CN105156130A - 一种隧道施工免支护安全施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隧道施工免支护安全施工方法：在隧道洞口外场地预制三节式钢筋混凝土框架结构；利用顶背与第三节后部之间千斤顶将钢筋混凝土框架结构推进至第三节后部到达所述隧道洞口的设计位置后将第三节固定；传力千斤顶支墩与后作用力传导支墩之间千斤顶推动第一节以及第二节随隧道开挖前进，并在第二节和第三节间空间内构筑隧道结构段，本发明利用所述钢筋混凝土框架结构的第一节代替传统施工方法中的支护结构，并利用第二与第三节之间的空间完成隧道结构的构筑，实现了边开挖边构筑效果，由于无需使用支护结构，使工程成本大幅降低，且工程作业环节衔接紧密，有利于提高施工进度，且有效地保证了施工安全。

Description

一种隧道施工免支护安全施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工方法，具体涉及一种隧道施工免支护安全施工方法。

背景技术

隧道施工是一项造价高，施工工期长，技术复杂的工程。在现在的基础设施建设、公路、铁路以及城市地铁的建设中起到不可缺少的作用。

在现在的隧道施工中，主要采用以下几种施工方法：盾构机一次成硐(洞)施工法，传统的矿山施工法、新奥法施工。以上施工方法中存在一些问题，如盾构机一次成硐施工法造价高，地质条件复杂、中短隧道及施工道路条件不好的情况下不适用；传统矿山施工法及新奥法施工中又出现一些不利因素：①在施工中安全事故时有发生，还不时有重特大事故发生。②为了保障安全施工，又不得不加强支护，从而造成施工成本的不断提高。③施工进度慢，各环节衔接比较复杂。④可燃气体、有害气体不能及时从硐内排出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道施工免支护安全施工方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

第一步：将隧道洞口外地面平整后用混凝土在地面浇注用于预制钢筋混凝土框架结构的场地，在所述场地的混凝土面层上施作作为钢筋混凝土框架结构滑移面的隔离层；在所述隔离层上按隧道设计断面预制钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土框架结构分为相对独立的三节，三节中第一节头部设置为刃角形，第二节后部设置有第二节和第三节间连接护套，该连接护套将第二节与第三节的间隙包裹在内，第三节后部按所述隧道洞口设计图预制，第二节底板处设置有传力千斤顶支墩，第三节底板处设置有与传力千斤顶支墩位置对应的后作用力传导支墩，在第三节后部外设置有顶背；

第二步：在钢筋混凝土框架结构达到一定强度后，在顶背与第三节后部之间安装千斤顶，利用该千斤顶将钢筋混凝土框架结构整体向前推进，在第一节推进到所述隧道洞口开挖面时，若为石质隧道，按隧道设计轮廓打眼、爆破并清碴后立即推动钢筋混凝土框架结构前行，若为土质隧道，则直接使第一节头部吃入开挖面内后再在第一节头部范围内开挖土方；当钢筋混凝土框架结构推进至第三节后部到达所述隧道洞口的设计位置后将第三节固定；

第三步：第三节固定好后，在传力千斤顶支墩与后作用力传导支墩之间安装千斤顶，利用该千斤顶推动第一节以及第二节随隧道开挖前进，并在第二节和第三节间形成的由所述第二节和第三节间连接护套包围的间隔空间内构筑新的隧道结构段，随着第一节以及第二节的不断前进，由第三节头部开始不断沿隧道开挖方向持续构筑由隧道结构段构成的隧道结构。

所述施工方法还包括以下步骤：对于采用一端拓进的隧道开挖方式，当第一节由隧道一侧洞口设计位置推进至隧道另一侧洞口设计位置后，在所述另一侧洞口设计位置浇注洞门；对于采用两端同时拓进的隧道开挖方式，在沿隧道两侧开挖方向推进并会合的两个钢筋混凝土框架结构的第一节之间浇注混凝土，使两侧隧道结构合拢。

所述钢筋混凝土框架结构内壁预留有通风孔，在预制钢筋混凝土框架结构时预埋有与通风孔相连通的通风管道。

所述通风孔分布在第一节头部。

所述第一节后部设置有第一节和第二节间连接护套，该连接护套将第一节与第二节的间隙包裹在内，第一节与第二节的间隙处设置有若干个沿钢筋混凝土框架结构截面左右对称分布的千斤顶，第一节的底板处设置有撑靴。

所述第一节的内壁设置有钢板。

所述隧道结构段的构筑方法为：绑扎钢筋、立内模后浇注混凝土，或者，拼装预制成形的混凝土瓦片。

所述第一节的长度为5～8米，第二节的长度至少为10米。

当第三节后部到达所述隧道洞口设计位置后，将安装在顶背与第三节后部之间的千斤顶移至传力千斤顶支墩与后作用力传导支墩之间，然后在第三节底板与顶背之间填充混凝土，然后在第三节周围缝隙处压注水泥浆液或水泥砂浆。

随着第一节以及第二节的不断前进，在后作用力传导支墩与千斤顶后部之间设置传力柱，或者，在所述隧道结构段底板上设置新的支墩，以代替后作用力传导支墩。

本发明的有益效果体现在：

本发明利用所述钢筋混凝土框架结构的第一节代替传统施工方法中的支护结构，并利用第二与第三节之间的空间完成隧道结构的构筑，实现了边开挖边构筑效果，由于无需使用支护结构，使工程成本大幅降低，且工程作业环节衔接紧密，有利于提高施工进度，且有效地保证了施工安全。

进一步的，本发明通过设置通风孔和通风管道，使得开挖作业面的有毒、有害、易燃气体以及粉尘可以及时排出隧道外，保证了施工安全。

进一步的，本发明通过在第一以及第二节之间设置左右对称的若干个千斤顶，以及在第一节底板处设置撑靴，可以通过控制对应侧千斤顶使第一节在水平方向调整左右角度，以及在第一节头部下沉时依靠撑靴适时抬起。

附图说明

图1为本发明的施工流程图之一；

图2为本发明的施工流程图之二；

图3为本发明的施工流程图之三；

图4为本发明的施工流程图之四；

图中：1为框架结构，2为撑靴，3为通风口，4为连接钢套，5为导向用千斤顶，6-1为传力千斤顶支墩，6-2为后作用力传导支墩，7为第一、二节前进千斤顶，8为传力柱，9为滑板，10为后部推进用千斤顶，11为顶背，12为后浇注混凝土。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。

本发明所述隧道施工免支护安全施工方法分为以下几个步骤：

第一步(参见图1)：在隧道一侧硐口外平整场地，并用混凝土浇注预制钢筋混凝土框架结构1的场地，在混凝土面层上施作石蜡隔离层，形成滑板9，使得所述框架结构1更容易滑动推进。

在隔离层上按隧道设计断面预制钢筋混凝土框架结构1，所述框架结构1分为三节，第一节长度主要根据隧道曲线确定，也兼顾隧道内对于施工场地的要求，例如第一节长度可选为5～8米。第一节头部端垟(墙)设置为刃角形(刃角坡度根据地质条件确定)，第一节头部下方为开挖提供作业场地，也起到防护左右，避免使用支护，如开挖石质隧道，第一节内垟应全部包裹钢板，防止开挖过程中，由爆破等引发的对第一节的破坏。在第一节头部内侧预留通风口3并在所述框架结构1内埋设连通通风口3的通风管道(在施工作业中可不间断向作业面输送新鲜空气，排出废气，增加空气循环流通。在以往的施工中因不断爆破，通风管道到不了作业面，特别是爆破产生的烟尘不能及时排出，或需要很长时间才能排放完成；在采用本方案后将缩短烟尘的排放时间，提高作业效率)，并在第一节头部底板处设置撑靴2，撑靴2的设置可在第一节头部下沉时将该头部抬起。

第一节叫导向节或盾构节，在第一节后部设置第一节和第二节间连接钢套4，该连接钢套作为第一节和第二节之间空间的护套。

第二节叫平衡节或传力节，长度不低于10米，在第二节前部墙体上(即第一节和第二节之间间隙处)设置导向用千斤顶5(左右对称设置)，在第二节后部设置第二节和第三节间连接钢套4(作用与第一节和第二节间连接钢套相同)，在第二节底板处设置传力千斤顶支墩6-1。

第三节叫硐口节，在第三节底板处设置后作用力传导支墩6-2，第三节后部按硐口设计图预制，在所述框架结构1后部外按顶管施工法制作顶背11。

第二步：在所述框架结构1达到一定强度后，在后部安装千斤顶(对应图1中所示后部推进用千斤顶10)，千斤顶安装完成后，起动千斤顶，将所述框架结构1向前推进，在推进到硐口开挖面时，如遇石质隧道，按隧道设计轮廓打眼、爆破、清碴后立即推动所述框架结构前行，如遇土质隧道，需将第一节头部刃角吃入开挖面内再行开挖，开挖后第一节头部即形成钢筋混凝土支护。

当硐口节到达硐口设计位置后，在硐口节后部底板与顶背11间浇注混凝土，硐口节周围缝隙压注水泥浆液或水泥砂浆，使硐口节固定(参见图2)。

第三步(参见图3以及图4)：硐口节固定好后，将千斤顶移置于第二节传力千斤顶支墩6-1处与第三节后作用力传导支墩6-2之间(作为第一、二节前进千斤顶7)，起动千斤顶，将第一节以及第二节边开挖边推动前进，这时第二节后部和硐口节之间分离开，外侧由第二节和第三节间连接钢套4形成的护套包围；随着第一节以及第二节的不断前进，护套内空间不断加大，这时就在此空间内绑扎钢筋立内模并浇注混凝土结构，也可在此空间内拼装预制成形的混凝土瓦片。

第四步：混凝土结构浇注完成或瓦片拼装完成后，就形成了一段由新浇注的钢筋混凝土结构或由预制混凝土瓦片拼装组成的隧道结构段，一个施工环节完成，然后可进行下一个施工环节的作业，并形成下一个隧道结构段，当第一节最后到达出口(另一侧硐口)设计位置后，就可浇筑出口硐门，一条新的隧道就完成了。随着第一节以及第二节的不断前进，在后作用力传导支墩6-2与千斤顶(第一、二节前进千斤顶7)后部之间设置传力柱8，或者，在所述隧道结构段底板上设置新的支墩，以代替后作用力传导支墩，这两种方式可结合利用或单独使用，克服千斤顶作用距离有限的不足。

如从两端同时拓进在隧道中间会合，可将两侧的第一节头部刃角用钢板或型钢焊接成一体，形成外侧防护，并在防护内部空间施作防水设施、绑扎钢筋、支立模板，浇筑合拢段混凝土，将隧道连成整体。

本发明所述隧道施工免支护安全施工方法的优点在于：

1、极大的保障了施工作业人员的安全。

2、去掉支护后极大节省了因支护所产生的成本费用。

3、减少了施工工序，加快了施工进度，节省了施工工期。

4、加速了通风效果，特别是在隧道内有可燃气体及有害气体时，效果会更好。

5、此方案在大断面隧道和地质条件不好时也可将第一节沿断面分成多个组合框架，而在第二节还按整体框架施工，减少局部受压力，保证施工安全。

6、本方案施工形成一个流水线循环作业，免除了以往施工中的各个环节衔接不好造成的安全事故。

Claims (10)

1.一种隧道施工免支护安全施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下步骤：

第一步：将隧道洞口外地面平整后用混凝土在地面浇注用于预制钢筋混凝土框架结构的场地，在所述场地的混凝土面层上施作作为钢筋混凝土框架结构滑移面的隔离层；在所述隔离层上按隧道设计断面预制钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土框架结构分为相对独立的三节，三节中第一节头部设置为刃角形，第二节后部设置有第二节和第三节间连接护套，该连接护套将第二节与第三节的间隙包裹在内，第三节后部按所述隧道洞口设计图预制，第二节底板处设置有传力千斤顶支墩，第三节底板处设置有与传力千斤顶支墩位置对应的后作用力传导支墩，在第三节后部外设置有顶背；

第二步：在钢筋混凝土框架结构达到一定强度后，在顶背与第三节后部之间安装千斤顶，利用该千斤顶将钢筋混凝土框架结构整体向前推进，在第一节推进到所述隧道洞口开挖面时，若为石质隧道，按隧道设计轮廓打眼、爆破并清碴后立即推动钢筋混凝土框架结构前行，若为土质隧道，则直接使第一节头部吃入开挖面内后再在第一节头部范围内开挖土方；当钢筋混凝土框架结构推进至第三节后部到达所述隧道洞口的设计位置后将第三节固定；

第三步：第三节固定好后，在传力千斤顶支墩与后作用力传导支墩之间安装千斤顶，利用该千斤顶推动第一节以及第二节随隧道开挖前进，并在第二节和第三节间形成的由所述连接护套包围的间隔空间内构筑新的隧道结构段，随着第一节以及第二节的不断前进，由第三节头部开始不断沿隧道开挖方向持续构筑由隧道结构段构成的隧道结构。

2.根据权利要求1所述一种隧道施工免支护安全施工方法，其特征在于：所述施工方法还包括以下步骤：对于采用一端拓进的隧道开挖方式，当第一节由隧道一侧洞口设计位置推进至隧道另一侧洞口设计位置后，在所述另一侧洞口设计位置浇注洞门；对于采用两端同时拓进的隧道开挖方式，在沿隧道两侧开挖方向推进并会合的两个钢筋混凝土框架结构的第一节之间浇注混凝土，使两侧隧道结构合拢。

3.根据权利要求1所述一种隧道施工免支护安全施工方法，其特征在于：所述钢筋混凝土框架结构内壁预留有通风孔，在预制钢筋混凝土框架结构时预埋有与通风孔相连通的通风管道。

4.根据权利要求3所述一种隧道施工免支护安全施工方法，其特征在于：所述通风孔分布在第一节头部。

5.根据权利要求1所述一种隧道施工免支护安全施工方法，其特征在于：所述第一节后部设置有第一节和第二节间连接护套，该连接护套将第一节与第二节的间隙包裹在内，第一节与第二节的间隙处设置有若干个沿钢筋混凝土框架结构截面左右对称分布的千斤顶，第一节的底板处设置有撑靴。

6.根据权利要求1所述一种隧道施工免支护安全施工方法，其特征在于：所述第一节的内壁设置有钢板。

7.根据权利要求1所述一种隧道施工免支护安全施工方法，其特征在于：所述隧道结构段的构筑方法为：绑扎钢筋、立内模后浇注混凝土，或者，拼装预制成形的混凝土瓦片。

8.根据权利要求1所述一种隧道施工免支护安全施工方法，其特征在于：所述第一节的长度为5～8米，第二节的长度至少为10米。

9.根据权利要求1所述一种隧道施工免支护安全施工方法，其特征在于：当第三节后部到达所述隧道洞口设计位置后，将安装在顶背与第三节后部之间的千斤顶移至传力千斤顶支墩与后作用力传导支墩之间，然后在第三节底板与顶背之间填充混凝土，然后在第三节周围缝隙处压注水泥浆液或水泥砂浆。

10.根据权利要求9所述一种隧道施工免支护安全施工方法，其特征在于：随着第一节以及第二节的不断前进，在后作用力传导支墩与千斤顶后部之间设置传力柱，或者，在所述隧道结构段底板上设置新的支墩，以代替后作用力传导支墩。