CN110747904A - 一种公路隧道偏压明洞结构形式及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及公路隧道偏压明洞施工技术领域，具体是一种公路隧道偏压明洞结构形式及其施工方法。本发明解决了传统的偏压明洞结构形式及其施工方法大面积破坏植被和森林、工程量巨大、影响偏压明洞的美观、施工安全隐患大、工程永久性征地面积大的问题。一种公路隧道偏压明洞结构形式，包括普通明洞、第一处套拱结构、第二处套拱结构、盖拱、偏压挡墙、隧道初期支护；其中，第一处套拱结构、第二处套拱结构分别与盖拱进行有效连接，并且与另一侧隧道初期支护连接形成第一层受力结构；偏压挡墙与第一层受力结构连接，并对第一层受力结构进行有效支挡，以此平衡偏压作用。本发明适用于傍山隧道工程。

Description

一种公路隧道偏压明洞结构形式及其施工方法
技术领域
本发明涉及公路隧道偏压明洞施工技术领域，具体是一种公路隧道偏压明洞结构形式及其施工方法。
背景技术
偏压明洞的设计和施工是傍山隧道工程中的重要环节。传统的偏压明洞结构形式及其施工方法由于自身原理所限，存在如下问题：其一，传统的偏压明洞结构形式及其施工方法需要大量开挖山体，由此一方面会大面积破坏植被和森林，另一方面导致工程量巨大。其二，传统的偏压明洞结构形式及其施工方法会导致偏压明洞的洞门处裸露大面积喷射混凝土，由此严重影响偏压明洞的美观。其三，传统的偏压明洞结构形式及其施工方法一方面需要开挖高边仰坡，另一方面导致边仰坡的防护工程量大，由此一方面导致施工安全隐患大，另一方面导致工程永久性征地面积大。基于此，有必要发明一种全新的偏压明洞结构形式及其施工方法，以解决传统的偏压明洞结构形式及其施工方法大面积破坏植被和森林、工程量巨大、影响偏压明洞的美观、施工安全隐患大、工程永久性征地面积大的问题。
发明内容
本发明为了解决传统的偏压明洞结构形式及其施工方法大面积破坏植被和森林、工程量巨大、影响偏压明洞的美观、施工安全隐患大、工程永久性征地面积大的问题，提供了一种公路隧道偏压明洞结构形式及其施工方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种公路隧道偏压明洞结构形式，包括普通明洞、第一处套拱结构、第二处套拱结构、盖拱、偏压挡墙、隧道初期支护；其中，第一处套拱结构、第二处套拱结构分别与盖拱进行有效连接，并且与另一侧隧道初期支护连接形成第一层受力结构；偏压挡墙与第一层受力结构连接，并对第一层受力结构进行有效支挡，以此平衡偏压作用；普通明洞作为第二层受力结构有效地承担竖向土压力和部分偏压力，并起到结构安全储备的作用。
一种公路隧道偏压明洞结构形式的施工方法（该方法用于形成本发明所述的一种公路隧道偏压明洞结构形式），该方法是采用如下步骤实现的：
步骤一：场地的平整及施工机械的就位；所述场地的平整包括：通往隧道洞口的施工便道的修建、洞口施工平台的平整及压实；所述施工机械的就位包括：挖掘机的就位、运输车的就位、混凝土喷射机的就位；
步骤二：对洞门位置坐标进行复核，并在洞门位置开挖洞门墙段及明洞段；然后，在洞门墙段及明洞段按从上到下的顺序开挖第一次边仰坡，并施作第一次边仰坡支护；
步骤三：对洞门墙段及明洞段的基底承载力进行检测，并在洞门墙段及明洞段施作第一处套拱结构，然后进行超前大管棚支护和注浆；
步骤四：开挖盖拱段；然后，在盖拱段按从上到下的顺序开挖第二次边仰坡，并施作第二次边仰坡支护；
步骤五：对盖拱段的基底承载力进行检测，并在盖拱段施作第二处套拱结构，然后进行超前大管棚支护和注浆；
步骤六：在第一处套拱结构和第二处套拱结构之间立模浇筑盖拱，并通过预埋的带肋钢筋将盖拱、第一处套拱结构、第二处套拱结构连接为一体；
步骤七：立模浇筑偏压挡墙，并通过预埋的带肋钢筋将偏压挡墙、盖拱、第一处套拱结构、第二处套拱结构连接为一体；然后，在偏压挡墙上开设偏压挡墙出水口和偏压挡墙排水孔；
步骤八：开挖盖拱下的暗洞结构，并对暗洞结构进行初期支护和二次衬砌；
步骤九：在洞门墙段及明洞段施作洞门墙及明洞，然后对盖拱段、洞门墙段及明洞段进行回填。
与传统的偏压明洞结构形式及其施工方法相比，本发明所述的一种公路隧道偏压明洞结构形式及其施工方法通过采用全新原理，具备了如下优点：其一，本发明有效减少了山体开挖，由此一方面有效减小了对植被和森林的破坏，另一方面有效减小了工程量。其二，本发明有效避免了偏压明洞的洞门处裸露大面积喷射混凝土，由此有效保证了偏压明洞的美观。其三，本发明一方面无需开挖高边仰坡，另一方面有效减小了边仰坡的防护工程量，由此一方面有效减小了施工安全隐患，另一方面有效减小了工程永久性征地面积。
本发明有效解决了传统的偏压明洞结构形式及其施工方法大面积破坏植被和森林、工程量巨大、影响偏压明洞的美观、施工安全隐患大、工程永久性征地面积大的问题，适用于傍山隧道工程。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
图2为图1的I-I剖视图。
图3为图1的II-II剖视图。
图4为图1的III-III剖视图。
图5为图1的IV-IV剖视图。
图6为图5的A处局部放大图。
图7为图5的B-B剖视图。
图中：1-普通明洞，2-第一处套拱结构，3-第二处套拱结构，4-盖拱，5-偏压挡墙，6-隧道洞门墙，7-第一次边仰坡，8-第二次边仰坡，9-偏压挡墙出水口，10-洞顶纵向排水沟，11-偏压挡墙排水孔，12-碎石层，13-黏土隔水层，14-碎石土层，15-浆砌片石层，16-暗洞结构，17-第一次边仰坡支护，18-第二次边仰坡支护，19-导向管，20-型钢骨架，21-套拱脚支座，22-初期支护，23-隧道路面结构，24-隧道电缆槽结构，25-导向管定位钢筋。
具体实施方式
一种公路隧道偏压明洞结构形式，包括普通明洞1、第一处套拱结构2、第二处套拱结构3、盖拱4、偏压挡墙5、隧道初期支护22；其中，第一处套拱结构2、第二处套拱结构3分别与盖拱4进行有效连接，并且与另一侧隧道初期支护22连接形成第一层受力结构；偏压挡墙5与第一层受力结构连接，并对第一层受力结构进行有效支挡，以此平衡偏压作用；普通明洞1作为第二层受力结构有效地承担竖向土压力和部分偏压力，并起到结构安全储备的作用。
第一处套拱结构2、第二处套拱结构3均采用半幅管棚结构；第一处套拱结构2、第二处套拱结构3均采用4排I18型钢混凝土钢架结构，并在主钢架上固定导向管19；导向管19为φ127钢管，其壁厚为6mm；I18型钢钢架间采用φ22钢筋进行有效连接，间距采用环向1米；第一处套拱结构2的导向管19布设范围应根据地形情况选择，可在起拱线以上45°~80°范围；第二处套拱结构3的导向管19布设范围应根据地形情况选择，可在起拱线以上80°~135°范围；导向管19内放置φ108的长钢管，钢管分段拼接。
第一处套拱结构2的钢管总长度为第二处套拱结构3的钢管总长度与盖拱4长度之和；第一处套拱结构2的钢管总长度为40米；第一处套拱结构2采用两侧拱脚全部落地的形式，并在落地处设置套拱脚支座21；第二处套拱结构3采用一侧落地，并在落地处设置套拱脚支座21，另一侧作用在隧道暗洞部分土体上侧，并进行有效地拱脚加固。
盖拱4采用混凝土钢架结构，内置型钢骨架20；型钢骨架20采用I20a型工字钢架，间距50cm，厚度采用与第一、二处套拱结构2、3相同的厚度；盖拱4内置的型钢骨架20与另一侧盖拱对应段初期支护22内的钢拱架采用螺栓钢板连接，形成受力主体结构；盖拱对应段初期支护22采用型钢喷射混凝土结构，内置型钢骨架20，型钢骨架20采用I20a型工字钢架，间距50cm，厚度采用28cm。
普通明洞1采用C30钢筋混凝土结构，内置φ22钢筋，纵向间距20 cm，内外侧均匀布置，并进行构造连接。
一种公路隧道偏压明洞结构形式的施工方法（该方法用于形成本发明所述的一种公路隧道偏压明洞结构形式），该方法是采用如下步骤实现的：
步骤一：场地的平整及施工机械的就位；所述场地的平整包括：通往隧道洞口的施工便道的修建、洞口施工平台的平整及压实；所述施工机械的就位包括：挖掘机的就位、运输车的就位、混凝土喷射机的就位；
步骤二：对洞门位置坐标进行复核，并在洞门位置开挖洞门墙段及明洞段；然后，在洞门墙段及明洞段按从上到下的顺序开挖第一次边仰坡7，并施作第一次边仰坡支护17；
步骤三：对洞门墙段及明洞段的基底承载力进行检测，并在洞门墙段及明洞段施作第一处套拱结构2，然后进行超前大管棚支护和注浆；
步骤四：开挖盖拱段；然后，在盖拱段按从上到下的顺序开挖第二次边仰坡8，并施作第二次边仰坡支护18；
步骤五：对盖拱段的基底承载力进行检测，并在盖拱段施作第二处套拱结构3，然后进行超前大管棚支护和注浆；
步骤六：在第一处套拱结构2和第二处套拱结构3之间立模浇筑盖拱4，并通过预埋的带肋钢筋将盖拱4、第一处套拱结构2、第二处套拱结构3连接为一体；
步骤七：立模浇筑偏压挡墙5，并通过预埋的带肋钢筋将偏压挡墙5、盖拱4、第一处套拱结构2、第二处套拱结构3连接为一体；然后，在偏压挡墙5上开设偏压挡墙出水口9和偏压挡墙排水孔11；
步骤八：开挖盖拱4下的暗洞结构16，并对暗洞结构16进行初期支护和二次衬砌；
步骤九：在洞门墙段及明洞段施作洞门墙6及明洞，然后对盖拱段、洞门墙段及明洞段进行回填。
所述步骤三中，超前大管棚支护采用套拱脚落地的形式，仅在有覆盖层的一侧进行小导管注浆；所述步骤五中，超前大管棚支护采用半幅落地，半幅支护在盖挖段隧道暗洞部分的一侧土体，并进行拱脚加固；所述步骤三、步骤五中，注浆流程为：先进行钻孔、清孔，并打入φ108的长花钢管，钢管内布设小型钢筋笼，并通过管体对隧道周边围岩进行注浆加固。
所述步骤八中，初期支护和二次衬砌的具体流程如下：初期支护的钢拱架与盖拱中的钢拱架进行连接，并喷射混凝土进行初期支护；初期支护后，进行二次衬砌钢筋的绑扎，浇筑C30混凝土。
所述步骤九中，盖拱段、洞门墙段及明洞段的回填采用碎石层12、黏土隔水层13、碎石土层14、浆砌片石层15实现；黏土隔水层13上施作有洞顶纵向排水沟10，且洞顶纵向排水沟10与偏压挡墙出水口9连通。
所述盖拱4采用钢支撑和混凝土结构；所述第一次边仰坡支护17、第二次边仰坡支护18均采用锚网喷支护。

Claims (10)

1.一种公路隧道偏压明洞结构形式，其特征在于：包括普通明洞（1）、第一处套拱结构（2）、第二处套拱结构（3）、盖拱（4）、偏压挡墙（5）、隧道初期支护（22）；其中，第一处套拱结构（2）、第二处套拱结构（3）分别与盖拱（4）进行有效连接，并且与另一侧隧道初期支护（22）连接形成第一层受力结构；偏压挡墙（5）与第一层受力结构连接，并对第一层受力结构进行有效支挡，以此平衡偏压作用；普通明洞（1）作为第二层受力结构有效地承担竖向土压力和部分偏压力，并起到结构安全储备的作用。
2.根据权利要求1所述的一种公路隧道偏压明洞结构形式，其特征在于：第一处套拱结构（2）、第二处套拱结构（3）均采用半幅管棚结构；第一处套拱结构（2）、第二处套拱结构（3）均采用4排I18型钢混凝土钢架结构，并在主钢架上固定导向管（19）；导向管（19）为φ127钢管，其壁厚为6mm；I18型钢钢架间采用φ22钢筋进行有效连接，间距采用环向1米；第一处套拱结构（2）的导向管（19）布设范围应根据地形情况选择，可在起拱线以上45°~80°范围；第二处套拱结构（3）的导向管（19）布设范围应根据地形情况选择，可在起拱线以上80°~135°范围；导向管（19）内放置φ108的长钢管，钢管分段拼接。
3.根据权利要求1所述的一种公路隧道偏压明洞结构形式，其特征在于：第一处套拱结构（2）的钢管总长度为第二处套拱结构（3）的钢管总长度与盖拱（4）长度之和；第一处套拱结构（2）的钢管总长度为40米；第一处套拱结构（2）采用两侧拱脚全部落地的形式，并在落地处设置套拱脚支座（21）；第二处套拱结构（3）采用一侧落地，并在落地处设置套拱脚支座（21），另一侧作用在隧道暗洞部分土体上侧，并进行有效地拱脚加固。
4.根据权利要求1所述的一种公路隧道偏压明洞结构形式，其特征在于：盖拱（4）采用混凝土钢架结构，内置型钢骨架（20）；型钢骨架（20）采用I20a型工字钢架，间距50cm，厚度采用与第一、二处套拱结构（2、3）相同的厚度；盖拱（4）内置的型钢骨架（20）与另一侧盖拱对应段初期支护（22）内的钢拱架采用螺栓钢板连接，形成受力主体结构；盖拱对应段初期支护（22）采用型钢喷射混凝土结构，内置型钢骨架（20），型钢骨架（20）采用I20a型工字钢架，间距50cm，厚度采用28cm。
5.根据权利要求1所述的一种公路隧道偏压明洞结构形式，其特征在于：普通明洞（1）采用C30钢筋混凝土结构，内置φ22钢筋，纵向间距20 cm，内外侧均匀布置，并进行构造连接。
6.一种公路隧道偏压明洞结构形式的施工方法，该方法用于形成如权利要求1所述的一种公路隧道偏压明洞结构形式，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：
步骤一：场地的平整及施工机械的就位；所述场地的平整包括：通往隧道洞口的施工便道的修建、洞口施工平台的平整及压实；所述施工机械的就位包括：挖掘机的就位、运输车的就位、混凝土喷射机的就位；
步骤二：对洞门位置坐标进行复核，并在洞门位置开挖洞门墙段及明洞段；然后，在洞门墙段及明洞段按从上到下的顺序开挖第一次边仰坡（7），并施作第一次边仰坡支护（17）；
步骤三：对洞门墙段及明洞段的基底承载力进行检测，并在洞门墙段及明洞段施作第一处套拱结构（2），然后进行超前大管棚支护和注浆；
步骤四：开挖盖拱段；然后，在盖拱段按从上到下的顺序开挖第二次边仰坡（8），并施作第二次边仰坡支护（18）；
步骤五：对盖拱段的基底承载力进行检测，并在盖拱段施作第二处套拱结构（3），然后进行超前大管棚支护和注浆；
步骤六：在第一处套拱结构（2）和第二处套拱结构（3）之间立模浇筑盖拱（4），并通过预埋的带肋钢筋将盖拱（4）、第一处套拱结构（2）、第二处套拱结构（3）连接为一体；
步骤七：立模浇筑偏压挡墙（5），并通过预埋的带肋钢筋将偏压挡墙（5）、盖拱（4）、第一处套拱结构（2）、第二处套拱结构（3）连接为一体；然后，在偏压挡墙（5）上开设偏压挡墙出水口（9）和偏压挡墙排水孔（11）；
步骤八：开挖盖拱（4）下的暗洞结构（16），并对暗洞结构（16）进行初期支护和二次衬砌；
步骤九：在洞门墙段及明洞段施作洞门墙（6）及明洞，然后对盖拱段、洞门墙段及明洞段进行回填。
7.根据权利要求6所述的一种公路隧道偏压明洞结构形式的施工方法，其特征在于：所述步骤三中，超前大管棚支护采用套拱脚落地的形式，仅在有覆盖层的一侧进行小导管注浆；所述步骤五中，超前大管棚支护采用半幅落地，半幅支护在盖挖段隧道暗洞部分的一侧土体，并进行拱脚加固；所述步骤三、步骤五中，注浆流程为：先进行钻孔、清孔，并打入φ108的长花钢管，钢管内布设小型钢筋笼，并通过管体对隧道周边围岩进行注浆加固。
8.根据权利要求6所述的一种公路隧道偏压明洞结构形式的施工方法，其特征在于：所述步骤八中，初期支护和二次衬砌的具体流程如下：初期支护的钢拱架与盖拱中的钢拱架进行连接，并喷射混凝土进行初期支护；初期支护后，进行二次衬砌钢筋的绑扎，浇筑C30混凝土。
9.根据权利要求6所述的一种公路隧道偏压明洞结构形式的施工方法，其特征在于：所述步骤九中，盖拱段、洞门墙段及明洞段的回填采用碎石层（12）、黏土隔水层（13）、碎石土层（14）、浆砌片石层（15）实现；黏土隔水层（13）上施作有洞顶纵向排水沟（10），且洞顶纵向排水沟（10）与偏压挡墙出水口（9）连通。
10.根据权利要求6所述的一种公路隧道偏压明洞结构形式的施工方法，其特征在于：所述盖拱（4）采用钢支撑和混凝土结构；所述第一次边仰坡支护（17）、第二次边仰坡支护（18）均采用锚网喷支护。
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