CN220979511U - 全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，属于隧道建设的技术领域，包括洞口支挡防护和隧道超前支护；洞口支挡防护包括深埋侧抗滑桩、浅埋侧抗滑桩、浅埋侧挡板、导向管、注浆管、洞口锚杆、锚杆抵持部件、锚杆锁固部件和填筑物；隧道超前支护为超前管棚，包括套拱、套拱骨架、管棚套管和管棚导管。通过上述措施，可有效提高全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口的开挖环境，更利于形成洞身轮廓线，开挖时不易垮塌，减小开挖扰动对围岩变形的影响。

Description

全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统

技术领域

本实用新型属于隧道建设的技术领域，具体公开了一种全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统。

背景技术

山岭隧道洞口的地形起伏较大，地势复杂多样。浅埋和偏压在这种山岭隧道中十分常见，隧道开挖后洞口将会受到显著的不平衡力的作用，隧道洞口作为隧道的咽喉，是隧道的薄弱处，在不平衡力的作用下极易发生隧道结构的破坏。

全风化花岗岩遇水后呈现软塑状或流塑状，难以形成洞身轮廓线，开挖时易垮塌，开挖扰动会引起较大的围岩变形，围岩变形可能超过其容许范围，严重时引起掌子面失稳、隧道塌方，造成重大经济损失。

实用新型内容

针对全风化花岗岩遇水后呈现软塑状或流塑状，难以形成洞身轮廓线，开挖时易垮塌，开挖扰动会引起较大的围岩变形的技术问题，本实用新型提供一种全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统。

上述全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，包括洞口支挡防护和隧道超前支护；洞口支挡防护包括深埋侧抗滑桩、浅埋侧抗滑桩、浅埋侧挡板、导向管、注浆管、洞口锚杆、锚杆抵持部件、锚杆锁固部件和填筑物；深埋侧抗滑桩打设在洞口边仰坡的坡脚深埋侧；浅埋侧抗滑桩打设在洞口边仰坡的坡脚浅埋侧，浅埋侧抗滑桩之间修筑有浅埋侧挡板；导向管位于隧道洞口上方，横向穿过浅埋侧抗滑桩和洞口边仰坡的原始坡脚，第一端与深埋侧抗滑桩之间密封相接，第二端与浅埋侧抗滑桩平齐；注浆管穿过导向管、深埋侧抗滑桩，插入洞口边仰坡内，位于洞口边仰坡内的部分开设渗浆预留孔；洞口锚杆插设在注浆管中，位于注浆管外的锚杆端部套设有锚杆抵持部件和锚杆锁固部件，锚杆锁固部件将锚杆抵持部件紧密抵接在浅埋侧抗滑桩上封闭注浆管和导向管；填筑物填充在洞口边仰坡的坡脚、浅埋侧抗滑桩和深埋侧抗滑桩之间；隧道超前支护为超前管棚，包括套拱、套拱骨架、管棚套管和管棚导管；套拱位于洞口支挡防护开挖入口，为混凝土结构，与深埋侧抗滑桩和浅埋侧抗滑桩连接形成整体；套拱骨架和管棚套管位于套拱内；管棚套管包括布设在套拱骨架外侧的外层管棚套管以及布设在套拱骨架内侧的内层管棚套管；管棚导管包括外层管棚导管和内层管棚导管，外层管棚导管和内层管棚导管分别穿过外层管棚套管和内层管棚套管，并插入洞口边仰坡内。

进一步地，洞口支挡防护还包括防水层；防水层铺设在填筑物的顶面与浅埋侧抗滑桩平齐。

进一步地，浅埋侧抗滑桩与深埋侧抗滑桩对齐。

进一步地，导向管的第一端与深埋侧抗滑桩之间通过密封橡胶垫圈相接。

进一步地，洞口锚杆的锚固深度为深埋侧抗滑桩外侧至潜在滑动面的长度加上插入滑床的长度；洞口锚杆的锚杆端部均设置有螺纹；锚杆抵持部件为金属圆盘，设置有中心孔；锚杆锁固部件为螺母。

进一步地，浅埋侧抗滑桩之间的间距为1.5-2m，深埋侧抗滑桩之间的间距为1.5-2m，浅埋侧挡板的厚度为0.8-1.5m；洞口锚杆插入滑床的长度为7-8m；填筑物采用素混凝土。

进一步地，套拱骨架包括横向工字钢架、纵向连接件和横向连接件；多片横向工字钢架间隔设置；多件纵向连接件垂直于横向工字钢架间隔设置，纵向连接多片横向工字钢架；相邻两件纵向连接件之间通过多件横向连接件连接。

进一步地，纵向连接件为工字钢，横向连接件为交叉设置的钢筋，钢筋的端部与横向工字钢架和纵向连接件的连接点相接。

进一步地，隧道深埋侧管棚套管密度为隧道浅埋侧管棚套管密度的数倍。

进一步地，套拱混凝土采用C25混凝土，混凝土塌落度在130mm-150mm范围内；相邻横向工字钢架之间的间距为70-90cm，纵向连接件之间的间距为1m；外层管棚导管采用管径为150-180mm的钢管，插入洞口边仰坡内的端部为锥形；内层管棚导管采用管径为80-110mm的钢管，插入洞口边仰坡内的端部为锥形。

本实用新型具有以下有益效果。

1、在隧道偏压段设置半明挖式棚洞结构的洞口支挡防护，该结构能显著降低隧道的偏压影响，为偏压段提供一个良好的开挖环境，并在棚洞结构顶部设置防水层，防止地表水和雨水渗入结构内部。

2、洞口支挡防护中的洞口锚杆的锚固长度确定，首先由数值模拟确定潜在滑动面，锚固长度为深埋侧抗滑桩外侧至潜在滑动面的长度插入滑床的长度，插入滑床的长度为7-8m，能使锚杆更加稳固可靠。

3、锚杆施工中，在注浆管位于洞口边仰坡内的部分开设渗浆预留孔，使后续压注的浆液能顺利渗入锚杆周围，在锚杆轴向固结形成具有一定强度的固结体，提高锚杆的抗拔力，同时也能提高边仰坡的承载力。

4、隧道超前支护与洞口支挡防护相连接，管棚套管插入填筑好的半明挖式棚体内，考虑偏压影响因素，在偏压侧加密了管棚套管的间距，有针对性的提高了偏压侧的承载能力。

通过上述措施，可有效提高全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口的开挖环境，更利于形成洞身轮廓线，开挖时不易垮塌，减小开挖扰动对围岩变形的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统的整体空间示意图；

图2为图1的剖面图；

图3为洞口锚杆的锚固示意图；

图4为管棚套管在套拱骨架上的布置图；

图5为套拱骨架的结构示意图。

图中：1-深埋侧抗滑桩；2-浅埋侧抗滑桩；3-浅埋侧挡板；4-导向管；5-密封橡胶垫圈；6-注浆管；7-渗浆预留孔；8-洞口锚杆；9-锚杆抵持部件；10-锚杆锁固部件；11-填筑物；12-防水层；13-套拱骨架；13.1-横向工字钢架；13.2-纵向连接件；13.3-横向连接件；13.4-连接点；14-外层管棚套管；15-内层管棚套管；100-全风化花岗岩。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供一种全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，包括洞口支挡防护和隧道超前支护。

洞口支挡防护为半明挖式棚洞，施工过程如下所述。

t1，打设抗滑桩

由于线路要求，隧道洞口与隧道明暗交界间存在一段坡脚开挖，该段存在明显的偏压现象，为了抵抗坡体传递来的压力，避免隧道结构遭受偏压影响，因此在坡脚深埋侧打设深埋侧抗滑桩1，深埋侧抗滑桩1之间的间距为1.5-2m，截面尺寸和内部钢筋配筋率需要根据坡体传递的压力而定，坡体对抗滑桩的压力主要由数值模拟计算和现场测试共同确定；

在洞口边仰坡的坡脚浅埋侧打设浅埋侧抗滑桩2，浅埋侧抗滑桩2之间的间距为1.5-2m，与深埋侧抗滑桩1对齐，间距一致，截面尺寸和内部钢筋配筋率需要根据数值模拟计算和现场实际情况而定，单一数值规定不符合现场实际情况；

浅埋侧抗滑桩2之间修筑浅埋侧挡板3，浅埋侧挡板3的厚度为0.8-1.5m。

t2，在隧道洞口上方安装导向管4，导向管4横向穿过浅埋侧抗滑桩2和洞口边仰坡的原始坡脚，第一端与深埋侧抗滑桩1通过密封橡胶垫圈5进行密封连接，防止压注浆液时回流，第二端与浅埋侧抗滑桩2平齐。

t3，将注浆管6穿过导向管4、深埋侧抗滑桩1，插入洞口边仰坡内，位于洞口边仰坡内的部分开设渗浆预留孔7。

t4，将洞口锚杆8插设在注浆管6中，在位于注浆管6外的锚杆端部套设锚杆抵持部件9和锚杆锁固部件10，锚杆锁固部件10与洞口锚杆8的锚杆端部螺纹连接，将锚杆抵持部件9紧密抵接在浅埋侧抗滑桩2上封闭注浆管6和导向管4，然后注浆；

洞口锚杆8位于洞口边仰坡内的长度分为两个部分，第一部分是深埋侧抗滑桩1外侧至潜在滑坡面的长度，第二部分是潜在滑坡面至锚杆端头的长度；根据数值模拟计算获得斜坡的潜在滑动面，根据潜在滑动面与深埋侧抗滑桩1之间的距离确定锚杆锚固深度，洞口锚杆的锚固深度为深埋侧抗滑桩1外侧至潜在滑动面的长度加上插入滑床的长度，插入滑床的长度为7-8m。

t5，深埋侧抗滑桩1、浅埋侧抗滑桩2、洞口锚杆8、浅埋侧挡板3构成了洞口支挡防护的骨架，为了使后续开挖的隧道两侧受力均匀，需要在洞口边仰坡的原始坡脚、浅埋侧抗滑桩2和深埋侧抗滑桩1之间填充填筑物11，填筑物11为素混凝土，填筑后截面下半部分为原始坡脚，上半部分为素混凝土，并在填筑物11的顶面铺设与浅埋侧抗滑桩2平齐的防水层12，防止雨水和地表水渗入结构内。

隧道超前支护采用超前管棚，施工过程如下所述。

t1，在洞口支挡防护开挖入口布设由底模、顶模和端模围合成浇筑空腔以及位于浇筑空腔内的套拱骨架13和管棚套管；

套拱骨架13包括横向工字钢架13.1、纵向连接件13.2和横向连接件13.3；多片横向工字钢架13.1间隔设置；多件纵向连接件13.2垂直于横向工字钢架13.1间隔设置，纵向连接多片横向工字钢架13.1；相邻两件纵向连接件13.2之间通过多件横向连接件13.3连接；本实施例中，相邻横向工字钢架13.1之间的间距为70-90cm，纵向连接件13.2为工字钢，间距为1m，横向连接件13.3为交叉设置的钢筋，钢筋的端部与横向工字钢架13.1和纵向连接件13.2的连接点13.4相接；

管棚套管包括布设在套拱骨架13外侧的外层管棚套管14以及布设在套拱骨架13内侧的内层管棚套管15，由于隧道为浅埋偏压隧道，考虑偏压影响，在隧道深埋侧(受偏压侧)加密管棚套管，加密区管棚套管间的间距为40cm，非加密区管棚套管间的间距为80cm，加密区范围为深埋侧140°，非加密区为40°。

t2，在浇筑空腔内浇筑套拱混凝土，套拱混凝土采用C25混凝土，混凝土塌落度在130mm-150mm范围内，混凝土需缓慢浇筑，振捣密实，防止出现爆模，养护，拆模，浇筑形成的套拱与浅埋侧抗滑桩2和深埋侧抗滑桩1连接形成整体，提高隧道洞口的安全性。

t3，将外层管棚导管和内层管棚导管穿过外层管棚套管14和内层管棚套管15，并插入洞口边仰坡内，然后注浆；

外层管棚导管采用管径为150-180mm的钢管，插入洞口边仰坡内的端部为锥形，通过注浆的形式加固外层管棚导管附近的全风化花岗岩，提高其岩土体的稳定性，为隧道开挖提供超前支护，保证后续开挖的安全；

内层管棚导管采用管径为80-110mm的钢管，插入洞口边仰坡内的端部为锥形，由于开挖的坡体为全风化花岗岩，为了防止隧道顶板失稳坍塌，内层管棚导管沿隧道开挖轮廓线布设，相当于一个拱形骨架，能大幅度提高隧道拱顶的强度和整体性；

注浆材料采用纯水泥砂浆，浆液水灰比需要根据现场注浆效果进行调节。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，其特征在于，包括洞口支挡防护和隧道超前支护：

所述洞口支挡防护包括深埋侧抗滑桩、浅埋侧抗滑桩、浅埋侧挡板、导向管、注浆管、洞口锚杆、锚杆抵持部件、锚杆锁固部件和填筑物；

所述深埋侧抗滑桩打设在洞口边仰坡的坡脚深埋侧；

所述浅埋侧抗滑桩打设在洞口边仰坡的坡脚浅埋侧，浅埋侧抗滑桩之间修筑有浅埋侧挡板；

所述导向管位于隧道洞口上方，横向穿过浅埋侧抗滑桩和洞口边仰坡的原始坡脚，第一端与深埋侧抗滑桩之间密封相接，第二端与浅埋侧抗滑桩平齐；

所述注浆管穿过导向管、深埋侧抗滑桩，插入洞口边仰坡内，位于洞口边仰坡内的部分开设渗浆预留孔；

所述洞口锚杆插设在注浆管中，位于注浆管外的锚杆端部套设有锚杆抵持部件和锚杆锁固部件，锚杆锁固部件将锚杆抵持部件紧密抵接在浅埋侧抗滑桩上封闭注浆管和导向管；

所述填筑物填充在洞口边仰坡的坡脚、浅埋侧抗滑桩和深埋侧抗滑桩之间；

所述隧道超前支护为超前管棚，包括套拱、套拱骨架、管棚套管和管棚导管；

所述套拱位于洞口支挡防护开挖入口，为混凝土结构，与深埋侧抗滑桩和浅埋侧抗滑桩连接形成整体；

所述套拱骨架和管棚套管位于套拱内；

所述管棚套管包括布设在套拱骨架外侧的外层管棚套管以及布设在套拱骨架内侧的内层管棚套管；

所述管棚导管包括外层管棚导管和内层管棚导管，外层管棚导管和内层管棚导管分别穿过外层管棚套管和内层管棚套管，并插入洞口边仰坡内。

2.根据权利要求1所述的全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，其特征在于，洞口支挡防护还包括防水层；

防水层铺设在填筑物的顶面与浅埋侧抗滑桩平齐。

3.根据权利要求2所述的全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，其特征在于，浅埋侧抗滑桩与深埋侧抗滑桩对齐。

4.根据权利要求3所述的全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，其特征在于，导向管的第一端与深埋侧抗滑桩之间通过密封橡胶垫圈相接。

5.根据权利要求4所述的全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，其特征在于，洞口锚杆的锚固深度为深埋侧抗滑桩外侧至潜在滑动面的长度加上插入滑床的长度；

洞口锚杆的锚杆端部均设置有螺纹；

锚杆抵持部件为金属圆盘，设置有中心孔；

锚杆锁固部件为螺母。

6.根据权利要求5所述的全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，其特征在于，浅埋侧抗滑桩之间的间距为1.5-2m，深埋侧抗滑桩之间的间距为1.5-2m，浅埋侧挡板的厚度为0.8-1.5m；

洞口锚杆插入滑床的长度为7-8m；

填筑物采用素混凝土。

7.根据权利要求1-6任一项所述的全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，其特征在于，套拱骨架包括横向工字钢架、纵向连接件和横向连接件；

多片横向工字钢架间隔设置；

多件纵向连接件垂直于横向工字钢架间隔设置，纵向连接多片横向工字钢架；

相邻两件纵向连接件之间通过多件横向连接件连接。

8.根据权利要求7所述的全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，其特征在于，纵向连接件为工字钢，横向连接件为交叉设置的钢筋，钢筋的端部与横向工字钢架和纵向连接件的连接点相接。

9.根据权利要求8所述的全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，其特征在于，隧道深埋侧管棚套管密度为隧道浅埋侧管棚套管密度的数倍。

10.根据权利要求8所述的全风化花岗岩浅埋偏压隧道洞口强化系统，其特征在于，套拱混凝土采用C25混凝土，混凝土塌落度在130mm-150mm范围内；

相邻横向工字钢架之间的间距为70-90cm，纵向连接件之间的间距为1m；

外层管棚导管采用管径为150-180mm的钢管，插入洞口边仰坡内的端部为锥形；

内层管棚导管采用管径为80-110mm的钢管，插入洞口边仰坡内的端部为锥形。