[发明专利]适用于土岩复合地层的隧道开挖工法

说明书

本发明涉及一种适用于土岩复合地层的隧道开挖工法，包括如下施工步骤：步骤一：上半断面开挖，及时架设格栅和竖撑，同时在竖撑中间埋设上斜撑的顶部型钢；步骤二：待上半断面左右导洞贯通后，焊接上斜撑的两侧支撑型钢，并拆除中间的竖撑；步骤三：开挖隧道下半断面；步骤四：施作仰拱二衬以及下部分侧墙；步骤五：拆除横撑和下斜撑，继续施做中部分侧墙、中柱以及中板；步骤六：拆除上斜撑，施做拱顶二衬，完成隧道施工；由此，本发明能克服现有技术的缺陷，适用于软岩地层的新型实用的隧道开挖工法，解决在软岩地层中传统隧道开挖工法的局限性，其合理进行隧道的开挖工序，以确保适用于软岩地层中的隧道开挖工法的技术优越性和经济优良性。

技术领域

本发明涉及轨道交通设计的技术领域，尤其涉及一种适用于复杂的土岩复合地层且特别适用处于软岩地层的地铁隧道的开挖工法。

背景技术

目前国内软岩地层的隧道开挖工法主要为CRD工法(交叉中隔壁法)和双侧壁导坑法，(见附图1)。CRD工法的主要特点是单次开挖跨度小，各部开挖硐室均能及时封闭成环，以达到控制变形的目的。此工法施工工序多且复杂，大型机械设备难以展开，施工进度和效率较低，施工成本高；双侧壁导坑法与CRD工法类似，其理念均为变大跨为小跨，及时封闭各部初期支护和临时仰拱，此工法亦面临施工工序复杂，开挖分块多，扰动大，施工进度慢，施工成本高的特点。两种工法原理、施工步序、单次开挖跨度基本相似，采用的控制变形手段类似：将大跨度隧道分割成几部分，控制每一步开挖产生的变形，从而达到控制累计总变形的目的。其适用条件取决于硐室开挖断面的大小。

软岩地层采用的以上传统隧道开挖工法，面临着较多弊端。施工工期长、施工作业空间小、格栅逆作导致的格栅钢架悬空、拆撑难度大；特别是岩石地层爆破工艺对大长细比支撑的震动影响，不利于支撑节点的受力及传力；而施作二衬期间需全部拆除一定长度范围内横断面的内撑，风险较高。

为此，本发明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，研究设计出一种适用于土岩复合地层的隧道开挖工法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于土岩复合地层的隧道开挖工法，其能克服现有技术的缺陷，适用于软岩地层的新型实用的隧道开挖工法，解决在软岩地层中传统隧道开挖工法的局限性，其合理进行隧道的开挖工序，以确保适用于软岩地层中的隧道开挖工法的技术优越性和经济优良性。

为实现上述目的，本发明公开了一种适用于土岩复合地层的隧道开挖工法，其特征在于包括如下施工步骤：

步骤一：上半断面开挖，隧道的上半断面分为左导洞和右导洞，采用CD法开挖，及时架设格栅和竖撑，同时在竖撑中间埋设上斜撑的顶部型钢；

步骤二：待上半断面左右导洞贯通后，利用提前埋设的顶部型钢为平台，焊接上斜撑的两侧支撑型钢，支撑型钢的一端与顶部型钢连接，另一端与拱脚部位的预埋钢板连接，顶部型钢、支撑型钢纵向间距与竖撑的间距匹配，并拆除中间的竖撑；

步骤三：开挖隧道下半断面，分上下两个台阶，逐榀开挖上台阶，并架设横撑及下斜撑，上台阶先行5m后，即开挖下台阶，下台阶开挖过程中注意对横撑及下斜撑进行保护，依次完成整个隧道的开挖；

步骤四：施作仰拱二衬以及下部分侧墙；

步骤五：拆除横撑和下斜撑，继续施做中部分侧墙、中柱以及中板；

步骤六：拆除上斜撑，施做拱顶二衬，完成隧道施工。

其中：步骤一中左右导洞掌子面纵向错开间距10～15m，导洞开挖步距为0.5m。

其中：横撑及下斜撑采用工22～25型号工字钢，纵向间距为1m。

其中：上斜撑的顶部型钢通过横置钢板连接至拱部格栅，并设多个紧固螺栓与拱部支护连接。