1.本技术实施例涉及隧道工程领域，尤其涉及一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构及修建方法。
背景技术：2.随着社会的快速发展，交通系统也随之越来越复杂，隧道工程也已经发展成为交通工程中尤为重要的一部分。为了满足城市化的进程，在城市中以及城市与城市之间，对隧道的利用也成了必然趋势。在隧道工程的发展初期，对隧道的开挖一般采用明挖法施工，其对地面交通、地下管线产生不利影响的问题较突出，如地铁车站隧道明挖施工需要占用城市道路、搬迁地下管线等，引发较多的社会矛盾。而暗挖法开挖隧道适用于各种条件，特别是对于铁路与高速公路、地面房屋、小型河渠等附近开挖隧道，往往需要采用暗挖法施工。
3.采用暗挖法在岩石土层等硬质土层中开挖隧道难度不大，但是在软弱地层中开挖隧道，特别是开挖大断面隧道，容易造成土体下沉或坍塌，所以，采用暗挖法开挖大断面隧道一直是隧道工程领域的难题。对此，在软弱地层中采用暗挖法开挖大断面隧道常采用其他的辅助方法，常用的辅助方法有冻结法、管幕结构法和两者结合的“管幕+冻结”法。
4.冻结法是先采用冷冻剂(低温盐水、液氮等)将拟开挖隧道周边一定范围内的土体进行冻结，形成具有一定强度和防水能力的冻结体，然后在冻结体的保护下进行隧道的开挖与支护，最终形成隧道的施工方法。这种方法存在以下的问题：冻结土体的抗拉强度低，隧道开挖过程中容易产生土层失稳现象，造成土体塌陷，继而引发安全事故。
5.管幕结构法是先采用顶管机在土层内施作由若干根钢管形成的管幕，然后进行管幕之间的止水，再横向破除钢管形成横向连通的空间，之后在该连通空间内浇筑钢筋混凝土形成隧道主体结构，最后开挖隧道主体结构内部土体的施工方法。这种方法存在以下的问题：在钢管横向破除过程中容易造成土体的塌陷，并且容易引发安全事故。
技术实现要素：6.为了解决上述问题，本技术实施例提供一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构及修建方法，具有以下优点：减少施工过程中土层的变形、降低对周边环境的影响，能保证开挖隧道时的施工安全。
7.为了达到上述目的，本技术实施例的技术方案是这样实现的：
8.第一方面，本技术实施例提供了一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，包括：预制构件和连接件。其中，预制构件数量为n个，并且，n个预制构件沿隧道外缘轮廓环向排列，形成隧道外缘主体结构，其中，n为正整数。连接件设置在相邻的两个预制构件之间，用于将多个预制构件连接在一起。
9.在本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构中，预制构件是组成该拼装式结构的基本单元，通过顶进设备可以将预制构件顶进隧道外缘开挖后的土层空隙内，依次将多个预制构件顶进开挖后的土层空隙内，并沿隧道外缘环向排列，并通过连接件
连接在一起，最终形成一个整体结构。多个预制构件连接在一起，在隧道外缘处形成的整体结构同时也是隧道外缘的主体结构。这样，本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，能将隧道内部和外部进行隔离，并且能支撑隧道外部的土层，相比相关技术，能减少隧道外部土层的变形，特别是能减少隧道上部土层的沉降，降低了对周围环境的影响，并且能保证施工人员在隧道内部施工时的安全。
10.在本技术的一种可能的实现方式中，每个预制构件的形状对应部分隧道外缘轮廓，n个预制构件连接在一起后形成的轮廓与隧道外缘的轮廓一致。
11.在本技术的一种可能的实现方式中，预制构件是四周设置钢板、内部设置纵向隔板的多孔箱型结构，并且纵向隔板的位置与前方开挖刀具的多个刀头之间的间隙对应。
12.在本技术的一种可能的实现方式中，相邻的两个预制构件之间通过锁扣结构连接。
13.在本技术的一种可能的实现方式中，锁扣结构包括凹槽和凸扣，凹槽设置在相邻的两个预制构件的一个上，凸扣设在另一个上，通过凹槽和凸扣配合，可将相邻的两个预制构件连接。
14.在本技术的一种可能的实现方式中，相邻的预制构件之间设置有连接紧固件或焊接钢板。
15.在本技术的一种可能的实现方式中，相邻的预制构件之间设置有连接板，通过连接紧固件将相邻的预制构件连接至连接板，可将相邻的预制构件连接。
16.第二方面，本技术实施例还提供了一种修建方法，用于修建第一方面中任一项的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，包括以下步骤：
17.步骤s01：根据拟开挖隧道断面的外缘轮廓确定多个开挖区域，多个开挖区域并排相接形成环形的隧道主体结构外缘轮廓；
18.步骤s02：根据每个开挖区域的形状，适配组装第一方面提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的预制构件，每个预制构件对应一个开挖区域；
19.步骤s03：用开挖机具对多个开挖区域进行开挖，并将多个预制构件一一对应顶进开挖后的开挖区域内；
20.步骤s04：将多个预制构件之间连接，形成隧道外缘主体结构。
21.在本技术实施例提供的一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的修建方法中，首先，对拟开挖隧道的外缘轮廓进行划分，将隧道外缘轮廓划分为多个开挖区域；其次，根据划分的开挖区域形状，适配组装本技术实施例第一方面提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的预制构件，并且，每个预制构件对应一个开挖区域；然后，利用开挖机具对划分的开挖区域进行开挖，并将对应的预制构件一一对应顶进开挖后的开挖区域土层空隙内。最后，多个预制构件连接在一起，形成隧道外缘的主体结构。
22.在本技术的一种可能的实现方式中，步骤s03还包括：每个开挖区域采用对应的开挖机具开挖，开挖机具采用多刀盘系统，开挖机具的弧长、开挖高度等与预制构件形状对应。
23.在本技术的一种可能的实现方式中，在步骤s04之后，修建方法还包括：开挖隧道外缘主体结构内的土层，安装隧道内部结构，最终形成隧道。
24.由于本技术实施例提供的修建方法用于修建第一方面中任一项的软弱地层大断
面暗挖隧道拼装式结构，这样修建，工序简单，容易实现。通过该修建方法修建出来的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，能解决同样的技术问题：能减少隧道外部土层的变形，降低了对周围环境的影响，并且能保证施工人员在隧道内部施工时的安全。
附图说明
25.图1为本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的预制构件示意图；
26.图2为本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的锁扣结构连接件示意图；
27.图3为本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的连接紧固件和焊接钢板连接件示意图；
28.图4为本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的预制构件通过连接紧固件连接示意图；
29.图5为本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的修建方法的流程示意图；
30.图6为本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的修建方法用于马蹄形隧道时确定开挖区域的示意图；
31.图7为本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的修建方法用于马蹄形隧道时根据开挖区域制作预制构件的示意图；
32.图8为本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的修建方法用于椭圆形隧道时确定开挖区域的示意图；
33.图9为本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的修建方法用于开挖硬质土层隧道的开挖示意图；
34.图10为本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的修建方法最终形成隧道的示意图。
35.附图标记：
36.1-预制构件；11-钢板；12-纵向隔板；2-连接件；21-锁扣结构；211-凹槽；212-凸扣；22-连接紧固件；23-焊接钢板；3-开挖机具；31-开挖刀头；4-隧道外缘轮廓；5-开挖区域；6-单刀盘硬质开挖刀头。
具体实施方式
37.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，对本技术的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
38.在本技术实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
39.此外，在本技术实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中
的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
40.在本技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是连接固定，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。
41.在本技术实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
42.在本技术实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
43.本技术实施例提供一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构及修建方法，适用于暗挖法对隧道的开挖，特别适用于对软弱地层大断面暗挖隧道的开挖。而在相关技术中，利用暗挖法开挖隧道的一般流程为：借助于冻结法或管幕结构法先对拟开挖隧道周边一定范围内的土体进行处理，然后向前进行小距离的开挖，在开挖后的小距离的范围内制作支护结构，开挖支护结构内的土层，然后在隧道外缘制作砌筑结构，这样依次向前开挖，直至形成隧道。这些方法容易造成土体坍塌，引发安全事故，并且需要对土层开挖后制作支护结构和砌筑结构，然后对隧道内部施工，施工工序复杂。
44.鉴于此，本技术实施例提供了一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构及其修建方法，不需要再制作其他支护结构和砌筑结构，施工工序简单、能缩短施工工期、降低工程造价，并且能减少对隧道外部土层的影响，防止隧道上部土体的坍塌，保证隧道内部施工的安全。
45.为了更加清楚的说明本技术实施例提供的一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构及其修建方法，下面结合附图进行详细的描述。
46.第一方面，本技术实施例提供了一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，参照图1、图2和图3，包括：预制构件1和连接件2。其中，预制构件1的数量为n个，n为正整数，并且将预制构件1沿隧道外缘轮廓环向排列，形成隧道外缘的主体结构，预制构件1的数量n可以根据拟开挖隧道断面的外缘轮廓的大小和形状进行确定。为了将多个预制构件1连接在一起，在相邻的预制构件之间还设置有连接件2，连接件2依次将相邻的两个预制构件1连接在一起，最终将n个预制构件连接在一起形成一个整体结构。
47.在本技术实施例提供的一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构中，预制构件1是组成软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的基本单元，是在开挖隧道之前提前预制的一种结构件，可以根据拟开挖隧道的外缘轮廓的大小和形状，在预制厂或者在隧道外部的施工现场，灵活地组装或制作预制构件1。对比于相关技术在隧道内部施工的支护结构和砌筑结构，本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的预制构件1，能在隧道外的预制厂或施工现场进行组装或制作，所以能显著的提高施工的安全性。另外，示例的，对
于利用顶管机向前开挖和顶进来说，预制构件1也相当于顶管机中的“管”，所以，可以利用顶管机向前顶进管道的方法，将预制构件1向前顶进开挖后的土层空隙内，通过将n个预制构件1沿拟开挖隧道的外缘轮廓环向排列，并通过连接件2连接在一起形成一个整体结构，相当于在拟开挖隧道的外缘轮廓的土层中顶进了一个整体的保护结构，然后在该保护结构的保护下开挖土层，可以保证隧道内部施工的安全。所以，本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，能将隧道内部和外部进行隔离，能支撑隧道外部的土层，避免隧道上部土体的坍塌，降低对周围环境的影响；同时能保证隧道内部的施工安全。
48.进一步地，在本技术实施例提供的一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构中，预制构件1连接在一起后要与拟开挖隧道外缘轮廓保持一致，所以每一个预制构件1的形状都对应隧道外缘轮廓的部分轮廓，示例的，可以将拟开挖隧道的隧道外缘轮廓划分成n个开挖区域，然后一一对应地制作n个预制构件1，所以，将n个预制构件1通过连接件2连接在一起形成的整体结构的轮廓与拟开挖隧道外缘轮廓一致。
49.需要说明的是，参照图1，在本技术实施例的一种可能的实现方式中，预制构件1为四周设置钢板11，内部设置纵向隔板12的箱型结构，此处描述的纵向与拟开挖隧道的延伸方向一致。并且，预制构件1的四周设置的钢板11上设置有多个孔洞。预制构件1内部设置的纵向隔板12可以对预制构件1的钢板11进行支撑，从而提高预制构件1的受力强度；预制构件1的钢板11上设置的孔洞可以作为辅助工具孔完成预制构件1内部纵向隔板12的安装，也可以作为浇筑孔向预制构件1内部浇筑混凝土，在预制构件1内浇筑混凝土可以进一步地提高预制构件1的强度。
50.示例的，在预制构件1的一种可能的组装或制作方法中，可以根据预制构件1的大小和形状确定钢板11和纵向隔板12的大小和形状，提前将钢板11和纵向隔板12进行下料，然后将下料好的钢板11和纵向隔板12进行焊接，从而制作成预制构件1。具体的，参照图1，可以先将纵向隔板12焊接在预制构件1下侧的钢板11上，然后利用在预制构件1的钢板11上设置的孔洞将预制构件1内部的纵向隔板12焊接在预制构件1上侧的钢板11上。需要说明的是，预制构件1四周的钢板11上的孔洞的布置的数量和位置可以根据实际情况进行确定，例如，可以以满足纵向隔板12的焊接为前提的条件下对孔洞的布置的数量和位置进行确定，可以在纵向隔板12隔开的每个空间上均设置孔洞，这样，可以方便地通过孔洞将纵向隔板12焊接在预制构件1的钢板11上。另外，若预制构件1的体积可以满足施工人员进入预制构件1内部对纵向隔板12进行焊接的要求，此时，可以设置很少的孔洞，仅以满足向预制构件1内部浇筑混凝土即可。需要说明的是，上述的方法是制作预制构件1的一个示例，也可以采用其他方法制作预制构件1，例如，采用铆接的方法，本技术实施例不对此进行限定。
51.另外，需要说明的是，参照图1，由于开挖机具3包括开挖刀头31，并且开挖刀头31是圆盘形的，多个开挖刀头31排列布置时，相邻的开挖刀头31之间具有间隙，该间隙对应的土层开挖不到，为了能使预制构件1对应开挖不到的土层的位置具有较强的强度，所以将预制构件1内部设置的纵向隔板12的位置与开挖刀头31之间的间隙对应，并且纵向隔板12的布置方向与隧道的延伸方向一致，这样能使预制构件1顺利的顶进开挖后的土层内，不产生变形。
52.需要说明的是，上述描述的内容适用于软弱地层开挖隧道，所以对于开挖刀头31之间的间隙开挖不到的土层，通过在预制构件1内部设置纵向隔板12的方式提高预制构件1
的强度，从而使预制构件1能顺利的顶进开挖后的土层，而不至于产生变形。同时，本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构也适用于在软弱地层开挖隧道时遇到硬质土层的情况，具体详见本技术实施例第二方面的描述。
53.示例的，参照图2，在本技术实施例的一种可能的实现方式中，连接件2包括锁扣结构21，相邻的两个预制构件1通过锁扣结构21连接在一起，锁扣构件21分别设置在相邻的两个预制构件1的相邻的两个侧面上。
54.在此基础上，参照图2，锁扣结构21包括凹槽211和凸扣212，凹槽211设置在相邻的两个预制构件1其中一个预制构件1的侧面上，则凸扣212设置在相邻的两个预制构件1另一个预制构件1的侧面的对应位置上，通过将凹槽211和凸扣212配合安装，可将相邻的两个预制构件1连接在一起。概括来讲，对于一个预制构件1来说，一个侧面上设置凹槽211，则另一个侧面对应位置上设置凸扣212；对于两个相邻的预制构件1来说，上一个预制构件1的侧面上设置凹槽211，则下一个预制构件1的对应的侧面对应的位置上设置凸扣212。这样，通过上一个预制构件1上设置的凹槽211与下一个预制构件1上设置的凸扣212配合安装，可以将多个预制构件1连接在一起。并且凹槽211和凸扣212的设置方向沿隧道延伸的方向延伸，同时，凹槽211和凸扣212的长度与预制构件1的长度一致。需要说明的是，凸扣212比凹槽211要稍小一点，但是也需要注意配合间隙，以相邻的两个预制构件1能平顺的沿隧道延伸的方向滑动，并且也不产生较大的晃动为佳。示例的，参照图2，可以将凹槽211和凸扣212制作成t型结构，当然，凹槽211和凸扣212也可以设置成其他形状，本技术实施例不对此进行限定。
55.需要说明的是，参照图3，连接件2还可以是设置在相邻的两个预制构件1之间的连接紧固件22，从而通过连接紧固件22将相邻的预制构件1连接在一起。参照图3和图4，为了保证连接的牢固，可以在两个相邻的预制构件1的相邻的侧面上设置沿纵向和横向均多排布置的连接紧固件22。对于内部不能直接安装的连接紧固件22，可以利用预制构件1四周的钢板11上设置的孔洞来安装这些内部的连接紧固件22。参照图4，为本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的预制构件1通过连接紧固件22连接示意图。
56.参照图3，在本技术实施例的一种可能的实现方式中，也可以通过在相邻的预制构件1之间设置焊接钢板23将相邻的预制构件1焊接在一起，可以根据焊接钢板23和钢板11的材质和厚度等参数，选择合适的焊接工艺。
57.在此基础上，为了更进一步地保证多个预制构件1连接的牢固性，也可以同时设置连接紧固件22和焊接钢板23将多个预制构件1连接在一起。
58.需要说明的是，在本技术实施例的一种可能的实现方式中，在相邻的两个预制构件1之间还设置有连接板，通过连接紧固件22将一个预制构件1连接在连接板的一部分上，通过连接紧固件22将另一个预制构件1连接在连接板的另一部分上，这样也可以将相邻的两个预制构件1连接在一起。具体的，可以在预制构件1上端的一侧布置一块连接板，并且该连接板通过连接紧固件22与预制构件1连接在一起；同时，连接板有部分伸出预制构件1，搭接在相邻的另一件预制构件1上，并通过连接紧固件22与该预制构件1连接在一起。
59.第二方面，本技术实施例还提供了一种修建方法，用以修建上述任一项实施例中的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构。
60.具体的，参照图5，本技术实施例提供的一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的修建方法包括以下步骤：
61.步骤s01：根据拟开挖隧道断面的外缘轮廓确定多个开挖区域，多个开挖区域并排相接形成环形的隧道主体结构外缘轮廓。
62.步骤s02：根据每个开挖区域的形状，适配组装第一方面提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的预制构件1，每个预制构件1对应一个开挖区域。
63.步骤s03：用开挖设备对多个开挖区域进行开挖，并将多个预制构件1一一对应顶进开挖后的开挖区域内。
64.步骤s04：将多个预制构件1连接在一起，形成隧道外缘主体结构。
65.需要说明的是，在步骤s01中，对拟开挖隧道断面的外缘轮廓确定开挖区域的方法有多种，示例的，本技术实施例采用“断面形状尽量简单，半径和角度种类尽量少”的原则将隧道断面的外缘轮廓进行划分，从而确定多个开挖区域。
66.为了能形象的描述上述的“断面形状尽量简单，半径和角度种类尽量少”的划分原则，参照图6，以拟开挖的隧道外缘轮廓4为马蹄形作为一个示例进行说明。
67.首先，将马蹄形的隧道外缘轮廓4按照“断面形状尽量简单，半径和角度种类尽量少”的原则进行划分，确定开挖区域5，示例的，参照图6，将隧道断面外缘轮廓划分了六个部分，确定了六个开挖区域5，分别为：5a、5b、5c、5d、5e和5f；按照种类来区分的话，这六个开挖区域5又可分为三种，分别为：半径为r1、角度为α1的三个扇环状的5a、5b和5f；半径为r2、角度为α2的两个扇环状的5c和5e；半径为r3、角度为α3的一个扇环状的5d。
68.其次，根据对隧道外缘轮廓4划分确定的开挖区域5的形状，适配组装或制作第一方面任一项实施例中提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的预制构件1，分别为：1a、1b、1c、1d、1e和1f。示例的，参照图6和7，图7中1a对应图6中的5a、1b对应5b、1c对应5c、1d对应5d、1e对应5e、1f对应5f，这样，每一个预制构件1都与开挖区域5一一对应。参照图7，需要说明的是，预制构件1a～1f的内部已经浇筑了混凝土，预制构件1a～1f沿隧道外缘环向排列，形成了隧道外缘的主体结构，隧道外缘主体结构内为拟开挖的土层。
69.需要说明的是，参照图8，为“断面形状尽量简单，半径和角度种类尽量少”的原则用于划分开挖的隧道外缘轮廓4为椭圆形的一个示例，将隧道外缘轮廓4划分了八个部分，确定了八个开挖区域5，分别为：5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g和5h；按照种类来区分的话，这八个开挖区域5又可分为三种，分别为：半径为r1、角度为β1的两个个扇环状的5a和5e；半径为r2、角度为β2的四个扇环状5b、5d、5f和5h；半径为r3、角度为β3的两个扇环状的5c和5g。这样，就需要制作八个与开挖区域5一一对应的预制构件1。
70.所以，也可以将“断面形状尽量简单，半径和角度种类尽量少”的原则应用于对其他断面形状的隧道的外缘轮廓进行划分确定开挖区域。
71.然后，利用开挖机具3对确定的开挖区域5进行开挖，示例的，可以选择顶管机配合开挖机具3向前开挖并顶进。将开挖机具3设置在预制构件1靠近拟开挖土层的一侧，将顶管机设置在预制构件1远离拟开挖土层的另一侧，这时，预制构件1就相当于常规方法使用顶管机向前顶进的管道，利用顶管机将开挖机具3和预制构件1一起向前开挖和顶进，在将对应的预制构件1顶进开挖后的开挖区域后，然后重新布置下一个开挖区域对应的预制构件1和开挖机具3，这样将多个预制构件1一一对应地顶进开挖后的开挖区域5内。
72.最后，通过连接件2将多个预制构件1连接在一起，在开挖后的开挖区域5内形成了一个整体结构，同时，该整体结构也是隧道外缘的主体结构。
73.需要说明的是，上述的步骤s03还包括，每个开挖区域5的开挖均采用与开挖区域5对应的开挖机具3，需要根据开挖区域5的大小和形状制作对应的开挖机具3。开挖机具3采用多刀盘系统，示例的，参照图1，将多个开挖刀头31进行排列布置，然后利用钢结构作为加固件，制作成多刀盘系统的开挖机具3。每一个预制构件1都有对应的开挖机具3，开挖机具3的弧长和开挖高度与对应的预制构件1一致。
74.需要说明的是，通过以下辅助方法也可以将本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的修建方法用于开挖时遇到硬质土层的情况或者直接将本技术实施例提供的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构用于在硬质土层中开挖隧道：
75.具体的，参照图9，开挖时遇到硬质土层时，用单刀盘硬质开挖刀头6对划分好的一个开挖区域5内依次进行开挖，每开挖一次，形成一个圆柱形的孔洞，需要说明的是，选用的单刀盘硬质开挖刀头6的直径要稍大于预制构件1的厚度。示例的，参照图9，利用单刀盘硬质开挖刀头6从左向右依次开挖硬质土层，在依次开挖时，要使开挖形成的孔洞有重叠，重叠部分的高度要大于或等于预制构件1的厚度，这样能使预制构件1向前顶进时，没有未开挖到的硬质土层阻挡，从而顺利的顶进开挖后的硬质土层内。为了避免隧道外部的硬质土层在单刀盘硬质开挖刀头6开挖后产生沉降或塌陷，在开挖后的孔洞内填充软土，起到对开挖后的孔洞外部的硬质土层的支撑作用。然后利用上述的对软质土层的开挖方法，利用多刀盘系统的开挖机具3对置换后的软土进行开挖。
76.进一步地，在上述的步骤s04之后，利用本技术实施例提供的一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的修建方法最终形成隧道的步骤还包括：
77.开挖上述的预制构件1形成的隧道外缘主体结构内的土层。此时，开挖隧道外缘主体结构内土层的方法有多种选择，如：钻破开挖法、机械开挖法或人工+机械的混合开挖法，本技术实施例不对此进行限定。参照图10，在隧道外缘主体结构内的土层开挖完成后，安装隧道内部结构7，形成最终隧道。
78.综上所述，本技术例提供的一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构及其修建方法，施工工序简单、能缩短施工工期、降低施工造价；该拼装式结构整体性良好、承载能力强、较少施工过程中隧道外部土层的变形，尤其能减少隧道上部土层的沉降，降低了对周围环境的影响；同时能对隧道外部土层形成支撑，保证了隧道内部施工的安全。
79.上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。
技术特征：1.一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，其特征在于，包括：预制构件，数量为n个，n个所述预制构件沿隧道外缘轮廓环向排列，形成隧道外缘主体结构，其中，n为正整数；连接件，所述连接件设置在相邻的两个所述预制构件之间，用于将多个所述预制构件连接在一起。2.根据权利要求1所述的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，其特征在于，每个所述预制构件的形状对应部分隧道外缘轮廓，n个所述预制构件连接后的轮廓与隧道外缘轮廓一致。3.根据权利要求1所述的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，其特征在于，所述预制构件为四周设置钢板、内部设置纵向隔板的多孔箱型结构，所述纵向隔板的位置与前方开挖机具的多个刀头之间的间隙对应。4.根据权利要求3所述的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，其特征在于，相邻的两个所述预制构件之间通过锁扣结构连接。5.根据权利要求4所述的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，其特征在于，所述锁扣结构包括凹槽和凸扣，所述凹槽设置在相邻的两个所述预制构件中的一个上，所述凸扣设置在另一个上，通过所述凹槽和所述凸扣配合，将相邻的两个所述预制构件连接。6.根据权利要求3所述的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，其特征在于，相邻的所述预制构件之间设置有连接紧固件或焊接钢板。7.根据权利要求6所述的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，其特征在于，相邻的所述预制构件之间设置有连接板，通过所述连接紧固件分别将相邻的所述预制构件连接至所述连接板，将相邻的两个所述预制构件连接。8.一种修建方法，用于修建权利要求1-7中任一项所述的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构，其特征在于，包括以下步骤：步骤s01：根据拟开挖隧道断面的外缘轮廓确定多个开挖区域，多个所述开挖区域并排相接形成环形的所述隧道外缘轮廓；步骤s02：根据每个所述开挖区域的形状，适配组装权利要求1～7中任一项所述的软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构的所述预制构件，每个所述预制构件对应一个所述开挖区域；步骤s03：用开挖机具对多个所述开挖区域进行开挖，并将多个所述预制构件一一对应顶进开挖后的多个所述开挖区域内；步骤s04：将多个所述预制构件之间连接，形成隧道外缘主体结构。9.根据权利要求8所述的修建方法，其特征在于，所述步骤s03包括：每个所述开挖区域采用对应的开挖机具开挖，所述开挖机具采用多刀盘系统，所述开挖机具的弧长、开挖高度等与所述预制构件形状对应。10.根据权利要求8所述的修建方法，其特征在于，在所述步骤s04之后，所述方法还包括：开挖所述隧道外缘主体结构内的土层；安装隧道内部结构，形成隧道。
技术总结本申请实施例公开了一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构及其修建方法。该软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构能减少隧道上方土层的沉降、降低对周边环境的影响；同时能保证隧道内部施工的安全。该软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构包括预制构件和连接件，预制构件的数量为N个，N个预制构件沿隧道外缘轮廓环向排列，形成隧道外缘主体结构；连接件设置在相邻的预制构件之间，用于将多个预制构件连接在一起。本申请实施例提供了一种软弱地层大断面暗挖隧道拼装式结构及修建方法，用于开挖隧道。道。道。
技术研发人员：肖明清 邓朝辉 李策 胡大伟 蒋超 薛光桥
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2022.03.15
技术公布日：2022/7/5
