CN218912908U - 高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，包括：设置在横洞与正洞相交位置处的加强环；设置于正洞内的棚洞支撑结构，所述棚洞支撑结构包括沿横洞施工方向依次间隔设置的多个型钢支架，从加强环位置到正洞中线位置，型钢支架的高度逐渐增大，并在正洞中线位置处与正洞中线位置高程相同，从正洞中线位置到正洞外侧上台阶拱脚位置，型钢支架的高度与正洞中线位置高程相同；设置在正洞内的正洞初期支护钢架结构。在保证整个结合部施工过程中的施工安全性、可操作性，以及结合部的整体结构强度的情况下，很好地解决了结合部过支护所带来的问题，减少了施工作业工程量，保证了施工周期，并且方便后序对正洞的施工操作。

Description

高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构

技术领域

本实用新型属于隧道施工技术领域，具体涉及一种高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构。

背景技术

随着国内基础设施建设的大力发展，铁路工程交通基础设施逐渐从平原地区向山区、高原地区发展，隧道的建设数量和里程也越来越长，给隧道施工的建筑带来了很大的难度；同时，高原环境下存在空气稀薄、低气压、寒冷、缺氧等情况，给长里程隧道的施工同样带来了很大的困难。

某隧道施工项目隧道里程长、地形地貌环境复杂，基于施工条件采用横洞与正洞结合的施工方案，施工过程中在横洞与正洞的交叉结合位置往往是隧道工程中结构薄弱的位置，结构特殊，受力状态复杂，是保证施工安全的重要环节，因此对横洞与正洞结合位置处的整体稳定性有着较高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，解决高原地区隧道施工中横洞与正洞结合部施工结构稳定性、安全性与施工周期之间存在的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，包括：

设置在横洞与正洞相交位置处的加强环，位于加强环内设置有辅助型钢钢架，在加强环靠正洞一侧设置有门型钢架；

设置于正洞内的棚洞支撑结构，所述棚洞支撑结构包括沿横洞施工方向依次间隔设置的多个型钢支架，从加强环位置到正洞中线位置，型钢支架的高度逐渐增大，并在正洞中线位置处与正洞中线位置高程相同，从正洞中线位置到正洞外侧上台阶拱脚位置，型钢支架的高度与正洞中线位置高程相同；

设置在正洞内的正洞初期支护钢架结构，所述正洞初期支护钢架结构一侧设置于横洞加强环外侧门型钢架的横梁上，另一侧支在混凝土垫块上。

作为对上述技术方案的进一步改进，门型钢架分节与辅助型钢钢架焊接连接，相邻辅助型钢钢架、门型钢架之间采用纵向钢筋连接，纵向钢筋之间的间距不大于1m。

作为对上述技术方案的进一步改进，门型钢架包括横梁和立柱，位于门型钢架与辅助钢架两侧的空隙位置处设置有立柱斜撑结构件。

作为对上述技术方案的进一步改进，门型钢架两侧分别设置有6-10根锁脚锚管和系统锚杆。

作为对上述技术方案的进一步改进，位于型钢支架脚位置分别设置多根锁脚锚管，所述锁脚锚管朝下方倾斜设置，且靠近水平面位置的锁脚锚管与水平面之间的夹角为20°-30°，相邻锁脚锚管之间的夹角为20°-30°。

作为对上述技术方案的进一步改进，位于正洞初期支护钢架结构的分节和拱脚处分别设置有锁脚锚管。

作为对上述技术方案的进一步改进，位于棚洞支撑结构两侧设置有临时支护结构，所述临时支护结构包括间隔设置的临时锚杆，临时锚杆采用间距不大于1.0m*1.0m的梅花型布置，临时锚杆长度不小于3.0m。

作为对上述技术方案的进一步改进，位于棚洞支撑结构顶部设置有顶部钢架横梁，所述顶部钢架沿正洞顶部轮廓线设置于其上方。

作为对上述技术方案的进一步改进，沿顶部钢架横梁的轮廓线间隔设置多个导管，导管朝向正洞拱顶上方倾斜设置，导管布置间距不大于3m，长度不小于4.5m，导管与对应位置处顶部钢架横梁轮廓线的切线夹角为10°-15°。

作为对上述技术方案的进一步改进，从横洞抬高开挖起始位置到横洞与正洞交接位置处之间间隔设置有多个支撑钢架，所述支撑钢架在横洞内按其偏离法线依次架设，所述支撑钢架的高度随横洞的高程逐渐增加。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

基于高原地区地形地貌特点和施工条件，对横洞与正洞结合部的施工结构和进行优化，在保证整个结合部施工过程中的施工安全性、可操作性，以及结合部的整体结构强度的情况下，很好地解决了结合部过支护所带来的问题，减少了施工作业工程量，保证了施工周期，并且方便后序对正洞的施工操作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型隧道横洞与正洞结合部施工结构示意图。

图2为图1中Ⅰ-Ⅰ方向结构示意图。

图3为本实用新型隧道横洞与正洞结合部截面示意图。

图4为图1中Ⅱ-Ⅱ方向棚架结构示意图。

图5为本实用新型中隧道横洞抬高拱顶高程施工结构示意图。

图6为本实用新型中正洞内棚洞施工结构示意图。

其中：

11、横洞，12、正洞，13、棚洞；

21、支撑钢架，22、加强环，23、辅助型钢钢架，24、门型钢架，25、立柱斜撑结构件，26、型钢支架，27、顶部钢架横梁，28、导管，29、正洞初期支护钢架结构；

31、混凝土垫块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

该隧道施工项目位于高原地区，海拔在3000米以上，隧道里程长，施工条件恶劣，施工难度大，结合施工地形地貌特点，该隧道项目施工采用的是先施工横洞然后施工与横洞连通的正洞的施工方法。

在施工到横洞与正洞结合部位置时，横洞与正洞结合部结构特殊，受力状态复杂，同时也是隧道工程中结构比较薄弱的位置，在施工过程中存在很大的安全隐患；通常为了保证该位置处的整体结构强度，通常对该位置采用过度支护的施工方式，采用这种方式虽然能够保证施工过程中的安全性和结构强度，但施工工序、施工结构复杂，导致施工周期长，并且施工操作不方便，因此这种施工方式并不能适用于高原地区施工条件恶劣的实际工况。

本实施例中隧道施工横洞与正洞结合部所能够采用的一种施工结构如下，参照图1，包括有：

从横洞11抬高开挖起始位置到横洞与正洞交接位置处之间间隔设置的10榀I16支撑钢架21，支撑钢架21在横洞内按其偏离法线依次架设，对该位置处的横洞进行支撑，支撑钢架的高度随横洞施工高程依次增加。

如图2，设置在横洞与正洞交接位置处的加强环22，位于加强环内设置有双拼共2榀I16(I18)辅助型钢钢架23，在加强环22靠正洞一侧设置有4榀双拼I20b门型钢架24；门型钢架24分节与辅助型钢钢架23焊接连接，相邻辅助型钢钢架23、门型钢架24之间采用Φ22纵向钢筋连接，纵向钢筋之间的间距设置为1m。

这里的门型钢架24包括横梁和立柱，位于门型钢架与辅助钢架两侧的空隙位置处设置有立柱斜撑结构件25，该立柱斜撑结构件25采用两个相互垂直的型钢组成T形结构，分别对门型钢架与辅助型钢钢架之间形成稳定的连接与支撑；门型钢架两侧分别设置有6-10根D42的锁脚锚管和系统锚杆。

参照图4，设置于正洞内的棚洞支撑结构，棚洞支撑结构包括沿横洞施工方向依次间隔设置的多个型钢支架26，型钢支架形成对棚洞支撑的棚架。其中，从加强环位置到正洞中线位置，型钢支架的高度逐渐增大，并在正洞中线位置处与正洞中线位置高程相同，从正洞中线位置到正洞外侧上台阶拱脚位置，型钢支架的高度与正洞中线位置高程相同。型钢支架26之间的间距设置为100cm；位于型钢支架脚位置分别设置两根锁脚锚管，锁脚锚管朝下方倾斜设置，且靠近水平面位置的锁脚锚管与水平面之间的夹角设置为20°，相邻锁脚锚管之间的夹角设置为20°。

设置于棚洞支撑结构两侧的临时支护结构，临时支护结构包括间隔设置的临时锚杆，临时锚杆采用间距1.0m*1.0m的梅花型布置，临时锚杆长度不小于3.0m。

参照图3，设置于棚洞支撑结构顶部的顶部钢架横梁27，顶部钢架横梁27沿正洞顶部轮廓线设置于其上方。沿顶部钢架横梁27的轮廓线间隔设置导管结构，导管结构中包括间隔设置的多个导管28，导管28朝向正洞拱顶上方倾斜设置，导管28的布置间距为3m，长度4.5m，导管与顶部钢架横梁轮廓线的切线夹角设置为10°。

设置在正洞内的正洞初期支护钢架结构29，正洞初期支护钢架结构29一侧设置于横洞加强环外侧门型钢架24的横梁上，另一侧支在混凝土垫块31上；位于正洞初期支护钢架结构的分节和拱脚处分别设置有长4m、D42的锁脚锚管。

参照图1、5和6，本实施例中针对这种结构的横洞与正洞结合部所采用的施工方法为：

在横洞开挖施工到接近正洞位置时，逐渐抬高横洞施工拱顶的高程，至横洞与正洞的相交位置处；

沿横洞施工方向，从正洞与横洞相交位置处起施工棚洞进入正洞，进行横洞与正洞交叉段中的正洞开挖，从横洞与正洞相交位置至正洞中线位置，棚洞斜向上爬坡开挖，并在正洞中线位置处棚洞高程达到正洞拱顶高程；然后继续向前以平坡继续开挖棚洞，直至施工至正洞外侧上台阶拱脚位置，在施工棚洞的同时，在棚洞内施做棚架；

在棚洞内施做正洞上台阶初期支护，向正洞方向两侧按标准的正洞断面进行正洞开挖。

本实施例中中所涉及的关键施工工序，具体包括有：

1）横洞交叉段施工

针对横洞交叉段的施工，根据横洞与正洞之间的高程差，确定横洞拱顶抬高开挖的起始位置，控制拱顶抬高坡度不大于17°。从横洞抬高开挖起始位置到横洞与正洞相交位置处之间，依次间隔设置10榀I16支撑钢架21，参照图1，支撑钢架在横洞内按横洞中线依次架设。

参照图2，在施工到横洞与正洞交接位置处时，设置0.4m加强环22，加强环22中设置双拼2榀I16(I18)辅助型钢钢架23，在加强环22靠正洞12一侧设置4榀双拼I20b门型钢架24。门型钢架24分节与辅助型钢钢架焊接连接在一起。相邻辅助型钢钢架23、门型钢架24之间采用Φ22的纵向钢筋连接，纵向钢筋之间间距1m设置。这里加强环的施工应使加强环深入到正洞初期支护断面，保证为正洞支护提供稳定的支撑。

这里的门型钢架24采用横梁和立柱组成，门型钢架与辅助型钢钢架之间在上部两侧位置形成一定的空隙，位于空隙位置处在门型钢架与辅助型钢钢架之间对称设置立柱斜撑结构件25，该立柱斜撑结构件采用两个相互垂直的型钢组成T形结构，分别对门型钢架与辅助型钢钢架之间形成稳定的连接与支撑。

这里门型钢架24的横梁作为正洞拱架的一个支撑点，在门型钢架、辅助型钢钢架安装完成后在其空隙内喷射混凝土回填密实，以增加结构的稳定性。在门型钢架每侧设置6-10根D42的锁脚锚管和系统锚杆，以进一步增加该位置处结构的稳定性。

在靠近正洞位置处，横洞初期支护的1榀拱架增设底板钢架，正洞拱架与加强环最外侧的门型钢架的横梁之间焊接连接，正洞仰拱衬砌钢筋与横洞仰拱衬砌中的预埋钢筋连接，以保证正洞与横洞交叉位置处的连接结构强度，使其能够起到共同受力的效果。

2）棚洞开挖施工

参照图6，沿横洞施工方向上朝正洞进行开挖施工，从横洞与正洞相交位置到正洞中线位置处，棚洞以爬坡或上坡方式开挖，并在正洞中线位置处达到与正洞高程相同的高度，然后向前以平坡开挖方式，施工到正洞外侧上台阶拱脚位置处；在棚洞施工过程中，棚架以及临时支护施工应同时跟进施工。

参照图4，棚架采用I16(I18)型钢支架26，型钢支架沿横洞施工方向依次间隔设置，型钢支架间距100cm设置，在每处型钢支架脚位置设置2根D42锁脚锚管，锁脚锚管朝下方倾斜设置，其中靠近水平面位置的锁脚锚管与水平面之间的夹角设置为20°，两个锁脚锚管之间的夹角设置为20°。

在型钢支架位置的两侧分别设置临时支护结构，该临时支护结构包括间隔设置的临时锚杆，临时锚杆采用间距1.0m*1.0m的梅花型布置，临时锚杆长度为3.0m，并在该位置处喷厚度25cm的混凝土层。

参照图3，在棚架施工中，在棚架顶部沿正洞初期支护钢架结构外轮廓线设置顶部钢架横梁27，顶部钢架横梁27位于正洞初期支护钢架结构外侧，这样顶部钢架横梁在起到支护的同时，在后序施做正洞拱架时，顶部横梁钢架不需要再取出。相应地，在棚架施工时棚架拱顶高程应超出正洞设计开挖线，以满足临时支护厚度和预留变形量的需要。

沿顶部钢架横梁的轮廓线间隔设置导管结构，导管结构中包括间隔设置的多个导管28，导管朝向正洞拱架上方倾斜设置，导管的布置间距为3m，长度4.5m，导管与顶部钢架横梁轮廓线的切线夹角设置为10°。

3）正洞施工

在棚架施工完成后，在棚架内侧施做C25喷混凝土层。

设置正洞初期支护钢架，即正洞拱架，该正洞初期支护钢架结构一侧与加强环最外侧的门型钢架焊接，另一侧支在混凝土垫块31上，在正洞初期支护钢架结构的分节和拱脚处分别施做两根长4m、D42锁脚锚管。

棚洞内的正洞初期支护钢架结构施做完成后，拆除棚架一侧的临时支护结构并进行正洞上台阶开挖预支护，待正洞开挖和支护约10m后封闭掌子面，然后拆除棚洞另一侧的临时支护结构，进行另一方向上正洞上台阶开挖预支护，直至正洞内施工空间满足要求。此时正洞内两侧工作面可同时施工，该过程中应确保横洞宽度范围内仰拱闭合。

在横洞与正洞结合部的一环二次衬砌中，在横洞断面宽度范围外的两侧各设置一道沉降缝，防止因不均匀沉降而导致交叉口处正洞混凝土衬砌开裂的问题。

在横洞与正洞结合部位置的整个施工过程中，对开挖施工过程进行监控，并及时根据监测的数据调整施工和支护参数。

在正洞交叉口段开挖后及时进行正洞仰拱、二次衬砌的施工，以便初期支护与仰拱及时成环，保证整体结构强度及施工的安全性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，所采用的术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，本实用新型的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，其特征在于，包括：

设置在横洞与正洞相交位置处的加强环，位于加强环内设置有辅助型钢钢架，在加强环靠正洞一侧设置有门型钢架；

设置于正洞内的棚洞支撑结构，所述棚洞支撑结构包括沿横洞施工方向依次间隔设置的多个型钢支架，从加强环位置到正洞中线位置，型钢支架的高度逐渐增大，并在正洞中线位置处与正洞中线位置高程相同，从正洞中线位置到正洞外侧上台阶拱脚位置，型钢支架的高度与正洞中线位置高程相同；

设置在正洞内的正洞初期支护钢架结构，所述正洞初期支护钢架结构一侧设置于横洞加强环外侧门型钢架的横梁上，另一侧支在混凝土垫块上。

2.根据权利要求1所述的高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，其特征在于，门型钢架分节与辅助型钢钢架焊接连接，相邻辅助型钢钢架、门型钢架之间采用纵向钢筋连接，纵向钢筋之间的间距不大于1m。

3.根据权利要求2所述的高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，其特征在于，门型钢架包括横梁和立柱，位于门型钢架与辅助钢架两侧的空隙位置处设置有立柱斜撑结构件。

4.根据权利要求2所述的高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，其特征在于，门型钢架两侧分别设置有6-10根锁脚锚管和系统锚杆。

5.根据权利要求1所述的高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，其特征在于，位于型钢支架脚位置分别设置多根锁脚锚管，所述锁脚锚管朝下方倾斜设置，且靠近水平面位置的锁脚锚管与水平面之间的夹角为20°-30°，相邻锁脚锚管之间的夹角为20°-30°。

6.根据权利要求1所述的高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，其特征在于，位于正洞初期支护钢架结构的分节和拱脚处分别设置有锁脚锚管。

7.根据权利要求1所述的高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，其特征在于，位于棚洞支撑结构两侧设置有临时支护结构，所述临时支护结构包括间隔设置的临时锚杆，临时锚杆采用间距不大于1.0m*1.0m的梅花型布置，临时锚杆长度不小于3.0m。

8.根据权利要求1所述的高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，其特征在于，位于棚洞支撑结构顶部设置有顶部钢架横梁，所述顶部钢架沿正洞顶部轮廓线设置于其上方。

9.根据权利要求8所述的高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，其特征在于，沿顶部钢架横梁的轮廓线间隔设置多个导管，导管朝向正洞拱顶上方倾斜设置，导管布置间距不大于3m，长度不小于4.5m，导管与对应位置处顶部钢架横梁轮廓线的切线夹角为10°-15°。

10.根据权利要求1所述的高原地区隧道施工横洞与正洞结合部施工结构，其特征在于，从横洞抬高开挖起始位置到横洞与正洞交接位置处之间间隔设置有多个支撑钢架，所述支撑钢架在横洞内按其偏离法线依次架设，所述支撑钢架的高度随横洞的高程逐渐增加。

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