[发明专利]岩质地层双初支分层法修建大型地下结构的方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道及地下工程设计与施工技术领域，特别是涉及一种采用双初支分层法修建浅埋暗挖大断面单拱地铁车站或隧道等大型地下结构的施工方法。

背景技术

随着我国社会经济的发展，国内许多大中城市都已经开始了大规模的地铁建设和地下空间开发。由于地质条件不同，地铁车站的结构形式和所采用的施工方法差异较大，从而造成了我国地下空间建设中结构形式和工法多样性的特点。

在城市人口密集区，为了满足地下空间如地铁车站的使用功能，为乘客提供宽敞明亮的地下空间，车站更倾向于采用大跨度、高边墙的单拱大跨式结构形式，且修建时可以充分发挥围岩的自承能力，从而加快施工工期，降低工程造价。在以岩质地层为主的重庆、青岛、大连等城市地铁建设中，一大批结构形式各异的大跨车站及隧道已经建成或正在建设。与山岭大跨隧道及其他大型岩石地下工程相比，岩质地层中大跨度地铁车站及隧道建设面临着以下特殊问题需要采取针对性的技术措施加以解决：

(1)地铁车站及隧道埋深有限，地层大都为上软下硬，节理裂隙发育，拱部围岩自稳能力差，要求采取有效的工程措施，以保证围岩稳定和施工安全。

(2)地铁车站一般位于城市繁华地区，周边建筑物密集，地下管线密布，施工对周边环境的影响控制要求较高。

(3)大断面隧道因其跨度大，形状偏于扁平，在施工过程中表现出独有的力学特点。首先，隧道在开挖过程中应力集中程度大，拱脚处容易形成塑性区，要求围岩具有较高的地基承载力；其次，埋深较浅，开挖后拱顶围岩中的松弛范围可能发展到地表，拱顶在施工过程中易产生坍塌。

(4)车站结构形式多样，施工工序多，施工过程中围岩和支护结构受到多次扰动而出现复杂应力转换过程，要求结构形式宜简单，所以需要采用一种合理施工方法，以简化施工工序，保证施工质量及安全。

(5)岩体的强度和承载力远大于土体，因此，在施工方案选择时，应在保证安全的前提下，兼顾施工效率和经济效益，尽量采用快速高效措施的施工方法。

对于大断面大跨度地铁车站或隧道，目前国内适合选用的施工方法主要有明挖法和浅埋暗挖法。其中明挖法施工的缺点是对城市地面交通及周边建筑物影响较大，车站范围内地下管线需拆迁，且需要较大的施工场地。常用的几种浅埋暗挖法主要有侧洞法、中洞法、PBA法等。其中，侧洞法为两个侧导洞先进行施工，且要求同步，然后施作中导洞，该工法的缺点是分块多，工序多，对地层扰动最大；中洞法为中导洞先进行施工，建立起梁、柱支撑体系，然后施作侧导洞，该工法的缺点也是分块较多，而且中导洞形成后侧导洞开挖易形成不平衡推力，且多次扰动地层，但先建立起的梁柱体系对地面沉降起一定控制作用；PBA法是利用小导洞施作桩梁形成主要传力结构，在拱部保护下进行内坑开挖，该工法克服了工序转换多的缺点，地面沉降控制较好，但为了形成拱盖，除了必须施作中柱及上下导洞外，还要施作围护边桩、成桩导洞以及导洞内初支背后回填，因此增加了不必要的工程量，另外，该工法还有施工环境较恶劣的缺点。另外，在岩石地层中修建暗挖大断面地铁车站或隧道，各工法还有一定的适应性，PBA法施工时在小导洞内施作挖孔桩难度较大，需要爆破作业方可成孔，而传统的中洞法和侧洞法下层爆破时上层的支撑很难保留。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种工艺简单，操作方便，可保证施工安全、质量和工期，并可提高工效、节省工程造价的岩质地层双初支分层法修建大型地下结构的方法。

为了达到上述目的，本发明提供的岩质地层双初支分层法修建大型地下结构的方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)首先在待开挖的大型地下结构的一侧进行斜井的施工，斜井洞身采用暗挖台阶法施工，口部采用明挖法施工；

2)首先在待开挖的大型地下结构的掌子面上两个拱部侧导坑拱圈外侧边缘部位施做一排由交替设置的多个小导管和多个大管棚构成的超前支护；

3)采用台阶法对拱部侧导坑上台阶I和下台阶II进行开挖，开挖完成后在拱部侧导坑的拱顶内表面上及时施做一层拱部初期支护，同时在拱部侧导坑的内侧边缘设置临时支撑，并在每个台阶处设置锁脚锚杆以拱部固定初期支护和临时支撑；

4)在拱部中导坑拱圈外侧边缘部位施做一排由交替设置的多个小导管和多个大管棚构成的超前支护；

5)采用台阶法对拱部中导坑上台阶III进行开挖，开挖完成后在拱部中导坑的拱顶内表面上及时施做一层拱部初期支护；

6)在大型地下结构的两个拱脚部位分别设置2根向外侧斜下方倾斜的压浆钢管并从上往下注浆，以加固拱脚部位的地基；