一种由施工通道连续挑顶垂直进入多条地铁区间隧道的施工方法与流程

本发明属于隧道施工，特别涉及一种由施工通道连续挑顶垂直进入多条地铁区间隧道的施工方法。

背景技术：

1、在区域一体化与城市高质量发展的背景下，大型高铁枢纽站房设计施工融合了城际铁路、轨道交通等体系，力求打造换乘便捷、多层进站、立体衔接的城市综合交通枢纽，促进站城一体化融合发展。但在高铁枢纽站房建设中，由于施工场地受限，部分地铁区间隧道无法从站房地下层进行施工，需要从场外设置施工通道，进入地铁区间隧道进行施工。

2、目前，由施工通道进入地铁隧道的挑顶方法主要有垂直挑、斜向挑两大类。详细分主要有棚架套拱挑顶法、导洞挑顶法、斜井挑梁施工法等，而在软弱破碎围岩地区，且站房上部主体结构已施工完成，地铁区间隧道不能采取钻爆施工前提下，采用何种施工方法连续穿越三条大中断面隧道(2线+1线+4线)进入地铁区间正线隧道施工没有可借鉴的成熟方法，现有常规技术难以满足施工安全及质量要求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种由施工通道连续挑顶垂直进入多条地铁区间隧道的施工方法，以新奥法为依据，同时结合矿山棚架法作为临时支护系统，遵循“强支护，短进尺、勤量测、早封闭”原则，分步开挖，及时支护，实施信息化施工。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种由施工通道连续挑顶垂直进入多条地铁区间隧道的施工方法，包括以下步骤：

4、步骤1、模拟计算分析：横通道及区间隧道施工前，根据横通道挑顶段及区间隧道围岩力学属性，采用midas nx有限元分析软件对挑顶段施工进入地铁区间隧道不同工况进行模拟分析，确定挑顶段各交叉口及区间隧道支护设计参数，优化施工方案，为横通道及区间隧道施工提供依据。

5、步骤2、辅助通道施工：由于施工通道开挖高度比区间正线隧道开挖高度低，采用横通道垂直进入区间隧道挑顶施工时，在接近第一条区间隧道正洞20m处对施工通道进行加宽加高处理，以减小后续挑顶施工高度，增大作业空间，为大型设备的使用以及加快挑顶施工速度创造条件。

6、步骤3、横通道挑顶法施工：横通道在穿过区间双线隧道及区间四线隧道前需要进行两次挑顶才能达到正线隧道施工所需的拱顶高度。挑顶施工时根据起点高程和各正线隧道拱顶高度确定开挖坡度线，采用台阶法施工。上台阶挑顶施工范围按照拱部设计开挖轮廓线进行控制，逐步提升挑高段坡度至设计拱顶标高，每循环进尺不大于1m，并及时施作初期支护。上台阶开挖至拱顶位置后，进入横通道平坡段施工，此时保持拱顶开挖高度不变，直至平坡段开挖完成。下台阶开挖与上台阶开挖面保持至少5m的距离，并及时施作初期支护，完成横通道挑高段及平坡段施工。

7、步骤4、交叉口加固处理：在横通道垂直穿越区间隧道施工过程中，由于正线隧道断面较大，交叉口处岩体处于悬空状态，且受力较为复杂。根据现场模拟计算分析，此处增设的钢拱架不仅承受由区间隧道正洞传来的荷载，同时承受横通道挑顶段本身的荷载。为保证横通道施工安全，对各交叉口部位按照模拟分析计算结果设置门型拱架进行支撑，使横通道挑顶段施工过程围岩变形满足设计要求。

8、步骤5、区间隧道正线施工：横通道施工完成后，各区间正线隧道起始段采用导洞扩挖方法施工。以横通道中线与各区间隧道中线交点为起点，根据测量控制网，垂直于横通道进行区间各条正线隧道导洞施工。导洞依据不同围岩等级，按照支护设计方案进行掘进。当导洞施工一定距离达到正线隧道拱顶标高后，封闭掌子面，反方向采用扩挖法进行正线隧道起始段施工，每循环进尺按照1m进行控制，边开挖边按照正线隧道设计进行初支施工，同时拆除导洞初支，直至施工通过交叉口影响区至设计里程为止，完成正线隧道起始段施工。后续调转掘进方向，按照设计开挖方式，分部进行剩余区间隧道施工，过程中应及时进行仰拱施工，以便初支与仰拱尽早封闭成环。区间正线隧道施工期间按照方案及时进行洞内外变形监测，为信息化施工提供依据。

9、步骤6、隧道外横通道回填：施工横通道利用完毕后，洞口外采用渣土回填，洞口段6m范围采用c20混凝土回填。横通道与区间隧道相接处10m距离采用c35混凝土回填，其余段上部3m采用c20混凝土回填，下部采用土石回填。

10、本发明的有益效果在于：

11、(1)在施工场地受限，高铁枢纽站房已完成主体结构，无法采取钻爆法进行横通道及地铁区间正线隧道施工的前提下，通过有限元模拟分析，采取机械破碎方式开挖，在交叉口部位设置门型支撑钢架，并在钢架上方打设自进式锁顶锚杆对围岩进行加固后由横通道连续挑顶垂直进入多条地铁区间隧道的施工方法。该技术具有支护结构刚度大，围岩稳定性好，施工过程安全可靠等优点。

12、(2)本发明由横通道两次挑顶垂直进入多条地铁区间隧道的施工方法，通过信息化施工能有效控制围岩变形，对围岩扰动小，不需要特殊的机械和设备，具有施工作业简便，综合成本低等特点。

13、(3)本发明采用纵向爬坡导洞法进行区间正线隧道初始段施工方法及工艺，通过逐渐扩挖导洞形成工作空间，再反方向扩挖实现由小断面向大断面围岩结构体转换。具有施工工效高，进度快，开挖轮廓易于控制等特点。

技术特征：

1.一种由施工通道连续挑顶垂直进入多条地铁区间隧道的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于：步骤1中，模拟计算分析的具体步骤为：

3.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于：步骤2中，辅助通道(1)采用台阶法开挖。施工中遵循“强支护，短进尺、勤量测、早封闭的原则，开挖采用机械破碎方式，严格控制上下台阶步距；辅助通道(1)支护全断面采用16型钢拱架，循环进尺1-2m,拱架间距3榀/2m；拱架安装完成后及时挂网，进行锚喷施工；人工搭设简易作业平台，机械破碎开挖，小型挖掘机扒渣装渣，自卸汽车配合运输。

4.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于：步骤3中，横通道挑顶法施工的具体步骤为：

5.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于：步骤4中，交叉口加固处理的具体步骤为：

6.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于：步骤5中，区间隧道正线施工的具体步骤为：

7.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于：步骤6中，横通道(2)范围内共设置4道混凝土挡墙(6)，挡墙厚50cm，采用c30混凝土浇筑成型；横通道(2)回填范围为洞口外采用渣土回填，洞口段6m范围采用c20混凝土回填；其余段上部3m采用c20混凝土回填，下部采用土石回填；土石压实度不小于90％。

8.根据权利要求1所述施工方法，其特征在于：步骤6中，隧道外横通道回填的具体步骤为：

技术总结本发明属于隧道施工技术领域，公开了一种由施工通道连续挑顶垂直进入多条地铁区间隧道的施工方法，施工方法包括模拟计算分析、辅助通道施工、横通道挑顶施工、交叉口加固处理、区间正线隧道施工、正线隧道外横通道回填6个步骤。本发明的技术原理是以新奥法为依据，同时结合矿山棚架法作为临时支护系统，遵循“强支护，短进尺、勤量测、早封闭”原则，分步开挖，及时支护，实施信息化施工。技术研发人员：李正鸿,张晓林,赵明军,徐元涛,李澎涛,罗齐鸣,赵亚鹏,王强,周海彬,黎小磊受保护的技术使用者：中铁十一局集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18