預留土柱上下分步左右同步開挖工法制造技術

本發明專利技術屬于隧道工程和地下工程技術領域，提供的是一種有效用于膨脹性較大的強風化與全風化膨脹巖、膨脹土與自穩定性較差的砂礫石散土場地淺埋或超淺埋大斷面、特大斷面隧道施工的方法。這種方法考慮了土拱的支撐效應，隧道開挖過程中在圍巖中形成土拱，并利用臨時支撐與永久支撐的反拱支撐作用，通過變大斷面開挖為小斷面分步開挖，完成整個大斷面隧道的開挖。它給出了簡化而便于工程應用的有效方法，可以采用隧道預留土柱，上下分步且左右同步開挖的方式，解決淺埋或超淺埋大斷面、特大斷面隧道施工安全隱患，并避免不必要的經濟浪費。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及隧道工程領域、地鐵工程領域，是一種有效用于膨脹性較大的強風化膨脹巖、全風化膨脹巖、膨脹土與自穩定性較差的砂礫石散土場地淺埋或超淺埋大斷面、特大斷面隧道開挖的施工工法。技術背景當今，隨著世界各國高速鐵路、快速客運專線、重載鐵路、高速公路、城市地鐵等重大基礎設施建設快速發展，越來越多遇到膨脹性較大的強風化膨脹巖、全風化膨脹巖、膨脹土與自穩定性較差的砂礫石散土場地條件，而在這種復雜場地進行淺埋或超淺埋大斷面、特大斷面隧道人工暗挖施工，支擋難度大、問題多，特別是往往出現支擋破壞、失效等嚴重問題，導致頻繁發生圍巖擠出、拱起、塌方、冒頂等現象，不僅顯著影響施工進度、額外增加工程費用，而且還可能誘發安全施工。近年，在我國高速鐵路、快速客運專線、城市地鐵等隧道工程施工中，經常發生上述工程問題或事故，導致一系列較大的生命、生產、財產損失與既有建筑破壞。然而，國內外一直缺乏可靠的技術手段，有效解決以上復雜場地條件下淺埋或超淺埋大斷面、特大斷面隧道人工暗挖施工的工程難題。
技術實現思路
本專利技術給出了淺埋或超淺埋大斷面、特大斷面隧道人工暗挖施工的一種的。針對膨脹性較大的強風化膨脹巖、全風化膨脹巖、膨脹土與自穩定性較差的砂礫石散土復雜場地條件，考慮土拱的形成條件，利用土拱的支撐效應，通過變大斷面開挖為小斷面分步開挖，在開挖施工中圍巖形成土拱。進而，利用臨時支撐與永久支撐的反拱支撐作用，避免開挖頂部塌方、側壁與底部膨脹擠出。通過變大跨度施工為小跨度施工，通過對小跨度連續使用，最終擴展成大跨度。本專利技術方法包括三方面內容，如下:(I)根據場地條件、圍巖性能、隧道埋深和隧道斷面等，以在開挖施工中圍巖能夠形成自然土拱為準，并滿足《鐵路隧道工程施工安全技術規程》(TB10304-2009)的基本要求，計算出最小的預留土柱上部、中部、下部的寬度，見圖1。(2)圖1所示施工工序①、③形成預留的環形土核斷面積見圖2中①所示，以土核能夠穩妥支撐開挖面擠出變形為計算的基準，同時滿足《鐵路隧道工程施工安全技術規程》(TB10304-2009)的基本要求，得到開挖中土核的最小斷面積。(3)針對每一開挖工序，見圖1中工序①、③、⑥、⑧，以確保在開挖與支擋的間隔時間內圍巖變形不超過容許變形為準，容許變形由《鐵路隧道工程施工安全技術規程》(TB10304-2009)直接確定，計算出沿隧道軸向掘進的最長距離。(4)進行工字鋼永久支撐、工字鋼臨時支撐的施工，滿足《鐵路隧道工程施工安全技術規程》(TB10304-2009)的基本要求，進而按照圖1中圓圈數字所示的工序，進行人工暗挖與支擋施工，其中工序①、③依據圖(2)采用預留土柱環形開挖工法進行開挖施工。(5)在開挖施工全程中，依據《鐵路隧道工程施工安全技術規程》(TB10304-2009)的要求，對關鍵部位做施工監測，監測內容包括圍巖的變形、土壓力與支擋結構的應力、變形、變位，確保安全順利施工。本專利技術具有以下有益效果:針對膨脹性較大的強風化膨脹巖、全風化膨脹巖、膨脹土與自穩定性較差的砂礫石散土復雜場地條件，為了保證淺埋或超淺埋大斷面、特大斷面隧道人工暗挖的安全順利施工，利用預留土柱的臨時支撐作用，避免開挖頂部塌方，同時，應用臨時支撐與永久支撐的反拱支撐作用，避免開挖頂部塌方、側壁與底部膨脹擠出。此外，變大跨度施工為小跨度施工，通過對小跨度連續使用，最終擴展成整跨度隧道施工。提出的一種有效用于淺埋或超淺埋大斷面、特大斷面隧道的，有效地指導復雜場地條件下隧道施工設計，并進行工法優化和施工方案合理確定，保證的科學性與合理性。【附圖說明】圖1是本專利技術中涉及到的的設計型式與施工流程。圖2是本專利技術中涉及到的預留土核環形開挖方法。【具體實施方式】專利技術還給出了隧道預留土柱上下分步左右同步開挖方法的實施步驟，如下。(I)根據場地條件、圍巖性能、隧道埋深、隧道斷面等，得到預留土柱的上部、中部、下部的最小寬度。(2)確定出預留環形土核的最小斷面積。(3)計算出沿隧道軸向掘進的最大長度。(4)進行工字鋼永久支撐、工字鋼臨時支撐承載力驗算與設計。(5)依據圖1工序，進行預留土柱環形隧道開挖施工。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種預留土柱上下分步左右同步開挖工法，考慮土拱的形成條件，利用土拱的承載力(支撐效應)，其特征在于：先計算預留土柱各部的寬度、預留土核環形開挖工法中土核的斷面積、每一開挖工序沿隧道軸向掘進的長度、工字鋼永久支撐和工字鋼臨時支撐要求的尺寸與承載力；接著進行人工暗挖與支擋施工，兩側采用“預留土柱環形開挖工法”進行開挖施工；開挖施工全程對關鍵部位做施工監測。

【技術特征摘要】
1.一種預留土柱上下分步左右同步開挖工法，考慮土拱的形成條件，利用土拱的承載力(支撐效應)，其特征在于:先計算預留土柱各部的寬度、預留土核環形開挖工法中土核的斷面積、每一開挖工序沿隧道軸向掘進的長度、工字鋼永久支撐和工字鋼臨時支撐要求的尺寸與承載力；接著進行人工暗挖與支擋施工，兩側采用“預留土柱環形開挖工法”進行開挖施工；開挖施工全程對關鍵部位做施工監測。2.根據權利要求1所述的預留...

【專利技術屬性】
技術研發人員：凌賢長，唐亮，陳宏偉，熊欽武，張紅衛，張鋒，羅軍，耿琳，王子玉，
申請(專利權)人：凌賢長，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23