一种适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构，属于公路工程技术领域。近年来我国基础建设模加大，公路路网也在不断加密，常出现隧道下穿公路的情况。其中大跨、浅埋、连拱隧道下穿既有的重载公路是一种复杂的工况，本实用新型专利技术针对该工况提出一种新的组合结构，以解决隧道修建与隧顶公路通行两矛盾方面的技术难题。本结构由三部分组成：基坑两侧预加固支护、明洞衬砌、明洞回填。预加固支护又分为两部分：从基坑两侧按挡墙断面打设钢管注浆加固岩土体、从基坑边坡打设钢管注浆加固坡面。明洞衬砌为大体积混凝土结构。明洞回填分三层压实填筑。本新型结构受力合理、经济性较好，具有很强的实用性和推广意义。

Large span open cut tunnel suitable for passing through heavy load road and steel pipe reinforced foundation pit combined structure

The utility model relates to a combined structure of a large span open cut tunnel and a steel pipe reinforced foundation pit, which belongs to the technical field of highway engineering. In recent years, China's infrastructure construction is increasing, the road network is also constantly encrypted, often the tunnel under the road. The large span, shallow buried arch tunnel under some heavy highway is a complex operation, the utility model according to the conditions put forward a new composite structure, pass two technical problems to solve the contradiction of tunnel construction and tunnel roof of highway. This structure is composed of three parts: reinforcement, open cut tunnel lining and open cut tunnel pit backfill on both sides of the pre. Pre reinforcement support is divided into two parts: from both sides of the foundation pit according to the retaining wall section of steel pipe grouting reinforcement of rock and soil, from the foundation pit slope steel pipe grouting reinforcement slope. The lining is the large volume concrete structure. The three layer of compacted embankment backfill. The utility model has the advantages of reasonable force and good economy, and has strong practicability and popularization significance.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于工程
，具体涉及一种适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构。
技术介绍
近年来，随着我国基础设施建设规模加大，公路等级大幅提高、路网不断加密，出现了大量的隧道与公路相交的情况，其中大跨、浅埋、连拱隧道下穿既有的重载（如运煤）公路是一种比较复杂的工况。对于大跨浅埋隧道下穿既有公路、在具备将公路改移的条件时，采用明挖法施工，在原地面从上往下挖出一基坑，在基坑中浇筑隧道的明洞结构，然后回填，恢复原地面。明挖法的关键工序包括：边坡支护、土方开挖、结构施工及防水工程等。其中边坡支护是确保安全施工的关键技术。边坡支护，也即基坑壁支护的常规方式主要有：放坡开挖、型钢支护、连续墙支护、混凝土灌注桩支护、土钉墙支护、锚杆(索)支护、混凝土和钢结构支撑支护、及前述类型相组合等。隧道下穿的是既有重载公路，为防止隧道施工结束后地面的工后沉降、特别是不均匀沉降：一方面，在基坑开挖过程中要尽可能减小对基坑两侧原岩土体扰动，或提前预加固该部分岩土体；另一方面明洞浇筑完成后，对洞顶回填材料及压实度须有较高的要求。基于该背景、前提，本技术提出一种适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构，以克服现有技术的不足，解决工程
亟需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构，该结构受力合理、经济性较好，具有很强的实用性和推广意义。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构，是在原重载公路的路面上，沿基坑顶部汽车行驶方向的两边各设有一个路面开槽，槽底水平；每个路面开槽均向下打设有第一加固墙和第二加固墙，第一加固墙和第二加固墙的墙面走向均与汽车行驶方向平行；第一加固墙是由多根大小一致钢管排成一列组成，相邻两根钢管相互平行，且间距为2m；第一加固墙与路面开槽底面垂直；第二加固墙是由多根大小一致钢管排成一列组成，相邻两根钢管相互平行，且间距为1m；第二加固墙与路面开槽底面的夹角为75°；以路面开槽底面为截面，第一加固墙与第二加固墙在该截面处的距离为1m；路面开槽槽内下部设有混凝土连梁层；沿基坑坡面向坡面内打设有多组第三加固墙，第三加固墙由多根大小一致钢管排成一列组成，相邻两根钢管相互平行，且间距为1.2m；第三加固墙与基坑坡面相垂直，且与水平面呈27°夹角；第三加固墙的墙面走向与其所在坡的基坑坡面从坡顶到坡底的方向一致；相邻两组第三加固墙的间距为2m；基坑坡面上还设有喷射混凝土层；基坑坑底上设有明洞衬砌的基底垫层，在明洞衬砌的基底垫层上设有大跨连拱隧道的明洞衬砌；在基坑坡面与明洞衬砌之间从下到上填有片石混凝土层和第一浆砌片石层；在双洞相交拱顶位置明洞衬砌之间设有第二浆砌片石层；第一浆砌片石层、第二浆砌片石层均与明洞衬砌的外顶部在同一水平面；在第一浆砌片石层和第二浆砌片石层上铺设有级配碎石填料层；在级配碎石填料层上及混凝土连梁层上均铺设有新的重载公路路面；所述的新的重载公路路面与原重载公路路面在同一水平面上；其中，第一加固墙的顶端和第二加固墙的顶端均设于混凝土连梁层中；第一加固墙的底端和第二加固墙的底端均位于明洞衬砌仰拱底标高以下；第一加固墙内的钢管、第二加固墙内的钢管和第三加固墙内的钢管均不相交。进一步，优选的是基坑的坡面的坡比为1:0.5。进一步，优选的是路面开槽的槽宽为2m，槽深为0.9m。进一步，优选的是混凝土连梁层的宽为2m，厚度为0.5m进一步，优选的是第一加固墙的顶端和第二加固墙的顶端均伸入混凝土连梁层0.3m；第一加固墙的底端和第二加固墙的底端均伸入明洞衬砌仰拱底标高以下至少1.5m。进一步，优选的是第一加固墙、第二加固墙所采用钢管均为φ108钢管；第三加固墙所采用钢管为φ42钢管，长度为5m。进一步，优选的是明洞衬砌的基底垫层厚度为0.5m。进一步，优选的是片石混凝土层厚度为6.5m；第一浆砌片石层高度为5.5m；第二浆砌片石层高度为3m；级配碎石填料层高度为1.2m。进一步，优选的是明洞衬砌拱圈最小厚度为1.1m。进一步，优选的是第一加固墙的钢管内、第二加固墙的钢管内和第三加固墙的钢管内均设有钢筋笼；钢管均为打孔可注浆的钢管。本技术具有的优点和意义体现在：本技术一种适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构，针对新建大跨、浅埋隧道下穿既有重载公路情况，提出一种明挖明筑隧道与加固基坑的组合结构，解决两方面的问题：第一，新建隧道安全、经济地建设问题，即结构具有足够的强度、稳定性和耐久性，建成后能适应营运的需要；第二，原既有公路的恢复问题，特别是其重载功用的恢复问题。施工完成后工后沉降是影响原既有公路使用的主要原因，为减小沉降，需防止对原岩土体的扰动：基坑开挖前通过设置第一加固墙和第二加固墙，首先对岩土体可注浆预加固，并且第一加固墙的顶端和第二加固墙的布设参照重力式挡墙断面形状，在原岩土体中形成一道起支挡作用的挡土墙；基坑开挖后通过第三加固墙内的钢管注浆加固坡面下被扰动的岩土体，并采用喷射混凝土对扰动坡面做封闭处理。隧道为浅埋，直接承受其上方公路的重载，本技术设计通过计算确定结构厚度，并将仰拱设为平底以方便施工，将两洞拱部相交部位做填平处理形成第二浆砌片石层，以防止应力集中。为减少土石方开挖量，并适当控制基坑预加固的规模，基坑开挖按介于缓放坡和直壁两种开挖方式间的预加固、较陡坡率进行放坡。另外，将本技术结构与可供选择的桥梁、矩形下穿隧道两类结构从造价上做对比：相比于桥梁结构，一跨40m或两跨20m，本技术结构可节约造价20%以上；相比于双孔20m矩形断面的下穿隧道，本技术结构可节约造价30%以上。另外，从施工快捷程度、工后沉降控制效果等方面对比，本技术结构也均优于另两类结构。综上，本技术一种适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构选用受力合理的拱形隧道为结构基本，通过加固措施最大程度保护原岩土体不受扰动，采取回填措施控制工后沉降；本技术新型结构既安全、经济地新建了下穿隧道，又快速、良好的恢复了隧顶既有重载公路的通行。本结构具有很强的实用性和推广意义。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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为本技术适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构基坑槽两侧φ108钢管布置横断面图。图2为本技术适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构基坑开挖坡面支护φ42钢管布置横断面图。图3为本技术适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构基坑开挖坡面支护大样图（以右半基坑坡面为例）。图4为本技术适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构φ108钢管和φ42钢管间隔布置关系平面图（以右半基坑侧壁为例）。图5为本技术适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构明洞衬砌横断面图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构，其特征在于：在原重载公路的路面上，沿基坑顶部汽车行驶方向的两边各设有一个路面开槽，槽底水平；每个路面开槽均向下打设有第一加固墙和第二加固墙，第一加固墙和第二加固墙的墙面走向均与汽车行驶方向平行；第一加固墙是由多根大小一致钢管排成一列组成，相邻两根钢管相互平行，且间距为2m；第一加固墙与路面开槽底面垂直；第二加固墙是由多根大小一致钢管排成一列组成，相邻两根钢管相互平行，且间距为1m；第二加固墙与路面开槽底面的夹角为75°；以路面开槽底面为截面，第一加固墙与第二加固墙在该截面处的距离为1m；路面开槽槽内下部设有混凝土连梁层；沿基坑坡面向坡面内打设有多组第三加固墙，第三加固墙由多根大小一致钢管排成一列组成，相邻两根钢管相互平行，且间距为1.2m；第三加固墙与基坑坡面相垂直，且与水平面呈27°夹角；第三加固墙的墙面走向与其所在坡的基坑坡面从坡顶到坡底的方向一致；相邻两组第三加固墙的间距为2m；基坑坡面上还设有喷射混凝土层；基坑坑底上设有明洞衬砌的基底垫层，在明洞衬砌的基底垫层上设有大跨连拱隧道的明洞衬砌；在基坑坡面与明洞衬砌之间从下到上填有片石混凝土层和第一浆砌片石层；在双洞相交拱顶位置明洞衬砌之间设有第二浆砌片石层；第一浆砌片石层、第二浆砌片石层均与明洞衬砌的外顶部在同一水平面；在第一浆砌片石层和第二浆砌片石层上铺设有级配碎石填料层；在级配碎石填料层上及混凝土连梁层上均铺设有新的重载公路路面；所述的新的重载公路路面与原重载公路路面在同一水平面上；其中，第一加固墙的顶端和第二加固墙的顶端均设于混凝土连梁层中；第一加固墙的底端和第二加固墙的底端均位于明洞衬砌仰拱底标高以下；第一加固墙内的钢管、第二加固墙内的钢管和第三加固墙内的钢管均不相交。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于下穿重载公路的大跨明挖隧道与钢管加固基坑组合结构，其特征在于：在原重载公路的路面上，沿基坑顶部汽车行驶方向的两边各设有一个路面开槽，槽底水平；每个路面开槽均向下打设有第一加固墙和第二加固墙，第一加固墙和第二加固墙的墙面走向均与汽车行驶方向平行；第一加固墙是由多根大小一致钢管排成一列组成，相邻两根钢管相互平行，且间距为2m；第一加固墙与路面开槽底面垂直；第二加固墙是由多根大小一致钢管排成一列组成，相邻两根钢管相互平行，且间距为1m；第二加固墙与路面开槽底面的夹角为75°；以路面开槽底面为截面，第一加固墙与第二加固墙在该截面处的距离为1m；路面开槽槽内下部设有混凝土连梁层；沿基坑坡面向坡面内打设有多组第三加固墙，第三加固墙由多根大小一致钢管排成一列组成，相邻两根钢管相互平行，且间距为1.2m；第三加固墙与基坑坡面相垂直，且与水平面呈27°夹角；第三加固墙的墙面走向与其所在坡的基坑坡面从坡顶到坡底的方向一致；相邻两组第三加固墙的间距为2m；基坑坡面上还设有喷射混凝土层；基坑坑底上设有明洞衬砌的基底垫层，在明洞衬砌的基底垫层上设有大跨连拱隧道的明洞衬砌；在基坑坡面与明洞衬砌之间从下到上填有片石混凝土层和第一浆砌片石层；在双洞相交拱顶位置明洞衬砌之间设有第二浆砌片石层；第一浆砌片石层、第二浆砌片石层均与明洞衬砌的外顶部在同一水平面；在第一浆砌片石层和第二浆砌片石层上铺设有级配碎石填料层；在级配碎石填料层上及混凝土连梁层上均铺设有新的重载公路路面；所述的新的重载公路路面与原重载公路路面在同一水平面上；其中，第一加固墙的顶端和第二加固墙的顶端均设于混凝土连梁层中；第一加固墙的底端和第二加固墙的底端均位于明洞衬砌仰拱底标高以下；第一加固墙内的钢管、第二加固墙内的钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：白国权，李志厚，雷华，陈树汪，汪洵泽，邓亮，张伟，张涛，王少飞，王安民，
申请(专利权)人：云南省交通规划设计研究院，
类型：新型
国别省市：云南;53