【CN109751063A】一种超大断面隧道支护结构及其施工方法【专利】

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 109751063 A(43)申请公布日 2019.05.14

(21)申请号 201910140911.7(22)申请日 2019.02.26

(71)申请人 中铁第四勘察设计院集团有限公司

地址 430063 湖北省武汉市武昌区和平大

道745号(72)发明人 徐威　张航　张清峰　张昌伟　

王云峰　(74)专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限

公司 11002

代理人 王莹　吴欢燕(51)Int.Cl.

E21D 11/00(2006.01)E21D 9/00(2006.01)

权利要求书2页 说明书8页 附图4页

()发明名称

一种超大断面隧道支护结构及其施工方法(57)摘要

本发明提供一种超大断面隧道支护结构及其施工方法，涉及隧道工程施工技术领域。该超大断面隧道支护结构包括左导洞、中导洞及右导洞，左导洞、中导洞与右导洞沿超大断面的宽度方向顺次设置，左导洞包括左导洞上台阶及左导洞下台阶，左导洞上台阶位于左导洞下台阶的上方，中导洞包括中导洞上台阶、中导洞中台阶及中导洞下台阶，中导洞上台阶、所述中导洞中台阶与所述中导洞下台阶沿中导洞的高度方向顺次设置，在中导洞上台阶内设置有临时竖撑，右导洞包括右导洞上台阶及右导洞下台阶，右导洞上台阶位于右导洞下台阶的上方。本发明提供的超大断面隧道支护结构，施工灵活，适用范围广；可提高施工安全性，降低工程安全风险。

CN 109751063 ACN 109751063 A

权　利　要　求　书

1/2页

1.一种超大断面隧道支护结构，其特征在于，包括左导洞、中导洞及右导洞，所述左导洞、所述中导洞与所述右导洞沿超大断面的宽度方向顺次设置，所述左导洞包括左导洞上台阶及左导洞下台阶，所述左导洞上台阶位于所述左导洞下台阶的上方，所述中导洞包括中导洞上台阶、中导洞中台阶及中导洞下台阶，所述中导洞上台阶、所述中导洞中台阶与所述中导洞下台阶沿所述中导洞的高度方向顺次设置，在所述中导洞上台阶内设置有临时竖撑，所述右导洞包括右导洞上台阶及右导洞下台阶，所述右导洞上台阶位于所述右导洞下台阶的上方。

2.根据权利要求1所述的超大断面隧道支护结构，其特征在于，所述中导洞上台阶包括中导洞上台阶第一层永久初支、中导洞上台阶第二层永久初支及中导洞超前支护，所述中导洞超前支护位于所述中导洞上台阶第一层永久初支的外侧，所述中导洞上台阶第二层永久初支位于所述中导洞上台阶第一层永久初支的内侧，所述临时竖撑沿所述中导洞上台阶的高度方向延伸，所述临时竖撑将所述中导洞上台阶分隔成左右两个导坑。

3.根据权利要求2所述的超大断面隧道支护结构，其特征在于，所述左导洞上台阶包括左导洞上台阶第一层永久初支及左导洞上台阶第二层永久初支，所述左导洞下台阶包括左导洞下台阶第一层永久初支及左导洞下台阶第二层永久初支，所述右导洞上台阶支护包括右导洞上台阶第一层永久初支及右导洞上台阶第二层永久初支，所述右导洞下台阶支护包括右导洞下台阶第一层永久初支及右导洞下台阶第二层永久初支，所述中导洞下台阶包括中导洞下台阶第一层永久初支及中导洞下台阶第二层永久初支，所述左导洞上台阶第一层永久初支、所述左导洞下台阶第一层永久初支、所述中导洞下台阶第一层永久初支、所述右导洞下台阶第一层永久初支、所述右导洞上台阶第一层永久初支、所述中导洞上台阶第一层永久初支顺次首尾相连形成第一层永久初支，所述左导洞上台阶第二层永久初支、所述左导洞下台阶第二层永久初支、所述中导洞下台阶第二层永久初支、所述右导洞下台阶第二层永久初支、所述右导洞上台阶第二层永久初支、所述中导洞上台阶第二层永久初支顺次首尾相连形成第二层永久初支，所述第一层永久初支位于所述第二层永久初支的外侧。

4.根据权利要求1-3任一项所述的超大断面隧道支护结构，其特征在于，所述左导洞上台阶包括左导洞临时仰拱，所述中导洞中台阶包括中导洞临时仰拱，所述右导洞上台阶包括右导洞临时仰拱，所述左导洞临时仰拱、所述中导洞临时仰拱与所述右导洞临时仰拱沿超大断面的宽度方向顺次相连。

5.根据权利要求1-3任一项所述的超大断面隧道支护结构，其特征在于，所述左导洞上台阶包括左导洞上台阶临时初支，所述左导洞下台阶包括左导洞下台阶临时初支，所述左导洞上台阶临时初支与所述左导洞下台阶临时初支相连，所述右导洞上台阶包括右导洞上台阶临时初支，所述右导洞下台阶包括右导洞下台阶临时初支，所述右导洞上台阶临时初支与所述右导洞下台阶临时初支相连。

6.根据权利要求1所述的超大断面隧道支护结构，其特征在于，所述左导洞与所述右导洞的挖断面面积相同，各占整个隧道开挖断面的1/4，所述左导洞上台阶与所述左导洞下台阶将所述左导洞沿其高度方向二等分，所述右导洞上台阶与所述右导洞下台阶将所述右导洞沿高度二等分，所述中导洞上台阶、所述中导洞中台阶与所述中导洞中台阶将所述中导洞沿高度方向三等分。

7.一种建造如权利1-6任一项所述的超大断面隧道支护结构的施工方法，其特征在于，

2

CN 109751063 A

权　利　要　求　书

2/2页

包括如下步骤：

步骤S1，开挖左导洞上台阶，开挖横断面为35m2～45m2，开挖进尺为0.5m～1.0m，开挖完成后应立即施作左导洞上台阶支护；

步骤S2，待左导洞上台阶开挖3m～5m后，开挖左导洞下台阶，开挖横断面为35m2～45m2，开挖进尺为0.5m～1.0m，开挖完成后应立即施作左导洞下台阶支护；

步骤S3，待左导洞开挖10m～18m后，采用相同的方法施作右导洞；步骤S4，待右导洞开挖10m～18m后，中导洞上台阶开挖断面分左右两部分开挖，每次开挖面积40m2～50m2，开挖进尺为0.5m～1.0m，开挖完成后立即施作中导洞上台阶支护及临时竖撑；

步骤S5，待中导洞上台阶开挖3m～5m后，开挖中导洞中台阶，开挖面积55m2～65m2，拆除临时竖撑，开挖后立即施作中导洞中台阶支护，所述中导洞中台阶支护连接所述左导洞上台阶支护与所述右导洞上台阶支护，形成空间传力体系；

步骤S6，待中导洞中台阶开挖3m～5m后，开挖中导洞下台阶，开挖面积70m2～90m2，随着开挖施作中导洞下台阶支护。

8.根据权利要求7所述的超大断面隧道支护结构的施工方法，其特征在于，步骤S4中，先开挖中导洞左侧部分，并立即施作中导洞上台阶第一永久初支与所述临时竖撑，待喷射混凝土达到设计强度后再施作中导洞上台阶第二永久初支，中导洞左侧部分开挖3m～5m后再开挖右半部分；

步骤S5中，待中导洞上台阶开挖3m～5m后开挖中导洞中台阶，开挖前拆除临时竖撑，开挖后立即施作中导洞临时仰拱，所述中导洞临时仰拱的两端分别连接所述左导洞临时仰拱与所述右导洞临时仰拱。

9.根据权利要求7或8所述的超大断面隧道支护结构的施工方法，其特征在于，步骤S1中在开挖前先搭设左导洞超前支护，在步骤S3的开挖过程中还施作右导洞超前支护，在步骤S4中在右导洞开挖10m～18m后施作中导洞超前支护，所述左导洞超前支护、所述右导洞超前支护与所述中导洞超前支护均为：当开挖距度小于15m时，采用超前锚杆；当开挖跨度15m～20m时，采用单层超前小导管；当开挖跨度20m～25m时，采用双层超前小导管；当开挖跨度大于25m时，采用超前短管棚。

10.根据权利要求7所述的超大断面隧道支护结构的施工方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包括步骤S0：采用超前地质预报手段探明超大断面隧道所处围岩的构造情况及地下水发育情况。

3

CN 109751063 A

说　明　书

一种超大断面隧道支护结构及其施工方法

1/8页

技术领域

[0001]本发明实施例涉及隧道工程施工技术领域，尤其涉及一种超大断面隧道支护结构及其施工方法。

背景技术

[0002]目前，交通拥堵问题一直是城市人民生活中的一个大烦恼，而互通立交可以避免红绿灯的时间，同时保证各方向的车流畅通无阻，互不干扰，从根本上消除了平面交叉所带来的困扰，在解决城市交通拥堵问题层面体现了很大的优越性。但互通立交占地面积大，而城市是寸土寸金的地方，因此各种形式的地下互通应运而生。[0003]地下互通主线与匝道分岔段的隧道断面尺寸往往很大，根据国内类似工程案例，开挖跨度可达25m～30m，隧道开挖后，拱部围岩在自重压力下发生沉降，引起侧墙部位围岩受压，随着开挖断面的增大，围岩的变形和松弛效应明显，不易成拱，易坍塌，围岩自承载能力较难发挥，隧道施工难度也大大增加、风险高，一旦发生事故，将会严重影响工程的质量、安全、进度，乃至造成巨大经济损失。发明内容[0004](一)要解决的技术问题

[0005]本发明的目的之一是提供一种超大断面隧道支护结构，用以解决现有支护体系的安全性低、工程风险高的问题。

[0006]本发明的目的之二是提供一种修建上述超大断面隧道支护结构的施工方法，以解决现有施工方法存在的支护刚度低、支护工程安全性差的问题。[0007](二)技术方案

[0008]为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种超大断面隧道支护结构，包括左导洞、中导洞及右导洞，所述左导洞、所述中导洞与所述右导洞沿超大断面的宽度方向顺次设置，所述左导洞包括左导洞上台阶及左导洞下台阶，所述左导洞上台阶位于所述左导洞下台阶的上方，所述中导洞包括中导洞上台阶、中导洞中台阶及中导洞下台阶，所述中导洞上台阶、所述中导洞中台阶与所述中导洞下台阶沿所述中导洞的高度方向顺次设置，在所述中导洞上台阶内设置有临时竖撑，所述右导洞包括右导洞上台阶及右导洞下台阶，所述右导洞上台阶位于所述右导洞下台阶的上方。[0009]为了解决上述技术问题之二，本发明提供一种修建上述超大断面隧道支护结构的施工方法，包括如下步骤：[0010]步骤S1，开挖左导洞上台阶，开挖横断面为35m2～45m2，开挖进尺为0.5m～1.0m，开挖完成后应立即施作左导洞上台阶支护；[0011]步骤S2，待左导洞上台阶开挖3m～5m后，开挖左导洞下台阶，开挖横断面为35m2～45m2，开挖进尺为0.5m～1.0m，开挖完成后应立即施作左导洞下台阶支护；[0012]步骤S3，待左导洞开挖10m～18m后，采用相同的方法施作右导洞；

4

CN 109751063 A[0013]

说　明　书

2/8页

步骤S4，待右导洞开挖10m～18m后，中导洞上台阶开挖断面分左右两部分开挖，每

次开挖面积40m2～50m2，开挖进尺为0.5m～1.0m，开挖完成后立即施作中导洞上台阶支护及临时竖撑；

[0014]步骤S5，待中导洞上台阶开挖3m～5m后，开挖中导洞中台阶，开挖面积55m2～65m2，拆除临时竖撑，开挖后立即施作中导洞中台阶支护，所述中导洞中台阶支护连接所述左导洞上台阶支护与所述右导洞上台阶支护，形成空间传力体系；[0015]步骤S6，待中导洞中台阶开挖3m～5m后，开挖中导洞下台阶，开挖面积70m2～90m2，随着开挖施作中导洞下台阶支护。[0016](三)有益效果

[0017]本发明提供的超大断面隧道支护结构，沿断面的宽度方向分左导洞、中导洞与右导洞三个导坑，沿断面的高度方向，左导洞与右导洞均包括两个台阶，中导洞包括三个台阶，从而将超大断面划分为七个小断面分别进行施工，便于灵活施工，适用范围广；同时在中导洞的开挖过程中设置有临时竖撑，可以有效提高中导洞施工的安全性，降低工程安全风险；本发明提供的超大断面隧道支护结构施工方法，施工安全性高，适用范围广。附图说明

[0018]图1为本发明实施例超大断面隧道支护结构的结构示意图；

[0019]图2为本发明实施例超大断面断面隧道支护结构施工方法中实施步骤S1后的结构图；

[0020]图3为本发明实施例超大断面断面隧道支护结构施工方法中实施步骤S2后的结构图；

[0021]图4为本发明实施例超大断面断面隧道支护结构施工方法中实施步骤S3后的结构图；

[0022]图5为本发明实施例超大断面断面隧道支护结构施工方法中实施步骤S4后的结构图；

[0023]图6为本发明实施例超大断面断面隧道支护结构施工方法中实施步骤S5后的结构图；

[0024]图7为本发明实施例超大断面断面隧道支护结构施工方法中实施步骤S6后的结构图；

[0025]图8为本发明实施例超大断面断面隧道支护结构施工方法中实施步骤S7后的结构图。

[0026]图中：10、左导洞；11、左导洞上台阶；111、左导洞上台阶第一层永久初支；112、左导洞上台阶第二层永久初支；113、左导洞超前支护；114、左导洞上台阶临时初支；115、左导洞临时仰拱；12、左导洞下台阶；121、左导洞下台阶第一层永久初支；122、左导洞下台阶第二层永久初支；123、左导洞下台阶临时初支；20、中导洞；21、中导洞上台阶；211、中导洞上台阶第一层永久初支；212、中导洞上台阶第二层永久初支；213、中导洞超前支护；22、中导洞中台阶；221、中导洞临时仰拱；23、中导洞下台阶；231、中导洞下台阶第一层永久初支；232、中导洞下台阶第二层永久初支；24、临时竖撑；30、右导洞；31、右导洞上台阶；311、右导洞上台阶第一层永久初支；312、右导洞上台阶第二层永久初支；313、右导洞超前支护；314、

5

CN 109751063 A

说　明　书

3/8页

右导洞上台阶临时初支；315、右导洞临时仰拱；32、右导洞下台阶；321、右导洞下台阶第一层永久初支；322、右导洞下台阶第二层永久初支；323、右导洞下台阶临时初支。具体实施方式

[0027]下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来本发明的范围。[0028]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0029]本发明实施例提供的超大断面隧道支护结构，如图1所示，包括左导洞10、中导洞20及右导洞30，左导洞10、中导洞20与右导洞30沿断面的宽度方向顺次设置，左导洞10包括左导洞上台阶11及位于左导洞上台阶11下方的左导洞下台阶12，从而将左导洞10分成上下两个台阶。中导洞20包括中导洞上台阶21、中导洞中台阶22及中导洞下台阶23，中导洞上台阶21、中导洞中台阶22及中导洞下台阶23沿中导洞20的高度方向由上向下顺次设置，将中导洞20分成三个台阶，在中导洞上台阶21内设置有临时竖撑24；右导洞30包括右导洞上台阶31及位于右导洞上台阶31下方的右导洞下台阶32，将右导洞30分成上下两个台阶。[0030]施工过程中，在左导洞10开挖10m～18m后才开始右导洞30的开挖，即右导洞30比左导洞10开挖滞后10m～18m；在右导洞30开挖10m～18m后再开始中导洞20的开挖，即中导洞20比右导洞30开挖滞后10m～18m。具体地，可以在左导洞10开挖15m后进行右导洞30的开挖，右导洞30开挖15m后再开挖中导洞20。左导洞上台阶11比左导洞下台阶12开挖超前3m～5m，即当左导洞上台阶11开挖3m、4m或5m后方开挖左导洞下台阶12；中导洞上台阶21开挖3m～5m后开挖中导洞中台阶22，中导洞中台阶22开挖3m～5m后再开挖中导洞下台阶23；右导洞上台阶31开挖3m～5m后再开挖右导洞下台阶32；临时竖撑24在中导洞中台阶22开挖前拆除。

[0031]本发明实施例中的超大断面隧道支护结构，沿断面的宽度方向分左导洞10、中导洞20与右导洞30三个导坑，沿断面的高度方向，左导洞10与右导洞30均包括两个台阶，中导洞20包括三个台阶，从而将超大断面划分为七个小断面分别进行施工，便于灵活施工，适用范围广；同时在中导洞20的开挖过程中设置有临时竖撑24，可以有效提高中导洞20施工的安全性，降低工程安全风险。[0032]具体地，左导洞上台阶11包括左导洞上台阶第一层永久初支111、左导洞上台阶第二层永久初支112、左导洞超前支护113、左导洞上台阶临时初支114及左导洞临时仰拱115。左导洞上台阶第一层永久初支111铺设于左导洞上台阶第二层永久初支112的外侧，左导洞上台阶第一层永久初支111和左导洞上台阶第二层永久初支112两者均为弧状外凸结构，左导洞超前支护113位于左导洞上台阶第一层永久初支111的外侧，左导洞上台阶第一层永久初支111、左导洞上台阶临时初支114与左导洞临时仰拱115顺次首尾相连形成一个近似三角的形状。需要说明的是，内侧指的是沿朝向左导洞10内部的一侧，外侧指的是背离左导洞10内部的一侧。待左导洞上台阶第一层永久初支111、左导洞上台阶临时初支114与左导洞

6

CN 109751063 A

说　明　书

4/8页

临时仰拱115施作完成后开始在左导洞上台阶第一层永久初支111内侧铺设左导洞上台阶第二层永久初支112。其中，左导洞上台阶临时初支114呈拱形，其向中导洞20的方向凹陷。[0033]具体地，左导洞下台阶12包括左导洞下台阶第一层永久初支121、左导洞下台阶第二层永久初支122及左导洞下台阶临时初支123，左导洞下台阶第二层永久初支122位于左导洞下台阶第一层永久初支121的内侧，其中左导洞下台阶第二层永久初支122与左导洞上台阶第二层永久初支112连成整体，左导洞下台阶第一层永久初支121与左导洞上台阶第一层永久初支111连成整体，左导洞下台阶临时初支123、左导洞下台阶第一层永久初支121与左导洞临时仰拱115形成方形支撑结构，其中，左导洞下台阶第二层永久初支122在左导洞下台阶临时初支123和左导洞下台阶第一层永久初支121施作完成后铺设在左导洞下台阶第一层永久初支121的内侧；左导洞下台阶第一层永久初支121与左导洞下台阶第二层永久初支122结构相同，呈平滑过渡的L型。[0034]其中，左导洞临时仰拱115将左导洞10沿高度方向二等分，即左导洞上台阶11与左导洞下台阶12的高度相等。[0035]具体地，右导洞30的架构与左导洞10的架构相同，两者的截面面积一致，各占超大断面截面面积的1/4；中导洞20位于中部，其截面面积占超大断面截面面积的1/2。当然，左导洞10与右导洞20的截面面积也可以各占超大端面截面面积的0.2或0.3，只要保证中导洞20的截面面积是三个导坑中最大的即可。具体地，右导洞上台阶31包括右导洞上台阶第一层永久初支311、右导洞上台阶第二层永久初支312、右导洞超前支护313、右导洞上台阶临时初支314及右导洞临时仰拱315。右导洞上台阶第一层永久初支311位于右导洞上台阶第二层永久初支312的外侧，右导洞超前支护313位于右导洞上台阶第一层永久初支311的外侧，右导洞上台阶第一层永久初支311、右导洞上台阶临时初支314与右导洞临时仰拱315顺次首尾相连形成一个近似三角的形状。待右导洞上台阶第一层永久初支311、右导洞上台阶临时初支314与右导洞临时仰拱315施作完成后开始在右导洞上台阶第一层永久初支311内侧铺设右导洞上台阶第二层永久初支312。其中，右导洞上台阶临时初支314呈拱形，其向中导洞20的方向凹陷。右导洞上台阶31与左导洞上台阶11关于超大断面的中心线对称设置。[0036]具体地，右导洞下台阶32包括右导洞下台阶第一层永久初支321、右导洞下台阶第二层永久初支322及右导洞下台阶临时初支323，右导洞下台阶第二层永久初支322位于右导洞下台阶第一层永久初支321的内侧，其中右导洞下台阶第二层永久初支322与右导洞上台阶第二层永久初支312连成整体，右导洞下台阶第一层永久初支321与右导洞上台阶第一层永久初支311连成整体，右导洞下台阶临时初支323、右导洞下台阶第一层永久初支321与右导洞临时仰拱315首尾相连形成方形支撑结构，右导洞下台阶第二层永久初支322在右导洞下台阶临时初支323和右导洞下台阶第一层永久初支321施作完成后铺设在右导洞下台阶第一层永久初支321的内侧。[0037]其中，右导洞临时仰拱315与左导洞临时仰拱115处于同一高度，右导洞临时仰拱315将右导洞30沿高度方向二等分，即右导洞上台阶31与右导洞下台阶32的高度相等。[0038]具体地，中导洞上台阶21包括中导洞上台阶第一层永久初支211、中导洞上台阶第二层永久初支212及中导洞超前支护213，中导洞超前支护213位于中导洞上台阶第一层永久初支211的外侧，中导洞上台阶第二层永久初支212位于中导洞上台阶第一层永久初支211的内侧，临时竖撑24沿中导洞上台阶21的高度方向延伸，在中导洞中台阶22开挖前拆除

7

CN 109751063 A

说　明　书

5/8页

临时竖撑24。中导洞中台阶22包括中导洞临时仰拱221，中导洞临时仰拱221一端与左导洞临时仰拱115相连，另一端与右导洞临时仰拱315相连。[0039]随着中导洞中台阶22开挖3m～5m后，开挖中导洞下台阶23，中导洞下台阶23包括中导洞下台阶第一层永久初支231及中导洞下台阶第二层永久初支232。中导洞下台阶第一层永久初支231一端与左导洞下台阶第一层永久初支121相连，另一端与右导洞下台阶第一层永久初支321相连。中导洞下台阶第二层永久初支232位于中导洞下台阶第一层永久初支231的内侧，其一端与左导洞下台阶第二层永久初支122相连，另一端与右导洞下台阶第二层永久初支322相连。由此，左导洞上台阶第一层永久初支111、左导洞下台阶第一层永久初支121、中导洞下台阶第一层永久初支231、右导洞下台阶第一层永久初支321、右导洞上台阶第一层永久初支311、中导洞上台阶第一层永久初支211首尾顺次相连形成超大断面的第一层永久支护结构；左导洞上台阶第二层永久初支112、左导洞下台阶第二层永久初支122、中导洞下台阶第二层永久初支232、右导洞下台阶第二层永久初支322、右导洞上台阶第二层永久初支312、中导洞上台阶第二层永久初支212首尾顺次相连形成超大断面的第二层永久支护结构，双层结构的设计为超大断面提供有力支撑，支护刚度大，确保拆撑工况隧道的安全，降低工程风险。

[0040]本发明实施例还提供了一种上述超大断面隧道支护结构的施工方法，具体包括如下步骤：

[0041]步骤S1，开挖左导洞上台阶11，开挖横断面的面积为35m2～45m2，开挖进尺为0.5m～1.0m，开挖完成后应立即施作左导洞上台阶支护体系；其开挖横断面可以根据超大断面的大小根据具体情况选择，其横断面的面积占整个超大断面面积的1/4。[0042]步骤S2，待左导洞上台阶11开挖3m～5m后，开挖左导洞下台阶12，开挖横断面为35m2～45m2，开挖进尺为0.5m～1.0m，开挖完成后应立即施作左导洞下台阶支护体系；先开挖左导洞上台阶11，待提供一定的操作空间后再行开挖左导洞下台阶12。其中，优选的，左导洞上台阶11的开挖横断面大体呈三角形，左导洞下台阶12的开挖横断面大体呈方形，左导洞下台阶12的开挖横断面与左导洞上台阶11的开挖横断面面积相同，使得左导洞下台阶12可以为左导洞上台阶11提供有力支撑。[0043]步骤S3，待左导洞10开挖10m～18m后，采用相同的方法施作右导洞30；也就是说，对右导洞30，同样先操作右导洞上台阶31，待右导洞上台阶31开挖3m～5m后再行开挖右导洞下台阶32。

[0044]步骤S4，由于中导洞20的断面较大，因此待右导洞30开挖10m～18m后，中导洞上台阶21开挖断面分左右两部分开挖。每次开挖面积40m2～50m2，开挖进尺为0.5m～1.0m，开挖完成后立即施作中导洞上台阶支护及临时竖撑24。经过步骤S1-S3后，中导洞20的两侧均为可施工空间，从两侧均可施工，其可以先从左导洞10一侧开始开挖中导洞20，也可以先从右导洞30一侧开挖，当从一侧开挖3m～5m后再从另一侧开挖，随着开挖同时施作支护体系。[0045]步骤S5，待中导洞上台阶21开挖3m～5m后，开挖中导洞中台阶22，开挖面积55m2～65m2，拆除临时竖撑24，开挖后立即施作中导洞中台阶支护，中导洞中台阶支护连接左导洞上台阶支护与右导洞上台阶支护，形成空间传力体系；[0046]步骤S6，待中导洞中台阶22开挖3m～5m后，开挖中导洞下台阶23，开挖面积70m2～90m2，随着开挖施作中导洞下台阶支护。

8

CN 109751063 A[0047]

说　明　书

6/8页

具体地，在步骤S1中，开挖中先施作左导洞上台阶第一层永久初支111、左导洞上

台阶临时初支114及左导洞临时仰拱115，当左导洞上台阶第一层永久初支111、左导洞上台阶临时初支114与左导洞临时仰拱115达到设计强度后方可施作左导洞上台阶第二层永久初支112；另外，在开挖过程中还同步施作左导洞超前支护113，左导洞超前支护113可以为超前锚杆、单层超前小导管、双层超前小导管或超前短管棚，具体根据开挖跨度进行选择。[0048]步骤S3中，开挖右导洞30过程中，由于左导洞10与右导洞30之间的距离比较近，需要监测左导洞10沉降及周边收敛情况，防止右导洞30开挖过程中对左导洞10产生影响。开挖过程中施作右导洞超前支护313，右导洞超前支护313与左导洞超前支护113的选型一致，同样可以为超前锚杆、单层超前小导管、双层超前小导管或超前短管棚。[0049]步骤S4中，中导洞上台阶21的开挖断面为88m2，先开挖中导洞20左侧部分，并立即施作中导洞上台阶第一层永久初支211与临时竖撑24，待喷射混凝土达到设计强度后再施作中导洞上台阶第二层永久初支212，中导洞20左侧部分开挖3m～5m后再开挖右半部分；右半部分与左半部分的施工方式相同。[0050]在步骤S5中，待中导洞上台阶21整个开挖3m～5m后开挖中导洞中台阶22，开挖前拆除临时竖撑24，中导洞中台阶22的开挖面积为60m2，开挖后立即施作中导洞临时仰拱221，中导洞临时仰拱221的两端分别连接左导洞临时仰拱115与右导洞临时仰拱315，从而在超大断面的中部形成临时支撑，形成空间传力体系。[0051]中导洞中台阶22的开挖面积为80m2，是整个开挖操作中单次开挖面积最大的断面，在开挖时应加强临时支护内力及位移的检测，防止临时支撑失稳。步骤S6中导洞上台阶21开挖过程中施作中导洞超前支护213，中导洞超前支护213可以为超前锚杆、单层超前小导管、双层超前小导管或超前短管棚，具体结构与左导洞超前支护113一致。[0052]在步骤S6之后还包括步骤S7，施作隧道二衬时，一次性拆除所有临时支撑与临时仰拱。在拆除过程中，隧道内的受力体系会发生突变，原本由临时支撑与临时仰拱承受的力将全部由双层永久初支承受，因此拆撑过程中应做好监测工作。为了充分利用空间，每次拆除长度为8m～12m，按照安排好的施工工序紧凑进行，并做好紧急预案，在拆撑后立即施作二衬模筑混凝土。其中紧急预案包括：隧道施工前制定防坍塌、断层破碎带涌水涌泥等方案，备好临时支撑及抢险物资，并在现场堆码整齐；隧道应设置救生管，救生管应由掌子面延伸至二衬闭合区域；洞内设置无线电话、UPS供电照明设备及食品等。[0053]其中，左导洞超前支护113、中导洞超前支护213与右导洞超前支护313的选择原则为：当开挖距度小于15m时，采用超前锚杆；当开挖跨度15m～20m时，采用单层超前小导管；当开挖跨度20m～25m时，采用双层超前小导管；当开挖跨度大于25m时，采用超前短管棚。具体地，超前锚杆采用长3.5m、直径25mm的中空锚杆，环向间距为40cm，纵向间距为2.0m，每两循环搭接1.5m，外插角10°～15°；单层超前小导管采用4.5m×42mm×3.5mm的钢花管，环向间距40cm，纵向间距3.0m，每两循环搭接1.5m，外插角为10°～15°；浆液采用重量比为1：1的水泥浆，注浆压力为0.5Mpa～1.0Mpa；双层超前小导管中的第一层小导管外插角为10°～15°，双层超前小导管中的第二层小导管外插角为30°；超前短管棚采用10m×mm×5mm钢花管，环向间距40cm，纵向间距8m，每两循环搭接2.0m，外插角10°～15°；浆液采用重量比为1：0.6～1水泥浆并掺入3％的氯化钙，注浆压力为0.5Mpa～1.5Mpa。需要说明的是，双层超前小导管中的两层小导管的外插角也可以相同，两层小导管之间纵向错开1.5m。

9

CN 109751063 A[00]

说　明　书

7/8页

另外，为了更好的施工，在步骤S1之前，还包括步骤S0：采用超前地质预报手段探

明超大断面隧道所处围岩的构造情况及地下水发育情况。若围岩破碎且地下水丰富，则调整线路使平、纵线形避开，若无法避开，应采取加强措施。超前地质预报手段主要有掌子面地质素描与数码成像分析、TSP203/202(探测距离100～200m)、地质雷达(30m～40m)、超前水平钻孔(30m～40m)和红外探水等。[0055]除此之外，若遇到爆破施工情形，采用静态爆破或控制爆破，爆破振动加速度不大于2cm/s，以免已施工完成的临时支护及临时仰拱被破坏，导致支护强度或刚度不足，进而危及隧道安全。

[0056]结合图2～图8，对整个超大断面隧道支护结构的施工方法具体描述如下：[0057]步骤S1，左导洞上台阶11的开挖与支护，具体如图2所示：开挖前应先打设左导洞超前支护113，采用Φ×5mm的短管棚，长度10m，环向间距40cm，纵向间距8m，外插角为10°～15°；左导洞超前支护113搭设完成后开挖左导洞上台阶11，开挖断面宽7.5m，高7.0m，进尺0.5m～1.0m；开挖完成后立即施作左导洞上台阶第一层永久初支111，左导洞上台阶临时初支114与左导洞临时仰拱115；待喷射混凝土达到设计强度后，施作左导洞上台阶第二层永久初支112。[0058]步骤S2，左导洞下台阶12的开挖与支护，具体如图3所示：待左导洞上台阶11开挖3m～5m后，进行左导洞下台阶12的开挖，开挖断面宽7.5m，高6.0m，进尺0.5m～1.0m；开挖完成后立即施作左导洞下台阶第一层永久初支121及左导洞下台阶临时初支123；待喷射混凝土达到设计强度后，施作左导洞下台阶第二层永久初支122。[0059]步骤S3，右导洞上台阶31与右导洞下台阶32的开挖与支护，具体如图4和图5所示：待左导洞10开挖15m后，施作右导洞30，右导洞上台阶31的施工工序与步骤S1相同，右导洞下台阶32的施工工序与步骤S2一致。[0060]步骤S4，中导洞上台阶21的开挖与支护，具体如图6所示：中导洞20的开挖跨度大，施工风险高，拱顶的施作为关键性的施工步序之一。待右导洞30开挖15m后，施作中导洞超前支护213；中导洞上台阶21宽16.6m，高6.0m，进尺0.5～1.0m，分两次开挖，先开挖左半部份，并立即施作中导洞上台阶第一层永久初支211及临时竖撑24、中导洞上台阶第二层永久初支212；进尺3m后再开挖右半部份，支护结构同中导洞上台阶21的左半部分。[0061]步骤S5，中导洞中台阶22的开挖与支护，具体如图7所示：在中导洞中台阶22开挖前先拆除临时竖撑24，具体的拆除时点应在拱顶永久初支达设计强度后进行，拆除时应加强拱顶沉降的监测，拱顶沉降累计值不应大于20mm，沉降速率不应大于3mm/d；待沉降稳定后进行中导洞中台阶22的开挖，开挖断面宽13.5m，高4.5m，进尺0.5m～1.0m，随后立即施作中导洞临时仰拱221，使之与左导洞临时仰拱115和右导洞临时仰拱315相连共同形成支护整体。

[0062]步骤S6，中导洞下台阶23的开挖与支护，具体如图8所示：待中导洞中台阶22开挖3～5m后开挖中导洞下台阶23，开挖断面宽13m，高6.5m，进尺0.5～1.0m，随后立即施作中导洞下台阶第一层永久初支231及中导洞下台阶第二层永久初支232。[0063]步骤S7，拆除所有临时初支和临时仰拱，浇筑二衬：拆除步骤S1～步骤S6之间的所有临时初支与临时仰拱，包括左导洞上台阶临时初支114、左导洞临时仰拱115、左导洞下台阶临时初支123、中导洞临时仰拱221、右导洞上台阶临时初支314、右导洞临时仰拱315与右

10

CN 109751063 A

说　明　书

8/8页

导洞下台阶临时初支323。由于该步施工工序拆除的临时支护较多，初支受力转换大，一次性拆除长度为10m，拆除后立即施作二衬，二衬采用75cm厚C40模筑钢筋混凝土，主筋为Φ25mm，厚100mm。

[00]实践证明，本发明提供的超大断面隧道支护结构施工方法，基于传统的双侧壁导坑法SAB，还设置有临时支撑(temporary supports，缩写S)、临时仰拱(temporary inverted arch，缩写A)及临时竖撑(temporary vertical bracing，缩写B)，从而形成双侧壁导坑与SAB支撑法结合的超大断面隧道支护结构，该支护结构有效地将超大断面隧道划分成小断面施工，从左往右分为左导洞10、中导洞20与右导洞30三个导坑，其中断面面积最大的中导洞20从上往下分为三个台阶，施工工序紧凑，施工方法较灵活，适用范围广；同时采用了双层初期支护，支护刚度大，确保了拆撑工况隧道的安全，降低了工程风险，因此具有广泛的应用前景。

[0065]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

11

CN 109751063 A

说　明　书　附　图

1/4页

图1

图2

12

CN 109751063 A

说　明　书　附　图

2/4页

图3

图4

13

CN 109751063 A

说　明　书　附　图

3/4页

图5

图6

14

CN 109751063 A

说　明　书　附　图

4/4页

图7

图8

15