一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构及施工方法技术

本发明专利技术公开一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构及施工方法，包括如下步骤：S1，施工准备；S2，坡顶截水沟：S3，边仰坡开挖支护：S4，偏压墙基础和下部墙身施工；S5，套拱及管棚施工；S6，明洞护拱施工；S7，偏压墙上部墙身施工；S8，暗洞开挖及初期支护：护拱施工完毕后，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，进行暗洞土体开挖，待仰拱初支施工完毕后和护拱封闭成环，至此完成隧道施工顺利进洞。本方法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，在保证生态环境施工安全的前提下，有效的解决了半路堑单压型隧道进洞难的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构及施工方法
本专利技术涉及一种隧道快速进洞施工方法，具体的是涉及一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构及施工方法，主要是适用于山岭特殊地形下半路堑单压型明洞公路、铁路隧道快速进洞施工，也可用于公路、水工类似隧道施工，属于隧道施工

技术介绍
随着我国高速公路修建范围不断扩大，带动云贵川高原地区高速飞速发展，高原山岭隧道日益增多，高原山岭地形的复杂性、特殊性和局限性大大提高了山岭隧道的施工难度，而隧道快速、安全的进洞往往成为前期施工的重点和难点，而隧道进洞要求尽量满足“早进洞，晚出洞”的原则，追求“零开挖”进洞，充分利用洞口原有岩体的自稳性，减少对岩土体的扰动，严禁采用大爆破。现有传统的明洞隧道进洞所采用的施工方法，往往因为地形复杂，使洞口位置完全暴露出来，并为了增加洞口工作面大量开挖，易形成高边坡，也造成了生态环境的破坏，增加了施工成本，前期增加开挖防护工程量，后期也增加施工回填工程量。同时，针对隧道洞口“半路堑”地形的特殊情况，传统的施工方法中，往往采用大开大挖，然后对边坡强防护，施工方法严重破坏了原地貌和山体的自稳性，也增加了施工成本，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。因此，结合隧道洞口现状实际情况综合研究决定，尽量减少边仰坡开挖，只需对边仰坡和明洞护拱左侧山体修整即可，需研制一种施工安全和施工效率较高的一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构及施工方法是解决上述技术问题的关键所在。
技术实现思路
针对上述传统施工方法存在进洞速度慢、施工周期长、施工成本高以及环境污染大等问题，且采用大开大挖，然后对边坡强防护，施工方法严重破坏了原地貌和山体的自稳性，也增加了施工成本，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等诸多缺陷与不足，本专利技术对此进行了改进和创新，目的在于提供一种能够遵循“零开挖”和“早进洞，晚出洞”的施工原则，不大挖大刷，充分利用现有山体地形的自稳性，实现避免对边仰坡过多的防护，减少高边坡带来的风险的这样一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构及施工方法。本专利技术另一个专利技术目的是结合“暗洞明挖”理念，因地制宜，在山体外侧加做明洞护拱，做好后期单压边开挖防护，和锁脚锚杆、偏压墙一起筑成一套整体对单压边可靠的防护体系。本专利技术的再一个专利技术目的是采用I20a的工字钢拱架和C25钢筋混凝土护拱，和暗洞初支有效搭接，而且不用安装护拱两侧模板，安全可靠，施工方便，可快速开展下道工序施工。本专利技术的还一个专利技术目的是可根据施工现场实际地形情况，采用套拱和明洞护拱的方式实现了快速进洞施工，与传统工艺相比，此方法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。本专利技术的还再一个专利技术目的是根据隧道“零开挖”和“早进洞，晚出洞”的施工原则，充分利用山体自稳性，不大挖大刷，采用“明洞护拱+锁脚锚杆+偏压墙”的进洞防护方式，护拱一侧依靠山体支撑，另一侧落脚偏压墙，套拱和明洞护拱工字钢长度可根据山体位置适当调整，在保证生态环境，施工安全的前提下，有效的解决了半路堑单压型隧道进洞难的问题。本专利技术的还再另一个专利技术目的是施工方法操作方便、成本低、施工安全，能够减少洞口土石方开挖工程量，减少不必要的边仰坡支护，有效的保证了工人的施工风险，降低洞口施工环境破坏率，节约了施工成本，缩短了工期，具有显著的经济效益和社会效益。为解决上述问题并达到上述的专利技术目的，本专利技术一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构及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半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构的改进，该防护结构包括从内至外依序并列设置在隧道洞口外侧的多个钢拱架(1)，多个钢拱架(1)通过若干根横向设置的连接杆(2)连接为一整体，构成套拱，在套拱上依次并列安装有若干根套管(3)，套管(3)与连接杆(2)彼此之间呈平行设置；所述套拱的一端通过螺栓组件与偏压墙(4)连接，所述套拱的另一端垂直连接有多根安装件(5)，安装件(5)上活动设有锁脚锚杆(6)，锁脚锚杆(6)穿过安装件(5)与山体岩层(7)连接，形成半弧形防护结构。作为本专利技术上述的改进，所述钢拱架(1)为半弧形工字钢拱架；所述连接杆(2)为内部中空或是实心的管状体或是棒状体构件；所述套管(3)为内部中空的管状体；所述偏压墙(4)底端通过浇筑混凝土基础(8)与山体开挖台阶(9)灌注连为一体。作为本专利技术上述的进一步改进，所述安装件(5)为竖向设置的工字钢或是槽钢，工字钢或槽钢上开设有两个供锁脚锚杆(6)穿过的通孔；所述锁脚锚杆(6)为内部中空的注浆锁脚锚杆。作为本专利技术上述的更进一步改进，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，坡顶截水沟：在进行边仰坡施工前，首先要在洞口边仰坡边缘线线5米外开挖一条坡顶截水沟(10)，截水沟采用M7.5浆砌片石砌筑，根据施工放样的线形，进行地表树木及植被清理；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；边仰坡支护采用锚喷支护；S4，偏压墙基础和下部墙身施工：偏压墙的外边墙基坑开挖采用放台阶开挖的方法；S5，套拱及管棚施工：首先，套拱的拱架和导线管安装，套拱作为管棚的导向墙，在隧道明暗分界线以外施作；然后，立模并浇筑混凝土；最后超前大管棚施工；S6，明洞护拱施工：明洞护拱施工方法和套拱施工方法相似，除不加导向管以外，施工参数和工艺完全一致；S7，偏压墙上部墙身施工：明洞护拱施工完毕后，根据设计尺寸，可以进行偏压墙上部墙身施工；S8，暗洞开挖及初期支护：护拱施工完毕后，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，进行暗洞土体开挖，待仰拱初支施工完毕后和护拱封闭成环，至此完成隧道进洞施工。作为本专利技术上述的又进一步改进，所述S1中，施工前由测量人员根据设计图纸进行地面线复核，对套拱、偏压墙基础等标高和平面位置进行施工放样，若有偏差及时报设计进行调整，确认无误后方可进行施工，后期根据偏压墙和山体位置确定拱架长度。所述S2中，坡顶截水沟(10)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，坡顶截水沟(10)的水排向隧道两侧的自然沟。作为本专利技术上述的再进一步改进，所述S3中，所述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；所述锚喷支护包括砂浆锚杆挂和钢筋网以及C20喷射混凝土；其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构，其特征在于：该防护结构包括从内至外依序并列设置在隧道洞口外侧的多个钢拱架(1)，多个钢拱架(1)通过若干根横向设置的连接杆(2)连接为一整体，构成套拱，在套拱上依次并列安装有若干根套管(3)，套管(3)与连接杆(2)彼此之间呈平行设置；所述套拱的一端通过螺栓组件与偏压墙(4)连接，所述套拱的另一端垂直连接有多根安装件(5)，安装件(5)上活动设有锁脚锚杆(6)，锁脚锚杆(6)穿过安装件(5)与山体岩层(7)连接，形成半弧形防护结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构，其特征在于：该防护结构包括从内至外依序并列设置在隧道洞口外侧的多个钢拱架(1)，多个钢拱架(1)通过若干根横向设置的连接杆(2)连接为一整体，构成套拱，在套拱上依次并列安装有若干根套管(3)，套管(3)与连接杆(2)彼此之间呈平行设置；所述套拱的一端通过螺栓组件与偏压墙(4)连接，所述套拱的另一端垂直连接有多根安装件(5)，安装件(5)上活动设有锁脚锚杆(6)，锁脚锚杆(6)穿过安装件(5)与山体岩层(7)连接，形成半弧形防护结构。


2.根据权利要求1所述的一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构，其特征在于：所述钢拱架(1)为半弧形工字钢拱架；所述连接杆(2)为内部中空或是实心的管状体或是棒状体构件；所述套管(3)为内部中空的管状体；所述偏压墙(4)底端通过浇筑混凝土基础(8)与山体开挖台阶(9)灌注连为一体。


3.根据权利要求1所述的一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构，其特征在于：所述安装件(5)为竖向设置的工字钢或是槽钢，工字钢或槽钢上开设有两个供锁脚锚杆(6)穿过的通孔；所述锁脚锚杆(6)为内部中空的注浆锁脚锚杆。


4.一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构及施工方法，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，坡顶截水沟：在进行边仰坡施工前，首先要在洞口边仰坡边缘线线5米外开挖一条坡顶截水沟(10)，截水沟采用M7.5浆砌片石砌筑，根据施工放样的线形，进行地表树木及植被清理；
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；边仰坡支护采用锚喷支护；
S4，偏压墙基础和下部墙身施工：偏压墙的外边墙基坑开挖采用放台阶开挖的方法；
S5，套拱及管棚施工：首先，套拱的拱架和导线管安装，套拱作为管棚的导向墙，在隧道明暗分界线以外施作；然后，立模并浇筑混凝土；最后超前大管棚施工；
S6，明洞护拱施工：明洞护拱施工方法和套拱施工方法相似，除不加导向管以外，施工参数和工艺完全一致；
S7，偏压墙上部墙身施工：明洞护拱施工完毕后，根据设计尺寸，可以进行偏压墙上部墙身施工；
S8，暗洞开挖及初期支护：护拱施工完毕后，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，进行暗洞土体开挖，待仰拱初支施工完毕后和护拱封闭成环，至此完成隧道进洞施工。


5.根据权利要求4所述的一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构及施工方法，其特征在于：所述S1中，施工前由测量人员根据设计图纸进行地面线复核，对套拱、偏压墙基础等标高和平面位置进行施工放样，若有偏差及时报设计进行调整，确认无误后方可进行施工，后期根据偏压墙和山体位置确定拱架长度。
所述S2中，坡顶截水沟(10)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，坡顶截水沟(10)的水排向隧道两侧的自然沟。


6.根据权利要求4所述的一种半路堑单压型明洞隧道快速进洞防护结构及施工方法，其特征在于：所述S3中，所述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...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨龙，林林，杨中才，王根宝，郝少峰，徐川，余毅彬，白学勇，吴海波，张勇，方国良，刘国涛，张蕾，肖密，王建，刘永才，陈胜委，谭敬文，朱红喜，陈继红，郑厚兵，陈文勇，杨红德，
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