CN113969795B - 一种隧道的开挖支护结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种隧道的开挖支护结构及施工方法，包括：支撑骨架，支撑骨架包括底板骨架和拱形骨架，底板骨架设置在隧道底部，拱形骨架固定在底板骨架上；模板结构，模板结构与拱形骨架对应设置，模板结构包括第一模板、第二模板、第三模板；以底板骨架为支撑填充入混凝土层形成隧道底板；在模板结构与隧道构成的空间内，以拱形骨架为支撑填充入混凝土层形成隧道顶板。本发明提供的隧道的开挖支护结构，采用钢筋混凝土一体式支护结构，利用支护结构形成混凝土永久加固层，有效地控制好支护结构和隧道变形的问题，提高了隧道整体围岩的稳定性，使隧道施工更加安全。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，特别是涉及一种隧道的开挖支护结构及施工方法。
背景技术
目前地下隧道交通建设受到越来越多的欢迎，在隧道建设过程中，一般采取全面开挖的方法，对于地质条件较差的大断面隧道，往往采用台阶法或者分部开挖法，在开挖过程中都需要采取支护结构，阻止隧道壁的垮塌和变形，还要控制好支护结构的变形，支护结构对隧道的安全起到至关重要的作用。
然而，现有的一些支护结构普遍存在安装困难，连接处不密实造成支护结构整体不稳定等问题，严重威胁隧道内部施工人员的安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种隧道的开挖支护结构及施工方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种隧道的开挖支护结构，包括：
支撑骨架，所述支撑骨架包括底板骨架和拱形骨架，所述底板骨架设置在隧道底部，所述底板骨架由水平钢筋网及纵向箍筋组成，所述纵向箍筋固定在所述水平钢筋网的相交位置；所述拱形骨架由立筋、横筋及插筋组成，所述立筋两端均插入到所述底板骨架内并与所述底板骨架的所述水平钢筋网固定连接，所述横筋固定连接在所述立筋上，所述插筋固定连接在所述横筋与立筋的相交位置；
模板结构，所述模板结构与所述拱形骨架对应设置；所述模板结构包括第一模板、第二模板、第三模板，所述第一模板设置在隧道拱顶底部，所述第一模板两端均可拆卸连接有所述第二模板，所述第二模板底部可拆卸连接有所述第三模板，所述第三模板底端可拆卸连接在隧道底面上；
以底板骨架为支撑填充入混凝土层形成隧道底板；在模板结构与隧道构成的空间内，以拱形骨架为支撑填充入混凝土层形成隧道顶板。
优选的，所述隧道表面设置有防水层，所述防水层位于所述支撑骨架靠近所述隧道的一侧。
优选的，所述隧道底板上设有移动台架，所述移动台架上安装有连接结构，所述连接结构包括第一连接部、第二连接部、第三连接部，所述移动台架通过所述第一连接部与所述第一模板传动配合，所述移动台架通过所述第二连接部与所述第二模板传动配合，所述移动台架通过所述第三连接部与所述第三模板传动配合。
优选的，所述第一连接部包括固定连接在所述第一模板中部的第一液压缸，所述第一液压缸底端与所述移动台架固定连接，所述第一液压缸两侧对称设置有伸缩杆；所述伸缩杆包括螺纹杆，所述螺纹杆中部固定套设有调节盘，所述调节盘两侧的所述螺纹杆上分别开设有正螺纹、反螺纹，所述螺纹杆两端均螺纹连接有套管，一所述套管末端与所述第一模板铰接，所述移动台架上固定连接有支撑槽，另一所述套管末端铰接有支撑头，所述支撑头插接在所述支撑槽内并与所述移动台架抵接。
优选的，所述第二连接部包括铰接在所述移动台架上的第二液压缸，所述第二液压缸末端与所述第二模板铰接，所述第二液压缸的固定端铰接有调节液压缸，所述调节液压缸末端与所述移动台架铰接。
优选的，所述第三连接部包括固定在所述移动台架上的第三液压缸，所述第三液压缸与所述第三模板固定连接，所述第三液压缸水平设置。
优选的，所述第一模板、所述第二模板、所述第三模板的两端均固定连接有连接板，所述连接板上开设有连接孔，所述第一模板与所述第二模板、所述第二模板与所述第三模板均通过螺栓实现固定连接，所述第三模板通过所述连接板与所述隧道底板固定连接。
优选的，所述第一模板、所述第二模板、所述第三模板上均固定安装有振动电机，所述第三模板中部开设有浇筑孔。
一种隧道的开挖支护结构的施工方法，具体施工步骤为：
a、隧道开挖，根据设计要求挖出隧道后，对隧道表面进行打磨处理，去除长度超出20cm的锋锐凸出岩块，并对隧道底部地面进行整平；
b、防水处理，喷射防水砂浆，厚度控制在2～5cm，防水层能保护隧道的围岩结构，能防止内部水侵蚀围岩，提高了围岩的稳定性；
c、铺设支撑骨架，底板骨架的水平钢筋网不少于两层，水平钢筋网网孔大小控制在25cm*45cm～30cm*40cm之间，铺设拱形骨架时，其立筋为一完整的钢筋；
d、隧道底板浇注，混凝土采用人工浇注，根据水平钢筋网进行逐层浇注，并进行振捣，振捣密实后继续下一层浇注，直至混凝土超出顶层水平钢筋网25cm高度后停止浇注，人工进行找平；
e、安装模板结构，模板为根据隧道设计要求制作的定型模板，待隧道底板浇注的混凝土硬化后进行模板的安装，将移动台架移动到指定位置后，首先安装第一模板，利用第一液压缸将第一模板顶升指定高度后，调节伸缩杆的长度，以使第一模板的位置保持稳定；在利用第二液压缸将第二模板顶出，并利用调节液压缸对第二模板的位置进行调节，使第二模板顶部的连接板与第一模板的连接板对齐，并利用螺栓进行固定；最后利用第三液压缸将第三模板顶出，使第三模板顶部的连接板与第二模板底部的连接板对齐，利用螺栓进行固定，并使第三模板底部的连接板与隧道底板固定；
f、隧道顶板浇注，混凝土通过第一模板中部的浇注孔浇注，并进行振捣，混凝土浇注完成后对浇筑孔进行封堵；
g、拆模，待混凝土达到强度后对模板结构进行拆除，随着隧道开挖向前推移。
优选的，在铺设支撑骨架前，沿隧道内壁铺设防水卷材。
本发明公开了以下技术效果：本发明提供的隧道的开挖支护结构，采用钢筋混凝土一体式支护结构，利用支护结构形成混凝土永久加固层，有效地控制好支护结构和隧道变形的问题，提高了隧道整体围岩的稳定性，使隧道施工更加安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明隧道的开挖支护结构的结构示意图；
图2为图1中A的局部放大图；
其中，水平钢筋网-1、纵向箍筋-2、立筋-3、横筋-4、插筋-5、第一模板-6、第二模板-7、第三模板-8、防水层-9、移动台架-10、第一液压缸-11、螺纹杆-12、调节盘-13、套管-14、支撑槽-15、第二液压缸-16、调节液压缸-17、第三液压缸-18、连接板-19、振动电机-20、支撑柱-21、支撑板-22、连接柱-23、连接套-24。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种隧道的开挖支护结构，包括：
支撑骨架，支撑骨架包括底板骨架和拱形骨架，底板骨架设置在隧道底部，底板骨架由水平钢筋网1及纵向箍筋2组成，纵向箍筋2固定在水平钢筋网1的相交位置；拱形骨架由立筋3、横筋4及插筋5组成，立筋3两端均插入到底板骨架内并与底板骨架的水平钢筋网1固定连接，横筋4固定连接在立筋3上，插筋5固定连接在横筋4与立筋3的相交位置；
模板结构，模板结构与拱形骨架对应设置；模板结构包括第一模板6、第二模板7、第三模板8，第一模板6设置在隧道拱顶底部，第一模板6两端均可拆卸连接有第二模板7，第二模板7底部可拆卸连接有第三模板8，第三模板8底端可拆卸连接在隧道底面上；
以底板骨架为支撑填充入混凝土层形成隧道底板；在模板结构与隧道构成的空间内，以拱形骨架为支撑填充入混凝土层形成隧道顶板。
进一步的，为避免支护结构受到地下水的侵蚀，影响支护结构的支护强度，在隧道表面设置有防水层9，防水层9位于支撑骨架靠近隧道的一侧。防水层9是利用防水卷材铺设成的管状结构，支护结构设置在管状结构内侧，这样就可以利用防水层9将支护结构与地下水进行隔离，保证支护结构的强度不受影响。
进一步的，为方便进行模板的铺设，在隧道底板上设有移动台架10，移动台架10上安装有连接结构，连接结构包括第一连接部、第二连接部、第三连接部，移动台架10通过第一连接部与第一模板6传动配合，移动台架10通过第二连接部与第二模板7传动配合，移动台架10通过第三连接部与第三模板8传动配合。
进一步的为了避免在模板铺设过程中移动台架10发生位置移动，在移动台架10上开设有有支撑孔，支撑孔内穿设有支撑柱21，支撑柱21底端固定连接有支撑板22，在支撑柱21上套设有连接柱23，连接柱23底端与移动台架10顶端固定，支撑柱21顶端转动连接有连接套24，连接柱23外壁开设有螺纹，连接套24与连接柱23螺纹连接。利用支撑柱21通过移动台架10的支撑稳定性，避免移动台架10发生位置移动。
进一步的，为方便进行模板的安装，第一连接部包括固定连接在第一模板6中部的第一液压缸11，第一液压缸11底端与移动台架10固定连接，第一液压缸11两侧对称设置有伸缩杆；伸缩杆包括螺纹杆12，螺纹杆12中部固定套设有调节盘13，调节盘13两侧的螺纹杆12上分别开设有正螺纹、反螺纹，螺纹杆12两端均螺纹连接有套管14，一套管14末端与第一模板6铰接，移动台架10上固定连接有支撑槽15，另一套管14末端铰接有支撑头，支撑头插接在支撑槽15内并与移动台架10抵接；第二连接部包括铰接在移动台架10上的第二液压缸16，第二液压缸16末端与第二模板7铰接，第二液压缸16的固定端铰接有调节液压缸17，调节液压缸17末端与移动台架10铰接；第三连接部包括固定在移动台架10上的第三液压缸18，第三液压缸18与第三模板8固定连接，第三液压缸18水平设置。
进一步的，为实现各模板间的快速连接，在第一模板6、第二模板7、第三模板8的两端均固定连接有连接板19，连接板19上开设有连接孔，第一模板6与第二模板7、第二模板7与第三模板8均通过螺栓实现固定连接，第三模板8通过连接板19与隧道底板固定连接。
进一步的，为提高混凝土的浇筑质量，在第一模板6、第二模板7、第三模板8上均固定安装有振动电机20，第三模板8中部开设有浇筑孔。
一种隧道的开挖支护结构的施工方法，具体施工步骤为：
a、隧道开挖，根据设计要求挖出隧道后，对隧道表面进行打磨处理，去除长度超出20cm的锋锐凸出岩块，并对隧道底部地面进行整平；
b、防水处理，喷射防水砂浆，厚度控制在2～5cm，防水层9能保护隧道的围岩结构，能防止内部水侵蚀围岩，提高了围岩的稳定性；同时在铺设支撑骨架前，沿隧道内壁铺设防水卷材；
c、铺设支撑骨架，底板骨架的水平钢筋网1不少于两层，水平钢筋网1网孔大小控制在25cm*45cm～30cm*40cm之间，铺设拱形骨架时，其立筋3为一完整的钢筋，以保证拱形骨架的结构强度；
d、隧道底板浇注，混凝土采用人工浇注，根据水平钢筋网1进行逐层浇注，并进行振捣，振捣密实后继续下一层浇注，直至混凝土超出顶层水平钢筋网25cm高度后停止浇注，人工进行找平；这样可以避免由于混凝土浇筑太厚导致混凝土振捣不实的情况；
e、安装模板结构，模板为根据隧道设计要求制作的定型模板，待隧道底板浇注的混凝土硬化后进行模板的安装，将移动台架10移动到指定位置后，首先安装第一模板6，利用第一液压缸11将第一模板6顶升指定高度后，调节伸缩杆的长度，以使第一模板6的位置保持稳定；在利用第二液压缸16将第二模板7顶出，并利用调节液压缸17对第二模板7的位置进行调节，使第二模板7顶部的连接板19与第一模板6的连接板19对齐，并利用螺栓进行固定；最后利用第三液压缸18将第三模板8顶出，使第三模板8顶部的连接板19与第二模板7底部的连接板19对齐，利用螺栓进行固定，并使第三模板8底部的连接板19与隧道底板固定；
f、隧道顶板浇注，混凝土通过第一模板6中部的浇注孔浇注，并进行振捣，混凝土浇注完成后对浇筑孔进行封堵；
g、拆模，待混凝土达到强度后对模板结构进行拆除，随着隧道开挖向前推移。
进一步的，为避免隧道底板由于地下水水压造成的变形，在浇注隧道底板时，每间隔30米距离设置以抗拔桩，抗拔桩深入隧道底面的距离为3米到5米，并使抗拔桩的支撑结构与隧道底板的底板骨架固定连接，以保证隧道底板的稳定性。
本发明提供的隧道的开挖支护结构，采用钢筋混凝土一体式支护结构，利用支护结构形成混凝土永久加固层，有效地控制好支护结构和隧道变形的问题，提高了隧道整体围岩的稳定性，使隧道施工更加安全。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种隧道的开挖支护结构的施工方法，其特征在于，该施工方法所使用的隧道的开挖支护结构，包括：
支撑骨架，所述支撑骨架包括底板骨架和拱形骨架，所述底板骨架设置在隧道底部，所述底板骨架由水平钢筋网(1)及纵向箍筋(2)组成，所述纵向箍筋(2)固定在所述水平钢筋网(1)的相交位置；所述拱形骨架由立筋(3)、横筋(4)及插筋(5)组成，所述立筋(3)两端均插入到所述底板骨架内并与所述底板骨架的所述水平钢筋网(1)固定连接，所述横筋(4)固定连接在所述立筋(3)上，所述插筋(5)固定连接在所述横筋(4)与所述立筋(3)的相交位置；
模板结构，所述模板结构与所述拱形骨架对应设置；所述模板结构包括第一模板(6)、第二模板(7)、第三模板(8)，所述第一模板(6)设置在隧道拱顶底部，所述第一模板(6)两端均可拆卸连接有所述第二模板(7)，所述第二模板(7)底部可拆卸连接有所述第三模板(8)，所述第三模板(8)底端可拆卸连接在隧道底面上；
以底板骨架为支撑填充入混凝土层形成隧道底板；在模板结构与隧道构成的空间内，以拱形骨架为支撑填充入混凝土层形成隧道顶板；
隧道的开挖支护结构的施工方法，具体施工步骤为：
a、隧道开挖，根据设计要求挖出隧道后，对隧道表面进行打磨处理，去除长度超出20cm的锋锐凸出岩块，并对隧道底部地面进行整平；
b、防水处理，喷射防水砂浆，厚度控制在2～5cm，防水层(9)能保护隧道的围岩结构，能防止内部水侵蚀围岩，提高了围岩的稳定性；
c、铺设支撑骨架，底板骨架的水平钢筋网(1)不少于两层，水平钢筋网(1)网孔大小控制在25cm*45cm～30cm*40cm之间，铺设拱形骨架时，其立筋(3)为一完整的钢筋；
d、隧道底板浇注，混凝土采用人工浇注，根据水平钢筋网(1)进行逐层浇注，并进行振捣，振捣密实后继续下一层浇注，直至混凝土超出顶层水平钢筋网(1)25cm高度后停止浇注，人工进行找平；
e、安装模板结构，模板为根据隧道设计要求制作的定型模板，待隧道底板浇注的混凝土硬化后进行模板的安装，将移动台架(10)移动到指定位置后，首先安装第一模板(6)，利用第一液压缸(11)将第一模板(6)顶升指定高度后，调节伸缩杆的长度，以使第一模板(6)的位置保持稳定；在利用第二液压缸(16)将第二模板(7)顶出，并利用调节液压缸(17)对第二模板(7)的位置进行调节，使第二模板(7)顶部的连接板(19)与第一模板(6)的连接板(19)对齐，并利用螺栓进行固定；最后利用第三液压缸(18)将第三模板(8)顶出，使第三模板(8)顶部的连接板(19)与第二模板(7)底部的连接板(19)对齐，利用螺栓进行固定，并使第三模板(8)底部的连接板(19)与隧道底板固定；
f、隧道顶板浇注，混凝土通过第一模板(6)中部的浇注孔浇注，并进行振捣，混凝土浇注完成后对浇筑孔进行封堵；
g、拆模，待混凝土达到强度后对模板结构进行拆除，随着隧道开挖向前推移。
2.根据权利要求1所述的隧道的开挖支护结构的施工方法，其特征在于，所述隧道表面设置有防水层(9)，所述防水层(9)位于所述支撑骨架靠近所述隧道的一侧。
3.根据权利要求1所述的隧道的开挖支护结构的施工方法，其特征在于，所述隧道底板上设有移动台架(10)，所述移动台架(10)上安装有连接结构，所述连接结构包括第一连接部、第二连接部、第三连接部，所述移动台架(10)通过所述第一连接部与所述第一模板(6)传动配合，所述移动台架(10)通过所述第二连接部与所述第二模板(7)传动配合，所述移动台架(10)通过所述第三连接部与所述第三模板(8)传动配合。
4.根据权利要求3所述的隧道的开挖支护结构的施工方法，其特征在于，所述第一连接部包括固定连接在所述第一模板(6)中部的第一液压缸(11)，所述第一液压缸(11)底端与所述移动台架(10)固定连接，所述第一液压缸(11)两侧对称设置有伸缩杆；所述伸缩杆包括螺纹杆(12)，所述螺纹杆(12)中部固定套设有调节盘(13)，所述调节盘(13)两侧的所述螺纹杆(12)上分别开设有正螺纹、反螺纹，所述螺纹杆(12)两端均螺纹连接有套管(14)，一所述套管(14)末端与所述第一模板(6)铰接，所述移动台架(10)上固定连接有支撑槽(15)，另一所述套管(14)末端铰接有支撑头，所述支撑头插接在所述支撑槽(15)内并与所述移动台架(10)抵接。
5.根据权利要求3所述的隧道的开挖支护结构的施工方法，其特征在于，所述第二连接部包括铰接在所述移动台架(10)上的第二液压缸(16)，所述第二液压缸(16)末端与所述第二模板(7)铰接，所述第二液压缸(16)的固定端铰接有调节液压缸(17)，所述调节液压缸(17)末端与所述移动台架(10)铰接。
6.根据权利要求3所述的隧道的开挖支护结构的施工方法，其特征在于，所述第三连接部包括固定在所述移动台架(10)上的第三液压缸(18)，所述第三液压缸(18)与所述第三模板(8)固定连接，所述第三液压缸(18)水平设置。
7.根据权利要求1所述的隧道的开挖支护结构的施工方法，其特征在于，所述第一模板(6)、所述第二模板(7)、所述第三模板(8)的两端均固定连接有连接板(19)，所述连接板(19)上开设有连接孔，所述第一模板(6)与所述第二模板(7)、所述第二模板(7)与所述第三模板(8)均通过螺栓实现固定连接，所述第三模板(8)通过所述连接板(19)与所述隧道底板固定连接。
8.根据权利要求1所述的隧道的开挖支护结构的施工方法，其特征在于，所述第一模板(6)、所述第二模板(7)、所述第三模板(8)上均固定安装有振动电机(20)，所述第三模板(8)中部开设有浇筑孔。
9.根据权利要求1所述的隧道的开挖支护结构的施工方法，其特征在于，在铺设支撑骨架前，沿隧道内壁铺设防水卷材。
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