[发明专利]一种上下层重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法

说明书

一种上下层重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法，施工过程中，先开挖下层隧道并施作其初期支护，后在“组合式台阶仰拱”支撑下施工上部隧道，待上下层隧道均初支完成并沉降稳定后，施作上下层隧道二衬；还提供了一种上下层重叠隧道内的组合式台阶仰拱结构。本发明的有益效果是：一种组合式台阶仰拱工法，其避免了隧道开挖对二衬的影响，结构受力大大改善；降低了对二衬的保护措施费用，同时下层隧道二衬结构由于受力改善可进一步地优化；还提供了一种组合式台阶仰拱，其结构稳定，安全可靠。

技术领域

本发明涉及交通工程技术领域，具体涉及一种上下层重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法。

背景技术

受工程条件控制，上下层重叠铁路工程在工程建设中越来越多的出现。如新建铁路重庆枢纽东环线工程明月峡长江桥段考虑上层预留时速250km双线高铁通道，与东环线上下层布置。为避免预留工程滞后施工困难和对下层隧道运营的不利影响，长江桥及其两端各约400m范围纳入东环线工程同步实施，两端预留高铁隧道为鸡公咀隧道(预留373m)和芭蕉沟隧道预留441m，其中上下层重叠隧道内轨顶面最小为14m，该重叠隧道为东环线控制性工程。

目前国内外对于上下重叠隧道已经开展了相关研究工作，有关案例虽然多采用“先下后上”的施工顺序，但是下部隧道二衬达到强度后再施作上部隧道，上层隧道施工对下层隧道的干扰较大，同时为确保上部隧道施工安全，下部隧道二衬需要进行特殊加强，且上层隧道必须待下层隧道二衬达到设计强度后再掘进。该施工施工方法的主要缺点为：下层隧道二衬后进行上层隧道开挖，会使得下层隧道需承担围岩扰动的形变压力及施工荷载，结构需要进行特殊加强，并且为减少上层隧道施工对下层隧道二衬的影响，上层隧道需要采用非爆或控爆措施，导致工程投资较大。

结合重庆枢纽东环线鸡公咀、芭蕉沟重叠隧道施工方案的需求，本发明提出一种兼顾安全、经济的施工方法，即一种基于组合式台阶仰拱的工法，其较以往方法具显著的技术与经济优势。

发明内容

本发明中的目的是提供一种重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法，其避免了隧道开挖对二衬的影响，结构受力大大改善；降低了对二衬的保护措施费用，同时下层隧道二衬结构由于受力改善可进一步地优化。

本发明的另一目的是提供一种组合式台阶仰拱，其结构稳定，安全可靠。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种重叠隧道内基于组合式台阶仰拱的工法，包括以下步骤：

S1，开挖下层隧道，施作下层隧道初期支护，下层拱顶竖向打入型钢钢架竖撑，型钢钢架竖撑穿入围岩与下层拱部型钢钢架焊接连接；在下层拱部型钢钢架两侧施作自进式锚杆；

S2，下层隧道初期支护施作完成后，在下层隧道初期支护内实施第二层全环初期支护；

S3，开挖上层隧道，施作上层隧道初期支护，上层隧道仰拱钢架与竖向型钢钢架竖撑的另一端焊接在一起；同时于上层隧道仰拱钢架两侧作锁脚型钢钢架；

S4，上下层隧道在组合式台阶仰拱支撑下并行掘进，待隧道沉降稳定后，同时施作上层隧道初期支护内二衬Ⅰ及下层隧道初期支护内二衬Ⅱ。

上下层隧道初期支护均包括型钢钢架、喷砼和锚杆；通过特别的结构和构造措施使围岩与上下层隧道初期支护之间形成组合式台阶仰拱，能够确保施工安全，并且二衬Ⅰ和二衬Ⅱ在上下层隧道初期支护完成并沉降稳定后施作，避免了隧道开挖对二衬Ⅰ和二衬Ⅱ的影响，结构受力大为改善。与传统的“先下后上”施工工序相比，上下层隧道采取普通开挖方式即可，减少了对既有二衬的保护措施费用，同时下层隧道二衬Ⅱ结构由于受力改善可进行优化，由此可见，组合式台阶仰拱工法具有较强的技术经济优势。