CN116220729B - 一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构及其施工方法,属于公路隧道施工技术领域;该结构是在靠近山体一侧的洞口具有护拱、条形基础和灌注桩;护拱设置在山体的外侧,护拱上端脚基础嵌入至山体边坡的基岩内,且嵌入的深度≥2m,护拱上端脚基础和山体之间连接有锁脚锚管;护拱下端通过条形基础与桩基连接为整体;靠近山体一侧的洞口在护拱外的其他范围设置有初期支护,初期支护包括连接至山体内的预应力锚索和位于隧底的用于注浆加固的注浆小导管;本发明解决了洞口段隧道两侧受力不均,开挖工程量大,工程造价高等问题;有效削弱山体偏压力,提高隧道整体稳定性,减少洞口开挖工程量和永久性征地面积。
Description
技术领域
本发明属于公路隧道施工技术领域,具体涉及一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构及其施工方法。
背景技术
浅埋偏压地形下连拱隧道非齐平洞口的施工,是隧道工程施工过程中的重点和难点。浅埋隧道与深埋隧道相比,主要是难以形成承载拱。浅埋偏压地形下隧道洞口位置上覆岩层的厚度较薄且不均匀,存在较大的偏压,隧道的两侧受力不均。所以,浅埋隧道多数有地形偏压、表层软弱堆积物、风化带、软弱围岩等对隧道开挖有很大影响的特殊地形、地质问题。在开挖过程中和开挖完成后会出现拱顶下沉急剧增大、隧道净空收缩、地表开裂等情况,有时也会出现掌子面失稳。同时在隧道后期运营过程中也会因侧向围岩压力较大导致衬砌结构受力不均,发生变形破坏,故需对靠山侧隧道设置抗偏压措施。
由于连拱隧道的左右洞为错开进洞的方式,左右洞之间的间距较小,无法提供足够的空间设置偏压挡墙,同时公路隧道洞口传统施工方法主要为明挖法,由于山体较陡,需进行高边仰坡开挖支护,山体开挖工程量与防护工程量较大,导致工程永久性征地面积较大,生态环境破坏严重,影响洞口美观性,而且也存在较大的施工难度和安全隐患。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足,提出一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构及其施工方法,有效的解决上述隧道两侧受力不均、洞口开挖工程量大、工程永久性征地面积大,植被破坏严重,山体滑塌等问题。
为了达到上述目的,本发明是通过如下技术方案实现的。
一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构,靠近山体一侧的洞口包括护拱、条形基础和灌注桩;所述护拱设置在山体的外侧,护拱上端脚基础嵌入至山体边坡的基岩内,且嵌入的深度≥2m,所述护拱上端脚基础和山体之间连接有锁脚锚管;所述护拱下端通过条形基础与灌注桩连接为整体;靠近山体一侧的洞口在护拱外的其他范围设置有初期支护,所述初期支护包括连接至山体内的预应力锚索和位于隧底的用于注浆加固的注浆小导管。
优选的,所述护拱包括从后向前相连的先浇段套拱和后浇段护拱;所述先浇段套拱为防水混凝土钢架结构;所述后浇段护拱为防水混凝土钢筋结构。
更优的,所述先浇段套拱内设置有钢拱架、大管棚和导向管,所述大管棚设置在钢拱架的上部,导向管通过固定钢筋焊接在钢拱架上。
优选的,所述护拱的外侧顶部设置有钢筋混凝土挡块,用于阻挡边坡上部滑落的石块。
优选的,所述条形基础为钢筋混凝土结构,所述条形基础的底部等距连接有多个灌注桩。
优选的,初期支护内壁设置有二次衬砌;所述预应力锚索外侧设置有钢筋网和喷射混凝土。
一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构的施工方法,包括以下步骤:
1)前期测量,开挖边坡至设计高度后,进行边坡支护、仰坡支护;
2)确定桩位后,进行灌注桩施工;
3)进行先浇段套拱及其对应位置的条形基础的施工,靠山侧拱脚设锁脚锚管保证护拱的稳定性,最后进行后浇段护拱及其对应位置的条形基础的施工;
4)施作洞门端墙,开挖洞内岩体,并施作初期支护。
优选的,步骤3)将先浇段套拱内的钢拱架与相对应的条形基础内的钢板及钢筋牢固焊接,然后进行大管棚的施工作业,通过大管棚注浆对洞口段破碎围岩进行加固。
更优的,步骤1)在隧道拱顶上方打设注浆管,并在注浆管上铺设竹胶板;开挖至明暗交界位置时,预留核心土或施工平台,为进洞施作大管棚提供平台。
更优的,步骤4)中先施作初期支护,再施工防水层及二次衬砌。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为:
本发明解决了洞口段隧道两侧受力不均,开挖工程量大,工程造价高等问题。有效削弱山体偏压力,提高隧道整体稳定性,减少洞口开挖工程量和永久性征地面积。同时洞口环境破坏小,可与自然环境相协调。
附图说明
图1为实施例中浅埋偏压连拱隧道左洞洞口整体结构示意图;
图2为实施例中浅埋偏压连拱隧道左洞洞口整体结构中灌注桩、条形基础和护拱连接示意图;
图3为实施例中浅埋偏压连拱隧道洞口平面布置示意图;
图4为实施例中浅埋偏压连拱隧道左洞口护拱兼套拱段主视示意图;
图5为图4中Ⅰ-Ⅰ剖面示意图;
图6为导向管与工字钢连接示意图;
图中:1-注浆管,2-灌注桩,3-条形基础,4-护拱,401-钢筋混凝土挡块,402-先浇段套拱,403-钢拱架,404-导向管,405-固定钢筋,406-大管棚,407-锁脚锚管,408-先浇段护拱,5-初期支护,501-预应力锚索,502-注浆小导管,6-二次衬砌。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,结合实施例和附图,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。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案,但保护范围不被此限制。
实施例1
参照图1-5,本实施例提出一种浅埋偏压公路连拱隧道非齐平洞口结构,非齐平洞口包括左洞洞口和右洞洞口两个连拱隧道,其中,左洞洞口靠近山体一侧,由于外侧有非齐平的右洞,且左右洞之间的间距较小,所以按照常规施工无法提供足够的空间设置偏压挡墙。本实施例提出的洞口结构解决了这一问题,主要针对左洞洞口进行改进,左洞洞口结构包括:灌注桩2、条形基础3、护拱4、初期支护5、二次衬砌6。
该浅埋偏压地形下公路连拱隧道非齐平洞口结构中,左洞洞口的护拱4设置在山体的外侧,护拱4上端脚基础嵌入至山体边坡的基岩内,嵌入基岩内不小于2m,同时在拱脚处打设长度为5.5m、管径为φ42mm的锁脚锚管407;护拱4另一端的脚基础下端通过条形基础3与灌注桩2连接为一个整体,在护拱4的作用下,实现洞口段半明半暗开挖,减少了洞口段开挖的工程量。
灌注桩2为钢筋混凝土钻孔灌注桩,沿纵向等间距布置,桩径1200mm,桩心间距5m,桩底嵌入基岩大于3m,桩顶嵌入条形基础3为100~150mm,再将灌注桩2的锚筋插入承台一定深度。
条形基础3为钢筋混凝土结构,连接在灌注桩2和护拱4之间,条形基础3宽1.6m,高1.0m,所述条形基础3的底部等距连接有多个用于定位的灌注桩2。
护拱4厚80cm,上部设置钢筋混凝土挡块401,阻挡边坡上部滑落的石块;先浇段套拱402纵向长度2m,采用C30防水混凝土钢架结构,先浇段套拱402作为护拱兼套拱。钢拱架403型号为I20a,纵向间距60cm,其中预留φ127×6mm导向管,通过φ20mm固定钢筋405焊接于内部设置的工字型的钢拱架403之上,大管棚406采用φ108×6mm热轧无缝钢管,节长3m、6m;后浇段护拱408采用C30防水混凝土钢筋结构。
所述灌注桩2、条形基础3和护拱4三者有效连接,浇筑为一个整体。
护拱段隧道采用复合式衬砌结构,左洞洞口在护拱4外的其他范围设置有初期支护5,所述初期支护5包括预应力锚索501和注浆小导管502。其中靠山侧隧道边墙采用预应力锚索501、钢筋网和喷射混凝土进行支护,隧底采用注浆小导管502进行注浆加固。与常规的采用锚杆不同,在预应力锚索501的张拉作用下削弱山体隧道的偏压力,防止隧道在山体的偏压作用下向浅埋侧发生偏移;注浆小导管502进行注浆加固,提高隧道洞口段隧道基底的承载力;在共同作用下确保浅埋偏压段隧道进洞的安全性和结构的整体稳定性。
实施例2
本实施例提供实施例1所述的一种浅埋偏压公路连拱隧道非齐平洞口结构的施工方法,具体为如下的步骤:
步骤一:测量组精确放出左洞中线及明暗分界里程,并在地表放出刷坡边线,做出明显标志。
步骤二:挖掘机到位清理地表杂物,并为装载机、出碴车等修理出作业平台;按要求采用挖掘机依次对边坡、仰坡分层进行开挖,人工修坡,开挖至设计高度后,进行边坡支护、仰坡支护;在隧道拱顶上方打设注浆管1,并在注浆管1上铺设竹胶板,避免滑落石块对人体造成伤害;开挖至明暗交界位置时,预留核心土或施工平台,为进洞施作大管棚406提供平台。注浆管1的长度为12m、管径为φ89mm,注浆管1一半打入岩层一半外漏,外漏部分供铺设竹胶板。
步骤三:采用联测,复测方法确定桩位后,进行灌注桩2施工。
步骤四:进行先浇段套拱402及其对应位置条形基础3的施工,护拱4一端与条形基础3内置的钢板及钢筋牢固焊接,即套拱内钢拱架403与条形基础3内钢板及钢筋牢固焊接,护拱4另一端的脚基础嵌入基岩内不小于2m,同时在拱脚处打设长度为5.5m、管径为φ42mm的锁脚锚管407,保证护拱的稳定性,然后进行大管棚406的施工作业,通过大管棚注浆对洞口段破碎围岩进行加固,最后进行后浇段护拱408、条形基础3其他部分的施工。
步骤五:施作洞门端墙,完工后修整周边地形并绿化使之成为一个整体。
步骤六:开挖洞内岩体,并及时施作初期支护5,防水层及二次衬砌6。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施方式仅限于此,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的前提下,还可以做出若干简单的推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (9)
1.一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构,其特征在于,靠近山体一侧的洞口包括护拱(4)、条形基础(3)和灌注桩(2);所述护拱(4)包括从后向前相连的先浇段套拱(402)和后浇段护拱(408);所述先浇段套拱(402)为防水混凝土钢架结构;所述后浇段护拱(408)为防水混凝土钢筋结构;所述护拱(4)设置在山体的外侧,护拱(4)上端脚基础嵌入至山体边坡的基岩内,且嵌入的深度≥2m,所述护拱(4)上端脚基础和山体之间连接有锁脚锚管(407);所述护拱(4)下端通过条形基础(3)与灌注桩(2)连接为整体;靠近山体一侧的洞口在护拱(4)外的其他范围设置有初期支护(5),所述初期支护(5)包括连接至山体内的预应力锚索(501)和位于隧底的用于注浆加固的注浆小导管(502)。
2.根据权利要求1所述的一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构,其特征在于,所述先浇段套拱(402)内设置有钢拱架(403)、大管棚(406)和导向管(404),所述大管棚(406)设置在钢拱架(403)的上部,导向管(404)通过固定钢筋(405)焊接在钢拱架(403)上。
3.根据权利要求1所述的一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构,其特征在于,所述护拱(4)的外侧顶部设置有钢筋混凝土挡块(401),用于阻挡边坡上部滑落的石块。
4.根据权利要求1所述的一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构,其特征在于,所述条形基础(3)为钢筋混凝土结构,所述条形基础(3)的底部等距连接有多个灌注桩(2)。
5.根据权利要求1所述的一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构,其特征在于,初期支护(5)内壁设置有二次衬砌(6);所述预应力锚索(501)外侧设置有钢筋网和喷射混凝土。
6.根据权利要求1所述的一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)前期测量,开挖边坡至设计高度后,进行边坡支护、仰坡支护;
2)确定桩位后,进行灌注桩(2)施工;
3)进行先浇段套拱(402)及其对应位置的条形基础(3)的施工,靠山侧拱脚设锁脚锚管(407)保证护拱的稳定性,最后进行后浇段护拱(408)及其对应位置的条形基础(3)的施工;
4)施作洞门端墙,开挖洞内岩体,并施作初期支护(5)。
7.根据权利要求6所述的一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构的施工方法,其特征在于,步骤3)将先浇段套拱(402)内的钢拱架(403)与相对应的条形基础(3)内的钢板及钢筋牢固焊接,然后进行大管棚(406)的施工作业,通过大管棚(406)注浆对洞口段破碎围岩进行加固。
8.根据权利要求7所述的一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构的施工方法,其特征在于,步骤1)在隧道拱顶上方打设注浆管(1),并在注浆管(1)上铺设竹胶板;开挖至明暗交界位置时,预留核心土或施工平台,为进洞施作大管棚(406)提供平台。
9.根据权利要求7所述的一种浅埋偏压连拱隧道非齐平洞口结构的施工方法,其特征在于,步骤4)中先施作初期支护(5),再施工防水层及二次衬砌(6)。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Xi Baoping Inventor after: Chen Luhai Inventor after: He Shuixin Inventor after: Dong Binsheng Inventor after: Shi Yongxiang Inventor before: Jiao Baoping Inventor before: Chen Luhai Inventor before: He Shuixin Inventor before: Dong Binsheng Inventor before: Shi Yongxiang |
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CB03 | Change of inventor or designer information |