CN103362523B - 软弱围岩隧道洞口外套拱吊模衬砌方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软弱围岩隧道洞口外套拱吊模衬砌方法，包括安装第一榀套拱格栅钢架、超前小管棚，形成隧道锁口；安装第二及第三组套拱格栅钢架、形成整体钢架；布置纵向钢管、铺设竹胶板、用铁丝连接纵向钢管与整体钢架，形成模板支撑体系；浇筑混凝土，完成钢筋混凝土套拱的施工等步骤。本发明在钢筋混凝土内布置骨架作为混凝土模板支模的支撑体系，采用吊模施工技术进行混凝土浇筑，这样在极短的时间内形成软弱围岩隧道洞口迎坡支撑，有效地阻止了洞口明槽迎坡及边坡的位移、下滑，防止了明槽山体大面积的垮塌，确保了隧道安全进洞；本发明适用于混凝土浇筑模板外部支撑构件缺乏，浇筑混凝土结构不规则，施作时间要求紧、速度快的应急条件下的临时工程。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，具体地说，特别涉及一种在隧道洞口施工围岩特别软弱，需采取套拱紧急支撑洞口边坡，在极短的时间内不易形成外部支撑模板体系，而用内部自撑式体系的吊模衬砌方法。
背景技术
隧道混凝土浇筑衬砌，也称模筑混凝土衬砌，一般采用的方法是整体式钢模衬砌台车；组合式钢模配钢拱架、排架、移动工作台车；木模板配木拱架、木排架、人工脚手架；木模板配钢拱架、钢排架、人工脚手架等等。
采用上述支模方式都是通过外部支撑体系，保证模板的定位和稳固。其受力特点是混凝土浇筑过程中产生的应力传递给模板，模板又将应力传递给衬砌台车或拱、排架。因此，隧道混凝土浇筑衬砌的前提条件是浇筑前除了必须要有模板外，还必须制作衬砌台车或拱、排架作为外部支撑体系。
当衬砌台车或拱、排架未完成制作的特殊情况下遭遇暴雨袭击，隧道洞口明槽迎坡及边坡已发生位移、下滑，若不采取紧急措施，将造成明槽山体大面积的垮塌，难以保证隧道安全进洞。采用传统方法异型断面模板支撑体系加工制作必须有一个时间过程，等模板支撑体系加工制作完成，事故肯定已经发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能及时有效防止滑坡垮塌的软弱围岩隧道洞口外套拱吊模衬砌方法。
本发明的技术方案如下：一种软弱围岩隧道洞口外套拱吊模衬砌方法，包括以下步骤：
1)在隧道洞口紧贴隧道明暗交界处安装一榀与洞口形状相适应的第一榀套拱格栅钢架(1)；
2)沿第一榀套拱格栅钢架(1)的外缘打入若干根洞口锁扣锚杆(2)，形成超前小管棚(3)，所述超前小管棚(3)的后端(外露端)紧贴并焊接在第一榀套拱格栅钢架(1)的外缘上，形成隧道锁口；
3)从隧道明暗交界处的顶部开始向后架设多个弧长不等的第二组套拱格栅钢架(4)，该第二组套拱格栅钢架(4)垂直于水平面，第二组套拱格栅钢架(4)的顶面与第一榀套拱格栅钢架(1)的顶面保持平齐，且第二组套拱格栅钢架(4)底部的两端焊接在第一榀套拱格栅钢架(1)上；同时，从隧道明暗交界处的底部开始向后架设多个弧长相等的第三组套拱格栅钢架(5)，该第三组套拱格栅钢架(5)垂直于水平面，第三组套拱格栅钢架(5)的顶面与第一榀套拱格栅钢架(1)的顶面亦保持平齐；
4)用纵向拉通布置的螺纹钢将第一榀套拱格栅钢架(1)、第二组套拱格栅钢架(4)和第三组套拱格栅钢架(5)焊接起来，形成整体钢架；
5)在整体钢架的内外侧均铺设竹胶板(6)，里面的竹胶板(6)为内模板，外面的竹胶板(6)为外模板，并沿竹胶板(6)的外缘布置纵向钢管(7)；
6)用铁丝(8)穿过竹胶板(6)将纵向钢管(7)与整体钢架连接起来，并在每个连接处的竹胶板(6)与整体钢架之间垫砂浆垫块，预留钢筋保护层；
7)内模板和外模板拱腰以下浇筑混凝土前一次性全部安装到位，外模板拱腰以上随浇筑混凝土的上升，边安装、边浇筑，形成隧道口的钢筋混凝土套拱。
作为优选，所述洞口锁扣锚杆(2)为钢管，两相邻洞口锁扣锚杆(2)之间的距离相等。
作为优选，两相邻第二套拱格栅钢架(4)之间的距离相等，两相邻第三套拱格栅钢架(5)之间的距离也相等
有益效果：本发明在没有衬砌台车或拱、排架的情况下，充分利用施工现场现有常用材料和加工机具，在极短的时间内迅速完成钢筋混凝土套拱的施工，异型断面钢筋混凝土浇筑无需外部支撑体系，通过增加钢筋混凝土钢筋自身的刚度，形成自撑式异型断面钢筋混凝土浇筑模板支撑体系，采用吊模施工技术进行混凝土浇筑，这样在极短的时间内形成软弱围岩隧道洞口迎坡支撑，有效地阻止了洞口明槽迎坡及边坡的位移、下滑，防止了明槽山体大面积的垮塌和隧道洞口失稳，确保了隧道安全进洞。本发明在应急抢险的特殊情况下是一种有效措施，它适用于混凝土浇筑模板外部支撑构件缺乏，浇筑混凝土结构不规则，施作时间要求紧、速度快的应急条件下的临时工程。
附图说明
图1为套拱格栅拱钢架及隧道锁口的主视图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图2的B处放大图。
图4为图3的C向视图。
图5为第二次暴雨后隧道洞口形成的垮塌面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1、图2、图3、图4所示，软弱围岩隧道洞口外套拱吊模衬砌方法，包括以下步骤：
1)在隧道洞口紧贴隧道明暗交界处安装一榀与洞口形状相适应的第一榀套拱格栅钢架1，该第一榀套拱格栅钢架1內缘断面略大于隧道开挖断面轮廓线，第一榀套拱格栅钢架1优选由22mm螺纹钢焊接而成，第一套拱格栅钢架1的截面尺寸优选为250×250mm2；
2)紧贴第一榀套拱格栅钢架1的外缘沿隧道走向打入若干根洞口锁扣锚杆2，形成超前小管棚3，所述洞口锁扣锚杆2优选为长3.5m、直径40mm的钢管，两相邻洞口锁扣锚杆2之间的距离相等，本实施例优选为200mm；所述超前小管棚3的后端紧贴并焊接在第一榀套拱格栅钢架1的外缘上，形成隧道锁口；
3)从隧道明暗交界处的顶部开始向后架设多个弧长不等的第二组套拱格栅钢架4，该第二组套拱格栅钢架4的形状与隧道拱形相适应，其內缘略大于隧道开挖断面轮廓线，第二组套拱格栅钢架4垂直于水平面，第二组套拱格栅钢架4的弧长从前往后逐渐增大，所述第二组套拱格栅钢架4的顶面与第一榀套拱格栅钢架1的顶面保持平齐，第二组套拱格栅钢架4底部的两端焊接在第一榀套拱格栅钢架1上，两相邻第二组套拱格栅钢架4之间的距离相等，本实施例中优选为250mm；同时，从隧道明暗交界处的底部开始向后架设多个弧长相等的第三组套拱格栅钢架5，该第三组套拱格栅钢架5位于第二组套拱格栅钢架4的后方，并垂直于水平面，第三组套拱格栅钢架5的形状与隧道的断面形状相适应，其內缘略大于隧道开挖断面轮廓线，第三组套拱格栅钢架5的顶面与第一榀套拱格栅钢架1的顶面保持平齐，两相邻第三组套拱格栅钢架5之间的距离也相等，本实施例中优选为250mm；
4)沿第一榀套拱格栅钢架1的内外缘纵向拉通布置螺纹钢，该螺纹钢从第一榀套拱格栅钢架1延伸至最后一个第三组套拱格栅钢架5，两相邻螺纹钢之间的间距优选为300mm，并且各螺纹钢将第一榀套拱格栅钢架1、第二组套拱格栅钢架4和第三组套拱格栅钢架5焊接起来，形成整体钢架；
5)在整体钢架的内外侧均铺设竹胶板6，里面的竹胶板6为内模板，外面的竹胶板6为外模板，并沿两竹胶板6的外缘布置纵向钢管7，该纵向钢管7的直径优选为42mm，同一竹胶板6所对应纵向钢管7的间距优选为300mm；
6)与纵向钢管7相对应，环向每隔300mm、纵向每隔500mm在竹胶板6上穿孔，用铁丝8穿过竹胶板6上的孔将纵向钢管7与整体钢架连接起来，并在每个连接处的竹胶板6与整体钢架之间垫砂浆垫块，预留钢筋保护层，以确保钢筋保护层厚度；
7)内模板和外模板拱腰以下浇筑混凝土前一次性全部安装到位，外模板拱腰以上随浇筑混凝土的上升，边安装、边浇筑，形成隧道口的钢筋混凝土套拱。
采用吊模施工筋混凝土套拱是在应急情况下采用的不得已的有效措施。在申请人某隧道施工遭受第一次暴雨袭击后，隧道洞口明槽迎坡及边坡已发生位移、下滑，业主和设计单位立刻采纳了施工单位提出的套拱支撑措施，在不到24小时第二次暴雨袭击时，各套拱格栅钢拱已经安装到位，拱腰以上的洞口锁扣锚杆已施作完成。因此，第二次暴雨袭击时，第一步措施已发挥了作用，雨后结果是套拱格栅钢拱拱顶下沉了23cm；预留的洞口断面内的围岩发生垮塌，其中洞顶超前小管棚以下纵向垮塌深度达2m；超前小管棚露出，发生下扰变形；超前小管棚以上未出现垮塌(见图5，图5中D处为第二次暴雨后形成的垮塌面)。洞口轮廓线以外只是位移量、明槽支护体开裂加大，但是，并未发生滑坡垮塌。
本发明中，螺纹钢、纵向钢管的布置数目，纵向钢管与整体钢架之间连接点的数目及分布形式等均可根据实际需要调整，在此不做赘述。
Claims (3)
1.一种软弱围岩隧道洞口外套拱吊模衬砌方法，其特征在于包括以下步骤：
1)在隧道洞口紧贴隧道明暗交界处安装一榀与洞口形状相适应的第一榀套拱格栅钢架(1)；
2)沿第一榀套拱格栅钢架(1)的外缘打入若干根洞口锁扣锚杆(2)，形成超前小管棚(3)，所述超前小管棚(3)的后端紧贴并焊接在第一榀套拱格栅钢架(1)的外缘上，形成隧道锁口；
3)从隧道明暗交界处的顶部开始向后架设多个弧长不等的第二组套拱格栅钢架(4)，该第二组套拱格栅钢架(4)垂直于水平面，第二组套拱格栅钢架(4)的顶面与第一榀套拱格栅钢架(1)的顶面保持平齐，且第二组套拱格栅钢架(4)底部的两端焊接在第一榀套拱格栅钢架(1)上；同时，从隧道明暗交界处的底部开始向后架设多个弧长相等的第三组套拱格栅钢架(5)，该第三组套拱格栅钢架(5)垂直于水平面，第三组套拱格栅钢架(5)的顶面与第一榀套拱格栅钢架(1)的顶面亦保持平齐；
4)用纵向拉通布置的螺纹钢将第一榀套拱格栅钢架(1)、第二组套拱格栅钢架(4)和第三组套拱格栅钢架(5)焊接起来，形成整体钢架；
5)在整体钢架的内外侧均铺设竹胶板(6)，里面的竹胶板(6)为内模板，外面的竹胶板(6)为外模板，并沿竹胶板(6)的外缘布置纵向钢管(7)；
6)用铁丝(8)穿过竹胶板(6)将纵向钢管(7)与整体钢架连接起来，并在每个连接处的竹胶板(6)与整体钢架之间垫砂浆垫块，预留钢筋保护层；
7)浇筑混凝土，形成隧道口的钢筋混凝土套拱。
2.根据权利要求1所述的软弱围岩隧道洞口外套拱吊模衬砌方法，其特征在于：所述洞口锁扣锚杆(2)为钢管，两相邻洞口锁扣锚杆(2)之间的距离相等。
3.根据权利要求1所述的软弱围岩隧道洞口外套拱吊模衬砌方法，其特征在于：两相邻第二组套拱格栅钢架(4)之间的距离相等，两相邻第三组套拱格栅钢架(5)之间的距离也相等。
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