[发明专利]一种隧道开挖施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地铁隧道开挖施工方法，尤其涉及一种含渡线和停车线的地铁区间隧道的开挖施工方法。

背景技术

目前用于地铁隧道开挖施工的主要方法包括盾构法和浅埋暗挖法。所谓浅埋暗挖法指的是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法。浅埋暗挖法沿用新奥法基本原理，初期支护按承担全部基本设计荷载，二次衬砌作为安全储备；初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。应用浅埋暗挖法设计、施工时，同时采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动围岩的自承能力；并采用不同的开挖方法及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系；在施工过程中通过监控量测、信息反馈和优化设计，实现不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多种综合配套技术。浅埋暗挖法施工的地下洞室具有埋深浅(最小覆跨比可达0.2)、地层岩性差(通常为第四纪软弱地层)、存在地下水(需降低地下水位)、周围环境复杂(邻近既有建、构筑物)等特点。由于造价低、拆迁少、灵活多变、无须太多专用设备及不干扰地面交通和周围环境等特点，浅埋暗挖法在全国类似地层和各种地下工程中得到广泛应用。

为保证城市轨道交通的正常合理运营，在沿线每隔3～5个车站加设停车线或渡线。设停车线有两个目的：一是作为故障客车临时存放点；二是存放运营客车，缩短第二天开始运营时所产生的上、下行线运营时间。而设置渡线的目的是方便客车变更进路。

对于设置停车线和渡线的区间，由于线型复杂，结构断面变化多，导致隧道开挖实施难度大。如果利用浅埋暗挖法进行隧道开挖施工，在该区间段的断面变化位置进行施工会存在很大的困难。

一种比较常见的含渡线和停车线的地铁区间结构如图1所示，其中，虚线代表从地面向下俯视的隧道轮廓线，含渡线和停车线的地铁区间包括第一正线1(比如左线)、第二正线2(比如右线)、停车线3、连接第一正线和停车线的渡线4、连接第二正线和停车线的渡线5。其中，一条正线用于上行、另一条正线用于下行，停车线用于故障客车或运营客车临时停车，渡线用于客车在正线和停车线之间变更进路。

如图1所示，对于具有该线路结构的地铁区间，所要开挖的隧道包括：第一正线隧道常规段11、第一正线隧道扩大段12、第二正线隧道常规段13、第二正线隧道扩大段14、渡线隧道段15，其中，第一正线隧道常规段11或第二正线隧道常规段13仅仅容纳单线的第一正线或第二正线，为单洞单线隧道；第一正线隧道扩大段12需要容纳第一正线、停车线、连接第一正线和停车线的渡线以及连接第二正线和停车线的渡线，该隧道段从最小断面处逐渐扩大到最大断面隧道段；第二正线隧道扩大段14需要容纳第二正线以及连接第二正线和停车线的渡线，该隧道段从最小断面处逐渐扩大到最大断面隧道段；渡线隧道段15需要容纳连接第二正线和停车线的渡线。

如图1所示，利用浅埋暗挖法对含渡线和停车线的地铁区间隧道进行开挖施工的现有方法一般包括如下步骤：

(1)在第一正线区间段选择合适位置设置一号竖井6，并侧向开马头门，开挖第一横通道；第一横通道贯穿第一正线隧道常规段和第二正线隧道扩大段；

(2)从第一横通道开挖第一正线隧道常规段，至第一正线隧道扩大段停止；

(3)从第一横通道开挖第二正线隧道扩大段，至第二正线隧道常规段停止；

(4)在第一正线区间段选择另一合适位置设置二号竖井7开挖第二横通道，第二横通道贯穿第一正线隧道扩大段和第二正线隧道常规段；

(5)从第二横通道开挖第一正线隧道扩大段，至第一正线隧道常规段停止；

(6)从第二横通道开挖第二正线隧道常规段，至第二正线隧道扩大段停止；

(7)从第一正线隧道扩大段继续开挖渡线隧道段；

其中，以上所述的各个步骤可同时进行，也可调换顺序先后进行。

以上施工方法需要涉及由小断面逐渐过渡到大断面的变断面施工，这时需要采用小导洞先扩挖、再反向扩挖的迂回导坑法施工工艺。

采用以上施工方法进行隧道开挖施工时，虽然横通道施工简便，但其不足包括：(1)需要设置多处竖井，施工工作量较大。(2)从小断面逐渐过渡到大断面的变断面施工难度较大，迂回导坑法中存在爬坡扩挖、破壁进洞、反序施工等多种不利工况。(3)采用的工法繁多，基本涵盖了交叉中隔壁法(CRD法)、眼镜工法、中洞法等暗挖法所有工法；且各断面之间工序转换复杂，临时初衬工程量大。(4)从小断面逐渐过渡到大断面，特别是到达最大断面隧道段，断面变化较剧烈，从而增加崩塌的风险。

因此，需要发展出一种新的方法对含渡线和停车线的地铁区间隧道进行开挖施工。