[发明专利]主洞拱墙开附属隧洞的接口钢架支撑体系及其施工方法

说明书

技术领域

    本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种主洞拱墙开附属隧洞的接口钢架支撑体系及其施工方法。

背景技术

在城市轨道交通建设中，随着重庆地区岩质地层单拱大跨断面暗挖车站的成功实施，各地在岩质地层中采用单拱大跨断面暗挖车站也得到了广泛应用。单拱大跨断面的特点导致附属隧洞往往需要在其拱墙部位形成接口，这就导致主体与附属接口拱部形成了临空面，随着附属隧洞高度及跨度的增大，临空面的长度及施工风险也成倍增加；目前对该接口的处理随意性太大，给现场管理造成极大的困扰——主体隧洞钢架截断后往往无法及时有效连接，拱部荷载无法向下传递，导致拱部偏压；开挖过程中往往无法实现钢架步步封闭、并形成稳定的支撑体系——若在软弱围岩及围岩较为破碎地层，便会直接威胁洞室及地表周边建筑物安全。

理论上要想实现主体隧洞被截断钢架与接口钢架最有效的连接，需要制作一榀三维空间曲线钢架，该钢架在主体断面平面与主体拱形吻合，在风道断面平面与风道拱形吻合，但如此复杂的钢架实际加工难度之大可想而知，在难以保证施工精度的情况下很容易侵入主体隧洞二衬限界，且该钢架在承担主体隧洞被截断钢架传递的轴向力和接口部位拱顶围岩竖向压力方面受力并不理想。因此，就需要在保证主体隧洞被截断钢架与接口钢架的有效连接和确保接口钢架易于加工、定位并受力合理两者之间找到一个平衡点——倾斜的二维拱部弧形钢架便是首选。

而在附属隧洞开挖面积较大，接口段拱部临空面较长的情况，截断主体钢架后，一次性开挖到位风险极大，须缩短循环进尺，分步开挖，随挖随支，钢架步步形成稳定支撑体系，方能保证施工安全，将风险降到最低。

发明内容

本发明的目的是提供一种主洞拱墙开附属隧洞的接口钢架支撑体系及其施工方法，能有效传递主体隧洞拱部荷载，实现接口拱部临空段的分步开挖及钢架步步封闭，从而有效控制接口开挖对洞室及地表建筑物的安全风险。

本发明所采用的技术方案是：

主洞拱墙开附属隧洞的接口钢架支撑体系，包含有主体隧洞和附属隧洞，其特征在于：

主体隧洞和附属隧洞接口处的两侧直墙处竖直设置有多榀下部直墙钢架，下部直墙钢架上端与拱部弧形钢架相连接，靠近主体隧洞的弧形钢架为倾斜拱部弧形钢架，向主体隧洞倾斜；靠近附属隧洞的弧形钢架为竖直拱部弧形钢架；

各榀弧形钢架之间通过水平连接钢架连接；与主体隧洞相邻的倾斜拱部弧形钢架通过水平连接钢架与主体隧洞被截断钢架相连接；

倾斜拱部弧形钢架外侧设置有拱部超前小导管。

所述的各榀倾斜拱部弧形钢架之间设置有纵向连接筋，纵向连接筋与水平连接钢架间隔布置；

竖直拱部弧形钢架与相邻的倾斜拱部弧形钢架之间设置有纵向连接筋，纵向连接筋与水平连接钢架间隔布置。

倾斜拱部弧形钢架每片钢架的两侧下端均设置有两根拱部锁脚锚管；水平连接钢架两端均设置有一根拱部锁脚锚管；主体隧洞被截断的钢架的端部均设置两根拱部锁脚锚管；

拱部锁脚锚管的长度为主体隧洞系统锚杆长度的1.5-2倍，打设方向环向与岩面垂直、纵向向前与附属隧洞轴线成60°角。

倾斜拱部弧形钢架顶片钢架下端部设置有倾斜拱部弧形钢架临时竖直支撑及其之间的倾斜拱部弧形钢架临时水平横撑。

所述的拱部超前小导管在倾斜拱部弧形钢架外侧设置，并避开主体隧洞钢架位置打设，打设长度取接口临空面长度的1.5倍，打设角度与附属隧洞轴线成10°角。

主洞拱墙开附属隧洞的接口钢架支撑体系的施工方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：主体隧洞贯通后，在接口拱部开挖线外侧打设拱部超前小导管，并注浆加固拱部地层；

步骤二：在主体隧洞钢架要截断的部位上方打设好拱部锁脚锚管并与主体钢架连接，截断主体钢架后，向前开挖接口拱部临空段至第一榀倾斜拱部弧形钢架顶片端部位置；架设倾斜拱部弧形钢架顶片，下端部打设拱部锁脚锚管，必要时设置倾斜拱部弧形钢架临时竖直支撑及其之间的倾斜拱部弧形钢架临时水平横撑；将主体隧洞被截断钢架通过水平连接钢架两端加钢板焊接的方式与倾斜拱部弧形钢架顶片相连，打设水平连接钢架两端的拱部锁脚锚管；