專利名稱：淺埋洞室的開挖方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木、巖土、交通、水利等工程中的一種施工方法，特別是一種淺埋洞室的開挖方法。
背景技術(shù)：
洞室位置分為深埋和淺埋兩種。在淺埋部位選擇洞室位置時(shí)，首先要考慮洞頂覆蓋深度，即洞頂以上應(yīng)留有足夠的新鮮巖層，其厚度應(yīng)能在節(jié)理裂隙面上產(chǎn)生足夠的正應(yīng)力，以便拱頂能夠自成拱，對(duì)于拱頂以上厚度不滿足要求的情形，以往的做法是常常予以挖除。
目前，對(duì)于位置已定的必建地下洞室，淺埋地下洞室的設(shè)計(jì)和施工一般采用大開挖后澆注洞室，然后再覆土回填的方法。但是大開挖破壞地面環(huán)境，占用的施工場(chǎng)地大，施工時(shí)間長(zhǎng)，開挖難度較高，施工費(fèi)用也高。也有采用所謂的“明頂暗墻法”，這種設(shè)計(jì)和施工方法是先淺開挖澆注完成洞頂，回填覆土后再用洞挖法完成下部洞室結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)和施工方法較大開挖優(yōu)越，占用的場(chǎng)地由于上部開挖方量的減少而較小，開挖難度也較小，施工費(fèi)用也相對(duì)較低。還有一種方法是對(duì)洞室頂部圍巖進(jìn)行固結(jié)灌漿，這種方法對(duì)提高巖體強(qiáng)度效果顯著，但是施工難度高，施工費(fèi)用亦不菲。上述前兩種淺埋地下洞室的設(shè)計(jì)型式和施工方法都能解決一般地下洞室的開挖施工問(wèn)題，尤其是第一種方法應(yīng)用非常普遍。然而這兩種方法造價(jià)都比較高，對(duì)環(huán)境的破壞也較大；對(duì)洞室上部地表有保護(hù)性建筑物、植被等情況缺乏解決方法，適用性相對(duì)較低。特別對(duì)于大跨度的淺埋地下洞室，覆土回填使得洞頂結(jié)構(gòu)必須要有足夠的強(qiáng)度來(lái)承受上部荷載，造價(jià)很高，施工復(fù)雜，且目前對(duì)其穩(wěn)定性缺乏研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種淺埋洞室的開挖方法，這種開挖方法不會(huì)破壞地表原貌，開挖方量小，洞室的穩(wěn)定性好。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的開挖方法包括以下步驟先在大洞室頂部的覆蓋層中間垂直跨度方向開挖縱向小導(dǎo)洞，并按“新奧法”原理及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土、錨桿施作；再沿跨度方向間隔有效距離開挖多條橫向小隧道，并及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土、錨桿施作；然后對(duì)橫向小隧道和縱向小導(dǎo)洞施作二次襯砌，形成多連拱小隧道棚；最后開挖其下的大洞室。
作為上述開挖方法的一種優(yōu)選方案，在開挖橫向小隧道時(shí)，要使橫向小隧道的長(zhǎng)度大于洞室跨度，在跨度兩端保證一定的擱置長(zhǎng)度，并施作錨桿將兩端固定在圍巖體內(nèi)。
在開挖上述小隧道棚時(shí)，所述橫向小隧道的橫截面可以是矩形、直墻拱形或圓形；橫向小隧道的縱截面可以是直梁形、拱形或變截面形。由于小隧道的縱、橫斷面形式可以靈活調(diào)整，對(duì)于拱頂以上厚度不滿足自成拱要求但是有一定厚度的情形同樣適用，擴(kuò)大了地下洞室的型式范圍。
在上述開挖方法中，橫向小隧道的數(shù)量、截面大小及其平面布置方式可根據(jù)實(shí)際情形作靈活調(diào)整，所述縱向小導(dǎo)洞的截面大小根據(jù)施工的可操作性合理確定。
由于承載的橫向小隧道斷面較小，并在開挖后及時(shí)支護(hù)，縱向?qū)Ф春蜋M向小隧道棚本身的穩(wěn)定性得到保證。由于多連拱橫向小隧道之間連接錨桿的存在，有利于增強(qiáng)洞室頂部支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，從而保證洞室的整體穩(wěn)定性。這種洞室頂部覆蓋層中間形成小隧道棚結(jié)構(gòu)能夠承受較大的上部載荷，同時(shí)部分利用圍巖的自承載能力，使兩者成為一個(gè)受力的聯(lián)合體，起到支承覆蓋荷載與懸吊洞室頂部圍巖的作用。
由于洞室上部覆蓋層得以保留，地表設(shè)施以及植被得到很好的保護(hù)，尤其是可滿足風(fēng)景旅游區(qū)等對(duì)洞室頂保留巖石原貌的特別要求。只在覆蓋層中開挖小隧道，開挖方量大大減少，降低了工程量，縮短了工期，節(jié)省了施工費(fèi)用。本發(fā)明較適用于大跨度淺埋地下洞室，對(duì)地表、洞室頂有保持原貌的特別要求的淺埋地下洞室的設(shè)計(jì)與施工，本發(fā)明尤其適合。


圖1是多連拱小隧道棚平面布置圖。
圖2是洞室橫斷面示意圖。
圖3是洞室縱斷面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)具體實(shí)例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明我們采用本發(fā)明對(duì)一旅游景點(diǎn)的洞室開挖設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)，該工程的制約條件是A、地表因有樹木存在，不得大面積開挖；B、洞頂上部覆蓋很薄(5-7m，相對(duì)洞室20m的跨度)；C、與外側(cè)洞室間間距小，拱腳水平抗力小，側(cè)向穩(wěn)定性差。實(shí)際設(shè)計(jì)中采用在覆蓋中部先施作縱向小導(dǎo)洞，及橫向多連拱小隧道棚，在縱向小導(dǎo)洞和橫向小隧道內(nèi)再施作錨桿、噴網(wǎng)、二襯，形成洞室主體承重結(jié)構(gòu)。小導(dǎo)洞和小隧道按新奧法進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工，襯砌結(jié)構(gòu)為錨噴網(wǎng)初期支護(hù)與二次模筑相結(jié)合的復(fù)合式襯砌，橫向多連拱小隧道棚與圍巖聯(lián)合形成其下大洞室的承重體系。
具體實(shí)施的施工步驟如下1、如圖1、圖2所示在洞室3頂部圍巖7中開挖縱向小導(dǎo)洞1，按新奧法施工原理及時(shí)進(jìn)行縱向小導(dǎo)洞1的初期支護(hù)，包括噴射混凝土4、錨桿5施作。
2、如圖3所示開挖橫向小隧道2，按新奧法施工原理及時(shí)進(jìn)行橫向小隧道2的初期支護(hù)，包括噴射混凝土4、錨桿5施作。
3、如圖2、圖3所示，施作橫向小隧道和縱向小導(dǎo)洞的二次襯砌6。
4、在多連拱小隧道棚與圍巖聯(lián)合承重下，再開挖下部大洞室3。
權(quán)利要求
1.一種淺埋洞室的開挖方法，其特征在于先在大洞室(3)頂部的覆蓋層中間垂直跨度方向開挖縱向小導(dǎo)洞(1)，并按“新奧法”原理及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土(4)、錨桿(5)施作；再沿跨度方向開挖多條橫向小隧道(2)，并及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土(4)、錨桿(5)施作；然后對(duì)橫向小隧道和縱向小導(dǎo)洞施作二次襯砌(6)，形成多連拱小隧道棚；最后開挖其下的大洞室(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺埋洞室的開挖方法，其特征在于所述橫向小隧道(2)橫跨洞室跨度且在跨度兩端保證一定的擱置長(zhǎng)度，并施作錨桿將兩端固定在圍巖體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺埋洞室的開挖方法，其特征在于所述橫向小隧道(2)的橫截面為矩形、直墻拱形或圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺埋洞室的開挖方法，其特征在于所述橫向小隧道(2)的縱截面為直梁形、拱形或變截面形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺埋洞室的開挖方法，其特征在于所述橫向小隧道(2)的數(shù)量、截面大小及其平面布置方式可根據(jù)實(shí)際情形作靈活調(diào)整，所述縱向小導(dǎo)洞(1)的截面大小根據(jù)施工的可操作性合理確定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種淺埋洞室的開挖方法，在大洞室頂部的覆蓋層中先沿垂直于跨度方向開挖縱向小導(dǎo)洞，并按“新奧法”原理及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土、錨桿施作；再沿跨度方向開挖多條橫向小隧道，并及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土、錨桿施作；然后對(duì)橫向小隧道和縱向小導(dǎo)洞施作二次襯砌，形成多連拱小隧道棚，成為主要承重結(jié)構(gòu)；最后開挖其下的大洞室。本施工方法只在覆蓋層中開挖小隧道，開挖方量大大減少，降低了工程量，節(jié)省了施工費(fèi)用，適用于大跨度淺埋地下洞室，尤其適合于要求保護(hù)頂部地表原貌的淺埋地下洞室的設(shè)計(jì)與施工。
文檔編號(hào)E21D21/00GK1587643SQ20041005422
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月2日
發(fā)明者丁文其, 朱合華, 陶履彬, 楊林德, 夏才初, 李曉軍, 俞登華, 王曉形 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)