超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法，首先使用三台阶七步法开挖至待转换开挖区域，然后将待转换开挖区域使用中岩柱法进行区域划分，依次划分为左、右两侧导坑和中岩柱，施工方法推进转换过程中，左、右两侧导坑仍然延用三台阶法持续推进，右侧导坑由后行导坑变先行导坑向前推进，中部三台阶核心土逐步收拢形成中岩柱支撑体，施工方法转换完成后，左、右两侧导坑继续延用三台阶法持续推进，中部三台阶核心土收拢形成同一断面中岩柱支撑体。双洞中岩柱法先开挖两侧导洞并做好初期支护和临时支撑，预留中间岩柱支撑上部荷载，减少沉降量。最后拆除中部岩柱，施作拱部和仰拱初期支护形成闭支护。

Construction method of transition from three step seven step method to middle rock pillar method for super large section tunnel

【技术实现步骤摘要】
超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法
本专利技术涉及一种超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法，属于隧道施工

技术介绍
城市地铁车站隧道在开挖过程中，由于车站隧道开挖跨度大，开挖断面面积大，最常使用的开挖方式为三台阶七步法。三台阶七步法是一种在中部预留核心土以支挡开挖面的开挖方法，由于核心土的支挡和及时施作拱部初期支护，施工较安全，台阶长度可以加长，但是开挖分部多，对围岩造成的扰动多，并且截面支护闭合的时间长，围岩变形难以控制。隧道在开挖过程中行进方向由于上部承载力较大且周边建筑物对于沉降量要求严格，或者出现岩溶地层和软弱地层等难以控制围岩变形的情况时，原三台阶七步法已不适用于隧道开挖，需进行工法转换。通常在面临此种工况时经常转换为双侧壁导坑法，但该法导坑小，机械施工相互影响大，速度慢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法。该方法先开挖两侧导洞并做好初期支护和临时支撑，预留中间岩柱支撑上部荷载，减少沉降量。最后拆除中部岩柱，施作拱部和仰拱初期支护形成闭支护。双洞中岩柱法导坑每个分部开挖后立即各自闭合，并且有中岩柱的支撑作用，故能有效控制围岩变形，减小沉降量。本专利技术的技术方案：一种超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法，首先使用三台阶七步法开挖至待转换开挖区域，然后将待转换开挖区域使用中岩柱法进行区域划分，依次划分为左、右两侧导坑和中岩柱，施工方法推进转换过程中，左、右两侧导坑仍然延用三台阶法持续推进，右侧导坑由后行导坑变先行导坑向前推进，中部三台阶核心土逐步收拢形成中岩柱支撑体，施工方法转换完成后，左、右两侧导坑继续延用三台阶法持续推进，中部三台阶核心土收拢形成同一断面中岩柱支撑体，并跟随左、右两侧导坑向前拆除。前述的超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法中，所述中岩柱左、右两侧为弧形结构，其中中部最窄处宽度为隧道洞泾的0.2～0.3倍，顶部和底部最宽处宽度为隧道洞泾的的0.4～0.5倍。前述的超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法中，具体施工步骤包括：A.首先使用三台阶七步法开挖至待转换开挖区域，以中部核心土最顶部台阶6-1部为起点，沿隧道开挖方向由外至内分割为截面I～截面V，并将待转换开挖区域使用中岩柱法进行区域划分，依次划分为左、右两侧导坑和中岩柱，左侧导坑由上至下划分为②、④和⑥部，右侧导坑由上至下划分为①、③和⑤部，中岩柱由上至下划分为⑦、⑧、⑨部；B.挖除三台阶七步法中的6-1部核心土至截面Ⅱ，并及时跟进初期支护；C.开挖右侧导坑①部至截面V，施作右侧导坑①部周边的初期支护和临时支护；D.开挖左侧导坑②部至截面Ⅲ，施作左侧导坑②部周边的初期支护和临时支护；E.挖除三台阶七步法中的6-2部核心土至截面Ⅱ，开挖右侧导坑③部至截面Ⅳ，施作右侧导坑③部周边的初期支护和临时支护；F.挖除三台阶七步法中的6-3部核心土至截面I，并及时跟进初期支护，开挖右侧导坑③部至截面Ⅳ，施作右侧导坑③部周边的初期支护和临时支护；G.左、右两侧导坑按照①、②、③、④、⑤和⑥部顺序循环以三台阶开挖，并及时跟进各部导坑周边的初期支护和临时支护；H.顺序开挖中岩柱⑦、⑧、⑨部，中岩柱端面与左侧导坑⑥部始终保持20～30m，并及时施作初期支护，拆除前期左、右导坑各部的临时支护，使得中岩柱后方初期支护封闭形成大闭合环；J.重复步骤G和H，直至整个待转换开挖区域开挖结束。前述的超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法中，左、右两侧导坑同层台阶错位开挖，左、右两侧导坑循环开挖过程中，同侧三台阶保持5m间距向前开挖，左、右两侧同层台阶保持错开10m间距向前开挖。前述的超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法中，左、右两侧导坑以三台阶开挖过程中，及时施作初期支护，拱部初期支护距离掌子面小于0.5m，仰拱距离中岩柱小于15m,待初期支护稳定后施作二次衬砌和仰拱回填，二次衬砌距离中岩柱小于40m,仰拱回填距离仰拱小于20m。前述的超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法中，所述初期支护和临时支护，即初喷混凝土、铺设钢筋网、架设初期支护钢拱架和临时钢架，并设锁脚锚杆，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计高度。前述的超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法中，左、右两侧导坑各部开挖过程中，各部初期支护和临时支护形成闭合环，拆除中岩柱后，中岩柱后方的初期支护及临时支护形成大闭合环。本专利技术的有益效果：与现有技术相比，双洞中岩柱法先开挖两侧导洞并做好初期支护和临时支撑，预留中间岩柱支撑上部荷载，减少沉降量。最后拆除中部岩柱，施作拱部和仰拱初期支护形成闭支护。双洞中岩柱法导坑每个分部开挖后立即各自闭合，并且有中岩柱的支撑作用，故能有效控制围岩变形，减小沉降量。核心土由上至下分层挖除，下层剩余的核心土依然能支挡开挖面，保持工作面的稳定，保证施工安全；右侧导坑由后行导坑变先行导坑，利用原工法的台阶，使工作面能持续推进，减少了因工法转换带来的施工进度上的延缓；在截面Ⅱ处开始形成中岩柱和安装临时支护，便于核心土的挖除，且挖除后能带来更大的工作空间，为后续工序的推进提供便利。附图说明附图1为三台阶七步法施工顺序图；附图2为双洞中岩柱法施工顺序图；附图3为隧道施工平面图；附图4为隧道施工纵断面图；附图5a-附图5f为隧道施工方法转换示意图；附图6为双洞中岩柱法施工纵断面图；附图标记：1-拱部环形土；2-左侧中台阶；3-右侧中台阶；4-左侧下台阶；5-右侧下台阶；6-1-上部核心土；6-2-中部核心土；6-3-下部核心土；7-仰拱；①～⑨-中岩柱法开挖步骤；I～Ⅴ-截面。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。本专利技术的实施例：一种超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法，如附图1-6所示，首先使用现有的三台阶七步法开挖至软弱地层，即待转换开挖区域，开始进行施工方法转换，然后将待转换开挖区域使用中岩柱法进行区域划分，依次划分为左、右两侧导坑和中岩柱，施工方法推进转换过程中，左、右两侧导坑仍然延用三台阶法持续推进，开挖推进过程中先开挖右侧导坑，使得右侧导坑由后行导坑变成先行导坑向前推进，中部三台阶核心土，即上部核心土6-1部、中部核心土6-2部和下部核心土6-3部，逐步收拢形成中岩柱支撑体，此时施工方法转换完毕。施工方法转换完成后，左、右两侧导坑继续延用三台阶法持续推进，中部三台阶核心土收拢形成同一断面的中岩柱支撑体，并跟随左、右两侧导坑向前拆除。所述中岩柱左、右两侧为弧形结构，其中中部最窄处宽度为隧道洞泾的0.2～0.3倍，顶部和底部最宽处宽度为隧道洞泾的的0.4～0.5倍。中岩柱在中岩柱施工方法中对顶部软弱地层起到支撑作用，控制围岩变形，减小沉降量。通过尺寸限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法，其特征在于：首先使用三台阶七步法开挖至待转换开挖区域，然后将待转换开挖区域使用中岩柱法进行区域划分，依次划分为左、右两侧导坑和中岩柱，施工方法推进转换过程中，左、右两侧导坑仍然延用三台阶法持续推进，右侧导坑由后行导坑变先行导坑向前推进，中部三台阶核心土逐步收拢形成中岩柱支撑体，施工方法转换完成后，左、右两侧导坑继续延用三台阶法持续推进，中部三台阶核心土收拢形成同一断面中岩柱支撑体，并跟随左、右两侧导坑向前拆除。/n

【技术特征摘要】
1.一种超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法，其特征在于：首先使用三台阶七步法开挖至待转换开挖区域，然后将待转换开挖区域使用中岩柱法进行区域划分，依次划分为左、右两侧导坑和中岩柱，施工方法推进转换过程中，左、右两侧导坑仍然延用三台阶法持续推进，右侧导坑由后行导坑变先行导坑向前推进，中部三台阶核心土逐步收拢形成中岩柱支撑体，施工方法转换完成后，左、右两侧导坑继续延用三台阶法持续推进，中部三台阶核心土收拢形成同一断面中岩柱支撑体，并跟随左、右两侧导坑向前拆除。


2.根据权利要求1所述的超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法，其特征在于：所述中岩柱左、右两侧为弧形结构，其中中部最窄处宽度为隧道洞泾的0.2～0.3倍，顶部和底部最宽处宽度为隧道洞泾的的0.4～0.5倍。


3.根据权利要求2所述的超大断面隧道三台阶七步法向中岩柱法转换的施工方法，其特征在于：具体施工步骤包括：
A.首先使用三台阶七步法开挖至待转换开挖区域，以中部核心土最顶部台阶6-1部为起点，沿隧道开挖方向由外至内分割为截面I～截面V，并将待转换开挖区域使用中岩柱法进行区域划分，依次划分为左、右两侧导坑和中岩柱，左侧导坑由上至下划分为②、④和⑥部，右侧导坑由上至下划分为①、③和⑤部，中岩柱由上至下划分为⑦、⑧、⑨部；
B.挖除三台阶七步法中的6-1部核心土至截面Ⅱ，并及时跟进初期支护；
C.开挖右侧导坑①部至截面V，施作右侧导坑①部周边的初期支护和临时支护；
D.开挖左侧导坑②部至截面Ⅲ，施作左侧导坑②部周边的初期支护和临时支护；
E.挖除三台阶七步法中的6-2部核心土至截面Ⅱ，开挖右侧导坑③部至截面Ⅳ，施作右侧导坑③部周边的初期支护和临时支护；
F....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向远，刘宁，付守洪，陈坤，赵柏文，陈凯，饶军应，陶铁军，
申请(专利权)人：中铁二院贵阳勘察设计研究院有限责任公司，贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52