掌子面，施做二次支護和二 次襯砌間的防水層，然後進行襯砌鋼筋綁紮；(9)、澆注二次襯砌混凝土。與現有技術相比，本發明的有益效果本發明在有效保證特大斷面新黃土隧道小角度特淺埋下穿鐵路段施工安全的同 時，其施工工序簡單，開挖工作面大，便於大型機械作業，隧道施工進度快。
圖1是本發明的結構橫斷面圖；圖2是本發明的施工工序橫斷面圖；圖3是本發明的施工工序縱剖面圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。參見圖1，本發明包括管棚和小導管超前支護1、一次支護2、二次支護3、二次襯砌 4，隧道的拱部下依次設置管棚和小導管超前支護1、一次支護2、二次支護3、二次襯砌4。—次支護2採用錨杆、鋼筋網、噴混凝土和型鋼鋼架組合支護。二次支護3採用噴混凝土和型鋼鋼架組合支護。二次襯砌4採用鋼筋混凝土襯砌結構。參見圖2、3，本發明的施工方法如下(1)、沿隧道拱部開挖輪廓線，施做管棚和小導管超前支護1 ；(2)、在超前支護保護下進行上臺階5的開挖並留核心土，每次開挖進尺為一榀 鋼架距離，然後施做一次支護2的上臺階部分；待上臺階一次支護2完成四榀鋼架距離時， 開始施工二次支護3的上臺階部分；(3)、交錯開挖左側中臺階6和右側下臺階9，每次開挖控制在1 2榀型鋼鋼架距 離，然後施做一次支護2的中臺階左側和下臺階右側部分；待中臺階一次支護2的左側和下 臺階一次支護2的右側完成一榀鋼架距離時，開始施工二次支護3的中臺階左側和下臺階 右側部分；(4)、交錯開挖右側中臺階7和左側下臺階8，每次開挖控制在1 2榀型鋼鋼架距 離，然後施做一次支護2的中臺階右側和下臺階左側部分；待中臺階一次支護2的右側和下 臺階一次支護2的左側完成一榀鋼架距離時，開始施工二次支護3的中臺階右側和下臺階 左側部分；(5)、開挖中部上中下臺階三部分核心土 10 ；(6)、待下臺階左側8和右側9開挖達到5米時停止掌子面開挖並進行封閉，此時 上臺階開挖5達到4m，中臺階開挖(左側6.、右側7)達到3m)，開始進行仰拱11的開挖，每次開挖五榀鋼架距離，然後施做一次支護2的仰拱部分，緊跟施作二次支護3的仰拱部分， 待完成兩個開挖、支護循環後，進行二次襯砌4的仰拱部分施工；(7)、待仰拱施工完畢進行下一個循環施工；(8)、待第二個循環施工完畢，停止掌子面開挖並封閉掌子面，施做二次支護3和 二次襯砌間的防水層，然後進行襯砌鋼筋綁紮。(9)、澆注二次襯砌混凝土 4。步驟(8)所述的防水層為無紡布和防水板。
權利要求
一種特大斷面黃土隧道下穿鐵路的支護結構，其特徵在於包括管棚和小導管超前支護(1)、一次支護(2)、二次支護(3)、二次襯砌(4)，隧道的拱部下依次設置管棚和小導管超前支護(1)、一次支護(2)、二次支護(3)、二次襯砌(4)；所述的二次支護(3)和二次襯砌(4)之間設置有防水層。
2.根據權利要求1所述的一種特大斷面黃土隧道下穿鐵路的支護結構，其特徵在於 所述的一次支護(2)採用錨杆、鋼筋網、噴混凝土和型鋼鋼架組合支護。
3.根據權利要求1所述的一種特大斷面黃土隧道下穿鐵路的支護結構，其特徵在於 所述的二次支護(3)採用噴混凝土和型鋼鋼架組合支護。
4.根據權利要求1所述的一種特大斷面黃土隧道下穿鐵路的支護結構，其特徵在於 所述的二次襯砌(4)採用鋼筋混凝土襯砌結構。
5.根據權利要求1所述的一種特大斷面黃土隧道下穿鐵路的支護結構的施工方法，其 特徵在於所述的防水層為無紡布和防水板。
6.一種特大斷面黃土隧道下穿鐵路的支護結構的施工方法，其特徵在於所述的施工 方法通過以下步驟實現(1)、沿隧道拱部開挖輪廓線，施做管棚和小導管超前支護(1)；(2)、在超前支護保護下進行上臺階(5)的開挖並留核心土，每次開挖進尺為一榀鋼架 距離，然後施做一次支護(2)的上臺階部分；待上臺階一次支護(2完成四榀鋼架距離時，開 始施工二次支護(3)的上臺階部分；(3)、交錯開挖左側中臺階(6)和右側下臺階(9)，每次開挖控制在1 2榀型鋼鋼架距 離，然後施做一次支護(2)的中臺階左側和下臺階右側部分；待中臺階一次支護(2)的左側 和下臺階一次支護(2)的右側完成一榀鋼架距離時，開始施工二次支護(3)的中臺階左側 和下臺階右側部分；(4)、交錯開挖右側中臺階(7)和左側下臺階(8)，每次開挖控制在1 2榀型鋼鋼架距 離，然後施做一次支護(2)的中臺階右側和下臺階左側部分；待中臺階一次支護(2)的右側 和下臺階一次支護(2)的左側完成一榀鋼架距離時，開始施工二次支護(3)的中臺階右側 和下臺階左側部分；(5)、開挖中部上中下臺階三部分核心土(10)；(6)、待下臺階左側(8)和右側(9)開挖達到(5)米時停止掌子面開挖並進行封閉，此 時上臺階開挖(5)達到4m，中臺階開挖左側(6)、右側(7)達到3m，開始進行仰拱(11)的開 挖，每次開挖五榀鋼架距離，然後施做一次支護(2)的仰拱部分，緊跟施作二次支護(3)的 仰拱部分，待完成兩個開挖、支護循環後，進行二次襯砌(4)的仰拱部分施工；(7)、待仰拱施工完畢進行下一個循環施工；(8)、待第二個循環施工完畢，停止掌子面開挖並封閉掌子面，施做二次支護(3)和二 次襯砌間的防水層，然後進行襯砌鋼筋綁紮；(9)、澆注二次襯砌混凝土(4)。
全文摘要
本發明涉及一種特大斷面黃土隧道下穿鐵路的支護結構及其施工方法。隨著黃土隧道開挖斷面的加大、埋深的變淺以及地層的變差，其施工難度及風險也逐步變大。本發明包括管棚和小導管超前支護、一次支護、二次支護、二次襯砌，隧道的拱部下依次設置管棚和小導管超前支護、一次支護、二次支護、二次襯砌；所述的二次支護和二次襯砌之間設置有防水層。本發明在有效保證特大斷面新黃土隧道小角度特淺埋下穿鐵路段施工安全的同時，其施工工序簡單，開挖工作面大，便於大型機械作業，隧道施工進度快。
文檔編號E21D11/38GK101906975SQ20101024914
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月9日 優先權日2010年8月9日
發明者劉培碩, 劉小剛, 劉赬, 李凌志, 李國良, 李寧, 李雷, 楊國柱, 楊木高, 梁文灝, 王新東, 謝君泰, 趙秋林, 馬洪程 申請人:中鐵第一勘察設計院集團有限公司