本發(fā)明屬于地下洞室支護(hù)，具體涉及一種用于大跨度地下洞室可自由擴(kuò)展邊界的暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工方法。

背景技術(shù)：

1、隨著國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷深入,隧道及地下工程已成為人類生產(chǎn)生活不可或缺的設(shè)施，在人類對(duì)隧道及地下工程使用功能逐步提升的驅(qū)使下，呈現(xiàn)出斷面逐步增大的發(fā)展趨勢(shì)，大跨度的交通隧道、地下儲(chǔ)庫(kù)、人防工程、地下服務(wù)設(shè)施等快速增加。雖然我國(guó)在建大跨地下工程數(shù)量占優(yōu)，但與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)相比，在大跨地下洞室設(shè)計(jì)和施工方面仍存在較大差距，直接影響了工程效益的提高，制約了我國(guó)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的整體提升。目前國(guó)內(nèi)地下工程施工工法主要有半斷面法、臺(tái)階法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、單巖柱支撐分部開挖法、地鐵車站洞樁法等。上述方法主要適用于狹長(zhǎng)的地下工程，斷面跨度一般在20m以下，不適用于大體量、大跨度的地下工程，地鐵領(lǐng)域用到的洞樁法雖然斷面尺寸相對(duì)較大，但整體仍為狹長(zhǎng)空間，斷面寬度一般在22m以下，柱跨在10m以下同樣不適用大體量的地下工程。為此，地下工程從業(yè)人員急需研究開發(fā)適用于大體量、大跨度地下洞室的支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供了一種用于大跨度地下洞室可自由擴(kuò)展邊界的暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工方法，豐富了地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)體系及施工工法，解決了大體量地下洞室/洞庫(kù)的建設(shè)難題。

2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)該目的：

3、本發(fā)明一方面提供了一種用于大跨度地下洞室可自由擴(kuò)展邊界的暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括設(shè)在內(nèi)部沿橫、縱方向連續(xù)的若干個(gè)結(jié)構(gòu)單元和最外側(cè)的邊墻及邊樁，所述結(jié)構(gòu)單元包括樁基、底板、底梁、結(jié)構(gòu)板、層梁、結(jié)構(gòu)梁、大拱和中樁/柱，所述中樁/柱設(shè)于樁基之上，所述中樁/柱頂部支撐結(jié)構(gòu)梁，大拱架設(shè)相鄰的結(jié)構(gòu)梁之間，拱腳與結(jié)構(gòu)梁連接，支撐同一結(jié)構(gòu)梁的相鄰中樁/柱之間澆筑有底梁，底梁之間澆筑底板，底板位于樁基頂部，相鄰的中樁/柱在底梁與結(jié)構(gòu)梁之間澆筑有若干層梁，同一水平高度的層梁之間澆筑結(jié)構(gòu)板，支護(hù)結(jié)構(gòu)最外側(cè)設(shè)有邊樁，與結(jié)構(gòu)梁平行的邊樁頂部設(shè)有冠梁，用于支撐位于外側(cè)的結(jié)構(gòu)單元大拱的外側(cè)拱腳，邊樁內(nèi)側(cè)設(shè)置邊墻，各層結(jié)構(gòu)板與底板外側(cè)與邊墻連接，邊墻頂部與大拱連接。

4、本發(fā)明另一方面還提供了一種用于大跨度地下洞室可自由擴(kuò)展邊界的暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，包括如下步驟：

5、第一步：綜合地面環(huán)境條件、工程地質(zhì)、附屬設(shè)施、工籌組織、工程規(guī)模因素確定工作井?dāng)?shù)量及選址，開挖工作井；

6、第二步：由工作井開挖主施工隧道，然后在主施工隧道中開挖與主施工隧道垂直的輔助施工隧道；

7、第三步：使用成樁設(shè)備在輔助施工隧道內(nèi)根據(jù)圖紙位置進(jìn)行樁基、中樁/柱及邊樁的施工，然后施工結(jié)構(gòu)梁及邊樁頂部的冠梁；

8、第四步：挖掘出大拱的施工空間，在相鄰的結(jié)構(gòu)梁間施工大拱，大拱拱腳與結(jié)構(gòu)梁相連，位于最外側(cè)的大拱拱腳設(shè)于邊樁頂部的冠梁之上，形成大拱-結(jié)構(gòu)梁-中樁/柱-樁基的主要受力體系；

9、第五步：進(jìn)行土方機(jī)械化開挖作業(yè)，開挖至每一層結(jié)構(gòu)板處進(jìn)行層梁、結(jié)構(gòu)板及最外側(cè)的邊墻的澆筑；

10、第六步：挖掘到最底層時(shí)澆筑底梁、底板及最外側(cè)的邊墻。

11、進(jìn)一步，根據(jù)場(chǎng)地條件，工作井可以設(shè)置在主施工隧道的一端或中間位置的上方。

12、進(jìn)一步，輔助施工隧道設(shè)置在主施工隧道一側(cè)，或者設(shè)置在主施工隧道兩側(cè)。

13、進(jìn)一步，通過(guò)主施工隧道、輔助施工隧道采用自上而下施工大拱主體，可根據(jù)工程組織需要順次施工可也間隔施工。

14、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有的有益效果為：

15、本發(fā)明創(chuàng)造性地提出的大跨度地下洞室支護(hù)結(jié)構(gòu)，單一結(jié)構(gòu)單元重復(fù)組合即可形成整體地下洞室/洞室，在橫向、縱向、豎向三個(gè)維度均可自由拓展，適用各種體量的地下洞室工程，尤其大拱跨度較大，適用大跨度地下洞室/洞庫(kù)。中樁及土方等主要工程均可采用機(jī)械化施工，大大提高了施工效率，降低了工期，降低了工程投資。工作井、主施工隧道等可結(jié)合附屬設(shè)施設(shè)置，做到永臨結(jié)合，減少了工程量，降低了工程造價(jià)。該支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工方法既適用于土質(zhì)地層也使用于巖質(zhì)地層。

16、本發(fā)明提出的一種用于大跨度地下洞室可自由擴(kuò)展邊界的暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工方法作為一套全新的地下工程結(jié)構(gòu)形式，推動(dòng)了地下工程機(jī)械化發(fā)展，解決了大體量地下洞室/洞庫(kù)的建設(shè)難題，豐富了地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)形式及施工方法，為大跨地下洞室建設(shè)事業(yè)發(fā)展邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

技術(shù)特征：

1.一種用于大跨度地下洞室可自由擴(kuò)展邊界的暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括設(shè)在內(nèi)部沿橫、縱方向連續(xù)的若干個(gè)結(jié)構(gòu)單元和最外側(cè)的邊墻及邊樁，所述結(jié)構(gòu)單元包括樁基、底板、底梁、結(jié)構(gòu)板、層梁、結(jié)構(gòu)梁、大拱和中樁/柱，所述中樁/柱設(shè)于樁基之上，所述中樁/柱頂部支撐結(jié)構(gòu)梁，大拱架設(shè)相鄰的結(jié)構(gòu)梁之間，拱腳與結(jié)構(gòu)梁連接，支撐同一結(jié)構(gòu)梁的相鄰中樁/柱之間澆筑有底梁，底梁之間澆筑底板，底板位于樁基頂部，相鄰的中樁/柱在底梁與結(jié)構(gòu)梁之間澆筑有若干層梁，同一水平高度的層梁之間澆筑結(jié)構(gòu)板，支護(hù)結(jié)構(gòu)最外側(cè)設(shè)有邊樁，與結(jié)構(gòu)梁平行的邊樁頂部設(shè)有冠梁，用于支撐位于外側(cè)的結(jié)構(gòu)單元大拱的外側(cè)拱腳，邊樁內(nèi)側(cè)設(shè)置邊墻，各層結(jié)構(gòu)板與底板外側(cè)與邊墻連接，邊墻頂部與大拱連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大跨度地下洞室可自由擴(kuò)展邊界的暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于大跨度地下洞室可自由擴(kuò)展邊界的暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，根據(jù)場(chǎng)地條件，工作井可以設(shè)置在主施工隧道的一端或中間位置的上方。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于大跨度地下洞室可自由擴(kuò)展邊界的暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，輔助施工隧道設(shè)置在主施工隧道一側(cè)，或者設(shè)置在主施工隧道兩側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于大跨度地下洞室可自由擴(kuò)展邊界的暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，通過(guò)主施工隧道、輔助施工隧道采用自上而下施工大拱主體，可根據(jù)工程組織需要順次施工可也間隔施工。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于大跨度地下洞室可自由擴(kuò)展邊界的暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工方法，該支護(hù)結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)思路為由中樁/柱、各層梁、大拱、各層結(jié)構(gòu)板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，在設(shè)定好的洞室邊界范圍內(nèi)，由若干個(gè)結(jié)構(gòu)單元在橫向、縱向、豎向三個(gè)維度自由拓展形成地下洞室。根據(jù)不同時(shí)期地下洞室規(guī)模需求，可隨時(shí)拓展邊界，增加結(jié)構(gòu)單元，擴(kuò)大洞室規(guī)模。單一結(jié)構(gòu)單元的跨度可靈活設(shè)計(jì)。該支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)施期間設(shè)置工作井、主施工隧道、輔助施工隧道等臨時(shí)工程，根據(jù)場(chǎng)地條件、工籌組織等條件在主施工隧道上方或側(cè)面一端設(shè)置工作井，輔助施工隧道可以在主施工隧道單側(cè)設(shè)置，也可在兩側(cè)設(shè)置，上述臨時(shí)工程可結(jié)合附屬工程做到永臨結(jié)合。

技術(shù)研發(fā)人員：張金偉,賀維國(guó),張美琴,楊斌斌,朱寶玲,范國(guó)剛,劉慶方,李兆龍,陳翰,郭靚,陳小飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9