CN104989425A - 一种暗挖进洞支护结构及其支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种暗挖进洞支护方法，其特征在于在山坡一侧进行挖槽施工山体支撑平台基础，并在山脚进行地基处理，以满足支护结构地基承载力要求。当地基处理完成后绑扎支护结构钢筋，浇注带耳墙支护结构。待支护结构混凝土达到设计强度后，回填顶部覆土，靠山坡一侧进行导洞施工架设初支钢拱架封闭成环与挂网喷砼形成初支系统，最后施工二衬结构，完成洞口段隧道施工。本发明作为一种暗挖进洞支护方法，可为暗挖进洞提供一种安全可靠的支护结构，解决了山坡进洞难题，可有效减少边坡工程量，尽量保留原有生态环境，确保施工安全。

Description

一种暗挖进洞支护结构及其支护方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域中的山岭隧道进洞施工，具体的讲是涉及一种暗挖进洞支护方法。

背景技术

随着城市建设的发展，越来越多的城市交通和建筑不断涌现。城市隧道作为一种交通形式得到了长远发展，但在城市中心区域，尤其是市政建设中为减少隧道规模以及市政道路线位规划，常常将隧道选在山谷之处，这就为城市山岭隧道建设尤其是隧道进洞带来了较大技术难度。

在山谷等地形高边坡坡脚下进行隧道进洞的施工，若以常规明洞开挖、洞口管棚施作的方式必然造成较大土方工程，同时所带来的洞口高边坡也将增加施工风险和运营成本。因此关于如何在高边坡坡脚进行山岭隧道施工，成了这类工程能否成功的关键。

常规的山岭隧道进洞施工，一般采用明洞边坡开挖，施作管棚等超前支护结构，而后采取新奥法等进洞工艺。该传统施工方法应用在高边坡坡脚下时，存在着高边坡刷方量大、边坡变形控制难、高边坡洞口运营管理等难题，往往影响隧道工程难以实施。

经专利和文献检索，对于此类工程目前常用棚洞法进行半暗挖施工的两项专利（专利公布号：CN103939115A和CN101713294A），通过对以上专利的学习与研究，CN101713294A发明采用先导洞施工档土桩基，而后施工棚洞的形式，该发明多次开挖且永久性结构多次施作，工序复杂，实施难度亦较大，存在一定隐患。CN103939115A发明在前述专利的基础上，先行施工临空侧侧墙和顶板，而后施工锚固体系，最后分台阶开挖并施工内侧墙与先行施工的顶板连接，该发明结构体系较弱，应适合跨度和规模较小的山岭隧道，仅在锚杆固结的结构构造支护下分台阶开挖施工山体内侧墙时，初衬结构以及二衬结构的受力体系侧向抗力均不足，实施起来存在一定风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种暗挖进洞支护结构，能有效减少边坡土方量，保留原有绿化环境、提高施工安全保证。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种暗挖进洞支护结构，其特征在于该支护结构为带耳墙的支护结构，所述带耳墙的支护结构一侧设条形基础，所述条形基础边缘打设锚杆固结坡脚，所述带耳墙的支护结构另一侧设底部基础，所述底部基础通过锚杆固结地基。

所述带耳墙的支护结构包括一拱形结构，所述拱形结构的一侧设置耳墙，设置耳墙一侧的拱形结构底部连接底部基础，拱形结构另一侧设置条形基础，耳墙与拱形结构整体浇注，支护结构内设支护钢筋，所述支护钢筋与条形基础边缘打设的锚杆进行焊接。

所述支护结构为施工隧道二衬结构提供支护，所述拱形结构和隧道二衬结构外轮廓之间预留变形空间。

所述条形基础设置于基岩上，与支护结构整体浇注，其中AB连线倾斜角30°~45°，A点为拱形结构与支护结构的交点，B点为底部基础与拱形结构底部的内侧交点。

所述耳墙与拱形结构衔接处设置平直段进行连接，所述耳墙的高度高于拱形结构顶部不小于2.5m。

底部基础采用带墙趾构造，底部基础采用带锚杆加固的素砼换填地基形式。

所述拱形结构的顶部覆土。

本发明的另一目的在于提供一种暗挖进洞支护结构的施工方法，能有效减少边坡土方量，保留原有绿化环境、提高施工安全保证。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种暗挖进洞支护方法，其特征在于该支护方法由设置于山坡的支撑平台基础以及山脚的地基基础形成支撑，绑扎浇注带耳墙支护结构，并在支护结构支护下进行山岭隧道洞口结构施工。

支撑平台基础设置于山坡基岩处，根据围岩性质设置注浆锚杆加固坡脚，插入角15°~ 45°

带耳墙支护结构整体浇注，在耳墙与山坡中间进行土体回填，增加支护结构整体压重，提高支护结构整体稳定性。

该方法包括以下步骤：A、在山坡一侧挖槽开挖施工支撑平台基础，并在山脚进行地基处理；B、绑扎支护结构钢筋，浇注带耳墙支护结构；C、待支护结构混凝土达到设计强度后，回填顶部覆土；D、靠山坡一侧进行导洞施工，架设初支钢拱架封闭成环并与挂网喷砼形成初支；E、铺设防水体系，台车模筑二衬结构，完成进洞施工。

本发明提供了一种暗挖进洞支护方法，为解决陡峭山坡进洞难题提供了一种技术先进、安全可靠、经济合理、美观简洁的超前支护。该支护进洞方法注重生态效应，使其与沿线道路选线、周边环境和地形地貌等协调一致，也为运营维护提供了安全便利的基础条件。

附图说明

图1为本发明的支护结构示意图。

图2为本发明的进洞施工步骤。

具体实施方式

以下结合本发明的具体实施例和附图，对本发明作进一步说明。

一种暗挖进洞支护方法，其主要步骤为（1）在山坡一侧挖槽开挖施工支撑平台基础，即条形基础，条形基础须设置在基岩上，必要时打设锚杆，锚杆钢筋须伸入支护结构基础不小于150mm，并与支护结构钢筋进行焊接；（2）在山脚进行地基处理，采用片石换填或锚杆注浆加固等处理的形式；（3）整体浇注钢筋混凝土，混凝土强度等级采用C25~C35，等厚处取500mm~800mm，耳墙结构顶部宽约500~800mm厚，与拱形结构衔接处设置500~800mm平直段进行连接；浇筑时内侧预设钢拱架，支护结构与二衬之间预留50mm~80mm变形量；（4）待支护钢筋混凝土结构达到设计强度后，进行暗洞开挖施工，暗洞施工靠近山脚一侧采用小导洞开挖，及时架设初支钢拱架封闭成环并与挂网喷砼形成初支；（5）铺设防水体系，台车模筑二衬结构，完成进洞施工。

位于山坡的支撑平台基础即条形基础1可有效利用陡峭山坡处围岩质地较硬，承载力较高等特点，仅需开槽挖出局部山坡形成平台基础1，在平台基础1内侧边缘打设锚杆固结坡脚，锚杆根据岩体属性可选择钢筋锚杆或中空注浆锚杆，插入角15°~45°，平台基础1根据受力需要以及岩层情况，优选宽度800mm~2000mm，高度500mm~800mm的条形基础。条形基础作为支护结构整体的一部分，整体绑扎的钢筋网与打设的锚杆进行有效焊接。

在山脚侧根据地层情况进行地基处理，打设底部基础2，一般挖槽至基岩，采用片石换填并打设锚杆加固等处理的形式。采用锚杆加固时，将锚杆预留不小于150mm长度，与支护结构钢筋进行焊接。如图所示，为了达到拱形结构的力学效果最佳，AB两点之间的连线与水平面的倾斜角为30°~45°，其中A点为拱形结构与支护结构的交点，B点为底部基础与拱形结构底部的内侧交点。

支护结构3依据隧道二衬结构外轮廓进行灵活性设计，与初衬结构之间为预留变形空间，优选约50mm~80mm，也可根据支护结构预估变形量进行预留。拱形结构厚度优选500mm~800mm，根据二衬结构外轮廓跨度以及结构受力进行设计，须满足承载力要求。

耳墙结构4为平衡山坡偏压作用设置，优选高度高于拱形结构顶部不小于2.5m，可保证拱形结构顶部覆土最小2m，以利种植绿化树木5等。耳墙顶部宽度优选300mm~500mm，内侧直立构造，与拱形结构连接时为便于施工，设计为500mm水平构造。外侧为斜坡构造，根据挡墙坡率设置，优选1:0.1~1:0.25。

在支护结构3的支护下，采用导洞开挖山坡围岩，挂网架设钢拱架，并在支护结构下方封闭成环，喷射混凝土形成初期支护6，钢拱架以及喷砼根据隧道断面进行设计。施工进尺根据围岩条件确定，建议以每天2~4m短进尺进行。最后铺设防水体系，台车模筑二衬结构7，完成进洞施工。图中8为导洞施工。

在一个实施例中将本发明应用于某城市山岭隧道进洞施工，该工程的制约条件是：

1）工程采用山岭隧道形式穿越，其中一个洞口依据总体线性布置，选址在一陡峭山谷坡脚，原为采石场遗留山谷形构造，岩层为成层状页岩，质地较硬，围岩裂隙分布较多。

2）隧道设计为双向六车道，隧道设计为小净距隧道，毛洞宽度约为16.8m。

3）山坡陡峭，顶部绿化保留完整，若采用明洞施工，边坡开挖约40m高，对生态环境也将带来一定破坏影响，同时也为施工以及运营带来较大风险。

针对此工程难题，对本发明的一种暗挖进洞支护方法进行设计，如下：

开挖山脚侧支护结构基础至基岩，采用片石混凝土回填并打设锁脚锚杆，采用3根D25中空注浆锚杆，锚杆长4.5m，锚杆钢筋深入支护结构基础不小于150mm，并与支护结构钢筋焊接牢固。

根据山坡地形局部开槽开挖出右侧支护结构顶部锁脚支撑平台基础，打设锁脚锚杆，锚杆采用3根D25中空注浆锚杆，锚杆长4.5m，打设角度分别为15°、30°、45°，锚杆钢筋与支护结构钢筋焊接牢固。条形基础长度根据开挖岩体进行确定，优选2000mm。

立模绑扎钢筋并浇注支护结构，混凝土采用C35钢筋混凝土结构，等宽处厚80cm，浇筑时内侧预埋钢拱架，二衬与支护结构之间预留8mm预留变形量。

耳墙顶部宽度为800mm，较拱形结构顶部高2.5m，耳墙根部与弧形构造衔接处按800mm宽平直段进行连接，耳墙靠近洞门500mm处设置泄水孔，将排出顶部雨水。

待支护结构强度达到设计强度后，进行暗洞部分开挖，暗洞施工靠近山脚一侧采用导洞开挖，及时架设初支钢拱架封闭成环并与挂网喷砼形成初支。

铺设EVA防水板与无纺布，台车模筑二衬结构，完成进洞施工。

本发明克服了以往类似工程对边坡进行大开大刷，严重破坏洞口生态环境等缺点，采用拱形支护结构形式，对隧道进行超前支护，为同类隧道施工提供一种安全可靠、技术可行的支护体系。

Claims (8)

1.一种暗挖进洞支护结构，其特征在于该支护结构为带耳墙的支护结构，所述带耳墙的支护结构一侧设条形基础，所述条形基础边缘打设锚杆固结坡脚，所述带耳墙的支护结构另一侧设底部基础，所述底部基础通过锚杆固结地基。

2.根据权利要求1所述的一种暗挖进洞支护结构，其特征在于，所述带耳墙的支护结构包括一拱形结构，所述拱形结构的一侧设置耳墙，设置耳墙一侧的拱形结构底部连接底部基础，拱形结构另一侧设置条形基础，耳墙与拱形结构整体浇注，支护结构内设支护钢筋，所述支护钢筋与条形基础边缘打设的锚杆进行焊接。

3.根据权利要求1或2所述的一种暗挖进洞支护结构，其特征在于，所述条形基础设置于基岩上，与支护结构整体浇注，AB连线倾斜角30°~45°，其中A点为条形基础与支护结构的交点，B点为底部基础与支护结构的内侧交点。

4.根据权利要求2所述的一种暗挖进洞支护结构，其特征在于，所述拱形结构的顶部覆土。

5.一种暗挖进洞支护方法，其特征在于该支护方法由设置于山坡的支撑平台基础以及山脚的地基基础形成支撑，绑扎浇注带耳墙支护结构，并在支护结构作用下进行山岭隧道洞口结构施工的方法。

6.如权利要求5所述的一种暗挖进洞支护方法，其特征在于支撑平台基础设置于山坡基岩处，根据围岩性质设置注浆锚杆加固坡脚，插入角15°~ 45°。

7.如权利要求5所述的一种暗挖进洞支护方法，其特征在于带耳墙支护结构整体浇注，在耳墙与山坡中间进行土体回填，增加支护结构整体压重，提高支护结构整体稳定性。

8.如权利要求5所述的一种暗挖进洞支护方法，其特征在于其特征在于该方法包括以下步骤：A、在山坡一侧挖槽开挖施工支撑平台基础，并在山脚进行地基处理；B、绑扎支护结构钢筋，浇注带耳墙支护结构；C、待支护结构混凝土达到设计强度后，回填顶部覆土；D、靠山坡一侧进行导洞施工，架设初支钢拱架封闭成环并与挂网喷砼形成初支；E、铺设防水体系，台车模筑二衬结构，完成进洞施工。