[发明专利]隧道中隔墙结构及利用中隔墙法实现隧道分步开挖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程施工技术领域，特别是涉及一种隧道中隔墙结构及利用中隔墙法实现隧道分步开挖的方法。

背景技术

中隔墙法是指开挖过程中利用中隔墙的临时支撑作用，将断面分割为多个小的掌子面分别掘进，该法能够减少对地层的扰动，主要适用于地层较差和不稳定岩体且地面沉降要求严格的地下工程施工。

中隔墙法是20世纪80年代以来，随着城市地下工程修建的增多，尤其是非掘进机方法运用于软弱、松散地层中浅埋暗挖的隧道工程后，在原正台阶法基础上发展起来的一种工法，它更有效地解决了将大、中跨的洞室开挖转变为中小跨的洞室开挖的问题。几十年来，中隔墙法已被成功运用于众多隧道的修建过程中，是劳动者的智慧与自然实践相结合的优良典范。

双侧壁导坑法是一种典型的中隔墙法，常用于大断面洞室开挖，如图1所示，可以看出，传统双侧壁导坑法中的中隔墙都由弯曲的钢支撑构成，具有一定的曲率。在松散、破碎围岩中这样做有两点好处：1.与已开挖部分岩体的初期支护形成环形结构，有利于传递垂直压力，从而控制拱顶沉降。2.抵抗未开挖岩体的侧向土压力，从而保证中隔墙的稳定。然而，在整体性较好的围岩中，不仅上述两点优势不能发挥，还会带来一系列问题：

首先，弯曲形状的钢支撑受力包括轴力、剪力和弯矩，不仅型钢段整体易失稳，螺栓连接处也很容易由于复杂的受力情况而发生破坏。弯曲中隔墙竖向受力能力差，对拱顶的支撑作用不足，在拱顶处不易稳定且不能有效控制拱顶沉降。

其次，弯曲中隔墙中钢支撑的制作和安装复杂耗时，且有可能因为测量误差引起连接困难。

再次，弯曲钢支撑在后期拆除时非常不便。

发明内容

本发明的目的是针对传统双侧壁导坑法中的弯曲中隔墙存在的上述问题，提供一种隧道中隔墙结构及利用中隔墙法实现隧道分步开挖的方法，解决了传统双侧壁导坑法中中隔墙受力不合理，在拱顶处不易稳定且对拱顶的支撑作用不足等问题，本发明能够增强大断面隧道施工围岩的稳定性，满足快速、安全施工要求，并且能够降低施工成本。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

本发明提供一种隧道中隔墙结构，其包括：

第一直立中隔墙、第二直立中隔墙和横隔墙和隧道初期支护；

隧道初期支护的一侧贴合且固定在隧道围岩上，隧道初期支护的另一侧附有二次衬砌；第一直立中隔墙、第二直立中隔墙平行竖立布置在隧道内，其上下两端分别与隧道初期支护相连；横隔墙与第一直立中隔墙、第二直立中隔墙交叉横向布置在隧道内，其左右两端分别与隧道初期支护相连接。

更优选地，所述第一直立中隔墙和第二直立中隔墙分别位于隧道横断面跨度的三等分点位置。

更优选地，所述第一直立中隔墙、第二直立中隔墙、横隔墙和隧道初期支护，分别由钢支撑和喷射在钢支撑外部的混凝土构成。

更优选地，所述钢支撑由多个钢架单元连接而成，相邻钢架单元间固定连接。

更优选地，所述每个钢架单元由型钢和/或钢板焊接而成。

本发明还提供一种利用中隔墙法实现隧道分步开挖的方法，其包括：

首先，按照待挖隧道的位置将隧道导坑划为：左侧导坑上台阶、左侧导坑下台阶、右侧导坑上台阶、右侧导坑下台阶、中导坑上台阶和中导坑下台阶，共六部分导坑；

然后按照如下步骤对隧道进行分步开挖：

步骤①开挖左侧导坑上台阶；

步骤②施工左侧导坑上台阶位置处的隧道初期支护、第一直立中隔墙及横隔墙；

步骤③开挖左侧导坑下台阶；

步骤④施工左侧导坑下台阶位置处的隧道初期支护及第一直立中隔墙；

步骤⑤开挖右侧导坑上台阶；

步骤⑥施工右侧导坑上台阶位置处的隧道初期支护、第二直立中隔墙及横隔墙；

步骤⑦开挖右侧导坑下台阶；

步骤⑧施工右侧导坑下台阶位置处的隧道初期支护及第二直立中隔墙；

步骤⑨开挖中导坑上台阶；

步骤10施工中导坑上台阶位置处的隧道初期支护及横隔墙；

步骤开挖中导坑下台阶；

步骤施工中导坑下台阶位置处的隧道初期支护；

步骤隧道底部的仰拱二衬施作及仰拱回填；

步骤拆除第一直立中隔墙、第二直立中隔墙及横隔墙；拆除过程中，每拆除一段隔墙随后就衬砌一段拱部二次衬砌，衬砌完该段，再拆除下一段；

步骤铺设排水管及防水层，整体浇筑拱部及墙部的二次衬砌；

更优选地，沿隧道纵向对隧道进行分布开挖过程中，按照如下原则进行：