一种适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法

1.本发明涉及洞库罐室挖掘技术领域，具体涉及一种适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法。

背景技术：

2.随着地下空间的开发和利用，越来越多的地下结构加入到了规划之中。如今多数地下建筑由于周围建筑、地形环境的限制，以正六边形为主，并且建筑的长宽高也受到了一定程度的制约。而圆柱体、弧形穹顶的仓库缺乏体系，这就导致了圆柱体、弧形穹顶的仓库开挖时和支护工作中材料浪费严重，开挖费时费力。如何兼顾既有结构支护与新结构开挖也是一大难题。若支护进行不及时，也将出现安全问题，如何寻平衡点至关重要。

技术实现要素：

3.为解决上述现有技术中的不足，本发明为满足圆柱罐体弧形穹顶的安全开挖支要求，提供一种开挖支护方法。
4.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，按如下步骤进行开挖支护：
6.步骤1：下支通道先行开挖至罐室罐体边缘，完成洞口加强措施；
7.步骤2：上支通道开挖至罐室穹顶端头成型，完成洞口加强措施；
8.步骤3：穹顶分区进行开挖支护，共分七个区，先行a区开挖并支护，a区采用横向环形拱架与径向双榀拱架双层支护，径向双榀拱架位于环形拱架内侧，径向双榀拱架支护完成后，按b区
→
c区
→
d区顺序依次对a区的右、左侧进行开挖支护，开挖前根据开挖部位对a区环形拱架的直墙段拱架分段拆除，每完成一个区的开挖后立即架设拱架支护；其中a区从上支通道口罐室边缘沿罐室径向延伸至罐室对侧边缘；以垂直于a区边界的径线为分界线，将a区同侧分为b区、c区，b区、c区沿分界线方向延伸至距罐室边缘1.5～2m，c区靠近上支通道；余下部位为d区；
9.步骤4：罐体开挖，架设罐体拱架对罐体进行支护。
10.进一步地，a区环形拱架包括拱部拱架和直墙段拱架，直墙段拱架与拱部拱架连接部位采用钢板连接，直墙段拱架采用纵向连接筋连接；每榀拱部拱架的两端边缘位置打设锁脚锚管，每榀直墙段拱架拱脚位置打设锁脚锚杆，锁脚锚杆打设位置不高于拱脚50cm，拱部拱架边缘超出直墙段拱架25cm。
11.进一步地，a区径向双榀拱架左右侧各1榀，安装在直墙段拱架内侧，安装时采用倒装法，从内侧罐室边缘往上支通道口方向进行安装。
12.进一步地，a区环形拱架安装间距为iv级围岩1m，v级围岩0.8m。
13.进一步地，b区拱形拱架左侧通过竖向拱架落于基岩上，b区拱架右侧通过临时支撑拱架落于基岩上；拱形拱架边缘位置、竖向拱架的拱脚位置打设锁脚锚管，拱形拱架的中部区域、临时支撑拱架的拱脚位置打设锁脚锚杆，拱形拱架右侧端头部位超出临时支撑拱
架50cm。
14.进一步地，c区拱架与b区拱架一一对应，c区拱架左侧与b区拱架右侧连接，c区拱架右侧通过竖向拱架落于基岩上；c区拱架边缘位置打设锁脚锚管。
15.进一步地，b区拱架、c区拱架安装间距为1m。
16.进一步地，在罐体开挖之前还包括：在穹顶a区与罐体连接处增设与罐体轮廓适配的弧形双榀拱架，弧形双榀拱架与穹顶a区径向双榀拱架焊接连接。
17.进一步地，罐体边缘每层分18个区开挖支护，每个区安装3榀拱架，开挖一个区及时支护一个区；罐体拱架与穹顶竖向拱架相接，a区端部罐体增设6榀罐体拱架，罐体拱架安装时自上而下分节安装至罐室底部位置，拱架底部需得到支撑，每节罐体拱架拱脚位置打设锁脚锚管加强支护。
18.进一步地，d区端头采用挂网锚喷的支护形式，锚杆直径25mm，长4.5米，间距1.2m*1.2m，钢筋网直径为8mm。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果有：
20.1)穹顶结构采用分区支护、支护与开挖相互结合的方法，不影响开挖进度的同时，保证及时支护；及时支护，保证本阶段施工安全；前一阶段的及时支护，也能够保证下一阶段的施工安全；分区开挖支护，能够保证人力物力集中在一个单元；在支护的同时，能够根据具体支护情况进行及时调整。根据前一分区的支护问题，对下一支护分区进行严加防范或修改，进行反馈施工。
21.2)罐体控制同时进行的开挖支护区域，保证效率的同时保证施工安全；在对罐体进行支护的同时，对穹顶结构和穹顶与罐体相邻结构进行补强，不仅能够保证既有支护不进行掉块，同时能够稳固既有支护，将其与基岩挂钩，保证整体结构的稳定性。
22.3)本发明适用于圆形穹顶，将其分区为a、b/b'、c/c'、d/d'区，能够根据不同地形弧度进行支护内容调整；适用于圆柱罐体，不同分区布置不同的钢筋网和锚杆，支护强度好。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1是a区拱架安装断面示意图；
25.图2是a区拱架安装俯视图；
26.图3是b区拱架安装断面示意图；
27.图4是b区拱架安装俯视图；
28.图5是b区、c区拱架安装断面示意图；
29.图6是穹顶拱架安装俯视图；
30.图7是罐体拱架支护断面图；
31.图8是a区端部罐体支护示意图；
32.图9是d区端头罐体支护示意图。
33.附图标记：1-锁脚锚管，2-锁脚锚杆，3-拱部拱架，4-直墙段拱架，5-径向双榀拱架，6-上支通道，7-拱形拱架，8-竖向拱架，9-临时支撑拱架，10-弧形双榀拱架，11-罐体拱架，12-锚杆，13-钢筋网。
具体实施方式
34.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.一种适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，按如下步骤进行开挖支护：
36.步骤1：下支通道先行开挖至罐室罐体边缘，完成洞口加强措施。
37.步骤2：上支通道6开挖至罐室穹顶端头成型，完成洞口加强措施。
38.步骤3：穹顶分区进行开挖支护，共分七个区，先行a区开挖并支护，a区采用横向环形拱架与径向双榀拱架双层支护，径向双榀拱架位于环形拱架内侧，径向双榀拱架支护完成后，按b区
→
c区
→
d区顺序依次对a区的右、左侧进行开挖支护，开挖前根据开挖部位对a区环形拱架的直墙段拱架分段拆除，每完成一个区的开挖后立即架设拱架支护；其中a区从上支通道口罐室边缘沿罐室径向延伸至罐室对侧边缘；以垂直于a区边界的径线为分界线，将a区同侧分为b区、c区，b区、c区沿分界线方向延伸至距罐室边缘1.5～2m，c区靠近上支通道；余下部位为d区。
39.步骤3.1a区拱架施工
40.a区环形拱架安装间距为iv级围岩1m(v级围岩0.8m)，a区环形拱架包括拱部拱架3和直墙段拱架4，a区直墙段拱架4仅作为临时支撑，与拱部拱架3连接部位采用钢板连接，直墙段拱架采用纵向连接筋连接；拱部拱架3的两端边缘位置打设1组2.5m长锁脚锚管1，每榀直墙段拱架拱脚位置打设1组2.5m长锁脚锚杆2，锁脚锚杆2打设位置不高于拱脚50cm，直墙段拱架4水平净间距5.14m，拱部拱架3边缘超出直墙段拱架25cm。a区环向拱架安装完成后立即进行第二层径向双榀拱架5安装及锁脚锚杆2补打，完成受力体系转换，a区径向双榀拱架5左右侧各1榀，安装在直墙段拱架4内侧，安装采用倒装法，从内侧罐室边缘往上支通道口方向进行安装，安装至通道口位置时需要将口部位置5m范围内拱架多余直腿进行割除，并将剩余直腿焊接在双拼径向拱架上，连接位置采用钢板焊接。
41.a区径向拱架支护完成后分别对a区右侧的b区、c区和d区进行开挖，开挖前根据开挖部位对a区直墙段拱架4分段拆除。
42.步骤3.2b区拱架安装
43.b区拱架安装间距为1m，b区拱形拱架7左侧通过竖向拱架8落于基岩上，b区拱形拱架7右侧通过临时支撑拱架9落于基岩上；安装时为了确保施工安全，在拱形拱架7边缘位置、竖向拱架8的拱脚位置打设锁脚锚管1，拱形拱架7的中部区域、临时支撑拱架9的拱脚位置打设锁脚锚杆2；安装时拱形拱架7端头部位超出临时支撑拱架50cm，便于拱形拱架接长，
安装时相邻两榀拱架接头位置需间隔1m，避免接头集中在中心受力集中位置。
44.步骤3.3c区拱架安装
45.b区开挖支护后，开挖支护c区，使穹顶拱架尽早形成完整受力体系。拱架安装间距为1m，安装时严格按照编号一一对应顺序进行，c区拱架左侧与b区拱架右侧连接，即c-1层拱架左侧与b-1层右侧拱架相连，c区拱架右侧通过竖向拱架落于基岩上，c区拱架边缘位置打设锁脚锚管，形成完整受力体系。
46.步骤3.4d区拱架安装
47.d区采用全断面开挖，拱架安装方法与其他区一致。
48.重复步骤3.2-3.4，对a区左侧的b'区、c'区和d'区分别进行开挖和支护，开挖前根据开挖部位对a区直墙段拱架4分段拆除。
49.步骤4：罐体开挖，架设罐体拱架11对罐体进行支护。
50.罐体开挖前，在穹顶a区与罐体连接处增设与罐体轮廓适配的弧形双榀拱架10，长6.8m，采用i18工字钢，弧形双榀拱架10与穹顶a区径向双榀拱架5焊接连接。
51.罐体拱架11采用i18拱架，与穹顶竖向拱架8相接，罐体拱架11间距1m，安装时自上而下分节安装至罐室底部位置，罐体拱架底部需落在基岩上，无法落在基岩上时采用c25砼垫块进行支垫，形成完整受力体系，中间3节每节长度3m，底部一节长度为3.17m，安装时每节拱脚位置需打设2.5m长锁脚锚管加强支护。罐体边缘每层分18个区开挖支护，每个区安装3榀拱架，开挖一个区及时支护一个区，最多同时开挖两个区，且采用间隔施工的方法，严禁同时开挖相邻两个区以及同一拱架两端的两个区。
52.a区端部罐体增设6榀拱架，拱架型号为i18工字钢。
53.d区端头采用挂网锚喷的支护形式，锚杆12直径为25mm，长4.5米，间距1.2m*1.2m(环向*纵向)，挂钢筋网13喷射砼封闭。
54.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

技术特征：

1.一种适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，按如下步骤进行开挖支护：步骤1：下支通道先行开挖至罐室罐体边缘，完成洞口加强措施；步骤2：上支通道开挖至罐室穹顶端头成型，完成洞口加强措施；步骤3：穹顶分区进行开挖支护，共分七个区，先行a区开挖并支护，a区采用横向环形拱架与径向双榀拱架双层支护，径向双榀拱架位于环形拱架内侧，径向双榀拱架支护完成后，按b区
→
c区
→
d区顺序依次对a区的右、左侧进行开挖支护，开挖前根据开挖部位对a区环形拱架的直墙段拱架分段拆除，每完成一个区的开挖后立即架设拱架支护；其中a区从上支通道口罐室边缘沿罐室径向延伸至罐室对侧边缘；以垂直于a区边界的径线为分界线，将a区同侧分为b区、c区，b区、c区沿分界线方向延伸至距罐室边缘1.5～2m，c区靠近上支通道；余下部位为d区；步骤4：罐体开挖，架设罐体拱架对罐体进行支护。2.根据权利要求1所述的适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，其特征在于：a区环形拱架包括拱部拱架和直墙段拱架，直墙段拱架与拱部拱架连接部位采用钢板连接，直墙段拱架采用纵向连接筋连接；每榀拱部拱架的两端边缘位置打设锁脚锚管，每榀直墙段拱架拱脚位置打设锁脚锚杆，锁脚锚杆打设位置不高于拱脚50cm，拱部拱架边缘超出直墙段拱架25cm。3.根据权利要求2所述的适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，其特征在于：a区径向双榀拱架左右侧各1榀，安装在直墙段拱架内侧，安装时采用倒装法，从内侧罐室边缘往上支通道口方向进行安装。4.根据权利要求2所述的适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，其特征在于：a区环形拱架安装间距为iv级围岩1m，v级围岩0.8m。5.根据权利要求1所述的适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，其特征在于：b区拱形拱架左侧通过竖向拱架落于基岩上，b区拱架右侧通过临时支撑拱架落于基岩上；拱形拱架边缘位置、竖向拱架的拱脚位置打设锁脚锚管，拱形拱架的中部区域、临时支撑拱架的拱脚位置打设锁脚锚杆，拱形拱架右侧端头部位超出临时支撑拱架50cm。6.根据权利要求5所述的适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，其特征在于：c区拱架与b区拱架一一对应，c区拱架左侧与b区拱架右侧连接，c区拱架右侧通过竖向拱架落于基岩上；c区拱架边缘位置打设锁脚锚管。7.根据权利要求6所述的适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，其特征在于：b区拱架、c区拱架安装间距为1m。8.根据权利要求1所述的适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，其特征在于：在罐体开挖之前还包括：在穹顶a区与罐体连接处增设与罐体轮廓适配的弧形双榀拱架，弧形双榀拱架与穹顶a区径向双榀拱架焊接连接。9.根据权利要求8所述的适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，其特征在于：罐体边缘每层分18个区开挖支护，每个区安装3榀拱架，开挖一个区及时支护一个区；罐体拱架与穹顶竖向拱架相接，a区端部罐体增设6榀罐体拱架，罐体拱架安装时自上而下分节安装至罐室底部位置，拱架底部需得到支撑，每节罐体拱架拱脚位置打设锁脚锚管加强支护。10.根据权利要求1所述的适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，其特征在于：d区端头采用挂网锚喷的支护形式，锚杆直径25mm，长4.5米，间距1.2m*1.2m，钢筋网直径为
8mm。

技术总结

本发明公开一种适用于圆柱罐体弧形穹顶的开挖支护方法，步骤包括：下支通道先行开挖至罐室罐体边缘，完成洞口加强措施；上支通道开挖至罐室穹顶端头成型，完成洞口加强措施；穹顶分七个区进行开挖支护，先行A区开挖并支护，A区采用横向环形拱架与径向双榀拱架双层支护，径向双榀拱架位于环形拱架内侧，支护完成后，按B区