矿山法隧道单层衬砌结构体系及施工方法技术

一种矿山法隧道单层衬砌结构体系及施工方法，其通过提高单层衬砌的结构刚度和耐久性能。通过提升喷射混凝土施工工艺，在混凝土中添加密实剂、耐久性增强纤维提高混凝土密实性，采用特殊的降低混凝土回弹率的喷射工艺，从而提升喷射混凝土的抗渗能力达到防水混凝土抗渗等级。在混凝土中添加钢纤维、纤维素纤维、合成纤维等材料，提高混凝土抗拉强度，提升抗裂能力及耐久性能。在高水头隧道衬砌上预埋注浆管、对隧道周围进行注浆止水，一方面可提升围岩抗力，在施工阶段进行隧道止水，一方面提升围岩

【技术实现步骤摘要】
矿山法隧道单层衬砌结构体系及施工方法


[0001]本专利技术涉及城市轨道交通、铁路、热力、电力、水利、综合管廊、市政工程等地下结构的
，尤其涉及一种城市浅埋暗挖法隧道的矿山法隧道单层衬砌结构体系及施工方法。

技术介绍

[0002]20世纪80年代，在新奥法原理基础上，我国技术人员研发出了一种复合式衬砌结构，初期支护在围岩条件好的情况下可采用柔性支护，充分发挥围岩结构能力。在浅埋及围岩条件差的情况下可采用刚性支护，减小地层变形。在大瑶山铁路隧道中首次应用，并在北京地铁工程中推广和发展。
[0003]地铁浅埋暗挖法区间隧道一般处于V级或VI级围岩，采用格栅钢架结合喷射混凝土作为初期支护，采用模筑钢筋混凝土作为二次衬砌结构。施工作业需先逐榀开挖土方，初喷混凝土，架立格栅拱架，再复喷混凝土。在此基础上继续循环开挖及支护。在隧道初期支护洞通后，按照20m
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30m分段敷设防水板，人工绑扎二衬钢筋，架立模板，浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度后，逐段向前推进重复浇筑二衬结构。存在施工环境恶劣、施工工艺繁琐、混凝土浇筑质量不到位等诸多工艺缺陷。
[0004]矿山法修建的单跨区间隧道断面适用于A型、B型地铁车辆的单洞单线标准段区间隧道(跨度约6.5m)、区间人防段隧道人防段(跨度约9.5m)、以及带配线或双线(跨度约9m
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14m)的区间隧道。所修建的区间隧道适用于有水和无水工况的砂性土、粘性土、砂卵石、岩石等多种地层。
[0005]在目前采用的矿山法隧道支护体系中，采用的是复合式衬砌结构断面。初期支护用以抵抗施工期间的地层土荷载并控制地层变形，二次衬砌可抵抗隧道使用期间在不考虑初期支护条件下的水土荷载及人防、地震荷载等。
[0006]在单洞单线标准段区间(跨度约6.5m)隧道条件下，一般可采用台阶法暗挖进行施工，先施工隧道上半断面并架设上半断面初支格栅拱架进行支护，再进行下半断面开挖及架设下半断面格栅拱架；二衬结构施工时，先人工浇筑仰拱结构，再采用台车逐段施工拱墙结构。区间人防段隧道人防段(跨度约9.5m)隧道条件下，一般采用CRD 法暗挖进行施工，将隧道分成四块，逐块开挖土方、架设格栅拱架，而形成带有纵横支撑的隧道断面支护结构；二衬结构施工时，需纵向逐段拆除隧道内的下隔墙，浇筑仰拱结构，再逐段拆除剩余上隔墙和中隔板，利用人工支模的方式浇筑拱墙结构。带配线或双线区间(跨度约9m
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14m)隧道，一般采用双侧壁导坑法暗挖施工，将隧道分成六块，逐块开挖土方、架设格栅拱架，而形成带有纵横支撑的隧道断面支护结构；二衬施工时需要先逐段拆除两侧的下隔墙，浇筑仰拱结构，在仰拱两端架设水平支撑，再逐段拆除剩余隔墙、隔板等初支结构，浇筑拱墙结构。
[0007]基于浅埋暗挖法十八字方针，“强支护”的原则，需加强初期支护结构的刚度；大断面隧道采用分仓进行隧道开挖，但是二衬施工条件恶劣，混凝土浇筑质量差，施工工艺复杂，施工速度慢，一直是暗挖隧道设计和施工的痛点。
[0008]传统复合式衬砌结构，需要先进行隧道开挖和初期支护的架设，待到隧道初支洞通后，需进行防水层施工，再进行初期支护和二次衬砌结构之间的转换，小断面隧道相对简单，但是大断面隧道，需要分仓、分段施工，施工工艺复杂，施工效率低。且由于施工作业条件差，二衬施工缝、拱顶混凝土施工质量一般不佳。
[0009]为此，本专利技术的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种矿山法隧道单层衬砌结构体系及施工方法，以克服上述缺陷。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种矿山法隧道单层衬砌结构体系及施工方法，应用于浅埋暗挖法隧道，有效克服现有技术的缺陷，可提升围岩抗力，在施工阶段进行隧道止水，还可提升围岩
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隧道体系在使用阶段的抗渗能力。
[0011]通过上述内容可知，本专利技术的矿山法隧道单层衬砌结构体系及施工方法具有如下效果：
[0012]1、通过提高单层衬砌的结构刚度和耐久性能。通过提升喷射混凝土施工工艺，在混凝土中添加密实剂、耐久性增强纤维提高混凝土密实性，采用特殊的降低混凝土回弹率的喷射工艺，从而提升喷射混凝土的抗渗能力达到防水混凝土抗渗等级。在混凝土中添加钢纤维、纤维素纤维、合成纤维等材料，提高混凝土抗拉强度，提升抗裂能力及耐久性能。在高水头隧道衬砌上预埋注浆管、对隧道周围进行注浆止水，一方面可提升围岩抗力，在施工阶段进行隧道止水，一方面提升围岩
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隧道体系在使用阶段的抗渗能力。
[0013]2、提升了隧道外周结构强度，可在隧道全长范围一次性拆除临时支撑结构，并且不需施作二次衬砌结构，大大简化了矿山法隧道暗挖施工工艺，缩短了施工周期。由于不需要施作二次衬砌结构，在同等条件下减小了隧道开挖断面尺寸，减少了大量的隧道土方开挖量和钢筋、混凝土工程量。根本性的提高了矿山法隧道结构刚度、承载能力、抗变形能力、抗渗能力、耐久性要求，保证了结构安全。根本性规避了运营暗挖隧道后期的多种病害，提高了城市基础设施安全性，并为国家双碳计划提供了支撑。
[0014]本专利技术的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
[0015]图1A至图1D显示了本专利技术的矿山法隧道单层衬砌结构施工方法中台阶法的施工工序图。
[0016]图2A至图2D显示了本专利技术的矿山法隧道单层衬砌结构施工方法中CD法的施工工序图。
[0017]图3A至图3D显示了本专利技术的矿山法隧道单层衬砌结构施工方法中CRD法的施工工序图。
[0018]图4A至图4E显示了本专利技术的矿山法隧道单层衬砌结构施工方法中双侧壁导洞法的施工工序图。
[0019]图5A和图5B分别显示了地铁单洞单线暗挖隧道断面的复合式衬砌和单层衬砌的截面图。
[0020]图6A和图6B显示了图5A和图5B中近期低水位的弯矩曲线图。
[0021]图7A和图7B显示了图5A和图5B中近期低水位的轴力曲线图。
[0022]图8A和图8B显示了图5A和图5B中远期抗浮水位的弯矩曲线图。
[0023]图9A和图9B显示了图5A和图5B中远期抗浮水位的轴力曲线图。
[0024]图10A和图10B分别显示了地铁配线区大断面暗挖隧道断面的复合式衬砌和单层衬砌的截面图。
[0025]图11A和图11B显示了图10A和图10B中近期低水位的弯矩曲线图。
[0026]图12A和图12B显示了图10A和图10B中近期低水位的轴力曲线图。
[0027]图13A和图13B显示了图10A和图10B中远期抗浮水位的弯矩曲线图。
[0028]图14A和图14B显示了图10A和图10B中远期抗浮水位的轴力曲线图。
具体实施方式
[0029]参见图1A至图4E，显示了本专利技术的矿山法隧道单层衬砌结构体系及施工方法。
[0030]如图所示，所述矿山法隧道单层衬砌结构施工方法包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿山法隧道单层衬砌结构施工方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、判断隧道开挖断面尺寸，选择台阶法、CD法、CRD法或双侧壁导洞法等分部暗挖法施工；步骤二、按分部开挖方案开挖先行导洞第一榀土体；步骤三、在四周围岩临空面铺设钢筋网片并进行初喷形成基层，同时对开挖掌子面进行保护；步骤四、架立格栅钢架，及时对围岩进行支护；步骤五、复喷混凝土，形成钢筋混凝土结构支护体系；步骤六、开挖先行导洞第二榀土体，并循环初喷、架立格栅、复喷等工艺逐段形成先行导洞支护结构；步骤七、循环先行导洞第三榀至第N榀施工；步骤八、距先行导洞一定距离后，进行第二导洞的土方开挖、初喷、格栅架立、复喷等工艺形成第二导洞的结构体系；步骤九、依次施工第三导洞至第N导洞，形成完整的隧道结构后，继续逐步施工完成隧道至洞通；步骤十、同期拆除临时中隔壁、中隔板等结构，形成单层衬砌隧道结构并交付使用。2.如权利要求1所述的矿山法隧道单层衬砌结构施工方法，其特征在于：先确定隧道含水层位置，在所述软弱破碎及含水量较大的围岩层，采用快凝的水泥基注浆材料，进行全断面超前深孔注浆，以达到止水的效果。3.如权利要求1所述的矿山法隧道单层衬砌结构施工方法，其特征在于：超前小导管设置角度为25
°
～35
°
，长度为2.2m～2.4m，按照格栅钢架逐榀设置，并与格栅钢架焊接，相邻两榀小导管水平搭接，搭接长度达到1m。4.如权利要求3所述的矿山法隧道单层衬砌结构施工方法，其特征在于：超前小导管的管壁上设置花孔，利用小导管对地层进行注浆，起到地层加固效果，小导管，对围岩铺设钢筋网片并进行3cm初喷形成基层，与超前小导管一同形成拉锚式结构，及时对围岩临空面进行保护。5.如权利要求1所述的矿山法隧道单层衬砌结构施工方法，其特征在于：喷射混凝土均采用湿喷工艺进行，混凝土采用纤维混凝土，提高了湿喷混凝土的耐久性，在混凝土中添加纤维，在混凝土中使用硅粉、矿粉的外掺料，使得喷射混凝土自身具有较高的抗渗性能，采用聚烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾永刚，何岳，程雯，
申请(专利权)人：北京城建设计发展集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：