專利名稱：一種土方開挖方法及明挖隧道施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑施工領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種土方開挖方法。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述土方開挖方法的明挖隧道施工方法。
背景技術(shù)：
目前，明挖法是一種較為常見的土方開挖方法，明挖隧道施工方法則是一種較常用的隧道施工方法。下面結(jié)合附圖簡(jiǎn)單介紹一下明挖隧道施工方法。如圖I和圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中的采用明挖隧道施工方法包括以下步驟步驟SI :工作機(jī)械在基坑中間沿著基坑的延伸方向，進(jìn)行第一層土方開挖，并且在基坑的兩側(cè)預(yù)留寬約2m的土方暫不挖。 步驟S2 :待基坑達(dá)到預(yù)定的深度，并且將已開挖的土方運(yùn)出基坑后，以預(yù)留土方的上表面作為架設(shè)第一道支撐I的工作面，進(jìn)行第一道支撐架設(shè)。步驟S3 :待第一道支撐I架設(shè)完畢后，開挖預(yù)留土方。步驟S4 :接著開挖第二層土方，同樣在基坑的兩側(cè)預(yù)留寬2m的土方暫不挖。步驟S5 :待第二層土方開挖達(dá)到預(yù)定的深度后，以預(yù)留土方的上表面作為架設(shè)第二道支撐的工作面，進(jìn)行第二道支撐架設(shè)。步驟S6 :接著開挖預(yù)留土方。步驟S7 :重復(fù)上述的工序，繼續(xù)開挖直至見底。步驟S8 :待基坑完全見底后，進(jìn)彳了王體結(jié)構(gòu)施工。由上述工作過程可知采用現(xiàn)有技術(shù)中的明挖法開挖土方時(shí)，需要一層一層的向下開挖，即將上一層土方完全開挖運(yùn)走后再開挖下一層土方，這樣要見底即需要將基底上方的土方完全開挖運(yùn)走，從而使得基坑見底速度較慢，見底時(shí)間較長(zhǎng)。上述明挖隧道施工方法中，開挖土方的進(jìn)度比較慢，而且待開挖土方完全見底后才可以進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)的施工，因此該明挖隧道施工方法的施工時(shí)間較長(zhǎng)，往往較難保證工期。另外，上述明挖隧道施工方法中，當(dāng)將上層的土方開挖完畢后還要及時(shí)安裝支撐，當(dāng)對(duì)下層的土方進(jìn)行開挖時(shí)，工作機(jī)械2容易碰撞上方的支撐，進(jìn)而易形成安全隱患；并且需要采用吊運(yùn)或挖機(jī)水平轉(zhuǎn)運(yùn)的方式將下層土方向基坑外運(yùn)輸，然后再通過自卸汽車3將土方運(yùn)走，這樣向基坑外運(yùn)輸土方的方式較為復(fù)雜。因此，如何使得開挖土方見底速度較快是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種土方開挖方法，以實(shí)現(xiàn)開挖土方見底速度較快。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種明挖隧道施工方法，該明挖隧道施工方法可以使得施工時(shí)間較短，進(jìn)而有效地保證工期。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種土方開挖方法，包括以下步驟在基坑內(nèi)開挖土方形成至少兩個(gè)臺(tái)階面；工作機(jī)械分別在所述臺(tái)階面上向下并向后開挖土方。優(yōu)選地，所述向下并向后開挖土方具體為工作機(jī)械挖臺(tái)階面下方的土方，并將土方卸至上一級(jí)臺(tái)階面。優(yōu)選地，所述在基坑內(nèi)開挖土方形成至少兩個(gè)臺(tái)階面具體為將基坑分為至少兩段，在每段內(nèi)單獨(dú)開挖土方均形成至少兩個(gè)臺(tái)階面。 優(yōu)選地，所述在基坑內(nèi)開挖土方形成至少兩個(gè)臺(tái)階面具體為在基坑內(nèi)開挖土方形成三個(gè)臺(tái)階面。優(yōu)選地，相鄰的兩個(gè)所述臺(tái)階面之間連接面的坡度在I : 0.5 I : I. 5之間。優(yōu)選地，最上一級(jí)所述臺(tái)階面以下的各臺(tái)階面的長(zhǎng)度為6 Sm。優(yōu)選地，工作機(jī)械在最下一級(jí)臺(tái)階面上向下并向后開挖土方形成基底，相鄰的兩個(gè)所述臺(tái)階面之間和最下層的臺(tái)階面與基底之間的豎直距離為5 6m。一種明挖隧道施工方法，包括上述任一項(xiàng)所述的土方開挖方法，其中隨著各臺(tái)階面的后退，在已開挖的基坑內(nèi)架設(shè)相應(yīng)的支撐。優(yōu)選地，在基坑內(nèi)架設(shè)有支撐并且已見底的部位進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工。優(yōu)選地，待部分主體結(jié)構(gòu)底板施工完畢后，拆除該部分的最下一道支撐。相對(duì)上述背景技術(shù)，本發(fā)明提供土方開挖方法中，在基坑內(nèi)開挖土方形成至少兩個(gè)臺(tái)階面；這樣工作機(jī)械分別在各臺(tái)階面上向下并向后開挖土方。由上可知，由于處于不同高度臺(tái)階面上的工作機(jī)械同時(shí)向下并向后開挖土方，從而使得向下并向后開挖土方的速度較快，并且各個(gè)臺(tái)階面上的工作機(jī)械作業(yè)深度之和較大，可以實(shí)現(xiàn)局部開挖一次見底，即見底速度較快。本發(fā)明所提供的明挖隧道施工方法中包括上述土方開挖方法，其中隨著各臺(tái)階面的后退，在已開挖的基坑內(nèi)架設(shè)相應(yīng)的支撐。由于開挖土方可以較快見底，這樣架設(shè)支撐就可以與后續(xù)開挖土方同時(shí)進(jìn)行，這樣就可以合理的分配施工空間，提高整體的施工速度，進(jìn)而有效地保證了工期；還由于開挖土方的開挖面是下降并且后退的，因此在已開挖的基坑內(nèi)架設(shè)支撐時(shí)，可以有效地避免與位于各個(gè)臺(tái)階面上的工作機(jī)械交叉作業(yè)，從而避免了工作機(jī)械與支撐之間碰撞，進(jìn)而保證了施工安全。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)所提供的明挖法的施工示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)所提供的明挖隧道施工方法的流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的明挖隧道施工方法的流程圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的土方開挖方法的施工示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供的明挖隧道施工方法的施工示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的第二道/第三道支撐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種土方開挖方法，以實(shí)現(xiàn)開挖土方見底較快。本發(fā)明另一目的是提供一種明挖隧道施工方法，該明挖隧道施工方法可以提高施工速度，有效地保證工期。下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖3所示，本發(fā)明所提供的土方開挖方法中，包括 步驟SOI，在基坑內(nèi)開挖土方形成至少兩個(gè)臺(tái)階面。臺(tái)階面的數(shù)量通常是根據(jù)基坑的深度、工作機(jī)械的作業(yè)深度等因素而確定的。步驟S02，工作機(jī)械分別在各臺(tái)階面上向下并向后開挖土方。由于處于不同高度臺(tái)階面上的工作機(jī)械同時(shí)向下并向后開挖土方，從而使得向下并向后開挖土方的速度較快，并且各個(gè)臺(tái)階面上的工作機(jī)械作業(yè)深度之和較大，可以實(shí)現(xiàn)局部開挖一次見底，即見底速度較快。一般，向下并向后開挖土方具體為工作機(jī)械挖臺(tái)階面下方的土方，并將土方卸至上一級(jí)臺(tái)階面。如圖4所示，當(dāng)具有兩個(gè)臺(tái)階面時(shí)，第二臺(tái)階面12上的工作機(jī)械16將土方卸至第一臺(tái)階面11上；當(dāng)具有三個(gè)臺(tái)階面時(shí)，第三臺(tái)階面13上的工作機(jī)械17將土方卸至第二臺(tái)階面12上，第二臺(tái)階面12上的工作機(jī)械16將土方卸至第一臺(tái)階面11上；以此類推，當(dāng)具有多個(gè)臺(tái)階面時(shí)，接力傳土的方式與上述相同。如圖5所示，第一臺(tái)階面11上的土方采用裝車運(yùn)走方式，在工地通?？梢圆捎米孕镀?8將土方運(yùn)走，當(dāng)然可以采用其它運(yùn)輸機(jī)械；當(dāng)開挖土方至基坑的端頭處時(shí)，隨著各臺(tái)階面的縮短，可以逐個(gè)減少相應(yīng)工作面上的工作機(jī)械，當(dāng)無法再用上述接力傳土的方法挖取基坑端頭剩余土方時(shí)，可采用垂直吊運(yùn)的方式將基坑底部的土方運(yùn)出，或者是采用長(zhǎng)臂挖機(jī)挖取基坑底部的剩余的土方。由上可知，施工過程中主要采用這種接力傳土的方式將較低處的土方運(yùn)送到地面，從而就避免了吊運(yùn)的方式運(yùn)土，進(jìn)而使得運(yùn)送簡(jiǎn)單、方便。為了進(jìn)一步提高土方開挖的速度，基坑內(nèi)開挖土方形成至少兩個(gè)臺(tái)階面這個(gè)步驟，具體為將基坑分為至少兩段，在每段內(nèi)單獨(dú)開挖土方均形成至少兩個(gè)臺(tái)階面。這樣每段就可以單獨(dú)進(jìn)行施工，增加了工作面，進(jìn)而有效地提高了施工速度。對(duì)于分段數(shù)量具體可以根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)所處的地形條件、工程量大小以及工期要求等條件將基坑適當(dāng)分段，一般情況分段長(zhǎng)度在100 200m之間，當(dāng)然也不限于這個(gè)長(zhǎng)度，可以根據(jù)實(shí)際情況靈活把握。一般情況城市隧道的深度為18m左右，而通常會(huì)選用作業(yè)深度為6m的挖機(jī)進(jìn)行挖掘，因此本發(fā)明實(shí)施例在在基坑內(nèi)開挖土方形成至少兩個(gè)臺(tái)階面時(shí)優(yōu)選在基坑內(nèi)開挖土方形成三個(gè)臺(tái)階面。這樣就可以有效地利用工作機(jī)械，減少工作機(jī)械的投入。以具有三個(gè)臺(tái)階面為例，簡(jiǎn)單介紹一下各工作面的工作機(jī)械的布置起初開挖土方的第一臺(tái)工作機(jī)械，退挖作業(yè)的長(zhǎng)度和深度達(dá)到第二臺(tái)工作機(jī)械作業(yè)條件時(shí)，一般可以根據(jù)選用的工作機(jī)械的種類、型號(hào)而定，放置第二臺(tái)工作機(jī)械在第二臺(tái)階面12上，以此類推。由于通?；滓陨螼. 3m范圍內(nèi)的土方可以采用人工開挖，以防止大型設(shè)備挖土擾動(dòng)基底，所以使放置在第三臺(tái)階面上的工作機(jī)械17能挖至基底以上O. 3m為宜。當(dāng)然具有其它數(shù)量的臺(tái)階面時(shí)工作機(jī)械的布置情況與上述具有三個(gè)臺(tái)階面時(shí)工作機(jī)械的布置情況相同。為了防止土體坍塌，保證各臺(tái)階面的安全，可以使相鄰的兩個(gè)臺(tái)階面之間連接面的坡度在I : O. 5 I : I. 5之間。具體如圖4所示，第一臺(tái)階面11與第二臺(tái)階面12之間連接面的坡度在I : 0.5 I : I. 5之間；增加臺(tái)階面時(shí)，第二臺(tái)階面12與第三臺(tái)階面13之間連接面的坡度也在I : O. 5 I : I. 5之間，以此類推。當(dāng)然在施工中根據(jù)不同的土層情況合理設(shè)置坡度，一般來說，砂層、砂卵石層等自穩(wěn)定性較差的地層，留取坡度一般較緩，I : I I : I. 5為宜；對(duì)粘土、黃土等自穩(wěn)性較強(qiáng)的地層，留取坡度相對(duì)可以較陡，
I: 0.5 I : I為宜，具體參數(shù)根據(jù)不同的地層情況而定，當(dāng)然也不局限于上述的范圍，也可以根據(jù)實(shí)際施工情況靈活設(shè)置。此外，由于下一級(jí)臺(tái)階面上的工作機(jī)械挖土并且將土卸至上一級(jí)臺(tái)階面上，因此下一級(jí)臺(tái)階面的長(zhǎng)度太長(zhǎng)不便于卸土，下一級(jí)臺(tái)階面的長(zhǎng)度太短不便于工作機(jī)械活動(dòng)，所以在本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選設(shè)置第一臺(tái)階面以下的各臺(tái)階面的長(zhǎng)度均為6 Sm。即第二臺(tái)階面12的長(zhǎng)度為6 Sm，當(dāng)增加臺(tái)階面時(shí)，第三臺(tái)階面13的長(zhǎng)度也可以為6 Sm，以此類推，再增加的臺(tái)階面也可以為6 Sm，當(dāng)然也可以根據(jù)工作機(jī)械的型號(hào)和基坑的寬度的不同而異。一般工作機(jī)械在最下一級(jí)臺(tái)階面上向下并向后開挖土方形成的基底與最下層的臺(tái)階面和相鄰的兩個(gè)臺(tái)階面之間的豎直距離的設(shè)置是根據(jù)所選用的工作機(jī)械的最大挖土深度而確定的，通常較常使用的工作機(jī)械的最大挖土深度為5 6m，因此本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選將相鄰的兩個(gè)臺(tái)階面之間和最下層的臺(tái)階面與基底之間的豎直距離均設(shè)置為5 6m。為了便于基坑側(cè)壁錨噴作業(yè)，一般將相鄰的兩個(gè)臺(tái)階面之間和最下層的臺(tái)階面與基底之間每隔I. 5m分為一層。
應(yīng)用實(shí)例北京軌道交通昌平線土建施工01合同段工程位于北京西北部平原地區(qū)，明挖區(qū)間全長(zhǎng)1718m，基坑平均深度18m，基坑平均寬度16. 5m，地質(zhì)情況主要為粉土、粘土、中粗砂及砂卵石。采用上述土方開挖方法，即分為第一臺(tái)階面、第二臺(tái)階面和第三臺(tái)階面，第一臺(tái)階面與第二臺(tái)階面、第二臺(tái)階面與第三臺(tái)階面的豎直距離均為5. 4m，第三臺(tái)階面與基底之間的豎直距離為5. 7m, 3臺(tái)挖機(jī)分別分布在第一臺(tái)階面、第二臺(tái)階面和第三臺(tái)階面上，并且同時(shí)退挖作業(yè)，接力傳土，僅用半個(gè)月時(shí)間就到達(dá)了基坑見底的條件，顯著提高了工作效率，有效地保證了工期要求。本發(fā)明還提供了一種明挖隧道施工方法，該明挖隧道施工方法包括上述任一實(shí)施例中所描述的土方開挖方法，如圖5所示，其中隨著各臺(tái)階面的后退，在已開挖的基坑內(nèi)架設(shè)相應(yīng)的支撐，可以架設(shè)兩道支撐，即為第一道支撐110和第二道支撐112，也可以架設(shè)三道支撐，即為第一道支撐110、第二道支撐112和第三道支撐114，當(dāng)然根據(jù)不同的基坑深度，設(shè)置相應(yīng)的支撐數(shù)量，一般在開挖至架設(shè)支撐的位置以下O. Sm時(shí)，及時(shí)架設(shè)。由于開挖土方可以較快見底，這樣架設(shè)支撐就可以與后續(xù)開挖土方同時(shí)進(jìn)行，這樣就可以合理的分配施工空間，提高整體的施工速度，進(jìn)而有效地保證了工期；還由于開挖土方的開挖面是下降并且后退的，因此在已開挖的基坑內(nèi)架設(shè)支撐時(shí)，可以有效地避免與位于各個(gè)臺(tái)階面上的工作機(jī)械交叉作業(yè)，從而避免了工作機(jī)械與支撐之間碰撞，進(jìn)而保證了施工安全。當(dāng)然為了架設(shè)支撐的步調(diào)與土方開挖的步調(diào)一致，可以按照自上而下，從前向后的順序架設(shè)。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體情況，如遇不良地質(zhì)，在開挖土方之前可以采取地基加固處理，當(dāng)?shù)叵滤粯?biāo)高高于結(jié)構(gòu)底板標(biāo)高時(shí)，在基坑開挖之前，需要對(duì)基坑進(jìn)行降水作業(yè)。通常地基加固處理的方法有旋噴樁加固止水、深層水泥攪拌樁加固處理等，待土方開挖到一定的深度后，第一道支撐110與冠梁19固定，如圖6所示，在地基上固定牛腿，在牛腿上設(shè)置圍檁，在架設(shè)第二道支撐112處架設(shè)第二道圍檁111，第二道支撐112與第二道圍檁111固定，還可以在架設(shè)第三道支撐114處架設(shè)第三道圍檁113，第三道支撐114與第三道圍檁113固定。一般，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)在架設(shè)有支撐并且已開挖見底的基坑內(nèi)進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工。這樣主體結(jié)構(gòu)的施做就可同基坑開挖平行進(jìn)行，由于主體結(jié)構(gòu)可以及時(shí)施做，從而就可以保證支撐支護(hù)和圍巖的穩(wěn)定性，進(jìn)而有效地保證了施工的安全。另外，在部分主體結(jié)構(gòu)底板施工完畢后，可以拆除該部分的最下一道支撐，這樣可 以將拆除的支撐用于后續(xù)支撐中，有效地減少支撐的使用數(shù)量，進(jìn)而降低了施工成本。一般情況，主體結(jié)構(gòu)施工可以包括以下工序基底整平、測(cè)量及驗(yàn)收，墊層、底板防水層、防水保護(hù)層施工，結(jié)構(gòu)底板鋼筋、模板、混凝土施工，支架搭設(shè)、頂板底模鋪設(shè)，側(cè)墻防水層及保護(hù)層施工，側(cè)墻、中隔墻鋼筋、模板施工，頂板鋼筋、堵頭模、混凝土施工，頂板防水層及保護(hù)層施工，土方回填、逐層拆除支撐、恢復(fù)道路，當(dāng)然在土方開挖和主體結(jié)構(gòu)施工的全過程中可以進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)，做到信息化施工。采用上述實(shí)施例中所描述的明挖隧道施工方法可以合理分配施工空間，顯著提高了施工速度，有效地保證了工期。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種土方開挖方法和明挖隧道施工方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種土方開挖方法，其特征在于，包括以下步驟 在基坑內(nèi)開挖土方形成至少兩個(gè)臺(tái)階面； 工作機(jī)械分別在所述臺(tái)階面上向下并向后開挖土方。
2.如權(quán)利要求I所述的土方開挖方法，其特征在于，所述向下并向后開挖土方具體為工作機(jī)械挖臺(tái)階面下方的土方，并將土方卸至上一級(jí)臺(tái)階面。
3.如權(quán)利要求I或2所述的土方開挖方法，其特征在于，所述在基坑內(nèi)開挖土方形成至少兩個(gè)臺(tái)階面具體為將基坑分為至少兩段，在每段內(nèi)單獨(dú)開挖土方均形成至少兩個(gè)臺(tái)階面。
4.如權(quán)利要求I或2所述的土方開挖方法，其特征在于，所述在基坑內(nèi)開挖土方形成至少兩個(gè)臺(tái)階面具體為在基坑內(nèi)開挖土方形成三個(gè)臺(tái)階面。
5.如權(quán)利要求I或2所述的土方開挖方法，其特征在于，相鄰的兩個(gè)所述臺(tái)階面之間連接面的坡度在I : O. 5 I : I. 5之間。
6.如權(quán)利要求I或2所述的土方開挖方法，其特征在于，最上一級(jí)所述臺(tái)階面以下的各臺(tái)階面的長(zhǎng)度為6 8m。
7.如權(quán)利要求I或2所述的土方開挖方法，其特征在于，工作機(jī)械在最下一級(jí)臺(tái)階面上向下并向后開挖土方形成基底，相鄰的兩個(gè)所述臺(tái)階面之間和最下層的臺(tái)階面與基底之間的豎直距離為5 6m。
8.一種明挖隧道施工方法，其特征在于，包括上述權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)所述的土方開挖方法，其中隨著各臺(tái)階面的后退，在已開挖的基坑內(nèi)架設(shè)相應(yīng)的支撐。
9.如權(quán)利要求8所述的明挖隧道施工方法，其特征在于，在基坑內(nèi)架設(shè)有支撐并且已見底的部位進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工。
10.如權(quán)利要求9所述的明挖隧道施工方法，其特征在于，待部分主體結(jié)構(gòu)底板施工完畢后，拆除該部分的最下一道支撐。
全文摘要
本發(fā)明涉及建筑施工領(lǐng)域，特別涉及一種土方開挖方法，在基坑內(nèi)開挖土方形成至少兩個(gè)臺(tái)階面；這樣工作機(jī)械分別在各臺(tái)階面上向下并向后開挖土方。由上可知，由于處于不同高度臺(tái)階面上的工作機(jī)械同時(shí)向下并向后開挖土方，從而使得向下并向后開挖土方的速度較快，并且各個(gè)臺(tái)階面上的工作機(jī)械作業(yè)深度之和較大，可以實(shí)現(xiàn)開挖一次見底，即見底速度較快。本發(fā)明還提供了一種明挖隧道施工方法，包括上述土方開挖方法，其中隨著各臺(tái)階面的后退，在已開挖的基坑內(nèi)架設(shè)相應(yīng)的支撐。這樣架設(shè)支撐可以與后續(xù)開挖土方同時(shí)進(jìn)行，從而就可以合理的分配施工空間，提高整體的施工進(jìn)度，進(jìn)而有效地保證了工期，并且還避免了工作機(jī)械與支撐之間碰撞，保證了施工安全。
文檔編號(hào)E02D29/045GK102758442SQ20111010870
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者張東, 李小剛, 趙桂和 申請(qǐng)人:成都中鐵隆工程集團(tuán)有限公司