CN202768001U - 斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，包括布设在自斜井进入正洞喇叭口内的初期支护结构一、布设在初期支护结构一下方的中间支护结构和布设在中间支护结构下方的二次衬砌支护结构；喇叭口外侧左右两侧均设置有钢筋混凝土扩大基础，初期支护结构一包括多道初支钢拱架，初支钢拱架的布设方向与正洞延伸方向一致，初支钢拱架包括中部拱段和两个分别安装在中部拱段两端下方的支腿，中部拱段上设置有混凝土喷层一；中间支护结构包括中部支护结构、两个侧部支护结构和布设于斜井后部的端部支护结构。本实用新型结构设计合理、施工方便、投入成本低且结构安全可靠、使用效果好，能解决传统斜井喇叭口施工方法存在的多种问题。

Description

斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构

技术领域

本实用新型属于斜井喇叭口施工技术领域，尤其是涉及一种斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构。

背景技术

特长隧道和地质结构复杂的长隧道，通常需要增设辅助坑道以保证工期，其中以横洞和坡率较小的斜井发挥的作用最大，是辅助导坑的首选。横洞和斜井处的隧道埋深相对较浅，地质较差，斜井小断面转入正洞大断面施工过程中，斜井与正洞相交的喇叭口处，地层支护体系和受力状态将会发生复杂的力学转换，如果处理不当，极易发生下沉开裂甚至坍塌事故。其中，斜井喇叭口为正洞与斜井交汇后形成的公共区域，且其拱顶为双曲面，喇叭口前端留置通道为敞开式结构。传统的斜井进入正洞开挖方法一般采用“反挑换拱”法，具体是斜井小断面从大断面正洞下部进入，掘进约30米后再往回扩挖成正洞大断面，并将初期支护转换为正洞初期支护钢拱架。实际施工过程中，上述传统的斜井喇叭口施工方法存在工艺步骤复杂、所需人力物力较大、施工质量不易保证等多种缺陷和不足。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其结构设计合理、施工方便、投入成本低且整体结构安全可靠、使用效果好，能有效解决传统斜井喇叭口施工方法存在的工艺步骤复杂、所需人力物力较大、施工质量不易保证等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征在于：包括布设在自斜井进入正洞的喇叭口内的初期支护结构一、布设在初期支护结构一下方的中间支护结构和布设在所述中间支护结构下方的二次衬砌支护结构，所述喇叭口为斜井开挖至正洞后沿斜井的延伸方向且按照需开挖正洞的横断面结构继续向前开挖形成的洞体，所述斜井与正洞呈垂直布设；所述喇叭口外侧的左右两侧分别设置有钢筋混凝土扩大基础一和钢筋混凝土扩大基础二，所述钢筋混凝土扩大基础一位于已开挖完成的斜井的后部下方；所述初期支护结构一包括多道呈平行布设的初支钢拱架，所述初支钢拱架的布设方向与正洞的延伸方向一致，且初支钢拱架包括布设在所述喇叭口上部的中部拱段和两个分别安装在所述中部拱段左右两端下方的支腿，两个所述支腿的底部支撑在已开挖完成的所述喇叭口的底部地面上，所述中部拱段上设置有混凝土喷层一；所述中间支护结构包括布设于所述喇叭口中部的中部支护结构、两个分别对称布设在中部支护结构前后两侧的侧部支护结构和布设于斜井后部的端部支护结构，所述中部支护结构包括多道呈平行布设且对所述喇叭口进行全断面支护的中部支撑钢拱架，所述侧部支护结构包括多道呈平行布设且对所述喇叭口进行全断面支护的侧部支撑钢拱架，所述端部支护结构包括多道呈平行布设且对斜井进行全断面支护的端部支撑钢拱架，所述中部支撑钢拱架和侧部支撑钢拱架均与初支钢拱架呈垂直布设，所述端部支撑钢拱架与初支钢拱架呈平行布设；多道所述侧部支撑钢拱架的左右两端分别固定在钢筋混凝土扩大基础一和钢筋混凝土扩大基础二上，多道所述端部支撑钢拱架的前后两端部均固定在钢筋混凝土扩大基础一上，多道所述中部支撑钢拱架的右端均固定在钢筋混凝土扩大基础二上，多道所述中部支撑钢拱架的左端均延伸至斜井后部并固定在端部支撑钢拱架上；多道所述中部支撑钢拱架的中部和多道所述侧部支撑钢拱架的中部均设置有混凝土喷层二。

上述斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征是：所述中间支护结构还包括底部固定在钢筋混凝土扩大基础二上的钢拱架支撑腿，多道所述中部支撑钢拱架的右侧下部和多道所述侧部支撑钢拱架的左右两侧下部均采用钢拱架支撑腿进行加固。

上述斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征是：所述初支钢拱架与中部支撑钢拱架和侧部支撑钢拱架之间均设置有楔入件。

上述斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征是：多道所述初支钢拱架呈均匀布设。

上述斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征是：多道所述中部支撑钢拱架和多道所述侧部支撑钢拱架均呈均匀布设。

上述斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征是：相邻两道所述中部支撑钢拱架之间的间距，与相邻两道所述侧部支撑钢拱架之间的间距相同。

上述斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征是：两个所述侧部支护结构与所述中部支护结构之间的间距，均与相邻两道所述中部支撑钢拱架之间的间距相同。

上述斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征是：所述初期支护结构一的结构与斜井内所设置初期支护体系的结构相同。

上述斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征是：所述钢筋混凝土扩大基础一包括两个结构相同的钢筋混凝土基础，且两个所述钢筋混凝土基础对称布设在斜井的后部左右两侧。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且安装布设快捷，一次成形，工效较高。

2、不需“反挑换拱”，能够有效缩短斜井长度，有利于节省投资。

3、结构安全可靠且能够有效控制下沉，能确保结构和施工安全，有效控制了地层下沉。

4、操作简便，不需增加设备、材料投入，施工队伍能够快速掌握，具有较强的推广性。

5、环保及节能效益较高，斜井喇叭口采用“上挑式”开挖，与传统的“反挑换拱”开挖方法相比，减少了斜井小断面从大断面正洞下部进入，掘进约30米后再往回扩挖成正洞大断面的拆除与二次加固费用，同时避免对原岩的二次爆破扰动，减少了拆除初期支护噪音污染和危险源；另外，减少了炸药、雷管、导爆索用量和粉尘量；减少了型钢、水泥用量；节省了混凝土养护用水和降尘用水。

6、经济效益好，安装便捷，一次成形且不需反挑换拱，便于现场施工，有利于尽早投入到正洞施工。

7、社会效益好，为铁路、公路、地铁等斜井(或横洞)向正洞开挖跨越喇叭口工程设计与施工探索出了一条新方法，较大程度提升了斜井喇叭口的适用范围，解决了对开挖沉降要求高、地质条件差、由小断面转入大断面隧道及地铁工程进洞施工技术难题，产生了较好的社会效益。

8、适用范围广，适用于铁路、公路隧道、过水隧洞、地下铁道等斜井(或横洞)向正洞开挖跨越喇叭口的施工工程中，尤其适用于对浅埋暗挖法开挖沉降要求高、地质条件差、由小断面转入大断面的隧道及地铁工程进洞施工。

综上所述，本实用新型结构设计合理、施工方便、投入成本低且整体结构安全可靠、使用效果好，能有效解决传统斜井喇叭口施工方法存在的工艺步骤复杂、所需人力物力较大、施工质量不易保证等问题。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的使用状态参考图。

图2为图1的俯视图。

附图标记说明:

1-正洞；             2-斜井；    3-初期支护结构一；

3-1—初支钢拱架；    4—二次衬砌支护结构；

5-钢筋混凝土扩大基础一；

6—钢筋混凝土扩大基础二；                     7-1—中部支撑钢拱架；

7-2—侧部支撑钢拱架；    7-3—端部支撑钢拱架；8—钢拱架支撑腿。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括布设在自斜井2进入正洞1的喇叭口内的初期支护结构一3、布设在初期支护结构一3下方的中间支护结构和布设在所述中间支护结构下方的二次衬砌支护结构4，所述喇叭口为斜井2开挖至正洞1后沿斜井2的延伸方向且按照需开挖正洞1的横断面结构继续向前开挖形成的洞体，所述斜井2与正洞1呈垂直布设。也就是说，所述斜井2的延伸方向与正洞1的延伸方向相垂直。所述喇叭口外侧的左右两侧分别设置有钢筋混凝土扩大基础一5和钢筋混凝土扩大基础二6，所述钢筋混凝土扩大基础一5位于已开挖完成的斜井2的后部下方。

所述初期支护结构一3包括多道呈平行布设的初支钢拱架3-1，所述初支钢拱架3-1的布设方向与正洞1的延伸方向一致，且初支钢拱架3-1包括布设在所述喇叭口上部的中部拱段和两个分别安装在所述中部拱段左右两端下方的支腿，两个所述支腿的底部支撑在已开挖完成的所述喇叭口的底部地面上，所述中部拱段上设置有混凝土喷层一。

所述中间支护结构包括布设于所述喇叭口中部的中部支护结构、两个分别对称布设在中部支护结构前后两侧的侧部支护结构和布设于斜井2后部的端部支护结构，所述中部支护结构包括多道呈平行布设且对所述喇叭口进行全断面支护的中部支撑钢拱架7-1，所述侧部支护结构包括多道呈平行布设且对所述喇叭口进行全断面支护的侧部支撑钢拱架7-2，所述端部支护结构包括多道呈平行布设且对斜井2进行全断面支护的端部支撑钢拱架7-3，所述中部支撑钢拱架7-1和侧部支撑钢拱架7-2均与初支钢拱架3-1呈垂直布设，所述端部支撑钢拱架7-3与初支钢拱架3-1呈平行布设。多道所述侧部支撑钢拱架7-2的左右两端分别固定在钢筋混凝土扩大基础一5和钢筋混凝土扩大基础二6上，多道所述端部支撑钢拱架7-3的前后两端部均固定在钢筋混凝土扩大基础一5上，多道所述中部支撑钢拱架7-1的右端均固定在钢筋混凝土扩大基础二6上，多道所述中部支撑钢拱架7-1的左端均延伸至斜井2后部并固定在端部支撑钢拱架7-3上。多道所述中部支撑钢拱架7-1的中部和多道所述侧部支撑钢拱架7-2的中部均设置有混凝土喷层二。

本实施例中，所述二次衬砌支护结构4为钢筋混凝土二次衬砌。

实际施工时，所述中间支护结构还包括底部固定在钢筋混凝土扩大基础二6上的钢拱架支撑腿8，多道所述中部支撑钢拱架7-1的右侧下部和多道所述侧部支撑钢拱架7-2的左右两侧下部均采用钢拱架支撑腿8进行加固。本实施例中，所述钢拱架支撑腿8为在支撑钢架（具体为中部支撑钢拱架7-1或侧部支撑钢拱架7-2）底部内弧帮焊接的一根相同型号且长约1.5米的型钢构件，该型钢构件底部加焊垫板且所加焊垫板与支撑钢架底部的垫板在同一平面，并形成联合支撑体置于钢筋混凝土扩大基础二6上。

实际施工过程中，为确保初支钢拱架3-1与位于其下方的中部支撑钢拱架7-1和侧部支撑钢拱架7-2密贴，所述初支钢拱架3-1与中部支撑钢拱架7-1和侧部支撑钢拱架7-2之间均设置有楔入件。本实施例中，具体是在初支钢拱架3-1与中部支撑钢拱架7-1和侧部支撑钢拱架7-2之间楔入[100短槽钢，所楔入的短槽钢呈梅花形布置且相邻两根短槽钢之间间隔1.5m。所述初支钢拱架3-1与中部支撑钢拱架7-1和侧部支撑钢拱架7-2之间的间隙较小时，楔入Φ25mm的短钢筋。

本实施例中，多道所述初支钢拱架3-1呈均匀布设。多道所述中部支撑钢拱架7-1和多道所述侧部支撑钢拱架7-2均呈均匀布设。

实际施工时，相邻两道所述中部支撑钢拱架7-1之间的间距，与相邻两道所述侧部支撑钢拱架7-2之间的间距相同。两个所述侧部支护结构与所述中部支护结构之间的间距，均与相邻两道所述中部支撑钢拱架7-1之间的间距相同。

本实施例中，所述初期支护结构一3的结构与斜井2内所设置初期支护体系的结构相同。

本实施例中，所述钢筋混凝土扩大基础一5包括两个结构相同的钢筋混凝土基础，且两个所述钢筋混凝土基础对称布设在斜井2的后部左右两侧。

同时，实际施工时，所述多道所述中部支撑钢拱架7-1和多道所述侧部支撑钢拱架7-2均预留有20cm左右的沉降量。

实际施工过程中，自斜井2进入正洞1的喇叭口时，将喇叭口看成是斜井2的一部分，在由斜井2进入喇叭口后按正洞1的断面形状上挑开挖（上挑开挖具体指开挖时斜井2的小断面从大断面正洞1的上部进入，然后按正洞1的断面形状开挖），且开挖过程中按照斜井2内所设置初期支护体系的结构，对所述喇叭口进行初期支护施工，并获得施工完成的初期支护结构一3。待所述喇叭口开挖完成后，在所述喇叭口外侧的左右两侧分别施工钢筋混凝土扩大基础一5和钢筋混凝土扩大基础二6。之后，再在初期支护结构一3下方架设施工所述中间支护结构，所述中间支护结构中的多道侧部支撑钢拱架7-2的左右两侧拱脚分别固定在钢筋混凝土扩大基础一5和钢筋混凝土扩大基础二6上，所述中间支护结构中的多道所述端部支撑钢拱架7-3的两个拱脚均固定在钢筋混凝土扩大基础一5上，所述中间支护结构中的多道所述中部支撑钢拱架7-1的右侧拱脚均固定在钢筋混凝土扩大基础二6上，且多道所述中部支撑钢拱架7-1的左端均支撑固定在多道所述端部支撑钢拱架7-3上，并且多道所述中部支撑钢拱架7-1的中部和多道所述侧部支撑钢拱架7-2的中部均设置有所述混凝土喷层二，从而形成拱桥式支护结构。最后，拆除正洞1范围内所述支腿，并按环形开挖预留核心土法施工方案，向进出口两个方向进行正洞1的开挖。

实际施工时，所述中间支护结构中的所述中部支护结构和两个所述侧部支护结构的结构，均与所述正洞1内所设置初期支护体系的结构相同。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征在于：包括布设在自斜井（2）进入正洞（1）的喇叭口内的初期支护结构一（3）、布设在初期支护结构一（3）下方的中间支护结构和布设在所述中间支护结构下方的二次衬砌支护结构（4），所述喇叭口为斜井（2）开挖至正洞（1）后沿斜井（2）的延伸方向且按照需开挖正洞（1）的横断面结构继续向前开挖形成的洞体，所述斜井（2）与正洞（1）呈垂直布设；所述喇叭口外侧的左右两侧分别设置有钢筋混凝土扩大基础一（5）和钢筋混凝土扩大基础二（6），所述钢筋混凝土扩大基础一（5）位于已开挖完成的斜井（2）的后部下方；所述初期支护结构一（3）包括多道呈平行布设的初支钢拱架（3-1），所述初支钢拱架（3-1）的布设方向与正洞（1）的延伸方向一致，且初支钢拱架（3-1）包括布设在所述喇叭口上部的中部拱段和两个分别安装在所述中部拱段左右两端下方的支腿，两个所述支腿的底部支撑在已开挖完成的所述喇叭口的底部地面上，所述中部拱段上设置有混凝土喷层一；所述中间支护结构包括布设于所述喇叭口中部的中部支护结构、两个分别对称布设在中部支护结构前后两侧的侧部支护结构和布设于斜井（2）后部的端部支护结构，所述中部支护结构包括多道呈平行布设且对所述喇叭口进行全断面支护的中部支撑钢拱架（7-1），所述侧部支护结构包括多道呈平行布设且对所述喇叭口进行全断面支护的侧部支撑钢拱架（7-2），所述端部支护结构包括多道呈平行布设且对斜井（2）进行全断面支护的端部支撑钢拱架（7-3），所述中部支撑钢拱架（7-1）和侧部支撑钢拱架（7-2）均与初支钢拱架（3-1）呈垂直布设，所述端部支撑钢拱架（7-3）与初支钢拱架（3-1）呈平行布设；多道所述侧部支撑钢拱架（7-2）的左右两端分别固定在钢筋混凝土扩大基础一（5）和钢筋混凝土扩大基础二（6）上，多道所述端部支撑钢拱架（7-3）的前后两端部均固定在钢筋混凝土扩大基础一（5）上，多道所述中部支撑钢拱架（7-1）的右端均固定在钢筋混凝土扩大基础二（6）上，多道所述中部支撑钢拱架（7-1）的左端均延伸至斜井（2）后部并固定在端部支撑钢拱架（7-3）上；多道所述中部支撑钢拱架（7-1）的中部和多道所述侧部支撑钢拱架（7-2）的中部均设置有混凝土喷层二。

2.按照权利要求1所述的斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征在于：所述中间支护结构还包括底部固定在钢筋混凝土扩大基础二（6）上的钢拱架支撑腿（8），多道所述中部支撑钢拱架（7-1）的右侧下部和多道所述侧部支撑钢拱架（7-2）的左右两侧下部均采用钢拱架支撑腿（8）进行加固。

3.按照权利要求1或2所述的斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征在于：所述初支钢拱架（3-1）与中部支撑钢拱架（7-1）和侧部支撑钢拱架（7-2）之间均设置有楔入件。

4.按照权利要求1或2所述的斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征在于：多道所述初支钢拱架（3-1）均匀布设。

5.按照权利要求1或2所述的斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征在于：多道所述中部支撑钢拱架（7-1）和多道所述侧部支撑钢拱架（7-2）均呈均匀布设。

6.按照权利要求5所述的斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征在于：相邻两道所述中部支撑钢拱架（7-1）之间的间距，与相邻两道所述侧部支撑钢拱架（7-2）之间的间距相同。

7.按照权利要求6所述的斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征在于：两个所述侧部支护结构与所述中部支护结构之间的间距，均与相邻两道所述中部支撑钢拱架（7-1）之间的间距相同。

8.按照权利要求1或2所述的斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征在于：所述初期支护结构一（3）的结构与斜井（2）内所设置初期支护体系的结构相同。

9.按照权利要求1或2所述的斜井喇叭口施工用拱桥式整体支护结构，其特征在于：所述钢筋混凝土扩大基础一（5）包括两个结构相同的钢筋混凝土基础，且两个所述钢筋混凝土基础对称布设在斜井（2）的后部左右两侧。

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