软弱土层上台阶采用中隔壁的三台阶七步组合开挖法的制作方法

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及到一种软弱土层上台阶采用中隔壁的三台阶七步组合开挖法。

背景技术：

目前隧道暗挖施工方法主要包括全断面开挖法，台阶开挖法，环形开挖预留核心土法，单侧壁导坑法，双侧壁导坑法，中隔壁法和交叉中隔壁法，中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法等。隧道开挖施工方法需考虑的因素很多，包括地质条件、隧道跨度、工期、安全、经济、周边环境条件等各方面的因素，传统的开挖方法往往不能满足现场多变的施工条件。

目前隧道开挖方法中中隔壁法虽然适用于软弱土层，但其施工进度慢，临时支撑多，中隔壁拆除工作量大，施工繁琐效率低；然而三台阶七步开挖法简洁快速，适用跨度小、土质较好的情况，如遇到软弱土层时，由于三台阶七步开挖法施工过程中对拱脚多次扰动，且不能及时封闭成环，很容易造成大的沉降和收敛变形，施工安全无法保障。

另外，在隧道暗挖施工技术中，钢拱架净空变形的控制很大程度上取决于是否有效“锁脚”，如锁脚锚杆与钢拱架连接出现问题，则导致锁脚锚杆与钢拱架脱开，则受力体系传力中断，严重时导致钢拱架变形甚至坍塌。由于《公路隧道施工技术规范》（ltgf60-2009）中没有锁脚锚杆施工强制性要求，因此暗挖隧道锁脚锚杆与钢拱架连接质量得不到有效控制。传统的锁脚锚杆连接技术往往存在两方面的问题：现场焊接工作量大、焊接质量差；锁脚锚杆与钢拱架的传力构件复杂，影响工程施工进度。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术的不足，提供一种软弱土层上台阶采用中隔壁的三台阶七步组合开挖法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种软弱土层上台阶采用中隔壁的三台阶七步组合开挖法，包括如下步骤：

（一）左侧上台阶开挖，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，施做钢拱架，施作上台阶中隔壁，钢拱架打设锁脚锚杆，复喷混凝土；

（二）左侧中台阶开挖，预留核心土，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，施做钢拱架，钢拱架打设锁脚锚杆，复喷混凝土；

（三）右侧上台阶开挖，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，施做钢拱架，钢拱架打设锁脚锚杆，复喷混凝土；

（四）右侧中台阶开挖，预留核心土，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，施做钢拱架，钢拱架打设锁脚锚杆，复喷混凝土；

（五）左侧下台阶开挖，预留核心土，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，施做钢拱架，钢拱架打设锁脚锚杆，复喷混凝土；

（六）右侧下台阶开挖，预留核心土，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，施做钢拱架，钢拱架打设锁脚锚杆，复喷混凝土；

（七）拆除上台阶中隔壁，开挖中台阶和下台阶预留核心土，初支钢拱架闭合成环，及时进行仰拱施工。

上述步骤（一）至步骤（六）中，钢拱架打设锁脚锚杆包括以下步骤：

步骤s1：预先在钢拱架需要打设锁脚锚杆的位置加工孔洞，孔洞设在钢拱架工字钢翼缘靠近腹板的边缘位置，在钢拱架工字钢两侧的翼缘上下位置均设有孔洞，同侧翼缘上下的孔洞之间插接有钢套管，钢套管与钢拱架工字钢腹板焊接；

步骤s2：钢拱架立架完成后，锁脚锚杆成孔，穿过钢套管放置锁脚锚杆；

步骤s3：注浆封堵端部锁脚锚杆与钢套管之间间隙；

步骤s4：对锁脚锚杆进行压力注浆，注浆完毕后立即将锁脚锚杆端头封堵严实。

作为优选方案：

所述步骤（一）中，上台阶中隔壁为钢拱架中隔壁。

所述步骤（二）和步骤（四）中，中台阶预留核心土长度为3～5m，宽度为隧道开挖宽的1/3～1/2。

所述步骤（二）和步骤（四）中，中台阶开挖高度为3～3.5m。

所述步骤s4中，使用锚固剂将锁脚锚杆端头封堵严实。

本发明施工方法主要是为解决软弱土层较大断面隧道施工而发明的。本发明软弱土层上台阶采用中隔壁的三台阶七步组合开挖法是以弧形导坑开挖预留核心土为基本模式，分上中下台阶进行开挖，上台阶为减少变形创新性的采用钢拱架中隔壁，中下台阶每挖一级台阶预留核心土，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进施工的方法。另外，本发明还在此施工方法中创新的提出了一种预制钢拱架导向钢套管隧道锁脚锚杆施工技术,与传统的连接方式相比，本发明锁脚锚杆与钢拱架连接牢固，传力直接，减少了现场焊接工作量，施工质量得到保证。

本发明上台阶采用中隔壁支撑及预制钢拱架导向钢套管隧道锁脚锚杆施工技术的应用加快了施工进度，减少了隧道沉降变形，降低了工程施工成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明施工步骤示意图。

图3为本发明钢拱架与锁脚锚杆连接结构示意图。

图中，1上台阶，2中台阶，3下台阶，4预留核心土，5上台阶中隔壁，6锁脚锚杆，7钢拱架，8钢套管，9翼缘，10腹板。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

本发明的软弱土层上台阶采用中隔壁的三台阶七步组合开挖法，其结合了现有的中隔壁法与三台阶七步开挖法的施工特点，又不同于现有的中隔壁法和三台阶七步开挖法，创新性的对拱顶变形较大的上台阶1处采用了上台阶中隔壁5，中下台阶采用预留核心土4的开挖模式，同时，本发明还创新性的提出了一种预制钢拱架导向钢套管隧道锁脚锚杆施工技术。下面详细介绍本发明的施工方法：

施工步骤如下：

步骤一：左侧上台阶1开挖并施作上台阶中隔壁5

先进行拱部超前支护，开挖左侧上台阶1弧形导坑，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，施做钢拱架7和上台阶中隔壁5，上台阶中隔壁5为钢拱架中隔壁，钢拱架7打设锁脚锚杆6，复喷混凝土。

步骤二：左侧中台阶2开挖

左侧中台阶2开挖，中台阶2开挖高度为3～3.5m，中台阶2预留核心土4，预留核心土4长度为3～5m，宽度宜为隧道开挖宽的1/3～1/2。开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，施做钢拱架7，钢拱架7打设锁脚锚杆6，复喷混凝土。

步骤三：右侧上台阶1开挖

开挖右侧上台阶1弧形导坑，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，施做钢拱架7，钢拱架7打设锁脚锚杆6，复喷混凝土。

步骤四：右侧中台阶2开挖

开挖右侧中台阶2，左右两侧步距保证5m，中台阶2开挖高度为3～3.5m。中台阶2预留核心土4，预留核心土4长度为3～5m，宽度宜为隧道开挖宽的1/3～1/2。开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，施做钢拱架7，钢拱架7打设锁脚锚杆6，复喷混凝土。

步骤五：左侧下台阶3开挖

开挖左侧下台阶3，下台阶3预留核心土4，下台阶3开挖高度为3～3.5m。开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，施做钢拱架7，钢拱架7打设锁脚锚杆6，复喷混凝土。

步骤六：右侧下台阶3开挖

开挖右侧下台阶3，下台阶3预留核心土4，下台阶3开挖高度为3～3.5m，左右两侧步距保证5米，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，施做钢拱架7，钢拱架7打设锁脚锚杆6，复喷混凝土。

步骤七：拆除上台阶中隔壁5，开挖中下台阶核心土

开挖达到一定进尺后，循序拆除上台阶中隔壁5，分别开挖中台阶2和下台阶3预留核心土4，拆除、开挖进尺与各台阶循环进尺相一致；初支钢拱架闭合成环，并及时进行仰拱施工。

本发明上述施工步骤中，所有的钢拱架7打设锁脚锚杆6采用了一种不同于现有打设方法的技术，本发明中命名为：一种预制钢拱架导向钢套管隧道锁脚锚杆施工技术，施工详细步骤为：

步骤s1：钢拱架7加工时，预先在需要打设锁脚锚杆6的位置加工放置锁脚锚杆6的孔洞，孔洞直径大于锁脚锚杆6直径。孔洞设在钢拱架7工字钢翼缘9靠近腹板10的边缘位置，即孔洞打设在钢拱架7工字钢翼缘9上且与钢拱架7工字钢腹板10密贴，在钢拱架7工字钢两侧的翼缘9的上下位置均打设有孔洞，且在钢拱架7同侧翼缘9上下的孔洞之间插接有钢套管8，钢套管8与钢拱架7工字钢腹板10焊接在一起。

步骤s2：钢拱架7立架完成后，锁脚锚杆6成孔，穿过钢套管8放置锁脚锚杆6。

步骤s3：封堵端部锁脚锚杆6与钢套管8之间间隙，注浆填充密实。

步骤s4：对锁脚锚杆6进行压力注浆，注浆完毕后立即用锚固剂将锁脚锚杆6端头封堵严实。

本发明上台阶1采用中隔壁支撑及预制钢拱架导向钢套管隧道锁脚锚杆施工技术加快了施工进度，大大减少了隧道沉降变形，降低了工程施工成本。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。