【技术实现步骤摘要】
基于仰拱与仰拱填充层替代钢混组合结构的隧道施工方法
本专利技术属于隧道施工
，尤其是涉及一种基于仰拱与仰拱填充层替代钢混组合结构的隧道施工方法。
技术介绍
目前，我国是一个发展中国家，交通是国民经济的命脉，同时我国也是一个多山国家，因此许多铁路、公路都要通过隧道来克服地形和高程障碍，从而改善路线技术指标，缩短路线里程，加快区域间联系。隧道结构的安全便成为交通行业发展的瓶颈要塞。实际施工时，隧道结构通常由拱圈、边墙、仰拱、仰拱填充、超前支护体系及机电通风照明体系组成。目前，隧道仰拱初支、二衬，以及仰拱回填(也称为仰拱填充或仰拱填充层)都是通过现场绑扎钢筋，然后现浇混凝土的方式施做的，这种方法施工工序多、机械化程度较低、质量不易控制，更重要是现浇仰拱成型及受力滞后，与隧道“早封闭”这一设计施工原则不吻合，不能有效控制已开挖段落的变形沉降，易引发初支开裂、变形、坍塌、下陷、翻浆冒泥等事故。此外，受混凝土拌合、入模、捣固、养护及拆模等影响，现浇混凝土易出现衬砌蜂窝、麻面、拱顶混凝土浇筑不密实等现象，施工质量得不到有效保障。目前，许多国家都把构件预制化作为技术发展的一个重要标志，构件预制化是施工工厂化技术发展和隧道机械化施工的必然趋势，也是提高工程质量和修建速度、降低成本的主要方法，能够真正做到“装配化快速施工与不中断交通快速维修”。因此，如何快速地施做仰拱，使隧道结构尽早封闭成环，形成受力整体，从而提高隧道施工和运营中的安全度、可靠度是当前隧道设计施工中面临的棘手问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于仰拱与仰...
【技术保护点】
1.一种基于仰拱与仰拱填充层替代钢混组合结构的隧道施工方法，其特征在于：所施工隧道(1)的隧道二次衬砌为对所施工隧道(1)的隧道洞进行全断面支护的二次衬砌；所述隧道二次衬砌由对所施工隧道(1)的拱墙进行支护的拱墙衬砌(11)和位于拱墙衬砌(11)正下方且对所施工隧道(1)底部进行支护的隧底衬砌拼接而成，所述拱墙衬砌(11)和所述隧底衬砌的横截面均为拱形；所述隧底衬砌为预制仰拱，所述预制仰拱和布设于所述预制仰拱上的钢桁架结构组成仰拱与仰拱填充层替代钢混组合结构；所述预制仰拱由多榀装配式仰拱拼装而成，多榀所述装配式仰拱的结构和尺寸均相同且其沿所施工隧道(1)的纵向延伸方向由后向前布设；所述钢桁架结构包括多个沿所施工隧道(1)纵向延伸方向由后向前布设的竖向钢桁架和水平支撑于多个所述竖向钢桁架上的钢混组合板，多个所述竖向钢桁架的结构和尺寸均相同；每榀所述装配式仰拱的中部上方均设置有一个所述竖向钢桁架，每个所述竖向钢桁架均支撑于一个所述装配式仰拱上，前后相邻两个所述竖向钢桁架之间的间距与一榀所述装配式仰拱的纵向长度相同，前后相邻两个所述竖向钢桁架之间均通过纵向连接机构进行紧固连接；所述钢混组合板...
【技术特征摘要】
1.一种基于仰拱与仰拱填充层替代钢混组合结构的隧道施工方法，其特征在于：所施工隧道(1)的隧道二次衬砌为对所施工隧道(1)的隧道洞进行全断面支护的二次衬砌；所述隧道二次衬砌由对所施工隧道(1)的拱墙进行支护的拱墙衬砌(11)和位于拱墙衬砌(11)正下方且对所施工隧道(1)底部进行支护的隧底衬砌拼接而成，所述拱墙衬砌(11)和所述隧底衬砌的横截面均为拱形；所述隧底衬砌为预制仰拱，所述预制仰拱和布设于所述预制仰拱上的钢桁架结构组成仰拱与仰拱填充层替代钢混组合结构；所述预制仰拱由多榀装配式仰拱拼装而成，多榀所述装配式仰拱的结构和尺寸均相同且其沿所施工隧道(1)的纵向延伸方向由后向前布设；所述钢桁架结构包括多个沿所施工隧道(1)纵向延伸方向由后向前布设的竖向钢桁架和水平支撑于多个所述竖向钢桁架上的钢混组合板，多个所述竖向钢桁架的结构和尺寸均相同；每榀所述装配式仰拱的中部上方均设置有一个所述竖向钢桁架，每个所述竖向钢桁架均支撑于一个所述装配式仰拱上，前后相邻两个所述竖向钢桁架之间的间距与一榀所述装配式仰拱的纵向长度相同，前后相邻两个所述竖向钢桁架之间均通过纵向连接机构进行紧固连接；所述钢混组合板包括固定支撑于所述钢桁架结构上的水平钢板(5)和铺设于水平钢板(5)上的现浇混凝土层(6)；多榀所述装配式仰拱均呈水平布设，前后相邻两榀所述装配式仰拱之间通过多个纵向连接件紧固连接，每个所述纵向连接件均沿所施工隧道(1)的纵向延伸方向布设，多个所述纵向连接件均布设于同一个隧道横断面上；每榀所述装配式仰拱均包括左右两个对称布设的侧部仰拱预制件(3)和一个连接于两个所述侧部仰拱预制件(3)之间的中部仰拱预制件(4)，所述中部仰拱预制件(4)和两个所述侧部仰拱预制件(3)的纵向长度均相同；所述侧部仰拱预制件(3)和中部仰拱预制件(4)均为混凝土预制件，所述中部仰拱预制件(4)呈水平布设；每榀所述装配式仰拱中两个所述侧部仰拱预制件(3)的外端上表面均为水平面且二者的外端上表面位于同一水平面上；每榀所述装配式仰拱中所述中部仰拱预制件(4)与两个所述侧部仰拱预制件(3)之间均通过横向连接件紧固连接为一体，所述横向连接件与所述纵向连接件呈垂直布设；每个所述竖向钢桁架均包括多个由左至右布设于同一个隧道横断面上的竖向支撑立柱和多个由左至右布设于同一个隧道横断面上的横向连接钢管，多个所述横向连接钢管和多个所述竖向支撑立柱均布设于同一平面上；每个所述竖向支撑立柱均为钢管混凝土预制件，所述钢管混凝土预制件包括竖向钢管(7-1)和由灌注于竖向钢管(7-1)内的混凝土浇筑成型的管内混凝土结构(7-2)；多个所述竖向支撑立柱中位于最左侧的所述竖向支撑立柱为左侧立柱(12-1)，多个所述竖向支撑立柱中位于最右侧的所述竖向支撑立柱为右侧立柱(12-6)，所述左侧立柱(12-1)与所述装配式仰拱的左端内侧壁之间、右侧立柱(12-6)与所述装配式仰拱的右端内侧壁之间以及所述竖向钢桁架中左右相邻两个所述竖向支撑立柱之间均通过一个所述横向连接钢管进行连接；每榀所述装配式仰拱中所述中部仰拱预制件(4)和两个所述侧部仰拱预制件(3)上均由左至右布设有多个所述竖向支撑立柱，所述中部仰拱预制件(4)和侧部仰拱预制件(3)上均设置有多个供所述竖向支撑立柱底部支撑的水平支撑座(9)；所述水平支撑座(9)为呈竖直向布设的混凝土预制座，所述混凝土预制座与其所处混凝土预制件浇筑为一体；每榀所述装配式仰拱中多个所述竖向支撑立柱的上表面均布设于同一水平面上且其上表面均低于侧部仰拱预制件(3)的外端上表面，多个所述横向连接钢管均位于所述竖向支撑立柱的上表面下方；对所施工隧道(1)进行施工时，包括以下步骤：步骤一、隧道开挖：沿所施工隧道(1)的纵向延伸方向，由后向前对所施工隧道(1)进行开挖，并获得开挖成型的所述隧道洞；步骤二、初期支护：步骤一中由后向前对所施工隧道(1)进行开挖过程中，由后向前对开挖成型的所述隧道洞进行初期支护，并获得所施工隧道(1)的初期支护结构；所施工隧道(1)的初期支护结构为对所述隧道洞进行全断面支护的隧道初期支护结构(41)；步骤三、预制仰拱拼装施工：步骤二中由后向前对开挖成型的所述隧道洞进行初期支护过程中，由后向前在已施工完成的隧道初期支护结构(41)内侧底部对所述预制仰拱进行拼装；所述预制仰拱中位于最后侧的一榀所述装配式仰拱为后端仰拱；对所述预制仰拱进行拼装时，由后向前对多榀所述装配式仰拱分别进行拼装，过程如下：步骤301、后端仰拱拼装：将组成所述后端仰拱的中部仰拱预制件(4)和两个所述侧部仰拱预制件(3)均移动到位，并通过所述横向连接件将移动到位的中部仰拱预制件(4)与两个所述侧部仰拱预制件(3)均连接为一体，完成所述后端仰拱的拼装过程；步骤302、下一榀装配式仰拱拼装：将组成当前所拼装装配式仰拱的中部仰拱预制件(4)和两个所述侧部仰拱预制件(3)均移动到位，并通过所述横向连接件将移动到位的中部仰拱预制件(4)与两个所述侧部仰拱预制件(3)均连接为一体，同时通过所述纵向连接件将当前所拼装装配式仰拱与上一榀已拼装仰拱连接为一体，完成当前所拼装装配式仰拱的拼装过程；所述上一榀已拼装仰拱为一榀位于当前所拼装装配式仰拱后侧且与当前所拼装装配式仰拱相邻的所述装配式仰拱；步骤303、一次或多次重复步骤302，直至完成所述预制仰拱中所有装配式仰拱的拼装过程，获得施工完成的所述预制仰拱；步骤四、钢桁架结构施工：步骤三中由后向前在开挖成型的隧道洞内对所述预制仰拱进行拼装过程中，由后向前在已拼装完成的所述装配式仰拱上对所述钢桁架结构进行施工；对所述钢桁架结构进行施工时，过程如下：步骤401、竖向钢桁架安装：由后向前对多个所述竖向钢桁架分别进行安装，使已拼装完成的每榀所述装配式仰拱上均安装一个所述竖向钢桁架，并通过所述纵向连接机构将前后相邻两个已安装的所述竖向钢桁架连接为一体；步骤402、钢混组合板施工：步骤401中由后向前对多个所述竖向钢桁架分别进行安装过程中，由后向前对水平钢板(5)进行安装，并使水平钢板(5)支撑于已安装好的所述竖向钢桁架上，再由后向前在已安装好的水平钢板(5)上浇筑一层混凝土并形成现浇混凝土层(6)，获得施工完成的所述钢混组合板；步骤五、拱墙衬砌施工：步骤四中由后向前在已拼装完成的所述装配式仰拱上对所述钢桁架结构进行施工过程中，由后向前在已施工完成的所述预制仰拱上对拱墙衬砌(11)进行施工，并使拱墙衬砌(11)与所述预制仰拱浇筑为一体，获得施工成型的所述隧道二次衬砌。2.按照权利要求1所述的基于仰拱与仰拱填充层替代钢混组合结构的隧道施工方法，其特征在于：所述钢混组合板上铺装有一层混凝土调平层(2)，所述混凝土调平层(2)位于现浇混凝土层(6)上；步骤五中由后向前在已施工完成的所述预制仰拱上对拱墙衬砌(11)进行施工过程中，由后向前在已施工完成的所述钢混组合板上施工混凝土调平层(2)。3.按照权利要求1或2所述的基于仰拱与仰拱填充层替代钢混组合结构的隧道施工方法，其特征在于：每榀所述装配式仰拱中两个所述侧部仰拱预制件(3)的外端内侧均设置有对所述钢混组合板进行支撑的水平支撑台(10)，所述水平支撑台(10)为混凝土预制台，所述混凝土预制台与其所处混凝土预制件浇筑为一体；所述水平支撑台(10)的上表面与所述竖向支撑立柱的上表面相平齐。4.按照权利要求3所述的基于仰拱与仰拱填充层替代钢混组合结构的隧道施工方法，其特征在于：所述拱墙衬砌(11)为采用成型模板浇筑成型的现浇混凝土衬砌，所述成型模板底部支撑于水平支撑台(10)上，所述水平支撑台(10)为对所述成型模板进行支撑的模板支撑台，所述侧部仰拱预制件(3)中位于水平支撑台(10)上方的仰拱预制件节段为所述隧道二次衬砌的矮边墙；所述钢混组合板位于左右两个对称布设的所述矮边墙之间，所述钢混组合板与两个所述矮边墙之间的空腔均为供所述成型模板放置的模板放置腔；步骤五中由后向前在已施工完成的所述预制仰拱上对拱墙衬砌(11)进行施工时，采用隧道衬砌台车对拱墙衬砌(11)进行施工，所述成型模板的左右两侧底部均位于一个所述模板放置腔内，且所述成型模板的左右两侧底部均支撑于一个所述水平支撑台(10)上；所述成型模板为所述隧道衬砌台车的台车模板，所述台车模板为对拱墙衬砌(11)进行成型的模板。5.按照权利要求1或2所述的基于仰拱与仰拱填充层替代钢混组合结构的隧道施工方法，其特征在于：每个所述竖向钢桁架均包括M个由左至右布设于同一个隧道横断面上的竖向支撑立柱，其中M为正整数且M≥4；所述钢桁架结构中的所有竖向支撑立柱由左至右分M列布设，每列所述竖向支撑立柱均包括多个沿所施工隧道(1)纵向延伸方向由后向前布设的所述竖向支撑立柱，每列所述竖向支撑立柱中前后相邻两个所述竖向支撑立柱之间均通过一个纵向连接钢管(28)进行连接，所述纵向连接钢管(28)呈水平布设且其沿所施工隧道(1)的纵向延伸方向布设；连接于前后相邻两个所述竖向钢桁架之间的M个所述纵向连接钢管(28)组成所述纵向连接机构。6.按照权利要求3所述的基于仰拱与仰拱填充层替代钢混组合结构的隧道施工方法，其特征在于：每个所述竖向钢桁架均包括6个所述竖向支撑立柱，每榀所述装配式仰拱中所述中部仰拱预制件(4)和两个所述侧部仰拱预制件(3)上均布设有左右两个所述竖向支撑立柱...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾杰，李玉平，胡玉琨，宁蟠龙，朱小明，刘剑，党晓宇，边磊，
申请(专利权)人：甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。