專利名稱：單洞雙層重疊隧道結(jié)構及其施工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種地鐵重疊隧道結(jié)構——單洞雙層重疊隧道及其施工方法。屬于地下工程領域。
背景技術：
在高密度高層建筑城區(qū)修建地下鐵道工程，由于地下管線縱橫交錯，樁基等地下建(構)筑物密布，地下空間非常有限，布線困難。為了滿足客運量的要求，地鐵線路需采用雙線線路，其布置形式多種多樣，主要有單洞雙線并行，單線雙洞并行，單線雙洞重疊。隧道在地下樁基群中穿越，在地下走廊有限隧道寬度受到限制的情況下往往采用重疊隧道結(jié)構形式，過去的重疊隧道一般采用雙洞重疊，即先修建一洞室，等其相對穩(wěn)定后再建另一洞室，上、下重疊起來，仍然維持兩個單洞，其間夾持一層土(巖)體這種傳統(tǒng)的重疊隧道結(jié)構形式存在以下不足1.進行了兩次隧道開挖對隧道周邊建筑物影響較大；2.兩洞分別正臺階法施工，因上、下小間距重疊，相互影響嚴重，且受力及變形復雜；3.需合理選擇上、下施工順序和施工間隔，工序復雜，不易于施組，施工難度大；4.超小凈距雙洞之間夾土體軟弱是雙洞重疊隧道的致命弱點，夾土體受多次開挖擾動以及在運營過程中列車振動荷載作用下，強度降低，自穩(wěn)性變得十分有限，從而影響到整個結(jié)構的安全。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上原因，本發(fā)明的目的是為了提供一種能實現(xiàn)在地下有限空間內(nèi)修建雙線隧道，減小環(huán)境影響，確保周圍建筑物的安全，減少樁基托換數(shù)量，降低工程造價的單洞雙層重疊隧道結(jié)構。本發(fā)明的另一個目的是提供單洞雙層重疊隧道的結(jié)構施工方法。
本發(fā)明的目的是這樣來實現(xiàn)的本發(fā)明單洞雙層重疊隧道結(jié)構，包括高跨比大于2的高邊墻單洞隧道，位于墻單洞洞壁上的復合式襯砌結(jié)構，高邊墻中部設置了至少一層中隔板從而形成上、下重疊隧道。
上述的中隔板為一單層。
上述的中隔板為二層，當需要與雙洞重疊隧道銜接時，以實現(xiàn)重疊隧道空間洞型轉(zhuǎn)換。
上述的復合式襯砌結(jié)構由連接在高邊墻單洞洞壁上的初期支護，位于初期支護上的防水層，位于防水層上的二次襯砌組成。
上述的二次橫襯砌中接縫間有遇水膨脹止水條。
本發(fā)明單洞雙層重疊隧道結(jié)構的施工方法，包括，自上而下分四個臺階進行隧道開挖，將高邊墻結(jié)構分為4個單元，自下而上分四步進行二次襯砌。
上述的單洞雙層重疊隧道結(jié)構的施工方法，包括如下步驟一、單洞雙層隧道開挖及初期支護1.軟弱地段地表注漿加固；2.超前小導管支護，開挖第一臺階，臺階臺高為2.5～4.0mm，第一臺階采用弧形導坑預留核心土進行開挖，挖好后立即噴射混凝土封閉掌子面，然后立鋼拱架、設置系統(tǒng)錨桿并噴射混凝土，完成初期支護，架設第一道橫向支撐，間距50～60cm，使第一臺階封閉成環(huán)，拱腳用鎖腳錨桿固定，每循環(huán)進尺0.5～0.75m，特殊情況下控制在0.25m。
3.當?shù)谝慌_階開挖后，第二、三、四臺階依次開挖，臺階高度為2.5～0.4m，并保持相鄰臺階縱向間距6～12m，施工方式與第一臺階相同，挖好后架立鋼拱架、設置系統(tǒng)錨桿并立即噴射混凝土支護，及第二、三道橫向支撐，并噴射混凝土使各臺階封閉成環(huán)。
二、二次襯砌施作1.隧道二次襯砌結(jié)構自下而上逐層順筑，先進行底板處理，并鋪防水層，然后澆注仰拱；2.拆除第三道橫向支撐，鋪設下洞邊墻防水層，架設腳手架，邊墻與仰拱接縫處設置遇水膨脹止水，澆注下洞邊墻；3.拆除第二道橫支撐，鋪設邊墻防水層，并設置止水條，澆注二次襯砌中隔板；4.拆除第一道橫支撐，鋪設拱部防水層，并設置拱部與邊墻接縫處止水條，澆注拱部二次襯砌；
5.每次拆除臨時橫支撐和施作二次襯砌在縱向上為一個循環(huán)長度；6.隧道內(nèi)部裝修。
本發(fā)明采用結(jié)構中板代替薄層夾土體，將兩洞合為一洞，成為單洞雙層結(jié)構，即克服了雙洞重疊隧道薄層夾土體不足的問題，又合理利用了有限的地下空間。
單洞雙層隧道邊墻較高，隧道開挖自上而下分四個臺階進行，利用設置多道臨時鋼支撐，將高邊墻結(jié)構分為4個單元，二次襯砌則自下而上分四步進行，增強了隧道的安全可靠穩(wěn)定性，達到分多層開挖的目的。各臺階能形成獨立的作業(yè)平臺平行作業(yè)，極大地避免了同時施工的相互干擾，施工進度成倍加快。
單洞雙層隧道穿越樁基時，需設置橫聯(lián)，而且剛度要足夠，間距應為50～60cm。其關鍵工序是第一臺階的施工和洞內(nèi)破樁，對于每步開挖高度應控制在2.5～4.0m，臺階長度應保持在6～12m之間，每步臺階開挖需留核心土。對于鄰近隧道的樁基，可從隧道內(nèi)對樁基實施跟蹤注漿加固處理來加以保護。在樁基托換區(qū)應進行地面注漿改善地層的性質(zhì)，抑制地表沉降過大；在洞內(nèi)進行注漿，降低地層的滲透系數(shù)，防止地層失水過多而引起過大的固結(jié)沉降；調(diào)整單段最大起爆藥量、起爆時差及最大裝藥量，控制地面震動速度，確保地面建筑物的安全使用。采用已有的這些優(yōu)化措施，為單洞雙層隧道近接既有建構筑物安全施工創(chuàng)造了良好的條件。
本發(fā)明能實現(xiàn)在地下有限空間內(nèi)修建雙線隧道，減小環(huán)境影響，確保周圍建筑物的安全，減少樁基托換數(shù)量，降低工程造價


圖1為有一層中隔板的本單洞雙層重疊隧道結(jié)構示意圖。
圖2為鋼拱架及初期支護示意3為有二層中隔板的本發(fā)明單洞雙層重疊隧道結(jié)構示意圖。
圖4為單洞雙層隧道開挖、初期支護步驟示意圖。
圖5為單洞雙層隧道開挖、初期支護橫支撐布置圖。
圖6為單洞雙層隧道二次襯砌澆注示意圖1。
圖7為單洞雙層隧道二次襯砌澆注示意圖2。
圖8為單洞雙層隧道二次襯砌澆注示意圖3。
圖9為單洞雙層隧道二次襯砌澆注示意圖4。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明單洞雙層重疊隧道包括復合于高跨比大于2的高邊墻單洞洞壁1上的復合式襯砌結(jié)構2，襯砌結(jié)構由初期支護3、防水層4和二次襯砌5組成，隧道中部設置一層中隔板6將上下洞分開。如圖1、圖2所示，初期支護采用鋼拱架7、超前小導管8、系統(tǒng)錨桿9、噴射混凝土10組成，鋼拱架由工字鋼或格柵鋼架拼接而成，各品鋼拱架間用連接鋼筋11連接。
如圖3所示，當單洞雙層與雙洞重疊銜接時，需增加單洞雙層隧道的高度并設置二層中隔板，以增大雙洞重疊兩隧道之間的間距，即增加夾土層厚度，從而保證雙洞重疊隧道施工及運營安全。
如圖4、圖5所示，單洞雙層隧道開挖分四個臺階即第一臺階12、第二臺階13、第三臺階14、第四臺階15進行，開挖時小導管注漿超前，每一臺階注漿錨桿及時施筑，短進尺開挖，迅速架設鋼拱架并噴射混凝土。圖4、圖5中序號16、17、18、19、20分別為第一道橫支撐、第二道橫支撐、第三道橫支撐、核心土，橫腳鎖腳錨桿。
如圖6～圖9所示，二次襯砌分四次灌筑，分別為仰拱21、下洞邊墻22及頂板23、中板24、上洞邊墻25及拱部26。
當二次襯砌施工到中隔板位置，需灌注中隔板混凝土，為了施工二次襯砌，需要拆除臨時仰拱和臨時橫支撐，每次拆除為一個循環(huán)長度。
本發(fā)明單洞雙層重疊隧部結(jié)構的施工方法步驟如下一、單洞雙層隧道開挖及初期支護1.軟弱地段地表注漿加固；2.超前小導管9支護，開挖第一臺階12，臺階臺高為2.5～4.0mm，第一臺階采用弧形導坑預留核心土20進行開挖，挖好后立即噴射混凝土封閉掌子面，然后立鋼拱架7、設置系統(tǒng)錨桿并噴射混凝土，完成初期支護3，架設間距50～60cm，第一道橫向支撐，使第一臺階封閉成環(huán)，拱腳用鎖腳錨桿20固定，每循環(huán)進尺0.5～0.75m，特殊情況下控制在0.25m。
3.當?shù)谝慌_階開挖后，第二、三、四臺階依次開挖，臺階高度為2.5～0.4m，并保持相鄰臺階縱向間距6～12m，施工方式與第一臺階相同，挖好后架立鋼拱架、設置系統(tǒng)錨桿并立即噴射混凝土支護，及第二、三道橫向支撐，并噴射混凝土使各臺階封閉成環(huán)。
二、二次襯砌施作1.隧道二次襯砌結(jié)構自下而上逐層順筑，先進行底板處理，并鋪防水層，然后澆注仰拱21；2.拆除第三道橫向支撐，鋪設下洞邊墻防水層，架設腳手架27，邊墻與仰拱接縫處設置遇水膨脹止水28，澆注下洞邊墻；3.拆除第二道橫支撐，鋪設邊墻防水層，并設置止水條，澆注二次襯砌中隔板；4.拆除第一道橫支撐，鋪設拱部防水層，并設置拱部與邊墻接縫處止水條，澆注拱部二次襯砌；5.每次拆除臨時橫支撐和施作二次襯砌在縱向上為一個循環(huán)長度；6.隧道內(nèi)部裝修。
上述實施例是對本發(fā)明的上述內(nèi)容作進一步的說明，但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于上述實施例。凡基于上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.單洞雙層重疊隧道結(jié)構，其特征在于包括高跨比大于2的高邊墻單洞隧道，位于單洞洞壁上的復合式襯砌結(jié)構，高邊墻中部設置了至少一層中隔板從而形成上、下重疊隧道。
2.如權利要求1所述的單洞雙層重疊隧道結(jié)構，其特征在于中隔板為一單層。
3.如權利要求1所述的單洞雙層重疊隧道結(jié)構，其特征在于中隔板為二層，當需要與雙洞重疊隧道銜接時，以實現(xiàn)重疊隧道空間洞型轉(zhuǎn)換。
4.如權利要求1～3之一所述的單洞雙層重疊隧道結(jié)構，其特征在于復合式襯砌結(jié)構由連接在高邊墻單洞洞壁上的初期支護，位于初期支護上的防水層，位于防水層上的二次襯砌組成。
5.如權利要求4所述的單洞雙層重疊隧道結(jié)構，其特征在于二次橫襯砌中接縫間有遇水膨脹止水條。
6.單洞雙層重疊隧道結(jié)構的施工方法，該方法包括，自上而下分四個臺階進行隧道開挖，將高邊墻結(jié)構分為4個單元，自下而上分四步進行二次襯砌。
7.如權利要求6所述的單洞雙層重疊隧道結(jié)構的施工方法，其特征在于包括如下步驟一、單洞雙層隧道開挖及初期支護1).軟弱地段地表注漿加固；2).超前小導管支護，開挖第一臺階，臺階臺高為2.5～4.0mm，第一臺階采用弧形導坑預留核心土進行開挖，挖好后立即噴射混凝土封閉掌子面，然后立鋼拱架、設置系統(tǒng)錨桿并噴射混凝土，完成初期支護，架設間距50～60cm，第一道橫向支撐，使第一臺階封閉成環(huán)，拱腳用鎖腳錨桿20固定，每循環(huán)進尺0.5～0.75m，特殊情況下控制在0.25m。3).當?shù)谝慌_階開挖后，第二、三、四臺階依次開挖，臺階高度為2.5～0.4m，并保持相鄰臺階縱向間距6～12m，施工方式與第一臺階相同，挖好后架立鋼拱架、設置系統(tǒng)錨桿并立即噴射混凝土支護，及第二、三道橫向支撐，并噴射混凝土使各臺階封閉成環(huán)。二、二次襯砌施作1).隧道二次襯砌結(jié)構自下而上逐層順筑，先進行底板處理，并鋪防水層，然后澆注仰拱；2).拆除第三道橫向支撐，鋪設下洞邊墻防水層，架設腳手架，邊墻與仰拱接縫處設置遇水膨脹止水28，澆注下洞邊墻；3).拆除第二道橫支撐，鋪設邊墻防水層，并設置止水條，澆注二次襯砌中隔板；4).拆除第一道橫支撐，鋪設拱部防水層，并設置拱部與邊墻接縫處止水條，澆注拱部二次襯砌；5).每次拆除臨時橫支撐和施作二次襯砌在縱向上為一個循環(huán)長度；6).隧道內(nèi)部裝修。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單洞雙層重疊隧道結(jié)構，包括高跨比大于2的高邊墻單洞隧道，位于單洞洞壁上的復合式襯砌結(jié)構，高邊墻中部設置了至少一層中隔板從而形成上、下重疊隧道。本發(fā)明還提供了單洞雙層重疊隧道結(jié)構的施工方法。本發(fā)明能實現(xiàn)在地下有限空間內(nèi)修建雙線隧道，減小環(huán)境影響，確保周圍建筑物的安全，減少樁基托換數(shù)量，降低工程造價。
文檔編號E21D11/38GK101067374SQ20071004846
公開日2007年11月7日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權日2007年2月13日
發(fā)明者李德才, 劉建國, 仇文革, 王明年, 羅世培, 扈森, 茍明中, 牟銳, 方昌福, 朱穎, 張海波, 喻波, 劉啟峰, 李學軍, 朱宏海, 鄭余朝, 陶德敬 申請人:鐵道第二勘察設計院, 中鐵隧道集團有限公司, 西南交通大學