CN110985057A - 盖梁与管棚联合超前支护下隧道暗挖进洞施工工法 - Google Patents

盖梁与管棚联合超前支护下隧道暗挖进洞施工工法 Download PDF

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刘书华
刘松柏
刘学云
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    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04Lining with building materials
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    • E21D11/105Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete
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    • E21D11/18Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches

Abstract

本发明涉及施工技术领域,具体涉及盖梁与管棚联合超前支护下隧道暗挖进洞施工工法;包括如下步骤:S1、确定盖梁施作范围及在盖梁止点端放样并预留各管棚的位置,并以此为起点,倒退式施作盖梁土牛;S2、拱架采用Ⅰ18型工字钢,骑缝处焊接;S3、用Φ20钢筋制作成“马镫”形状,延伸盖梁内预留管棚套管,S4、浇筑管棚套拱,同时延伸盖梁内套管至管棚套拱内,并在套管内设置长管棚,注浆后形成纵梁,最后对盖梁和套拱搭接处浇筑混凝土使其接顺;S5、每步开挖后,应及时施做初期支护和临时支护,以尽早封闭;能够降低对自然边坡的破坏,防止洞口段边、仰坡滑移。

Description

盖梁与管棚联合超前支护下隧道暗挖进洞施工工法
技术领域
本发明涉及施工技术领域,具体涉及盖梁与管棚联合超前支护下隧道暗挖进洞施工工法。
背景技术
大岭干1# 隧道区海拔高程介于1583~1684m,相对高差大 101m,属侵蚀构造中切割中山陡坡地貌。隧道区地形较为陡峻,地表全部为强风化花岗岩。隧址区为原始林区,常年雨水丰沛,植被发育。其中隧道右幅进口段处于山体冲沟内,覆盖层薄,局部地段甚至负埋深,加之围岩为碎砾状强风化花岗岩,无法形成压力拱抵抗围岩压力;且明暗交界位置地形起伏较大,落差高达 40m。当地政府十分重视对生态自然环境及土地资源的保护,若变更设计采用明挖法进行施工,一方面大开大挖会对周边原生态环境造成不可挽回的破坏,另一方面易在洞口形成高边坡,对原有稳定坡体产生较大扰动,产生极大安全风险。根据大岭干1# 隧道复杂地形条件、极其软弱破碎围岩的进洞段工程实际,提出了盖梁与管棚联合超前支护下的超浅埋隧道暗挖进洞方式,有效地减少超浅埋隧道洞口段初期支护的变形量,保证隧道结构的稳定性,避免了明挖施工带来的洞口坍塌和边、仰坡滑移等危险事故的发生,从而保证隧道施工快速、安全进洞。
发明内容
本发明的目的在于提供盖梁与管棚联合超前支护下隧道暗挖进洞施工工法,能够降低对自然边坡的破坏,防止洞口段边、仰坡滑移。
为解决上述的技术问题,本发明采用以下技术方案:
盖梁与管棚联合超前支护下隧道暗挖进洞施工工法,包括如下步骤:
S1、确定盖梁施作范围及在盖梁止点端放样并预留各管棚的位置,并以此为起点,倒退式施作盖梁土牛;
S2、拱架采用Ⅰ18型工字钢,每榀钢架段与段之间焊接钢板并用螺栓连接,钢拱架榀与榀之间用螺纹钢连接,两侧边墩墙处采用两根 I20 工字钢与I18 的工字钢焊接成纵向底梁,骑缝处焊接;
S3、用 Φ20 钢筋制作成“马镫”形状,延伸盖梁内预留管棚套管,采用双层制作好的“马镫”型钢筋固定套管并焊接在钢拱架上,并用土工布封堵套管;
S4、浇筑管棚套拱,同时延伸盖梁内套管至管棚套拱内,并在套管内设置长管棚,注浆后形成纵梁,最后对盖梁和套拱搭接处浇筑混凝土使其接顺;
S5、每步开挖后,应及时施做初期支护和临时支护,以尽早封闭。
进一步,步骤S2中,钢拱架间距为 50cm。
进一步,在步骤S2中,钢拱架榀与榀之间用Φ22的螺纹钢连接。
进一步,在步骤S5中,开挖过程中对盖梁底基础左右边墙增设径向小导管注浆,扩散半径为开挖轮廓线外 3m,以控制托梁基础沉降和变形量,同时两侧边墙开挖不应同步进行,要前后错开一定距离,且一次开挖最大进尺控制在 60cm 左右,与钢拱架安装同步进行。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果之一:
1.将钢架—混凝土盖梁与管棚组成联合支护,共同形成棚架结构,不仅能维持自身的稳定,而且能将围岩荷载进行纵向和横向方向的传递,改善结构受力状态,从而有效防止较大沉降变形情况的发生。
2.通过“马镫”型连接钢筋将管棚与盖梁中钢架固接形成一受力整体,避免破碎松散围岩下暗挖施工时常规管棚套拱因荷载过大被移位开裂。
3.与传统采用的明挖法相比,盖梁与管棚联合超前支护能大幅降低对自然边坡的破坏,防止洞口段边、仰坡滑移,同时可快速施工、减少工期、降低投资成本。
4.盖梁与管棚联合超前支护施工工法是管棚与钢架形成纵、横向稳定的梁,在隧道暗挖过程中形成悬臂梁—悬臂梁的受力体系转换,为隧道暗挖提供了保障,通过传递荷载改善围岩受力性能,形成自成拱能力。同时盖拱浇筑的护拱混凝土为一整体,通过扩大拱脚基础减少了基础的应力。
附图说明
图1为荷载竖向传递示意图;
图2为荷载纵向传递示意图;
图3为盖梁钢架施工图;
图4为CD法施工工序图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
盖梁与管棚联合超前支护下隧道暗挖进洞施工工法,包括如下步骤:
S1、确定盖梁施作范围及在盖梁止点端放样并预留各管棚的位置,并以此为起点,倒退式施作盖梁土牛;
S2、拱架采用Ⅰ18型工字钢,每榀钢架段与段之间焊接钢板并用螺栓连接,钢拱架榀与榀之间用螺纹钢连接,两侧边墩墙处采用两根 I20 工字钢与I18 的工字钢焊接成纵向底梁,骑缝处焊接;
S3、用 Φ20 钢筋制作成“马镫”形状,延伸盖梁内预留管棚套管,采用双层制作好的“马镫”型钢筋固定套管并焊接在钢拱架上,并用土工布封堵套管;
S4、浇筑管棚套拱,同时延伸盖梁内套管至管棚套拱内,并在套管内设置长管棚,注浆后形成纵梁,最后对盖梁和套拱搭接处浇筑混凝土使其接顺;
S5、每步开挖后,应及时施做初期支护和临时支护,以尽早封闭。
与传统采用的明挖法相比,盖梁与管棚联合超前支护能大幅降低对自然边坡的破坏,防止洞口段边、仰坡滑移,同时可快速施工、减少工期、降低投资成本。
实施例2
在实施例1的基础上,步骤S2中,钢拱架间距为 50cm,盖梁与管棚联合超前支护施工工法是管棚与钢架形成纵、横向稳定的梁,在隧道暗挖过程中形成悬臂梁—悬臂梁的受力体系转换,为隧道暗挖提供了保障,通过传递荷载改善围岩受力性能,形成自成拱能力。同时盖拱浇筑的护拱混凝土为一整体,通过扩大拱脚基础减少了基础的应力。
实施例3
在实施例1的基础上,在步骤S2中,钢拱架榀与榀之间用Φ22的螺纹钢连接,将钢架—混凝土盖梁与管棚组成联合支护,共同形成棚架结构,不仅能维持自身的稳定,而且能将围岩荷载进行纵向和横向方向的传递,改善结构受力状态,从而有效防止较大沉降变形情况的发生。
实施例4
在实施例1的基础上,在步骤S5中,开挖过程中对盖梁底基础左右边墙增设径向小导管注浆,扩散半径为开挖轮廓线外 3m,以控制托梁基础沉降和变形量,同时两侧边墙开挖不应同步进行,要前后错开一定距离,且一次开挖最大进尺控制在 60cm 左右,与钢拱架安装同步进行,通过“马镫”型连接钢筋将管棚与盖梁中钢架固接形成一受力整体,避免破碎松散围岩下暗挖施工时常规管棚套拱因荷载过大被移位开裂。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述,但是,应该理解,本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式,这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说,在本申请公开和权利要求的范围内,可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外,对于本领域技术人员来说,其他的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.盖梁与管棚联合超前支护下隧道暗挖进洞施工工法,其特征在于:包括如下步骤:
S1、确定盖梁施作范围及在盖梁止点端放样并预留各管棚的位置,并以此为起点,倒退式施作盖梁土牛;
S2、拱架采用Ⅰ18型工字钢,每榀钢架段与段之间焊接钢板并用螺栓连接,钢拱架榀与榀之间用螺纹钢连接,两侧边墩墙处采用两根 I20 工字钢与I18 的工字钢焊接成纵向底梁,骑缝处焊接;
S3、用 Φ20 钢筋制作成“马镫”形状,延伸盖梁内预留管棚套管,采用双层制作好的“马镫”型钢筋固定套管并焊接在钢拱架上,并用土工布封堵套管;
S4、浇筑管棚套拱,同时延伸盖梁内套管至管棚套拱内,并在套管内设置长管棚,注浆后形成纵梁,最后对盖梁和套拱搭接处浇筑混凝土使其接顺;
S5、每步开挖后,应及时施做初期支护和临时支护,以尽早封闭。
2.根据权利要求1所述的盖梁与管棚联合超前支护下隧道暗挖进洞施工工法,其特征在于:步骤S2中,钢拱架间距为 50cm。
3.根据权利要求1所述的盖梁与管棚联合超前支护下隧道暗挖进洞施工工法,其特征在于:在步骤S2中,钢拱架榀与榀之间用Φ22的螺纹钢连接。
4.根据权利要求1所述的盖梁与管棚联合超前支护下隧道暗挖进洞施工工法,其特征在于:在步骤S5中,开挖过程中对盖梁底基础左右边墙增设径向小导管注浆,扩散半径为开挖轮廓线外 3m,以控制托梁基础沉降和变形量,同时两侧边墙开挖不应同步进行,要前后错开一定距离,且一次开挖最大进尺控制在 60cm 左右,与钢拱架安装同步进行。
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