上下不等圆特殊断面矿山法隧道结构及其施工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105649653A(43)申请公布日2016.06.08(21)申请号201610137920.7E21D20/02(2006.01)(22)申请日2016.03.11(71)申请人中铁第一勘察设计院集团有限公司地址710043陕西省西安市西影路二号(72)发明人戴志仁柳兴旺王立新康华王俊王天明杨沛敏罗世明杜宇马晓波李储军曹伟王博杨小兵张利斌毛念华张海李小强(74)专利代理机构西安新思维专利商标事务所有限公司61114代理人李罡(51)Int.Cl.E21D11/10(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称上下不等圆特殊断面矿山法隧道结构及其施工方法(57)摘要本发明涉及上下不等圆特殊断面矿山法隧道结构及其施工方法。受到已建地铁线路与周边环境的影响，后期地铁线路建设条件相对苛刻，特殊断面的矿山法隧道结构方案应运而生。本发明的隧道结构的断面呈上下不等圆形状，包括上半圆和下半圆；上、下半圆之间通过直线段过渡，整体左右对称，上半圆曲率半径小于下半圆曲率半径，主要通过大管棚与自进式锚杆的超前支护作用施工。本发明具有断面布置灵活、内部空间调整幅度大、支护结构体系可靠的优势，满足上部截面小、下部截面大这一特殊要求的类圆形构造型式，同时可有效避免常规马蹄形或直墙圆拱矿山法隧道开挖轮廓相对较大且受力性能相对较差的不利影响，具有广泛的应用空间。CN105649653ACN105649653A权利要求书1/2页1.上下不等圆特殊断面矿山法隧道结构，其特征在于：所述隧道结构（1）的断面呈上下不等圆形状，包括上半圆和下半圆；上、下半圆之间通过直线段过渡，整体左右对称，上半圆曲率半径小于下半圆曲率半径。2.根据权利要求1所述的上下不等圆特殊断面矿山法隧道结构，其特征在于：隧道结构（1）采用防水砼浇注，外圈施做有初期支护（2），，初期支护（2）外侧施做大管棚（3）与自进式锚杆（4），大管棚（3）内部压注水泥砂浆；初期支护（2）由格栅钢架（6）、钢架接头（7）与喷混（8）组成；上半圆格栅钢架（6）脚部设置有锁脚锚管（11）；格栅钢架（6）采用三级钢，钢架接头（7）采用Q235钢材，喷混（8）采用C25早强混凝土；格式钢架（6）内部设有竖向临时型钢支撑（10）与水平向临时型钢支撑（9）。3.根据权利要求1所述的上下不等圆特殊断面矿山法隧道结构，其特征在于：隧道结构（1）下半圆内圈底部设置有盾构机导台（5），盾构机导台（5）采用细石砼浇注。4.上下不等圆特殊断面矿山法隧道结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：在隧道开洞门处打设大管棚（3），并向大管棚（3）内部压注水泥浆，大管棚（3）打设前先实施管棚导向墙，并在导向墙内预埋导向管，相邻两段大管棚（6）的搭接不小于3m；步骤二：布置降水井，进行降水施工，确保地下水位在隧道结构底板以下1m，降水中严格控制出砂率，控制地层损失与地表沉降；步骤三：在隧道开洞门处大管棚（3）下方打设自进式锚杆（4），自进式锚杆（4）与大管棚（3）呈梅花型布置，确保隧道拱顶上方地层形成可靠的改良体与承载拱；步骤四：将整个隧道分成四部分开挖，并按左上部、左下部、右上部与右下部的顺序依次开挖，每部开挖时预留核心土，开挖后及时架设格栅钢架（6）并喷混（8），上半断面格栅钢架（6）架设后，及时在拱脚处施做锁脚锚管（11），格栅钢架（6）通过钢架接头（7）连接成一个封闭的初期支护（2），每部开挖过程中及时施做竖向临时型钢支撑（10）与水平向临时型钢支撑（9），临时型钢纵向采用钢筋连接并喷射混凝土，相邻两部的开挖进度沿隧道纵向至少相差一倍开挖跨度；步骤五：隧道洞通后，逐步拆除临时型钢支撑，每次拆除的长度不超过隧道开挖跨度的0.5倍，随后按照初期支护（2）表面砂浆抹平、防水层施工、钢筋笼绑扎、二衬浇筑的施工顺序进行施工；步骤六：根据上下两个圆的曲率与具体施做范围要求，将隧道二衬分成上下两部分浇筑，按照先拱底后拱顶的原则，先浇筑拱底部分二衬，后浇筑拱顶部分，下圆与上圆间采用直线段过渡，确保结构表面平顺过渡，形成上下不等圆特殊断面矿山法的隧道结构（1）；步骤七：在拱底部分采用C20细石混凝土浇筑盾构机导台（5），后期根据道床施做要求拆除，或作为道床结构的一部分。5.根据权利要求4所述的上下不等圆特殊断面矿山法隧道结构的施工方法，其特征在于：大管棚（3）采用直径108mm，壁厚6mm钢花管，长15m，环向间距0.3m，在隧道拱部150°范2CN105649653A权利要求书2/2页围内设置。6.根据权利要求4所述的上下不等圆特殊断面矿山法隧道结构的施工方法，其特征在于：自进式锚杆（4）采用直径32mm，壁后4mm钢花管，长3～5m，在隧道拱部