城市浅埋大断面隧道倒“T”形开挖的临时支撑结构论文和设计-赵伟宏

全文摘要

本实用新型属于城市地下工程技术领域，具体涉及到一种城市浅埋大断面隧道倒“T”形开挖的临时支撑结构，包括预制的临时竖向支撑管片和临时横向支撑管片，左上台阶的中隔壁由临时竖向支撑管片拼装架设而成，左上台阶的仰拱由临时横向支撑管片拼装架设而成；右上台阶的仰拱由临时横向支撑管片拼装架设而成；临时竖向支撑管片上设有注浆孔。本实用新型采取临时竖向支撑不落底，与临时横向支撑闭合，形成创新的倒“T”形的开挖工法，将上台阶分成左上台阶和右上台阶两步开挖，减少了对掌子面土体一次性扰动面积。本实用新型工法步骤简单，可操作性强，节约用地，经济效益和社会效益显著。

主设计要求

1.一种城市浅埋大断面隧道倒“T”形开挖的临时支撑结构，包括预制的临时竖向支撑管片（1）和临时横向支撑管片（2），其特征在于：左上台阶（5）的中隔壁由临时竖向支撑管片（1）拼装架设而成，左上台阶（5）的仰拱由临时横向支撑管片（2）拼装架设而成；右上台阶（6）的仰拱由临时横向支撑管片（2）拼装架设而成；临时竖向支撑管片（1）上设有注浆孔（4）。

设计方案

2.根据权利要求1所述的城市浅埋大断面隧道倒“T”形开挖的临时支撑结构，其特征在于：所述临时竖向支撑管片（1）和临时横向支撑管片（2）的拼装均通过螺栓（3）连接拼装。

3.根据权利要求2所述的城市浅埋大断面隧道倒“T”形开挖的临时支撑结构，其特征在于：所述临时竖向支撑管片（1）连接螺栓（3）之间设有2个注浆孔（4），注浆孔（4）与螺栓（3）的距离为30cm。

4.根据权利要求1所述的城市浅埋大断面隧道倒“T”形开挖的临时支撑结构，其特征在于：所述临时竖向支撑管片（1）和临时横向支撑管片（2）的宽度为1.5m，厚度为20cm。

设计说明书

技术领域

本发明属于城市地下工程技术领域，具体涉及到一种城市浅埋大断面隧道采用预制支撑管片倒“T”形开挖工法及临时支撑结构。

背景技术

随着城市的发展，地面道路已经不能满足日益增长的车辆交通，唯有修建地下道路来缓解。如何在交通压力大，地面空间狭小，周边环境复杂的城市核心区，安全、高效的修建浅埋大断面隧道，选择合适的开挖工法尤为关键。对于开挖大断面隧道目前有台阶法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法等开挖工法，它们各有优缺点，比如台阶法、CD法施工较快捷，但是在城市浅埋并且地层较差的地段存在安全隐患；而CRD法和双侧壁导坑法对开挖掌子面分部较多，施工空间较小，临时支护施工拆除量较大，施工效率降低很多；双侧壁导坑法施工安全，但速度较慢，成本较高。除此之外，上述现有的工法特别是在修建大断面隧道时都要施工临时竖向中隔壁或临时仰拱，开挖支护时，临时支护安装型钢拱架，挂钢筋网，喷射混凝土施工，后期二次衬砌施工前还要把临时支撑全部拆除掉，不仅施工效率低，同时造成隧道洞内环境污染，大量材料浪费，不适合绿色施工节材、节能的理念。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，结合城市浅埋大断面隧道施工特点，不同于现有开挖工法，创新的提出了一种城市浅埋大断面隧道采用预制支撑管片倒“T”形开挖工法以及临时支撑结构。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种城市浅埋大断面隧道倒“T”形开挖的临时支撑结构，包括预制的临时竖向支撑管片和临时横向支撑管片，左上台阶的中隔壁由临时竖向支撑管片拼装架设而成，左上台阶的仰拱由临时横向支撑管片拼装架设而成；右上台阶的仰拱由临时横向支撑管片拼装架设而成；临时竖向支撑管片上设有注浆孔。

所述临时竖向支撑管片和临时横向支撑管片的拼装均通过螺栓连接拼装。

所述临时竖向支撑管片连接螺栓之间设有2个注浆孔，注浆孔与螺栓的距离为30cm。

所述临时竖向支撑管片和临时横向支撑管片的宽度为1.5m，厚度为20cm。

本发明还包括一种城市浅埋大断面隧道采用预制支撑管片倒“T”形开挖工法，包括如下步骤：

（1）左上台阶开挖：先进行超前支护，然后开挖，进行初期支护施工，拼装架设预制好的临时竖向支撑管片和临时横向支撑管片，用临时竖向支撑管片拼装架设成中隔壁结构，用临时横向支撑管片拼装架设成仰拱结构；

（2）右上台阶开挖：先进行超前支护，然后开挖，进行初期支护施工，拼装架设预制好的临时横向支撑管片，用临时横向支撑管片拼装架设成仰拱结构；

（3）下台阶开挖：下台阶开挖，隧道落地，施工隧道仰拱初期支护，形成全环闭合；

（4）二次衬砌仰拱施工：在下台阶施工完成后，在临时横向支撑管片拼装架设成的仰拱结构下及时施工二次衬砌仰拱；

（5）二次衬砌边顶拱施工：待隧道二次衬砌仰拱施工完成后，拆除上述步骤的临时竖向支撑管片和临时横向支撑管片，进行二次衬砌边顶拱二衬施工；

（6）循环开挖：利用拆除的临时竖向支撑管片和临时横向支撑管片进入下一个开挖支护循环。

本发明的有益效果：

一、采取临时竖向支撑不落底，与临时横向支撑闭合，形成创新的倒“T”形的开挖工法，将上台阶分成左上台阶和右上台阶两步开挖，减少了对掌子面土体一次性扰动面积。本发明工法步骤简单，可操作性强，节约用地，经济效益和社会效益显著。

二、上台阶开挖完成后就形成一个闭合环，临时横向支撑管片拼接架设的仰拱减少了隧道内的净空收敛，临时竖向支撑管片拼接架设的中隔壁减少了隧道拱顶沉降，下台阶没有架设临时竖撑，在保证安全的同时不仅提高了效率，还加快了隧道落地和全环闭合的时间，同时可以加快隧道二次衬砌仰拱的施工进度，减少了隧道安全隐患。

三、临时横向支撑管片和临时竖向支撑管片可循环使用，节约了大量的原材料，达到了安全、高效、绿色、工厂化施工的目的。

四、本发明在保证初期支护安全受力的情况下，增大了开挖空间，减少了临时支护施工和拆除的工作量，既提高工作效率又节约施工成本。与现有现场施工的临时支撑相比较，减少了施工时间和混凝土强度养护时间，预制的临时支撑安装后即可受力，减少了喷射混凝土强度达标所需养护时间，避免了隧道开挖后沉降与收敛变形的问题，特别是临时横向支撑（仰拱），架设完后可以立即通行，作为施工道路，机械可以即时通行，而现有常规支护，要等待混凝土养护时间满足强度要求后方可通行。本发明减少了现场施工时间，减少了隧道内施工污染。

附图说明

图1为本发明倒“T”开挖结构图。

图2为本发明临时横向支撑管片平面大样图。

图3为本发明临时竖向支撑管片平面大样图。

图4为本发明临时横向支撑管片或临时竖向支撑管片的立面大样图。

图中，1临时竖向支撑管片，2临时横向支撑管片，3螺栓，4注浆孔，5左上台阶，6右上台阶，7下台阶。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

本发明的城市浅埋大断面隧道采用预制支撑管片倒“T”形开挖工法大致如下：将上台阶分为两步开挖，左右侧前后分开一定距离，减少对掌子面土体一次性扰动面积，在上台阶开挖完成后形成一个闭合环，然后进行下台阶7开挖，下台阶7开挖时不架设临时竖向支撑，用于提高效率，加快隧道落地和全环闭合的时间。

本发明的城市浅埋大断面隧道采用预制支撑管片倒“T”形开挖工法，具体包括如下步骤：

（1）左上台阶5开挖：先进行超前支护，然后开挖，进行初期支护施工，拼装架设预制好的临时竖向支撑管片1和临时横向支撑管片2，用临时竖向支撑管片1拼装架设成中隔壁结构，用临时横向支撑管片2拼装架设成仰拱结构；

（2）右上台阶6开挖：先进行超前支护，然后开挖，进行初期支护施工，拼装架设预制好的临时横向支撑管片2，用临时横向支撑管片2拼装架设成仰拱结构；

（3）下台阶7开挖：下台阶7开挖，隧道落地，施工隧道仰拱初期支护，形成全环闭合；

（4）二次衬砌仰拱施工：在下台阶7施工封闭成环后，在临时横向支撑管片2拼装架设成的仰拱结构下及时施工二次衬砌仰拱，提高隧道结构的安全系数；

（5）二次衬砌边顶拱施工：待隧道二次衬砌仰拱施工完成后，拆除上述步骤的临时竖向支撑管片1和临时横向支撑管片2，进行二次衬砌边顶拱二衬施工；

（6）循环开挖：利用拆除的临时竖向支撑管片1和临时横向支撑管片2进入下一个开挖支护循环。

上述所用的临时横向支撑管片2和临时竖向支撑管片1均在工厂提前预制加工完成，直接拼接使用即可。

上述临时竖向支撑管片1之间、临时横向支撑管片2之间的拼装均通过螺栓3进行连接拼装，所用的临时竖向支撑管片1和临时横向支撑管片2的宽度均为1.5m，厚度为20cm。在上述的临时竖向支撑管片1上设有注浆孔4，注浆孔4设在临时竖向支撑管片1的连接螺栓3之间，在连接螺栓3之间设有2个注浆孔4，如附图3所示，注浆孔4与螺栓3的距离为30cm。

在上述倒“T”形开挖工法下，本发明还形成了一种城市浅埋大断面隧道倒“T”形开挖的临时支撑结构，这种临时支撑结构包括预制的临时竖向支撑管片1和临时横向支撑管片2，左上台阶5的中隔壁由临时竖向支撑管片1拼装架设而成，左上台阶5的仰拱由临时横向支撑管片2拼装架设而成；右上台阶6的仰拱由临时横向支撑管片2拼装架设而成。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

设计图

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