CN105863683B - 大断面隧道纵环梁预支护结构 - Google Patents

大断面隧道纵环梁预支护结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大断面隧道纵环梁预支护结构，包括待挖掘的主洞的隧道二次衬砌，其特征在于二次衬砌的隧道开挖轮廓线外沿隧道纵向方向均匀间隔布置有多个纵向钢管，相邻的纵向钢管通过多个均匀间隔分布的横向钢管相连通，横向钢管内浇筑有混凝土。所述横向钢管内部绑扎有钢筋。所述混凝土为钢筋混凝土。本发明满足了大断面浅埋暗挖隧道开挖过程中强度和刚度的要求，且预支护体系不占用隧道开挖面积。

Description

大断面隧道纵环梁预支护结构
技术领域
本发明属于隧道施工领域，具体涉及一种大断面隧道纵环梁预支护结构。
背景技术
现有浅埋暗挖的大断面隧道的建造方法较多，但一般是采用超前支护作用下的新奥法施工。隧道施工前一般先施工纵向设置的长管棚、管幕、小导管等超前支护，然后分步开挖隧道，并沿隧道横断面方向架设钢架、喷射混凝土，形成初期支护。待初期支护封闭成环后即可铺设防水板，浇筑二次衬砌，最终形成隧道衬砌结构。该方法是国内外成熟的隧道施工工法，广泛应用于常规断面的隧道施工，但是在大断面、超大断面隧道的应用过程中，则存在以下问题：
(1)隧道断面较大时，初期支护的受力增大。当受力增大到一定程度时，现有技术中通过增大钢架刚度、减少钢架间距的方法仍无法满足初期支护的强度和刚度要求，导致现有技术难以修建超大断面的浅埋暗挖隧道。
(2)隧道断面较大时，纵向未开挖隧道的地层松弛范围大，造成超前支护纵向悬空长度增加，因而需要加大超前支护钢管的直径来增大超前支护的刚度。
(3)隧道断面较大时，现有初期支护刚度难以提高，采用分步开挖，减少初期支护跨度时，工序复杂，隧道施工引起的地面沉降较大。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种大断面隧道纵环梁预支护结构，满足了大断面浅埋暗挖隧道开挖过程中强度和刚度的要求，且预支护体系不占用隧道开挖面积。
本发明提供了一种大断面隧道纵环梁预支护结构，包括待挖掘的主洞的隧道二次衬砌，其特征在于沿二次衬砌环向外轮廓线均匀间隔布置有多根沿隧道纵向布置的纵向钢管，相邻两根纵向钢管1)之间通过横向钢管相连通，在二次衬砌轮廓线环向上，横向钢管与纵向钢管间隔相连形成环向连通空间，所述环向连通空间内浇筑有混凝土。
所述沿纵向钢管纵向间隔设置多个所述环向连通空间。
所述纵向钢管的内径满足人员进入其内部切割、浇筑钢筋混凝土工作的空间要求。
所述纵向钢管与横向钢管的对应处设置有切割开口；横向钢管的开口端部与所述纵向钢管的切割开口焊接。
所述环向连通空间内的混凝土中设置有绑扎的钢筋。
所述环向连通空间所在平面与隧道的纵向垂直。
本发明利用较大直径钢管作为隧道的超前支护，钢管可通过顶管或盾构法施工。在纵向沿一定间距从内侧切开钢管，然后环向通过钢管焊接形成环向连通的空间，之后在该环向连通空间内绑扎钢筋，最后在该环向连通的空间内浇筑混凝土，形成纵向钢管混凝土与一定间距设置的环向钢筋混凝土组合的纵梁+横梁预支护体系。在此预支护体系保护下开挖隧道，浇筑二次衬砌形成最终的隧道衬砌结构。本发明在采用足够尺寸的纵向钢管支护的同时，利用钢管内的空间，将现有浅埋暗挖隧道开挖技术中的钢架、初期支护等环向支撑体系，布置在切开钢管形成的环向连通空间内，环向连通空间是纵向间隔一定距离设置的。本发明形成稳定的纵横梁预支护体系，满足了大断面浅埋暗挖隧道开挖过程中强度和刚度的要求。本发明通过纵梁横梁相互配合和内部结构形成预支护体系，不占用隧道开挖面积。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明钢管环向不连通A-A断面示意图；
图3是本发明环梁处B-B断面图；
图4是本发明钢管切割形成环向连通空间大样图；
其中，1-纵向钢管；2-横向钢管；3-隧道二次衬砌，4-地面，5-切割口；6-环向连通空间。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图所示，本发明提供了一种大断面隧道纵环梁预支护结构，包括待挖掘的主洞的隧道二次衬砌3，其特征在于沿二次衬砌3环向外轮廓线均匀间隔布置有多根沿隧道纵向布置的纵向钢管1，相邻两根纵向钢管1之间通过横向钢管2相连通，在二次衬砌3轮廓线环向上，横向钢管2与纵向钢管1间隔相连形成环向连通空间6，所述环向连通空间6内浇筑有混凝土。浇筑有混凝土的环向连通空间6与纵向钢管相配合形成混凝土与钢架相配合的纵环梁结构。所述沿纵向钢管1纵向间隔设置多个所述环向连通空间6。
所述纵向钢管1的内径满足人员进入其内部切割、浇筑钢筋混凝土工作的空间要求，便于工作人员在纵向钢管内部进行切割施工。
所述纵向钢管与横向钢管的对应处设置有切割开口；横向钢管的开口端部与所述纵向钢管的切割开口焊接，保证纵向钢管和横向钢管的一体化连接稳定性。
所述环向连通空间6内的混凝土中设置有绑扎的钢筋，进一步提高混凝土结构的强度。所述环向连通空间6所在平面与隧道的纵向垂直，保证预支护结构的均匀受力。
本发明的施工步骤包括以下步骤：
第一步，采用顶管或盾构法施工纵向钢管1，纵向钢管1沿隧道外轮廓布置；纵向钢管的直径可选择1.62m；纵向钢管1的直径应满足施工人员进入施工；
第二步，纵向钢管1全部施工完成后，施工人员进入纵向钢管1，按照纵向间距L2从纵向钢管1内侧设计切割口5切割，纵向切割长度为L1；
第三步，所有相邻纵向钢管1的切割口5通过横向钢管2焊接连接；相邻的钢管焊接形成环向连通空间6；
第四步，在位于纵梁钢管对应两侧的切割口之间设置挡板，使环向连通空间6形成密闭空间。
第四步，向横向钢管2和纵向钢管1相配合形成的环向连通空间6及钢管中浇筑混凝土，必要时采用钢筋混凝土；
第五步，待混凝土达到设计强度后，拆卸挡板，即可开挖隧道并施工二次衬砌3。
按照以上步骤，最终形成纵向及环向上间隔L2布置的纵环梁预支护体系。其中，L1为环梁宽度，L2为环梁纵向间距，L1和L2、纵向钢管1的直径和切割口5的高度须满足预支护体系的强度和刚度要求。本发明较现有技术适用范围广，适用于多种地质条件和多种隧道跨度。本发明提出在隧道开挖前先施工纵梁(纵向钢管)与环梁(横向钢管)相结合的纵环梁预支护体系，满足施工期隧道开挖后的纵向及横断面结构强度和刚度要求。本发明采用纵梁与横梁相互配合的支护结构刚度大，相比现有技术更有利于沉降控制。本发明的施工条件好，安全性更高；同时经济性较好，减少了隧道初期支护工程量和临时支护工程量
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种大断面隧道纵环梁预支护结构，包括待挖掘的主洞的隧道二次衬砌(3)，其特征在于沿二次衬砌(3)环向外轮廓线均匀间隔布置有多根沿隧道纵向布置的纵向钢管(1)，相邻两根纵向钢管(1)之间通过横向钢管(2)相连通，在二次衬砌(3)轮廓线环向上，横向钢管(2)与纵向钢管(1)间隔相连形成环向连通空间(6)，所述纵向钢管与横向钢管的对应处设置有切割开口；横向钢管的开口端部与所述纵向钢管的切割开口焊接；沿纵向钢管(1)纵向间隔设置多个所述环向连通空间(6)；环向连通空形成密闭空间；所述环向连通空间(6)内浇筑有混凝土；环向连通空间(6)内的混凝土中设置有绑扎的钢筋。
2.根据权利要求1所述的大断面隧道纵环梁预支护结构，其特征在于所述纵向钢管(1)的内径满足人员进入其内部切割、浇筑钢筋混凝土工作的空间要求。
3.根据权利要求2所述的大断面隧道纵环梁预支护结构，其特征在于环向连通空间(6)所在平面与隧道的纵向垂直。
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