專利名稱：軌道交通超大斷面明挖區(qū)間隧道施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)，具體介紹一種軌道交通超大斷面明挖區(qū)間隧道施工方法。
背景技術(shù)：
隨著城市建設(shè)的發(fā)展，軌道交通已成為人們出行的重要交通工具，在修建軌道交通的過(guò)程中，常常需要開(kāi)挖隧道，這一直是工程施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。例如在我國(guó)重慶市軌道交通六號(hào)線的建設(shè)過(guò)程中，就遇到了襯砌斷面長(zhǎng)度達(dá)6m，結(jié)構(gòu)凈空約27mX27m的超大截面明挖區(qū)間隧道，這在國(guó)內(nèi)并無(wú)先例，由于其襯砌斷面太長(zhǎng)，隧道襯砌最薄處只有1. Im 厚，在選擇施工方案時(shí)，必須考慮到施工過(guò)程中的安全及成型隧道內(nèi)表面的外觀質(zhì)量，若采用常規(guī)的臺(tái)車支撐體系的施工方法，工程造價(jià)太高，受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，拼裝及拆卸難度均較大，施工周期也較長(zhǎng)。因此，為完成施工任務(wù)，需要設(shè)計(jì)一種針對(duì)超大斷面明挖區(qū)間隧道的施工方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明的主要目的在于介紹一種針對(duì)超大斷面明挖區(qū)間隧道的施工方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下軌道交通超大斷面明挖區(qū)間隧道施工方法，包括如下步驟
1)加工拼裝定型拱架將工字鋼按照設(shè)計(jì)要求分段加工成拱架拼裝件，在每片拱架拼裝件連接處的肋板上鉆孔，并采用螺栓和雙面鋼板將若干塊拱架拼裝件依次連接形成拱架；
2)搭設(shè)支撐架在開(kāi)挖后的隧道施工區(qū)域搭設(shè)滿堂腳手架，所述滿堂腳手架采用碗扣式鋼管架，在滿堂腳手架的立桿底部設(shè)置可調(diào)節(jié)的腳碼，在滿堂腳手架的頂部設(shè)置可調(diào)節(jié)的頂托，在該頂托上部沿縱向設(shè)置鋼管，并采用鐵絲或鋼絲、扎絲將所述鋼管與頂托綁扎牢固，在滿堂腳手架的水平方向和豎直方向上還分別搭設(shè)有剪刀撐，該剪刀撐與對(duì)應(yīng)的滿堂腳手架立桿之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)扣件間隔連接；
3)吊裝定位定型拱架在滿堂腳手架上搭設(shè)懸臂桿，沿隧道縱向在懸臂桿上鋪設(shè)木板， 然后用吊車將拼裝好的定型拱架依次吊裝鋪設(shè)在該木板上，在吊裝定型拱架時(shí)，先在隧道縱向兩端各鋪設(shè)一個(gè)定型拱架，校正固定后，再在兩端的定型拱架之間拉設(shè)通線，然后按照設(shè)定的間距逐個(gè)安裝定型拱架并固定；
4)鋪設(shè)木枋在固定好的定型拱架上均勻布設(shè)木枋，所述木枋與定型拱架之間通過(guò)鐵絲固定；
5)預(yù)壓載荷試驗(yàn)用吊車將砂袋吊裝加載在定型拱架的上部，所述砂袋的載荷按照鋼筋混凝土載荷設(shè)定，試驗(yàn)完畢后卸載砂袋；
6)內(nèi)模板安裝預(yù)壓卸載后，用鐵釘將竹覆膜板拼接固定在木枋上形成內(nèi)模板，再對(duì)所有拼縫采用油膩?zhàn)舆M(jìn)行勾縫處理；
7)鋼筋定位、綁扎在拱架的兩側(cè)搭設(shè)底筋操作架，在拱架邊墻及定型拱架的頂拱底層自上而下綁扎底層筋，然后拆除底筋操作架，搭設(shè)挑架，再在拱架上綁扎面層筋，綁扎完成后拆除挑架；
8)外模板安裝在定位、綁扎完畢的鋼筋骨架上支設(shè)組合鋼模板使其形成整體的外模板，在外模板支設(shè)時(shí)采用錯(cuò)縫拼裝并預(yù)留砼澆筑進(jìn)料孔、振搗孔以及位于底部的垃圾清理孔，在兩側(cè)的外模板支設(shè)至拱頂時(shí)預(yù)留5 8m寬度開(kāi)口，并采用鋼筋將外模板固定；
9)澆注砼通過(guò)砼澆筑進(jìn)料孔向內(nèi)、外模板所形成的內(nèi)腔澆注砼，并分層澆筑分層振搗，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后成型。本發(fā)明中，由于采用了碗扣式的滿堂腳手架的支撐結(jié)構(gòu)，不僅增強(qiáng)了支撐強(qiáng)度，而且無(wú)需布設(shè)臺(tái)車支撐，極大的降低了工程成本；同時(shí)直接在腳手架上布設(shè)定型拱架，安裝、 定位更方便，簡(jiǎn)化了操作，并有利于提高安裝精度，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果
1、減小了拼裝難度本發(fā)明采用碗扣式滿堂腳手架體的結(jié)構(gòu)，就可以在架體上橫向搭設(shè)彎曲加工成型的型鋼，無(wú)需用臺(tái)車來(lái)作為支撐體系，安裝、拆卸都更加方便。2、降低了工程造價(jià)，縮短了施工周期減少了臺(tái)車的費(fèi)用，而且在架體上的拼裝效率更高，因此也縮短了工期，還保障了支撐剛架在使用過(guò)程中的安全和穩(wěn)定。3、適用范圍廣，可重復(fù)使用，在隧道工程領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價(jià)值。


圖1為采用本發(fā)明的軌道交通超大斷面明挖區(qū)間隧道施工方法的隧道在進(jìn)行預(yù)壓載荷試驗(yàn)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖2為采用本發(fā)明施工方法的隧道完成外膜板安裝后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為采用本發(fā)明施工方法的隧道在進(jìn)行砼澆注時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1 一定型拱架，2—滿堂腳手架，4一腳碼，5—頂托，6—剪刀撐，7—木枋，8— 砂袋，9 一內(nèi)模板，10—外模板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的軌道交通超大斷面明挖區(qū)間隧道施工方法，是針對(duì)超大斷面明挖區(qū)間隧道的施工，它包括如下步驟
1)加工拼裝定型拱架首先根據(jù)隧道大小計(jì)算所需定型拱架的大小，以普通的9m或6m 長(zhǎng)度的工字鋼為原料，由專業(yè)加工廠家按照設(shè)計(jì)要求分段加工成拱架拼裝件，加工成型后將拱架拼裝件運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。在每片拱架拼裝件連接處的肋板上鉆孔，并采用螺栓和雙面鋼板將若干塊拱架拼裝件依次連接形成拱架；這里所用雙面鋼板為Q235熱軋鋼板，鋼板厚
4度為10mm，將其下料成400mmX 50mm形狀，然后采用M16螺栓將兩塊拱架拼裝件的內(nèi)、外兩側(cè)分別連接固定，將多塊拱架拼裝件連接后就形成了長(zhǎng)60m的定型拱架1，以本發(fā)明襯砌斷面長(zhǎng)度24. 6m、結(jié)構(gòu)凈空27mX27m的隧道為例，共需要44榀定型拱架。2)搭設(shè)支撐架在開(kāi)挖后的隧道施工區(qū)域搭設(shè)碗扣式滿堂腳手架2，這里所采用的滿堂腳手架2為現(xiàn)有建筑施工中常用的架設(shè)方法，即在整個(gè)施工斷面上都架設(shè)腳手架； 本發(fā)明將其運(yùn)用到隧道的施工建設(shè)中，從而達(dá)到取代臺(tái)車支撐的目的。所述滿堂腳手架2 的立桿間距為600mmX 600mm，滿堂腳手架2步距為1200mm。在滿堂腳手架2的每根立桿底部設(shè)置可調(diào)節(jié)的腳碼4，在滿堂腳手架2的頂部設(shè)置可調(diào)節(jié)的頂托5，在該頂托5上部沿縱向設(shè)置鋼管，并采用鐵絲所述鋼管與頂托綁扎牢固。為保證整個(gè)支撐架的穩(wěn)定性，在滿堂腳手架的水平方向和豎直方向上還分別搭設(shè)有剪刀撐6，其中在豎直方向上每間隔6排架設(shè)一道剪刀撐，沿隧道延伸的水平方向布置至少2道剪刀撐，該剪刀撐6與對(duì)應(yīng)的滿堂腳手架 2立桿之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)扣件間隔連接；所述剪刀撐6與滿堂腳手架2立桿之間的夾角為45、 48°、50°、55° 或 60°。3)吊裝定位定型拱架待滿堂腳手架形成后，根據(jù)圖紙和定型拱架長(zhǎng)度在鋼管架上標(biāo)高，然后在鋼管架上搭設(shè)懸臂桿，沿隧道縱向在懸臂桿上鋪設(shè)若干塊50mmX 300mm的木板，然后用吊車將拼裝好的定型拱架依次吊裝鋪設(shè)在該木板上。在吊裝定型拱架時(shí)，先在隧道縱向兩端各鋪設(shè)一個(gè)定型拱架，檢查校正固定后，再在兩端的定型拱架之間拉設(shè)通線， 然后按照550mm、570mm或600mm的間距逐個(gè)安裝定型拱架并固定；吊裝時(shí)可以采用塔吊和汽車吊協(xié)同工作，并配合人工安裝，支撐架頂部的拱架通過(guò)鐵絲固定。4)鋪設(shè)木枋在固定好的定型拱架外壁上布設(shè)木枋7，所述木枋7采用 IOOmmX IOOmm尺寸大小并按照100mm、103mm或IlOmm的間距均勻布設(shè)，所述木枋7與定型拱架1之間通過(guò)鐵絲或鋼絲、扎絲等固定。5)預(yù)壓載荷試驗(yàn)為了驗(yàn)證支撐體系的穩(wěn)定性和核查變形，在木枋鋪設(shè)完畢后需要對(duì)架體進(jìn)行荷載預(yù)壓試驗(yàn)。采用吊車將砂袋8吊裝加載在定型拱架1的上部，加載時(shí)采取不對(duì)稱分層加載，如左側(cè)(或右側(cè))加載時(shí)比右側(cè)(或左側(cè))高出500mm，這樣可以檢驗(yàn)架體在不利因素的影響下是否會(huì)失穩(wěn)。所述砂袋的載荷按照鋼筋混凝土載荷和施工載荷綜合考慮設(shè)定，試驗(yàn)完畢后卸載砂袋。在定型拱架定位完成后，還需要設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，用于觀測(cè)拱架的沉降、變形等，以便做出修補(bǔ)和調(diào)整，本發(fā)明中采用數(shù)字化的全站儀觀測(cè)，在拱架平均布設(shè)5 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，縱向每排平均布置5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，以達(dá)到全方位觀測(cè)的目的，具體觀測(cè)方法為現(xiàn)有技術(shù)，在此不詳述。6)內(nèi)模板安裝預(yù)壓卸載后，用鐵釘將光面板拼接固定在木枋上形成內(nèi)模板9，考慮到砼成型后的外觀質(zhì)量，可以采用8mm、10mm或12mm厚的竹覆膜板來(lái)鋪設(shè)內(nèi)模板，此板材具有一定強(qiáng)度也具有一定的可彎曲性，安裝后再對(duì)所有拼縫采用油膩?zhàn)舆M(jìn)行勾縫處理。7)鋼筋定位、綁扎內(nèi)模板9鋪設(shè)完成后，在拱架的兩側(cè)搭設(shè)底筋操作架，在拱架邊墻及定型拱架的頂拱底層自上而下綁扎底層筋，這里的主筋保護(hù)層厚度不得小于40mm， 然后拆除底筋操作架，搭設(shè)挑架，再通過(guò)挑架在拱架上綁扎面層筋，綁扎完成后拆除挑架； 這里底層筋與面層筋之間采用直徑25mm的鋼筋鐵馬支撐，安裝間距ImX Im梅花形布置。8)外模板安裝在定位、綁扎完畢的鋼筋骨架上支設(shè)組合鋼模板使其形成整體的外模板10，在外模板支設(shè)時(shí)采用錯(cuò)縫拼裝并預(yù)留砼澆筑進(jìn)料孔、振搗孔以及位于底部的垃圾清理孔；兩側(cè)外模板支設(shè)至拱頂時(shí)不閉合，在兩側(cè)的外模板支設(shè)至拱頂時(shí)預(yù)留5m、7m或 8m寬度開(kāi)口，并采用鋼筋做外箍將外模板固定，這里所留的開(kāi)口寬度以隧道實(shí)際需求而定。在支設(shè)內(nèi)、外模板前，需將其表面清理干凈并涂刷脫模劑，模板支設(shè)時(shí)相鄰模板間粘貼雙面膠，防止砼漏漿；所述振搗孔的尺寸為300mmX 600mm，橫向凈間距900mm，縱向凈間距 1400mm。9)澆注砼砼澆筑前對(duì)模板及支撐架進(jìn)行檢查，驗(yàn)收合格后方可澆筑砼，澆筑前準(zhǔn)備好足夠的彩條布防止砼暴曬和雨淋。砼采用汽車泵輸送入內(nèi)、外模板所形成的內(nèi)腔，采取分層澆筑分層振搗。采用插入式振動(dòng)棒振搗，砼振搗時(shí)振動(dòng)棒插點(diǎn)均勻，間距400mm，振搗上一層砼時(shí)，插入下層砼5 IOcm,消除冷縫，振搗時(shí)，嚴(yán)禁觸碰鋼筋。砼澆筑層高控制在500mm以內(nèi)，左、右側(cè)對(duì)稱澆筑， 左、右兩側(cè)混凝土面高差不能超過(guò)500mm，同時(shí)將砼下落高度控制在以內(nèi)。施工中嚴(yán)格控制混凝土澆筑速度按照每小時(shí)澆注0. 5m高拱圈。同時(shí)在砼澆筑過(guò)程中安排木工進(jìn)行護(hù)模，防止模板變形，同時(shí)進(jìn)行滿堂架變形觀測(cè)，以確?；炷翝仓踩?。砼試件在施工時(shí)按施工規(guī)范的要求留置標(biāo)養(yǎng)、同期養(yǎng)護(hù)試件和抗?jié)B試件，試件派專人負(fù)責(zé)管理，編號(hào)記錄澆筑構(gòu)件的時(shí)間、強(qiáng)度等情況。砼在澆筑完畢后12小時(shí)以內(nèi)安排專人用土工布將襯砌砼覆蓋并采用自然灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于15天。本發(fā)明的施工方法中，支撐系統(tǒng)材料配置更容易，而且材料可重復(fù)利用，不浪費(fèi)； 支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拼裝簡(jiǎn)便，無(wú)需動(dòng)用大型吊裝設(shè)備，降低了成本；同時(shí)整個(gè)支撐系統(tǒng)在安裝及使用過(guò)程中可以始終處于受監(jiān)控狀態(tài)；具有較高的安全性。
權(quán)利要求
1.軌道交通超大斷面明挖區(qū)間隧道施工方法，其特征在于，包括如下步驟1)加工拼裝定型拱架將工字鋼按照設(shè)計(jì)要求分段加工成拱架拼裝件，在每片拱架拼裝件連接處的肋板上鉆孔，并采用螺栓和雙面鋼板將若干塊拱架拼裝件依次連接形成拱架；2)搭設(shè)支撐架在開(kāi)挖后的隧道施工區(qū)域搭設(shè)滿堂腳手架，所述滿堂腳手架采用碗扣式鋼管架，在滿堂腳手架的立桿底部設(shè)置可調(diào)節(jié)的腳碼，在滿堂腳手架的頂部設(shè)置可調(diào)節(jié)的頂托，在該頂托上部沿縱向設(shè)置鋼管，并采用鐵絲或鋼絲、扎絲將所述鋼管與頂托綁扎牢固，在滿堂腳手架的水平方向和豎直方向上還分別搭設(shè)有剪刀撐，該剪刀撐與對(duì)應(yīng)的滿堂腳手架立桿之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)扣件間隔連接；3)吊裝定位定型拱架在滿堂腳手架上搭設(shè)懸臂桿，沿隧道縱向在懸臂桿上鋪設(shè)木板， 然后用吊車將拼裝好的定型拱架依次吊裝鋪設(shè)在該木板上，在吊裝定型拱架時(shí)，先在隧道縱向兩端各鋪設(shè)一個(gè)定型拱架，校正固定后，再在兩端的定型拱架之間拉設(shè)通線，然后按照設(shè)定的間距逐個(gè)安裝定型拱架并固定；4)鋪設(shè)木枋在固定好的定型拱架上均勻布設(shè)木枋，所述木枋與定型拱架之間通過(guò)鐵絲固定；5)預(yù)壓載荷試驗(yàn)用吊車將砂袋吊裝加載在定型拱架的上部，所述砂袋的載荷按照鋼筋混凝土載荷設(shè)定，試驗(yàn)完畢后卸載砂袋；6)內(nèi)模板安裝預(yù)壓卸載后，用鐵釘將竹覆膜板拼接固定在木枋上形成內(nèi)模板，再對(duì)所有拼縫采用油膩?zhàn)舆M(jìn)行勾縫處理；7)鋼筋定位、綁扎在拱架的兩側(cè)搭設(shè)底筋操作架，在拱架邊墻及定型拱架的頂拱底層自上而下綁扎底層筋，然后拆除底筋操作架，搭設(shè)挑架，再在拱架上綁扎面層筋，綁扎完成后拆除挑架；8)外模板安裝在定位、綁扎完畢的鋼筋骨架上支設(shè)組合鋼模板使其形成整體的外模板，在外模板支設(shè)時(shí)采用錯(cuò)縫拼裝并預(yù)留砼澆筑進(jìn)料孔、振搗孔以及位于底部的垃圾清理孔，在兩側(cè)的外模板支設(shè)至拱頂時(shí)預(yù)留5 8m寬度開(kāi)口，并采用鋼筋將外模板固定；9)澆注砼通過(guò)砼澆筑進(jìn)料孔向內(nèi)、外模板所形成的內(nèi)腔澆注砼，并分層澆筑分層振搗，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通超大斷面明挖區(qū)間隧道施工方法，其特征在于，所述剪刀撐的夾角為45 60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通超大斷面明挖區(qū)間隧道施工方法，其特征在于，所述滿堂腳手架的立桿間距為600mmX 600mm，步距為1200mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通超大斷面明挖區(qū)間隧道施工方法，其特征在于，所述的各個(gè)定型拱架之間的間距為600mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通超大斷面明挖區(qū)間隧道施工方法，其特征在于，所述木枋采用IOOmmX IOOmm尺寸大小并按照IOOmm間距均勻布設(shè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通超大斷面明挖區(qū)間隧道施工方法，其特征在于，所述內(nèi)模板為8mnTl2mm厚，所述外模板上的振搗孔尺寸為300mmX 600mm。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種軌道交通超大斷面明挖區(qū)間隧道施工方法，包括如下步驟1)加工拼裝定型拱架；2)搭設(shè)碗扣式滿堂腳手架，形成支撐架；3)在支撐架上吊裝定位定型拱架；4)鋪設(shè)木枋；5)進(jìn)行預(yù)壓載荷試驗(yàn)；6)內(nèi)模板安裝；7)鋼筋定位、綁扎；8)安裝外模板；9)澆注砼，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后成型。本發(fā)明中，由于采用了碗扣式滿堂腳手架的支撐結(jié)構(gòu)，不僅增強(qiáng)了支撐強(qiáng)度，而且無(wú)需布設(shè)臺(tái)車支撐，極大的降低了工程成本；同時(shí)直接在腳手架上布設(shè)定型拱架，安裝、定位更方便，簡(jiǎn)化了操作，并有利于提高安裝精度，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)E02D33/00GK102505708SQ20111032300
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者孫慧星, 張?jiān)鲇? 張宇亮, 陳正林 申請(qǐng)人:中冶建工集團(tuán)有限公司