装配式预应力隧道预留洞门装置及施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种装配式预应力隧道预留洞门装置及施工方法，该装置由竖向支撑架（5）和连接在竖向支撑架（5）不同高度位置的多层预应力组件，竖向支撑深入隧道仰拱基岩并在竖直方向保持固定；每层预应力组件包括：水平支撑梁锚杆（51）、水平支撑梁（52）、水平支撑梁斜撑（53）和预应力钢绞线（54）；每层的水平支撑梁锚杆至少设置3个且平行插入洞口预留岩石（2）中，水平支撑梁放置在水平支撑梁锚杆上并固定；水平支撑梁斜撑的一端连接水平支撑梁，另一端连接竖向支撑架；预应力钢绞线通过水平支撑梁斜撑张拉后固定于水平支撑梁的两端。本发明专利技术施工时扰动预留岩石少，安全性高；装置为拼装结构，施工简单、拆除方便；能重复使用，经济性好。

Prepared Portal Device and Construction Method for Assembled Prestressed Tunnel

The invention discloses an assembly type pre-stressed tunnel reserved portal device and construction method, which consists of a vertical support bracket (5) and a multi-layer pre-stressed component connected at different height of the vertical support bracket (5). The vertical support penetrates into the inverted foundation rock of the tunnel and remains fixed in the vertical direction. Each layer of pre-stressed component includes a horizontal support beam anchor (51) and a horizontal support beam (52). Horizontal support beam inclined brace (53) and prestressing steel strand (54); at least three anchors of horizontal support beam are arranged in each floor and inserted parallel into the reserved rock at the entrance of the tunnel (2), and the horizontal support beam is fixed on the horizontal support beam anchor; one end of the horizontal support beam inclined brace is connected with the horizontal support beam, and the other end is connected with the vertical support frame; the prestressing steel strand is inclined through the horizontal support beam. After stretching, the beam is fixed at both ends of the horizontal support beam. The invention has the advantages of less disturbance reserved rock, high safety, simple construction and convenient demolition, and can be reused with good economy.

【技术实现步骤摘要】
装配式预应力隧道预留洞门装置及施工方法
本专利技术属于地下防护工程领域，涉及隧道预留洞门装置及施工方法。
技术介绍
在地下交通枢纽建设中，经常会出现新修道路与老隧道交叉联通的情况，由于老隧道车流量很大，封闭隧道施工会对交通造成极大的影响；如果不封闭隧道，占用老隧道空间施工，隧道内空间狭小，极易造成交通事故。如果在老隧道建设过程中预先规划建设与未来新修隧道的联通段，将极大地降低新老隧道联通的施工难度、工期和造价。为了避免车辆误入、人为破坏隧道联通段，也为了降低维护成本，隧道联通段可以留一小段不开挖，待新修道路建设至洞门口，再开挖贯通。但是，预留洞门的建设风险很高，一是洞门修建在岩石边坡坡脚中，边坡本身具有一定的向下滑动趋势，坡脚起阻止边坡滑移的作用，在坡脚修建洞门，形成了应力集中区，降低了对边坡滑移的阻止作用；二是正常的由外向内开挖洞门，一般会预先加固洞门岩体，而且开挖造成的对岩体的扰动集中在洞门附近，对其他部位的岩石稳定没有影响，而由内向外开挖洞门，洞门部位的岩体早已受到开挖工程其他部位的应力扰动，稳定性已大大降低，而且为了隐蔽，也无法对洞门岩体进行预先加固，其失稳的危险性很高；三是洞门预留岩体越薄，打开洞门的速度越快，但岩体的稳定性也越差，在洞门未打开期间，洞室内外温差相差极大，岩体内外变形不一致，热胀冷缩造成开裂，再加上风化的影响，岩体的稳定性更差；四是洞门打开时，速度至关重要，采用爆破开挖时，飞溅的碎石可能会向洞内飞溅，危及人员和车辆的安全；如采用其他方法开挖，速度又较慢。因此，目前亟需寻求一种预留岩体薄、稳定性高、技术难度低、施工简单安全、打开速度快，拆除安全的隧道预留洞门装置及施工方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种装配式预应力隧道预留洞门装置及施工方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种装配式预应力隧道预留洞门装置，该装置由竖向支撑架和连接在竖向支撑架不同高度位置的多层预应力组件，竖向支撑架深入隧道仰拱基岩并在竖直方向保持固定；每层预应力组件包括：水平支撑梁锚杆、水平支撑梁、水平支撑梁斜撑和预应力钢绞线；每层的水平支撑梁锚杆至少设置3个且平行插入洞口预留岩石中，水平支撑梁放置在水平支撑梁锚杆上并固定；水平支撑梁斜撑的一端连接水平支撑梁，另一端连接竖向支撑架；预应力钢绞线通过水平支撑梁斜撑张拉后固定于水平支撑梁的两端。进一步的，所述竖向支撑架分成多段，每段对应一层预应力组件，各段间通过螺栓或者焊接连接。进一步的，每个水平支撑锚杆对应的水平支撑梁斜支撑于其左右两侧。进一步的，竖向支撑架与水平支撑梁斜撑之间通过焊接或螺栓连接；水平支撑梁斜撑与水平支撑梁之间通过焊接或螺栓连接。进一步的，水平支撑梁通过焊接或螺栓固定于水平支撑梁锚杆上。进一步的，所述竖向支撑架至少设置两个。所述的装配式预应力隧道预留洞门装置的施工方法，包括以下步骤：1）隧道从内向外开挖完至接近洞门位置时，采用台阶法开挖隧道，首先开挖隧道上台阶的左右部耳洞，开挖完成后在耳洞内向下方基岩内钻孔，将分成数段的竖向支撑架插入孔中，各段间通过螺栓或者焊接连接；2）开挖上台阶中间部分岩石后，在洞口预留岩石上钻孔固定水平支撑梁锚杆；3）将水平支撑梁焊接或用螺栓固定于水平支撑梁锚杆上；架设水平支撑梁后设置水平支撑梁斜撑，水平支撑梁斜撑与水平支撑梁和竖向支撑架之间通过焊接或螺栓连接，将预应力钢绞线沿水平支撑梁斜撑排列方向张拉至设计值，将其固定于水平支撑梁两端；4）依次向下开挖第二台阶重复2）~3）步骤。与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：1.施工时扰动预留岩石少，安全性高；2.装置为拼装结构，施工简单、拆除方便；3.能重复使用，经济性好。附图说明图1为装配式预应力隧道预留洞门装置整体剖面示意图（图3（7）B-B剖视图）；图2为装配式预应力隧道预留洞门装置整体剖面示意图（图3（7）A-A剖视图）；图3为装配式预应力隧道预留洞门装置整体侧剖面施工顺序水平投影示意图（分为（1）~（7）步）。图中标记说明：1—隧道洞口山体、2—洞口预留岩石、3—开挖断面、4—未开挖断面、5—竖向支撑架、51—水平支撑梁锚杆、52—水平支撑梁、53—水平支撑梁斜撑、54—预应力钢绞线。a1-耳洞；a、b、c分别表示第一、第二、第三层台阶。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1如图1、2所示，一种装配式预应力隧道预留洞门装置，该装置由竖向支撑架5和连接在竖向支撑架5不同高度位置的多层预应力组件，竖向支撑架5深入隧道仰拱基岩并在竖直方向保持固定，用于支持整个装置；每层预应力组件包括：水平支撑梁锚杆51、水平支撑梁52、水平支撑梁斜撑53和预应力钢绞线54；每层的水平支撑梁锚杆51至少设置3个且平行插入洞口预留岩石2中，水平支撑梁52放置在水平支撑梁锚杆51上并固定；水平支撑梁斜撑53的一端连接水平支撑梁52，另一端连接竖向支撑架5；预应力钢绞线54通过水平支撑梁斜撑53张拉后固定于水平支撑梁52的两端。预应力钢绞线张力通过水平支撑梁斜撑作用于水平支撑梁，最后通过水平支撑梁作用于洞口预留岩石，保证预留岩石的稳定。所述竖向支撑架5分成多段，每段对应一层预应力组件，各段间通过螺栓或者焊接连接。每个水平支撑锚杆51对应设置水平支撑梁斜53支撑于其两侧。竖向支撑架5与水平支撑梁斜撑53之间通过焊接或螺栓连接；水平支撑梁斜撑53与水平支撑梁52之间通过焊接或螺栓连接。水平支撑梁52通过焊接或螺栓固定于水平支撑梁锚杆51上。所述竖向支撑架5至少设置两个。实施例2实施例1所述的装配式预应力隧道预留洞门装置的施工方法，包括以下步骤，如图3所示：1）隧道从内向外开挖完至接近洞门位置时，采用台阶法开挖隧道，首先开挖隧道上台阶的左右部耳洞，开挖完成后在耳洞内向下方基岩内钻孔，将分成数段的竖向支撑架5插入孔中，各段间通过螺栓或者焊接连接；2）开挖上台阶中间部分岩石后，在洞口预留岩石2上钻孔固定水平支撑梁锚杆51；3）将水平支撑梁52焊接或用螺栓固定于水平支撑梁锚杆51上；架设水平支撑梁52后设置水平支撑梁斜撑53，水平支撑梁斜撑53与水平支撑梁52和竖向支撑架5之间通过焊接或螺栓连接，将预应力钢绞线54沿水平支撑梁斜撑53排列方向张拉至设计值，将其固定于水平支撑梁52两端；4）依次向下开挖第二台阶重复2）~3）步骤；依次向下开挖第二台阶、第三台阶等，开挖过程中注意保护预埋的竖向支撑架，开挖完成后按上段步骤依次安装水平支撑梁锚杆、水平支撑梁、张拉和固定预应力钢绞线。需紧急打开洞门时，将卸除预应力、松开螺栓将装置拆除，直接使用安装有破碎头的凿岩机将预留岩石破碎，或使用炸药将岩石炸开，清除破碎碎石后，人员和设备即可快速驶出隧道。上述的对实施例的描述是为便于该
的普通技术人员能理解和使用专利技术。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本专利技术不限于上述实施例，本领域技术人员根据本专利技术的揭示，不脱离本专利技术范畴所做出的改进和修改都应该在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装配式预应力隧道预留洞门装置，其特征在于：该装置由竖向支撑架（5）和连接在竖向支撑架（5）不同高度位置的多层预应力组件，竖向支撑架（5）深入隧道仰拱基岩并在竖直方向保持固定；每层预应力组件包括：水平支撑梁锚杆（51）、水平支撑梁（52）、水平支撑梁斜撑（53）和预应力钢绞线（54）；每层的水平支撑梁锚杆（51）至少设置3个且平行插入洞口预留岩石（2）中，水平支撑梁（52）放置在水平支撑梁锚杆（51）上并固定；水平支撑梁斜撑（53）的一端连接水平支撑梁（52），另一端连接竖向支撑架（5）；预应力钢绞线（54）通过水平支撑梁斜撑（53）张拉后固定于水平支撑梁（52）的两端。

【技术特征摘要】
1.一种装配式预应力隧道预留洞门装置，其特征在于：该装置由竖向支撑架（5）和连接在竖向支撑架（5）不同高度位置的多层预应力组件，竖向支撑架（5）深入隧道仰拱基岩并在竖直方向保持固定；每层预应力组件包括：水平支撑梁锚杆（51）、水平支撑梁（52）、水平支撑梁斜撑（53）和预应力钢绞线（54）；每层的水平支撑梁锚杆（51）至少设置3个且平行插入洞口预留岩石（2）中，水平支撑梁（52）放置在水平支撑梁锚杆（51）上并固定；水平支撑梁斜撑（53）的一端连接水平支撑梁（52），另一端连接竖向支撑架（5）；预应力钢绞线（54）通过水平支撑梁斜撑（53）张拉后固定于水平支撑梁（52）的两端。2.根据权利要求1所述的装配式预应力隧道预留洞门装置，其特征在于：所述竖向支撑架（5）分成多段，每段对应一层预应力组件，各段间通过螺栓或者焊接连接。3.根据权利要求1所述的装配式预应力隧道预留洞门装置，其特征在于：每个水平支撑锚杆（51）对应的水平支撑梁斜（53）支撑于其左右两侧。4.根据权利要求1所述的装配式预应力隧道预留洞门装置，其特征在于：竖向支撑架（5）与水平支撑梁斜撑（53）之间通过焊接或螺栓连接；水平支...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博平，武军，张笈玮，王宁宁，谢任飞，郭云峰，胡煦芫，赵若妤，兰其龙，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二六部队，
类型：发明
国别省市：北京,11