一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法，该方法包括如下步骤：S1，施工准备，S2，洞顶截水沟，S3，边仰坡开挖支护S4，套拱及管棚施工S5，异形段套拱施工S6，超前大管棚施工S7，暗洞施工。本发明专利技术通过“V”字地形下进洞施工方法，采用了异形套拱支护，使隧道提前进入暗挖施工，减少洞口高边仰坡的开挖、防护，降低洞口安全隐患和环境破坏，节约时间及人力，异形套拱采用喷射混凝土施工，节约了一定的支架模板和减少了关模量，且喷射混凝土凝固时间快，提前使结构进入了受力状态，很大程度上节约了施工时间，不仅能够减少进洞前的环境破坏和不必要的开挖施工，降低施工成本的同时还能达到安全、快速的进洞施工。

【技术实现步骤摘要】
一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法
本专利技术涉及一种隧道进洞防护结构及其施工方法，具体的是涉及一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法，主要是适用于“V”字地形下公路、铁路隧道等进洞施工，属于隧道施工

技术介绍
通常来说，隧道施工洞口工程是关键，洞口施工各部工序施工是否顺利，为能否安全进洞奠定了基础。针对隧道洞口处于“V”字地形的特殊情况，在常规施工方法中，一般都是采用大开大挖，暗洞明做，缩短暗洞，增长明洞及回填的方式进洞，这种施工方法不仅破坏了原有地貌、破坏了生态环境、增加了施工成本，而且在开挖过程中易出现边仰坡开裂失稳，造成山体滑坡、坍塌等事故，存在严重的安全隐患。目前，随着我国高速公路建设的快速发展，其修建范围随之扩大，高速公路逐渐向山区延伸，为了克服山区地域的复杂性和特殊性，隧道就成了必要的选择方式之一。由于地形和线路选择的限制，隧道洞口经常会处于特殊地形位置，而对于一座隧道来说，洞口工程既是整个工程的外显部分，也是最先面临的重点和难点。现在国家高度重视施工对生态环境的保护和对施工人员安全的保障，提倡隧道进洞施工采用零开挖来减少对原有洞口地貌的破坏，保护生态环境和采取适宜的进洞施工工艺来确保施工人员的生命安全。综上所述，结合“V”字地形的特殊情况，为了保护原有地貌的自然平衡，在减少大开大挖的情况下快速进洞，采用零开挖进洞，考虑通过异形套拱的支护作用，提前进入隧道暗洞施工。因此，需研制一种实用性较强以及工作可靠性较高的用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法是解决上述技术问题的关键所在。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的诸多缺陷与不足，本专利技术对此进行了改进和创新，目的在于提供一种不仅能够减少进洞前的环境破坏和不必要的开挖施工，降低施工成本的同时还能达到安全、快速的进洞施工。本专利技术的另一个专利技术目的是通过“V”字地形下进洞施工方法，采用了异形套拱支护，使隧道提前进入暗挖施工，减少洞口高边仰坡的开挖、防护，降低洞口安全隐患和环境破坏，节约时间及人力。本专利技术的再一个专利技术目的是异形套拱采用喷射混凝土施工，节约了一定的支架模板和减少了关模量，且喷射混凝土凝固时间快，提前使结构进入了受力状态，很大程度上节约了施工时间。本专利技术的还一个专利技术目的是用异形套拱和大管棚支护的方式实现了快速进洞施工。与传统工艺相比，“零开挖”进洞避免了洞口植被的破坏，不仅节约了工期，还降低了施工成本和安全风险，也产生了很好的社会效益。为解决上述问题并达到上述的专利技术目的，本专利技术一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法，是通过采用下列的设计结构以及采用下列的技术方案来实现的：作为本专利技术一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法的改进，作为本专利技术上述的改进，它包括从内至外依序并列设置在隧道洞口外侧的多个拱形钢拱架(1)和从外至内依序并列设置在隧道洞口内侧的多个异形钢拱架(2)，其中，多个钢拱架(1)通过若干根纵向设置的连接筋连接为一整体并浇筑混凝土，构成拱形套拱，在拱形套拱内根据设计要求依次并列安装有若干根拱形钢拱架大管棚导向管(11)，拱形钢拱架大管棚导向管(11)与连接筋彼此之间呈平行设置；多个异形钢拱架(2)通过若干根横向设置的连接拉杆连接为一整体并填充混凝土，构成异形套拱，异型套拱一端连接外侧套拱，另一端连接山体岩层(3)；在异形套拱内依次并列安装有若干根异形钢拱架套管(21)，异形钢拱架套管(21)与大管棚导向管(11)相衔接连为一整体，构成隧道进洞防护结构。作为本专利技术上述的进一步改进，所述拱形钢拱架(1)为型号大小对应一致的半圆形或是拱状工字钢拱架；所述异形钢拱架(2)为型号相同、长度不同的半弧形工字钢拱架，且所述异形钢拱架(2)的长度自洞外沿洞内依次递减。作为本专利技术上述的更进一步改进，所述异形钢拱架(2)的自由端垂直连接有多块型号相同、尺寸不同的背板(22)，背板(22)上连接有锁脚锚杆(23)，锁脚锚杆(23)为内部中空的注浆锁脚锚杆，该注浆锁脚锚杆与山体岩层(3)连接。作为本专利技术上述的又进一步改进，所述大管棚导向管(11)和所述异形钢拱架套管(21)均为内部中空的管状体构件；所述连接筋和所述连接拉杆均为内部中空或是实心的管状体或是棒状体构件；在拱形钢拱架(1)、异形钢拱架(2)和连接筋以及连接拉杆的的外表面上均从内至外依序喷涂有注塑层和防锈层以及防水层。作为本专利技术上述的再进一步改进，一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：S1，施工准备，首先确定隧道进洞施工方案，然后进行测量放样，最后确定隧道洞口施工；S2，洞顶截水沟，进行边仰坡施工前，首先要在边仰坡开挖线5米外设置一条截水沟；S3，边仰坡开挖支护，边仰坡开挖使用机械开挖，开挖时应严格设计控制坡度，边仰坡开挖时尽量保留坡面的稳定结构层，采用少刷或者不刷的设计方案；S4，套拱施工，套拱及管棚的施工工艺流程为：测量放样→钢拱架的制作及试拼→钢拱架的安装→纵向连接筋安装→导向管方向的确定及焊接→立模及混凝土的浇筑。S5，异形段套拱施工，在顶部三角形脱空区域下方设置I18拱架作为模板支撑骨架，间距50cm，然后用竹胶板作为底模，铺设Φ8mm@20cm钢筋网，再安装I18工字钢拱架，间距50cm，用纵向连接筋固定连接固定拱架，环向间距1m；安装导向管，导向管型号与洞外套拱型号完全一致，长度根据地形不同进行下料，延伸至内侧岩体岩面，导向管安装完毕后，喷射1m厚的C25喷射砼，快速形成一个虚拟的洞壁。S6，超前大管棚施工，超前管棚的施工工序流程为：施工准备→钻机就位→钻孔→安装大管棚钢花管→管棚注浆→检测及验收。S7，暗洞施工，管棚注浆完成后，根据超前地质预报和监控量测结果，按照施工采用预留核心土三台阶分部开挖法施工，顺利进洞后根据围岩情况调整开挖方法。作为本专利技术上述的再更进一步改进，所述S1中，施工前组织测量组对洞口段断面进行复测，并放出结构物的高程位置、进洞里程及暗洞里程，与设计进行对比看是否吻合。若有偏差及时报设计进行调整，确认无误后方可进行施工；所述S2中，洞顶截水沟(4)采用C20素混凝土浇筑，对顶部冲沟位置设置挡水墙，并加大水沟尺寸，避免顶部流水直接冲刷仰坡，且洞顶截水沟(4)根据现场实际地形进行调节布设，并必须在边仰坡施工前完成，洞顶截水沟(4)的水排向隧道两侧的自然沟。作为本专利技术上述的又再更进一步改进，所述S3中，边仰坡包括洞口边坡和仰坡，该边仰坡开挖采用明挖法施工，自上向下足迹开挖，预留进洞台阶，边仰坡开挖成形后，及时采用锚喷挂网进行防护；且为了对岩体减少扰动和保证开挖山体稳定性，施工时对一定范围内的边坡进行锚喷防护和小导管注浆加固，加固工艺流程为锚杆施工→铺钢筋网→喷射混凝土；所述锚喷防护包括砂浆锚杆和挂钢筋网以及C20喷射混凝土，C20喷射混凝土厚度为10cm；其中，锚杆采用Φ22普通砂浆锚杆，该普通砂浆锚杆的长为4.5m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于V字地形的隧道进洞防护结构，其特征在于：它包括从内至外依序并列设置在隧道洞口外侧的多个拱形钢拱架(1)和从外至内依序并列设置在隧道洞口内侧的多个异形钢拱架(2)，其中，多个钢拱架(1)通过若干根纵向设置的连接筋连接为一整体并浇筑混凝土，构成拱形套拱，在拱形套拱内根据设计要求依次并列安装有若干根拱形钢拱架大管棚导向管(11)，拱形钢拱架大管棚导向管(11)与连接筋彼此之间呈平行设置；多个异形钢拱架(2)通过若干根横向设置的连接拉杆连接为一整体并填充混凝土，构成异形套拱，异型套拱一端连接外侧套拱，另一端连接山体岩层(3)；在异形套拱内依次并列安装有若干根异形钢拱架套管(21)，异形钢拱架套管(21)与大管棚导向管(11)相衔接连为一整体，构成隧道进洞防护结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于V字地形的隧道进洞防护结构，其特征在于：它包括从内至外依序并列设置在隧道洞口外侧的多个拱形钢拱架(1)和从外至内依序并列设置在隧道洞口内侧的多个异形钢拱架(2)，其中，多个钢拱架(1)通过若干根纵向设置的连接筋连接为一整体并浇筑混凝土，构成拱形套拱，在拱形套拱内根据设计要求依次并列安装有若干根拱形钢拱架大管棚导向管(11)，拱形钢拱架大管棚导向管(11)与连接筋彼此之间呈平行设置；多个异形钢拱架(2)通过若干根横向设置的连接拉杆连接为一整体并填充混凝土，构成异形套拱，异型套拱一端连接外侧套拱，另一端连接山体岩层(3)；在异形套拱内依次并列安装有若干根异形钢拱架套管(21)，异形钢拱架套管(21)与大管棚导向管(11)相衔接连为一整体，构成隧道进洞防护结构。


2.根据权利要求1所述的一种用于V字地形的隧道进洞防护结构，其特征在于：所述拱形钢拱架(1)为型号大小对应一致的半圆形或是拱状工字钢拱架；所述异形钢拱架(2)为型号相同、长度不同的半弧形工字钢拱架，且所述异形钢拱架(2)的长度自洞外沿洞内依次递减。


3.根据权利要求2所述的一种用于V字地形的隧道进洞防护结构，其特征在于：所述异形钢拱架(2)的自由端垂直连接有多块型号相同、尺寸不同的背板(22)，背板(22)上连接有锁脚锚杆(23)，锁脚锚杆(23)为内部中空的注浆锁脚锚杆，该注浆锁脚锚杆与山体岩层(3)连接。


4.根据权利要求1所述的一种用于V字地形的隧道进洞防护结构，其特征在于：所述大管棚导向管(11)和所述异形钢拱架套管(21)均为内部中空的管状体构件；所述连接筋和所述连接拉杆均为内部中空或是实心的管状体或是棒状体构件；
在拱形钢拱架(1)、异形钢拱架(2)和连接筋以及连接拉杆的的外表面上均从内至外依序喷涂有注塑层和防锈层以及防水层。


5.一种用于V字地形的隧道进洞防护结构及其施工方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
S1，施工准备，首先确定隧道进洞施工方案，然后进行测量放样，最后确定隧道洞口施工；
S2，洞顶截水沟，进行边仰坡施工前，首先要在边仰坡开挖线5米外设置一条截水沟；
S3，边仰坡开挖支护，边仰坡开挖使用机械开挖，开挖时应严格设计控制坡度，边仰坡开挖时尽量保留坡面的稳定结构层，采用少刷或者不刷的设计方案；
S4，套拱施工，套拱及管棚的施工工艺流程为：测量放样→钢拱架的制作及试拼→钢拱架的安装→纵向连接筋安装→导向管方向的确定及焊接→立模及混凝土的浇筑。
S5，异形段套拱施工，在顶部三角形脱空区域下方设置I18拱架作为模板支撑骨架，间距50cm，然后用竹胶板作为底模，铺设Φ8mm@20cm钢筋网，再安装I18工字钢拱架，间距50cm，用纵向连接筋固定连接固定拱架，环向间距1m；安装导向管，导向管型号与洞外套拱型号完全一致，长度根据地形不同进行下料，延伸至内侧岩体岩面，导向管安装完毕后，喷射1m厚的C25喷射砼，快速形成一个虚拟的洞壁。
S6，超前大管棚施工，超前管棚的施工工序流程为：施工准备→钻机就位→钻孔→安装大管棚钢花管→管棚注浆→检测及验收。
S7，暗洞施工，管棚注浆完成后，根据超前地质预报和监控量测结果，按照施工采用预留核心土三台阶分部开挖法施工，顺利进洞后根据围岩情况调整开挖方法。

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【专利技术属性】
技术研发人员：杨中才，杨龙，林林，郝少峰，徐川，余毅彬，周永荣，杨红德，陈文勇，吴海波，袁照雄，王根宝，刘国盟，张勇，陈胜委，刘国涛，张蕾，谭敬文，陈继红，方国良，朱红喜，田志明，方碑林，尹世雄，
申请(专利权)人：云南省建设投资控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53